基于量化分析的城市景觀環(huán)境色彩構(gòu)成理論探究

張蕾　張偉明

摘要：以城市景觀環(huán)境的色彩及其構(gòu)成問題為具體的研究對(duì)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(tǒng)構(gòu)建基于量化分析的城市景觀環(huán)境色彩構(gòu)成理論的研究框架，探究其具體的研究?jī)?nèi)容和要素。以期為后續(xù)城市景觀環(huán)境數(shù)字化色彩構(gòu)成指標(biāo)體系、數(shù)字化色彩設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)的理論支撐。

關(guān)鍵詞：城市景觀環(huán)境;色彩構(gòu)成;量化分析;內(nèi)容;要素

中圖分類號(hào)：TU984 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編碼：1672-7053（2021）03-0028-02

長(zhǎng)久以來人們對(duì)設(shè)計(jì)問題的解決多以定性研究的結(jié)果為主，設(shè)計(jì)師也多以“經(jīng)驗(yàn)”來進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐，指導(dǎo)后輩們進(jìn)行設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)。但隨著現(xiàn)代科技和學(xué)術(shù)研究方法的不斷進(jìn)步，科學(xué)的方法論逐漸取代了傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)主義，越來越多的領(lǐng)域與定量研究進(jìn)行交叉，豐富和完善著自身學(xué)科和行業(yè)的發(fā)展。色彩構(gòu)成作為美術(shù)學(xué)、藝術(shù)學(xué)和設(shè)計(jì)學(xué)都必須具備的基礎(chǔ)知識(shí)，在長(zhǎng)期的研究和應(yīng)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(jīng)滯后于設(shè)計(jì)的數(shù)字化發(fā)展，更無法滿足日新月異的數(shù)字化設(shè)計(jì)要求。利用已有的量化分析工具和方法，對(duì)設(shè)計(jì)中的色彩進(jìn)行科學(xué)的定量描述和分析對(duì)推進(jìn)色彩設(shè)計(jì)的科學(xué)化具有重要的意義。以城市景觀環(huán)境色彩作為具體的研究對(duì)象，借助量化分析的原理，探討色彩構(gòu)成的量化及分析方法，挖掘城市景觀環(huán)境色彩構(gòu)成中能夠量化的內(nèi)容和要素，以期為色彩構(gòu)成研究和城市景觀環(huán)境色彩設(shè)計(jì)提供一點(diǎn)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(shù)據(jù)來描述，以達(dá)到對(duì)這些因素進(jìn)行分析比較的目的。在設(shè)計(jì)領(lǐng)域，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法多是利用定性的圖示和語(yǔ)言，能夠稱為量化分析的部分是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，盡管數(shù)學(xué)模型很早就被西方的設(shè)計(jì)師們引入到設(shè)計(jì)中，但在對(duì)設(shè)計(jì)的分析判斷方面仍然是通過定性的方法來解決的。針對(duì)景觀環(huán)境色彩設(shè)計(jì)量化分析方面的研究相對(duì)較少，取得突破性成果的是東南大學(xué)成玉寧教授及其博士研究生譚明，他們?cè)?016年對(duì)南京中山陵園中軸線的景觀色彩進(jìn)行的量化研究;在2017年，基于色彩規(guī)劃的視角對(duì)南京賞櫻風(fēng)光帶進(jìn)行了數(shù)字化色彩構(gòu)成研究;在2018年，以南京明城墻為景觀元素進(jìn)行了色彩定量研究。基于景觀領(lǐng)域現(xiàn)有色彩構(gòu)成量化分析的研究成果，結(jié)合量化分析普遍概念，不難界定出：量化分析是利用數(shù)字化的定量工具、技術(shù)和方法，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行定量的描述，并對(duì)描述結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比、分析和評(píng)價(jià)后，通過數(shù)據(jù)和圖標(biāo)相結(jié)合的方式表達(dá)結(jié)果的分析方法。

2 色彩的量化及其分析方法

學(xué)者們很早以前就利用色域的編碼和技術(shù)功能對(duì)固有色進(jìn)行了描述，最初的孟塞爾色彩系統(tǒng)和CIELab色彩測(cè)量國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)都是利用色域?qū)ι蔬M(jìn)行數(shù)學(xué)模型量化的描述。其中，孟塞爾色彩系統(tǒng)中色彩的色調(diào)、明度和飽和度三個(gè)基本屬性被描述為H、L、C，其中H代表色調(diào)、L代表明度、C代表飽和度亦稱彩度;CIELab色彩測(cè)量國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)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(lán)色到黃色。進(jìn)入數(shù)字時(shí)代以后，色域也隨之進(jìn)入到數(shù)字化描述階段，其亦成為了數(shù)字時(shí)代色彩定量描述的主要途徑和方法，并將色彩與數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化印刷結(jié)合在一起。其中，RGB色彩模型作為一種對(duì)應(yīng)照明光、電視和計(jì)算機(jī)顯示器的量化模式，主要利用顏色發(fā)光的加色混合原理，R代表紅色、G代表綠色、B代表藍(lán)色;HSB色彩模式作為一種對(duì)應(yīng)人眼表達(dá)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(duì)應(yīng)數(shù)字印刷的量化模式，色料的三原色混合原理，結(jié)合黑色油墨，共計(jì)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(shù)字化表達(dá)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)色彩科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧炕枋觯€需要對(duì)色彩的定量描述結(jié)果進(jìn)行比較分析，探討人們認(rèn)同的色彩構(gòu)成結(jié)果。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，分析的方法主要有兩種：一種是在利用Word制作量表記錄數(shù)據(jù)，利用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分布頻率的累計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析，在繪制直方圖的基礎(chǔ)上，對(duì)得出閾值結(jié)果進(jìn)行讀取，發(fā)現(xiàn)色彩構(gòu)成的規(guī)律。這種分析的結(jié)果是獲得設(shè)計(jì)的依據(jù);另一種方法是利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的SPSS軟件，對(duì)使用者進(jìn)行環(huán)境評(píng)價(jià)，然后再對(duì)不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的色彩進(jìn)行量化描述，發(fā)現(xiàn)不同指標(biāo)對(duì)應(yīng)的色彩構(gòu)成規(guī)律。這種分析方法的結(jié)果是獲得評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系。

3 城市景觀環(huán)境色彩構(gòu)成量化分析的內(nèi)容

根據(jù)色彩學(xué)原理，色彩的本質(zhì)特征是通過明度、飽和度和色相三個(gè)屬性來反映的，三者既相互聯(lián)系、相互制約，又相對(duì)獨(dú)立。從前面色彩的量化模型分析就能夠發(fā)現(xiàn)色彩三屬性無論是在最初的數(shù)學(xué)模型建立上，還是在數(shù)字化階段都是重要的內(nèi)容。此外，根據(jù)傳統(tǒng)的色彩構(gòu)成原理[10]，色彩組合時(shí)色彩的面積和調(diào)和關(guān)系也會(huì)影響人們對(duì)色彩的視覺認(rèn)知和心理效應(yīng)。因此，對(duì)城市景觀環(huán)境色彩構(gòu)成量化分析的內(nèi)容也應(yīng)主要集中在這五個(gè)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(shí)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(lián)動(dòng)著飽和度的量化值，因此明度構(gòu)成關(guān)系是色彩量化分析研究中最基礎(chǔ)的內(nèi)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(biāo)。在城市景觀環(huán)境中的色彩并不是獨(dú)立存在的，而是在各種景觀要素共同作用下的綜合認(rèn)知，即一種色彩空間混合的視覺認(rèn)知結(jié)果。因此分析其構(gòu)成關(guān)系是量化分析城市景觀環(huán)境色彩構(gòu)成必不可少的內(nèi)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(zhǎng)不同。根據(jù)可見波的波長(zhǎng)在380—780nm之間的原理，所有色相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)均在可見光的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，因此色相環(huán)的波長(zhǎng)范圍亦在這一范圍內(nèi)。色相的構(gòu)成關(guān)系是色彩量化分析研究中色料與色光關(guān)系的必要內(nèi)容。

4）色彩面積。根據(jù)色彩構(gòu)成原理，色彩的面積也會(huì)影響人對(duì)色彩的視覺認(rèn)知和心理效應(yīng)。色彩之間一旦面積存在組合關(guān)系，圖和底就隨之產(chǎn)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(huán)境中，三維空間更是使面積的形狀、位置、比例等產(chǎn)生著更為多元的組合形式。因此色彩面積的構(gòu)成關(guān)系是量化分析城市景觀環(huán)境色彩構(gòu)成較為復(fù)雜的內(nèi)容。

5）色彩調(diào)和。在色彩構(gòu)成原理中，最重要和復(fù)雜的內(nèi)容就是如何實(shí)現(xiàn)色彩調(diào)和。色彩調(diào)和的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)認(rèn)知層面的“舒適”和“美”。在忽略個(gè)體差異的情況下，普遍認(rèn)為如果色彩關(guān)系得到了群體認(rèn)同，那么這一色彩關(guān)系就實(shí)現(xiàn)了色彩調(diào)和。這樣的評(píng)價(jià)方式在設(shè)計(jì)領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛運(yùn)用，并且利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的工具和方法已經(jīng)能夠很好地解決某一個(gè)體差異可能導(dǎo)致的隨機(jī)誤差問題。因此，色彩調(diào)和關(guān)系的量化是城市景觀環(huán)境色彩構(gòu)成量化研究的核心，其能夠?qū)Νh(huán)境色彩設(shè)計(jì)實(shí)踐和設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)發(fā)揮范式重建的作用。

4 城市景觀環(huán)境色彩構(gòu)成量化分析的要素

城市景觀環(huán)境色彩構(gòu)成的量化分析必須建立在一定條件的基礎(chǔ)上才能夠進(jìn)行，由于量化和分析的條件較為復(fù)雜，涉及的內(nèi)容也較多。因此研究將量化分析要具備的條件、工具、準(zhǔn)備等都作為要素來分析。

1）環(huán)境色彩采集的條件及工具。城市景觀環(huán)境量化分析的必要條件是要有色彩數(shù)據(jù)，因此利用工具獲得色彩數(shù)據(jù)是最基本、最重要的要素。研究發(fā)現(xiàn)，最理想的城市景觀環(huán)境色彩采集條件是在沒有其他人工照明，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)光照D65（色溫為6500K）的情況下。日間能夠達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間范圍是上午10點(diǎn)至下午14點(diǎn)。為了保證在相同的光照條件下進(jìn)行色彩樣本采集，需將采集時(shí)間確定在這一范圍內(nèi)。采集所要用到的工具是柯尼卡美能達(dá)CM-700d分光測(cè)色儀、孟塞爾比色卡、佳能7D照相機(jī)、愛色麗Color Checker Passport色卡護(hù)照、便攜式的存儲(chǔ)設(shè)備，必要時(shí)還要用到無人機(jī)和三腳架。

2） 色彩數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)及選取。獲取基本的環(huán)境色彩數(shù)據(jù)以后，還要利用Color Checker Passport軟件和Adobe Photoshop Lightroom軟件對(duì)有色卡護(hù)照的色彩樣本進(jìn)行色彩修正。然后對(duì)經(jīng)過色彩校準(zhǔn)的色彩樣本進(jìn)行歸納整理和放大色彩面積，確保其達(dá)到相對(duì)準(zhǔn)確的選取標(biāo)準(zhǔn)，滿足后續(xù)色彩量化分析要求。也有研究者利用愛色麗ilPro校色系統(tǒng)來進(jìn)行校準(zhǔn)，設(shè)備和軟件的精度越高，色彩數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)越趨于嚴(yán)謹(jǐn)，隨后的選取越精確。

3） 色彩模式的轉(zhuǎn)換及工具。用上述工具選取到的色彩數(shù)據(jù)僅僅是HSB色彩數(shù)據(jù)，還需要利用Adobe Photoshop軟件和Color Schemer studio軟件，對(duì)色彩數(shù)據(jù)的HSB、RGB、CMYK、CIELab數(shù)值進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以滿足不同的分析結(jié)果要求。

5 結(jié)語(yǔ)

城市景觀環(huán)境的色彩構(gòu)成關(guān)系是城市景觀設(shè)計(jì)研究的重要組成部分。在信息技術(shù)不斷完善的背景下，設(shè)計(jì)的數(shù)字化也成為設(shè)計(jì)師必須直面的挑戰(zhàn)。基于量化分析的城市景觀環(huán)境色彩構(gòu)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(gòu)建出一套能夠指導(dǎo)城市景觀環(huán)境色彩設(shè)計(jì)的科學(xué)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(duì)城市景觀環(huán)境色彩構(gòu)成量化分析的基本理論問題進(jìn)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(jìn)行追述，希望具有相同研究方向的學(xué)者們能夠持續(xù)關(guān)注，并不吝指正現(xiàn)有研究的不足，為本課題研究的持續(xù)推進(jìn)和完善提供幫助。