基于量化分析的城市景觀環境色彩構成理論探究

張蕾　張偉明

摘要：以城市景觀環境的色彩及其構成問題為具體的研究對象，從量化分析的界定入手，分析色彩的量化及其分析方法，從宏觀層面系統構建基于量化分析的城市景觀環境色彩構成理論的研究框架，探究其具體的研究內容和要素。以期為后續城市景觀環境數字化色彩構成指標體系、數字化色彩設計和評價提供基礎的理論支撐。

關鍵詞：城市景觀環境;色彩構成;量化分析;內容;要素

中圖分類號：TU984 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2021）03-0028-02

長久以來人們對設計問題的解決多以定性研究的結果為主，設計師也多以“經驗”來進行設計實踐，指導后輩們進行設計學習。但隨著現代科技和學術研究方法的不斷進步，科學的方法論逐漸取代了傳統的經驗主義，越來越多的領域與定量研究進行交叉，豐富和完善著自身學科和行業的發展。色彩構成作為美術學、藝術學和設計學都必須具備的基礎知識，在長期的研究和應用中多采用定性的方式，亦或是看似定量的方式來展開。這顯然已經滯后于設計的數字化發展，更無法滿足日新月異的數字化設計要求。利用已有的量化分析工具和方法，對設計中的色彩進行科學的定量描述和分析對推進色彩設計的科學化具有重要的意義。以城市景觀環境色彩作為具體的研究對象，借助量化分析的原理，探討色彩構成的量化及分析方法，挖掘城市景觀環境色彩構成中能夠量化的內容和要素，以期為色彩構成研究和城市景觀環境色彩設計提供一點理論層面的參考。

1 量化分析的界定

一般意義上的量化分析是指將一些因素用具體的數據來描述，以達到對這些因素進行分析比較的目的。在設計領域，傳統設計方法多是利用定性的圖示和語言，能夠稱為量化分析的部分是計算機輔助設計，盡管數學模型很早就被西方的設計師們引入到設計中，但在對設計的分析判斷方面仍然是通過定性的方法來解決的。針對景觀環境色彩設計量化分析方面的研究相對較少，取得突破性成果的是東南大學成玉寧教授及其博士研究生譚明，他們在2016年對南京中山陵園中軸線的景觀色彩進行的量化研究;在2017年，基于色彩規劃的視角對南京賞櫻風光帶進行了數字化色彩構成研究;在2018年，以南京明城墻為景觀元素進行了色彩定量研究。基于景觀領域現有色彩構成量化分析的研究成果，結合量化分析普遍概念，不難界定出：量化分析是利用數字化的定量工具、技術和方法，對研究對象進行定量的描述，并對描述結果進行數據對比、分析和評價后，通過數據和圖標相結合的方式表達結果的分析方法。

2 色彩的量化及其分析方法

學者們很早以前就利用色域的編碼和技術功能對固有色進行了描述，最初的孟塞爾色彩系統和CIELab色彩測量國際標準都是利用色域對色彩進行數學模型量化的描述。其中，孟塞爾色彩系統中色彩的色調、明度和飽和度三個基本屬性被描述為H、L、C，其中H代表色調、L代表明度、C代表飽和度亦稱彩度;CIELab色彩測量國際標準中色域的編碼為：L代表明度、a代表從紅色到深綠色、b代表從藍色到黃色。進入數字時代以后，色域也隨之進入到數字化描述階段，其亦成為了數字時代色彩定量描述的主要途徑和方法，并將色彩與數字化設計、數字化印刷結合在一起。其中，RGB色彩模型作為一種對應照明光、電視和計算機顯示器的量化模式，主要利用顏色發光的加色混合原理，R代表紅色、G代表綠色、B代表藍色;HSB色彩模式作為一種對應人眼表達的量化模式，H表示色相、S表示飽和度、B表示亮度;CMYK色彩模型是一種對應數字印刷的量化模式，色料的三原色混合原理，結合黑色油墨，共計四種顏色通過減色混合疊加而形成顏色，C代表青色、M代表品紅、Y代表黃色、K代表黑色。

通過色域的數字化表達，以此實現對色彩科學、嚴謹的量化描述，還需要對色彩的定量描述結果進行比較分析，探討人們認同的色彩構成結果。根據研究發現，分析的方法主要有兩種：一種是在利用Word制作量表記錄數據，利用Excel軟件進行數據分布頻率的累計和統計分析，在繪制直方圖的基礎上，對得出閾值結果進行讀取，發現色彩構成的規律。這種分析的結果是獲得設計的依據;另一種方法是利用統計學的SPSS軟件，對使用者進行環境評價，然后再對不同評價指標的色彩進行量化描述，發現不同指標對應的色彩構成規律。這種分析方法的結果是獲得評價的指標體系。

3 城市景觀環境色彩構成量化分析的內容

根據色彩學原理，色彩的本質特征是通過明度、飽和度和色相三個屬性來反映的，三者既相互聯系、相互制約，又相對獨立。從前面色彩的量化模型分析就能夠發現色彩三屬性無論是在最初的數學模型建立上，還是在數字化階段都是重要的內容。此外，根據傳統的色彩構成原理[10]，色彩組合時色彩的面積和調和關系也會影響人們對色彩的視覺認知和心理效應。因此，對城市景觀環境色彩構成量化分析的內容也應主要集中在這五個方面。

1）明度。明度是指色彩的明暗程度。在色彩組織過程中其直接影響色彩的可識別性。盡管在色彩量化過程中，不同的色彩模式表述模型有所不同，但明度通常是按照色彩中混入色料和色光的比例來衡量的，并其比例的變化還聯動著飽和度的量化值，因此明度構成關系是色彩量化分析研究中最基礎的內容。

2）飽和度。飽和度是指色彩的鮮艷程度和純度。在色彩組織過程中其是衡量色彩成分占比的重要指標。在城市景觀環境中的色彩并不是獨立存在的，而是在各種景觀要素共同作用下的綜合認知，即一種色彩空間混合的視覺認知結果。因此分析其構成關系是量化分析城市景觀環境色彩構成必不可少的內容。

3）色相。色相是指色彩的相貌。不同的色相，吸收可見光照射反射出的波長不同。根據可見波的波長在380—780nm之間的原理，所有色相對應的波長均在可見光的波長范圍內，因此色相環的波長范圍亦在這一范圍內。色相的構成關系是色彩量化分析研究中色料與色光關系的必要內容。

4）色彩面積。根據色彩構成原理，色彩的面積也會影響人對色彩的視覺認知和心理效應。色彩之間一旦面積存在組合關系，圖和底就隨之產生，這不僅是形狀的作用，還是面積的位置、比例等因素的作用。特別是在城市景觀環境中，三維空間更是使面積的形狀、位置、比例等產生著更為多元的組合形式。因此色彩面積的構成關系是量化分析城市景觀環境色彩構成較為復雜的內容。

5）色彩調和。在色彩構成原理中，最重要和復雜的內容就是如何實現色彩調和。色彩調和的關鍵是實現認知層面的“舒適”和“美”。在忽略個體差異的情況下，普遍認為如果色彩關系得到了群體認同，那么這一色彩關系就實現了色彩調和。這樣的評價方式在設計領域已經被廣泛運用，并且利用統計學的工具和方法已經能夠很好地解決某一個體差異可能導致的隨機誤差問題。因此，色彩調和關系的量化是城市景觀環境色彩構成量化研究的核心，其能夠對環境色彩設計實踐和設計評價發揮范式重建的作用。

4 城市景觀環境色彩構成量化分析的要素

城市景觀環境色彩構成的量化分析必須建立在一定條件的基礎上才能夠進行，由于量化和分析的條件較為復雜，涉及的內容也較多。因此研究將量化分析要具備的條件、工具、準備等都作為要素來分析。

1）環境色彩采集的條件及工具。城市景觀環境量化分析的必要條件是要有色彩數據，因此利用工具獲得色彩數據是最基本、最重要的要素。研究發現，最理想的城市景觀環境色彩采集條件是在沒有其他人工照明，達到標準光照D65（色溫為6500K）的情況下。日間能夠達到這一標準的時間范圍是上午10點至下午14點。為了保證在相同的光照條件下進行色彩樣本采集，需將采集時間確定在這一范圍內。采集所要用到的工具是柯尼卡美能達CM-700d分光測色儀、孟塞爾比色卡、佳能7D照相機、愛色麗Color Checker Passport色卡護照、便攜式的存儲設備，必要時還要用到無人機和三腳架。

2） 色彩數據的校準及選取。獲取基本的環境色彩數據以后，還要利用Color Checker Passport軟件和Adobe Photoshop Lightroom軟件對有色卡護照的色彩樣本進行色彩修正。然后對經過色彩校準的色彩樣本進行歸納整理和放大色彩面積，確保其達到相對準確的選取標準，滿足后續色彩量化分析要求。也有研究者利用愛色麗ilPro校色系統來進行校準，設備和軟件的精度越高，色彩數據的校準越趨于嚴謹，隨后的選取越精確。

3） 色彩模式的轉換及工具。用上述工具選取到的色彩數據僅僅是HSB色彩數據，還需要利用Adobe Photoshop軟件和Color Schemer studio軟件，對色彩數據的HSB、RGB、CMYK、CIELab數值進行轉化，以滿足不同的分析結果要求。

5 結語

城市景觀環境的色彩構成關系是城市景觀設計研究的重要組成部分。在信息技術不斷完善的背景下，設計的數字化也成為設計師必須直面的挑戰。基于量化分析的城市景觀環境色彩構成研究正是在這樣的背景下被提出的，研究力圖從宏觀理論層面到微觀方法層面構建出一套能夠指導城市景觀環境色彩設計的科學范式體系。囿于篇幅，本文僅立足于色彩量化分析的視角，從宏觀層面對城市景觀環境色彩構成量化分析的基本理論問題進行了論述，闡釋尚不夠詳盡，立足于景觀視角的研究課題組成員將在其他文章中進行追述，希望具有相同研究方向的學者們能夠持續關注，并不吝指正現有研究的不足，為本課題研究的持續推進和完善提供幫助。