基于K-MEANS聚類分析法的楊家埠木版年畫色彩數字化研究

關鍵詞：K-means聚類分析法；楊家埠木版年畫；色彩數字化；色彩量化；色彩設計；文創設計；意象感知

中圖分類號：J52 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2024）24-0067-05

一、楊家埠年畫與研究現狀

（一）楊家埠年畫

楊家埠木版年畫是中國民間藝術，與桃花塢木版年畫，天津楊柳青年畫，四川綿竹年畫，朱仙鎮木版年畫，佛山年畫并稱為中國年畫六大產地。2006年，楊家埠木版年畫經國務院批準列入第一批國家級非物質文化遺產名錄。

（二）研究概述

在數字化時代的影響下，楊家埠木版年畫的色彩語義需要借助數字技術手段構建色彩數據庫，實現數字化保護與采集。通過對色彩進行量化分析，揭示其文化特征，為傳承和保護楊家埠木版年畫提供幫助。

在對色彩進行量化分析方面已有大量相關實踐，高明偉[2] 分析了各個年代楊家埠木版年畫的色彩特點并給出了總結。蔡言惠[3] 從色彩語言著手，分析了楊家埠木版年畫的色彩特征、色彩運用規律，并分析了色彩背后的人文精神與文化內涵。常虹[4] 采用色彩直方圖和k-means 聚類分析兩種計算方法，對農民畫的色彩進行了分析。陳思燕[5] 在傳統K-means算法的基礎上進行了改進，對188張云肩圖像進行了色彩特征提取。吳勘[6] 運用經過優化的K-means聚類算法，成功提取歸納了帛畫的特征色彩，并制作了相應的帛畫標準色卡。陳登凱[7] 對傳統布老虎形象的典型色彩語言和文化特征進行了綜合總結與歸納，并提煉出了民間布老虎色彩搭配規律，進而形成了一份可視化的配色圖譜。該研究成果為未來民間布老虎形象的相關設計創作與開發提供了重要的參考價值。盧建洲[8] 以宋代鈞瓷色彩為依據，將其應用于神垕古鎮的視覺設計中，以呈現出獨特的藝術風格和文化內涵。為非遺賦新傳承提供了有益的視覺設計參考和理論基礎。

通過各種方法與途徑的色彩量化研究，上述學者們揭示了楊家埠年畫以及各類民間藝術的色彩特征，并給出了多種研究路徑。這些研究方法提高了對民間藝術色彩運用的認識，也為保護和傳承工作奠定了基礎。為非遺賦新、文創產品的設計轉化提供了設計的方法參考、案例參考與理論支持。

二、色彩分析方法與研究路徑

（一）K-means 聚類分析法

上述研究中K-means 聚類方法適用于批量圖片的色彩處理，是一種迭代求解的聚類分析算法。屬于以數據間距離的遠近為原則進行分組的劃分法，從數據集中隨機選取 k個點作為初始聚類中心，計算數據集中每個點到初始聚類中心的歐式距離并作為相似度評判標準，將樣本點分配給相似度最大的聚類中心所代表的類簇。根據數據集與聚類中心的相似度，不斷更新聚類中心的位置，直至聚類中心不再變化。最終得到提前預訂的提取數的顏色及顏色占比。

楊家埠年畫其色彩并非對現實世界的直接復制，用色不局限于固有色與光的顏色。畫面中也沒有出現楊柳青木版年畫那種漸變式的細致用色。結合已有的研究樣本與前人的研究經驗，相比于其他的色彩量化方法。楊家埠年畫的畫面特征在使用K-means 聚類進行色彩量化時可以獲得較為準確的分析結果。

（二）研究樣本選取

此次研究中使用的版畫樣本為楊洛書先生的作品。楊洛書先生是國家級非物質文化遺產項目楊家埠木版年畫的代表性傳承人，故采用楊洛書先生的作品作為分析樣本進行研究?！吨袊鵀H坊楊家埠三國版畫》所包含的年畫樣本共110份，全部以人物為主題。均為使用傳統木版年畫印制工藝制作的原件而非復印件或網絡圖片，以確保色彩分析和色彩比例的準確性。

楊家埠年畫存在多種不同的配色方式，將現有樣本中的年畫根據不同的配色方案進行分類以便于分析：A類最多樣本量最大共98份，

配色為：大紅、黃色、藍色、紫色、灰黑色、白色；B類9份，B類的配色是將A 類中的紫色替換為品紅色：大紅、黃色、藍色、品紅色、灰黑色、白色；C類3份：大紅、黃色、藍色、灰黑色、白色。

A類作品中存在一些占比極小的特例，作者在印制過程中使用黃色與藍色疊印產生了小面積的綠色。但整體的顏色使用依然是A 類年畫的色彩搭配與色彩特征，如表1。

（三）研究路徑與流程分析（圖1）

顏色分析的樣本由相機拍攝，采集到樣本用于顏色分析。最終準確的色值則使用色差儀測定。

由于K-means聚類算法的特點，顏色區分越明快則其分析結果越可信。當色相、明度過于類似時，顏色會有概率被計算為同一個顏色。例如比較重的藍色與灰黑色。所以在分析色彩占比前會通過Photoshop 對圖片進行處理，對色彩的區別進行增強，以確保色彩占比分析時不會被混淆。而正因如此，需要使用色差儀對物理樣本進行取色以獲取正確的色值。

色彩分析使用的是基于K-means聚類算法的image colorsummarizer的本地版本，本地版本可以進行大批量分析，軟件沒有UI 需要借助命令提示符使用。在使用色彩聚類分析前，按照年畫中色彩數量將年畫分組。并在根目錄etc 下的colorsummarizer.conf中設置cluster 數值，此數值與分析樣本所包含的色彩種類數量相同。

image color summarizer最終輸出到文本文件中的分析數據分別為：文件名、cluster及其編號、色彩占比數值f 和RGB、HEX、HSV、LAB等色彩空間的色彩編碼，以及可供參考的英文色彩名稱與色差值Δ。

最終輸出的文本文件不便于閱讀與整理，得出的分析結果可以使用Python 對數據進行整理并轉化為csv 文件，以便于后續的梳理、分析、可視化。參考分析數據使用Adobe illustrator 創建色卡，并在色卡中標注HEX 色彩編碼與色彩的推薦占比。在色卡中會有去除包括灰黑色、白色的不同版本。整理出的色卡是可以指導設計實踐的基石，是構筑色彩元素相關性與色彩意象一致性的護城河，另一方面也是將其作為檢驗設計轉化作品色彩相關性的依據。如果設計實踐的色彩分析結果與原作色彩分析的參考數據差距過大。則需要重新對設計中的顏色搭配進行改進，直到兩者在分析結果層面相擬合。

三、色彩分析結果

（一）色彩分析數據與色彩特征（圖2 ～ 4）

1. 大部分楊家埠年畫的畫面均為三原色外加一個間色。

在所有樣本中的色彩搭配里最常出現的配色為98 份的A 類。A類版畫的平均著色面積約為畫面總面積的40%，空白占比60%，灰黑色在各類中占比約為10%。B 類是在A 類基礎上將紫色替換為品紅色，C 類則是將紫色剔除而來。A 類中占比最少的色彩是紫色，占比最多的是藍色。A 類與B 類中紅色占比基本相同。B 類中品紅色雖然替換了紫色，但是品紅色占比要高于紫色，是B 類中去除黑色與白色后占比最高的顏色。

從色相構成分析來分析，紅、黃、藍三原色色環上無法再進行分解的3 種基本顏色，能夠產生強烈的顏色沖擊，表現出最強烈的色彩氛圍。在楊家埠木版年畫的顏色配置中，從樣本中占比較小的紫色與極少出現的由黃藍疊色產生的綠色可以看出年畫藝人們較少使用調和顏色。

2. 楊家埠年畫中的中性色主要為裝飾性的黑色墨線和留白。

黑色的墨線主要為勾勒角色形象的線稿、文字、邊框，對楊家埠年畫畫面中強烈的色彩進行了分割并賦予了其節奏，黑色墨線在畫面中的占比大約在10%。而占比達到60% 的留白在一定程度上平衡了畫面的色彩對比關系，并使得畫面疏密有當，顏色和諧統一。

3. 占比最大的A 類楊家埠年畫樣本中，冷暖色調是平衡的。

畫面中的冷色為藍色與紫色，暖色為黃色與紅色，在畫面占比中冷暖各占一半。按照傳統的說法，楊家埠木版年畫包括4 個基本的色彩分類：硬色、軟色、陰色和陽色。硬色指的是顏料中摻粉少或不含粉質的濃重顏色，例如紅色、深藍色、深綠色和黑色等。相反地，軟色是指顏料中含有粉質的淺淡顏色，如粉紅色、粉藍色等。在楊家埠年畫中將冷色調稱為陰色，而將暖色調稱為陽色，楊家埠木版年畫中的色彩在冷暖上是平衡的。而B 類年畫相比A 類軟色占比更多一些。

4. 上文的分析結果和“紅主新，黃主淡，綠色大了不好看”等民間美術設色口訣相吻合。

個別樣本存在將藍色與黃色疊印產生的綠色，包含綠色的樣本占總數樣本的2%。在攜帶綠色的樣本中，綠色也僅占其所在年畫的總面積中的3%。楊家埠木版年畫經過長期的演化和發展，逐漸形成了比較固定的色彩口訣用于輔助創作，從分析結果來看，“紅主新，黃主淡，綠色大了不好看”等傳統口訣直到今天依然在指導著年畫的創作。

5. 楊家埠木版年畫的飽和度整體呈現較高的水平。

HSV 色彩空間是一種基于三維圓柱坐標系的顏色表示方法，提供了包含色相、飽和度和明度的參考數據。從飽和度的角度來講，品紅色飽和度數值S 為55，其他提取到的紫色、紅色、黃色、藍色，其飽和度數值S 均在70-75 這個區間。樣本中的楊家埠木版年畫A 類、C 類的主要用色的飽和度差別并不顯著。

總而言之，楊家埠木版年畫通過簡單而明亮的色彩搭配，以及對冷暖色調的平衡運用，創造出了獨特的色彩氛圍。中性色的運用和飽和度的控制使得畫面更加豐富和諧。這些色彩的運用不僅符合傳統的設色口訣，而且經過長期的演化和發展，這些口訣依然是指導年畫創作的重要準則，如表2。

（二）制作色卡

根據上文提到的配色分類與分析數據，使用Adobe illustrator制作色卡。色卡分為3 組，每個顏色均提供了對應顏色所占的比例與HEX 色彩代碼， HEX 顏色也稱為十六進制顏色值，是一種在網頁設計中使用的顏色編碼方式，是Adobe illustrator、Photoshop、Cinema4D等常用設計軟件中可直接輸入的色彩代碼。色卡自上而下為A、B、C類楊家埠木版年畫的色卡，除了色號也提供了各個顏色的推薦占比。

同時在上文分析數據中也提供了包含RGB、CMYK、HSV色值的表格以進行參考，便于在設計過程中無法使用HEX 色彩編碼時提供給色彩參考。通過對色彩的數字化整理，已經可快速匹配和重現特定的色彩，以提高設計效率和作品的一致性。在多媒介的創作和傳播過程中，色彩分析確保色彩的準確傳達。

精確分析年畫中的色彩運用，能夠區分不同地區年畫的藝術風格和色彩習慣，確保年畫與文創產品設計在色彩上的一致性。這些數字化的色彩信息，不僅僅可以用于協助設計，另一方面能夠為將來的研究和教育工作提供參考資料，如圖5。

四、基于色彩分析的文創產品設計

1. 基于色彩分析的文創設計色彩選定

色彩的選定是文創產品設計前期非常關鍵的一步，這并不是對已有色卡的機械運用，而應該根據設計進程匹配合適的色彩。在文化創意產品的設計過程中，設計師常采用兩種主要方法。首先是全新設計，即從零開始構思并實現一個全新的設計概念。在全新設計中，設計師有更大的自由度來選擇色彩。可以直接參考現有的色卡，直接選擇符合經過色彩分析的色彩與色彩配比。其次是設計改造，這涉及對現有物料的再設計，以賦予其新的色彩意象和內在聯系。相比之下，設計改造需要在色彩的使用上要有更多的考量。因為需要考慮到物料固有色的影響，設計師在用色方案上必須更加謹慎。

色彩分析是設計改造過程中的一個關鍵步驟。必須對現有物料的固有色進行詳細分析，才能確保所選色彩能夠和諧地融合在一起。這一過程不僅涉及色彩的視覺效果，還會影響色彩內在的相關性。同時，選擇與設計色卡顏色相同或相近的物料，是確保設計連貫性和文化表達一致性的有效方法。這種方法論不僅簡化了設計過程，還有助于強化設計的整體視覺效果。

此外，白色是楊家埠木版年畫的色彩組成中最重要的部分，因此在設計過程中不應被忽視。白色是色彩配比中占比最大的部分，在視覺效果中起著關鍵作用。設計師應在設計方案中合理分配白色的面積，而不應該完全舍棄。

2. 基于色彩分析的文創產品設計方案設置

平面設計其包含5 個基本的設計元素：圖形元素、標志元素、文字元素、點線面元素、色彩元素。在各種各樣的視覺設計中，基本是以平面設計中包含5 個基本的設計元素為基礎進行取舍替換。

色彩元素在設計的視覺效果中扮演著至關重要的角色。色彩通過其獨特的視覺效果和情感聯結，能夠引起觀眾的共鳴和情感共振。在文創產品設計中，通過精確把控色彩元素的“造型”，即色彩的選擇、搭配和運用方式，可以實現文創產品在視覺上的一致性和與目標受眾的情感連接。

在素描作品中，我們通常專注于造型。并以此評判一張畫或者一件雕塑的造型的“像”與“不像”。色彩更是造型中的一部分，同時也是畫面中的“神”。色彩占比的相似性可以建立兩件作品在視覺效果上的一致性。這種一致性可能意味著兩件作品在色彩構成和視覺沖擊上產生了相似的“造型”。即使繪畫和雕塑這些不相同的藝術形式，也可以通過類似的色彩比例來傳達相似的主題。

文創設計作品中的色彩元素如果完全繼承了楊家埠木版年畫的色彩比例，那么其基本的色彩意象必定與楊家埠年畫產生聯系。在此設計思路中，通過精確把控色彩元素的“造型”來把控文創產品在視覺上的一致性。所以在設計中，可以盡量以色彩元素為基礎，使用簡單的設計，避免過多使用復雜的紋樣。

圖6是基于上述思路制作的七巧板玩具，使用量化色卡將顏色按比例賦予每一塊拼圖顏色，即可獲得一件簡潔且具有色彩意象關聯的設計作品，在色彩意象上是獨屬于楊家埠的。也可以根據此思路進行更加廣泛的設計，除此之外可使用相關材料根據配色創作諸如纖維藝術等設計實踐，可以嘗試廣泛、多樣且大膽的設計形式。

圖7則是基于此思路設計的文創產品，其色彩參考了C類楊家埠木版年畫的顏色。設計中沒有使用復雜的插畫插圖，相比于頻繁使用印制貼圖這種易導致消費者對這些文創產品產生審美疲勞的設計手法，基于色彩分析的設計手法大幅度解放了設計形式，使文創產品的設計可以不拘泥于繁雜的形，而更注重與神的傳遞。

3. 基于K-means 聚類分析的色彩關聯意象評價

前文提出了基本的設計思路并進行了設計實踐，那么如何量化和評價這種色彩聯系呢？

所以需要設定一個標準：設計作品中的色彩配比越接近原始作品的平均色彩占比，那么其關聯度就越高。通過嚴謹的色彩分析與比對，將感性的色彩抽象為嚴謹的數據。

通過對比這些數據，便可以通過相對客觀的辦法為設計作品的用色提出意見，以及評價其在色彩上的“造型”是否精準。

蒙格里安的設計作品通常只包含最基本的顏色和點線面元素?？梢酝ㄟ^控制變量的辦法，僅更改其畫作中的色彩元素。并且由于其形式簡潔，可以避免圖形等其他元素對色彩評價過程產生干擾?？梢灾庇^地感受到色彩對設計作品的影響，故蒙格里安的作品是相對理想的測試藍本，如圖8。

根據C 類楊家埠木版年畫的色彩對其作品進行二次創作，其中作品a 添加了錯誤的顏色。b、c、d 則是按照C 類配色進行填色，但是比例不同。將蒙德里安作品的二次創作進行k-means 聚類分析，并將分析數據與前文給出的色彩分析結果、量化色卡進行對比，判定以下二次創作作品是否符合與最符合C 類楊家埠木版年畫的色彩情感和色彩意象，如圖9、10。

通過對a 進行K-means 聚類分析可知其色彩與C 類配色的分析數據有較大差異，其使用了錯誤的色彩。并且與其他的A 類、B 類配色也存在不同，其配色在色相上出現了顯而易見的錯誤。出現了B 類配色中的粉紅色和不相干的紫色與橙色。并且色彩的占比也非常隨意。在色彩的“造型”上與C 類配色完全不同。

b、c、d三者的差別體現在配色的占比上，b 的色彩比較C 類的色彩占比，出現了黑色失衡的狀況，這也與視覺感受相符。而c、d 兩份則在視覺上差別不大，但是在分析數據上d 更符合C 類配色的色彩占比。

由此可以得出結論，作品d 相比a、b、c 與楊家埠年畫的聯系更加密切，這表明其色彩與C 類年畫的一致性和關聯性保存得最好，同時這也與視覺上的感受相符。

結論與總結

綜上所述，通過K-means 聚類分析對楊家埠木版年畫的色彩搭配規律進行了總結，并給出了詳細的分析方法與整理方法，準確地測量不同色彩在楊家埠年畫中的占比，以客觀的方式捕捉到楊家埠年畫作品中的色彩特征。并以此創作了帶有顏色配比的楊家埠年畫色卡。

提出以建立色彩紐帶為基礎，大膽對圖形、標志、點線面等元素進行設計的文創產品設計思路。同時以此設計思路進行了設計實踐。并使用色卡指導了后續的文創設計轉化、對設計結果進行評估，確定了該色彩分析流程在文創產品設計過程中有效且有實踐價值；這為楊家埠木版年畫文創產品設計實踐與設計作品驗收提供了案例、新的思路與方法借鑒。

但是，也需要承認色彩分析樣本的不夠豐富的問題。此問題會對結果的準確性和適用性產生一定的限制。例如在《中國濰坊楊家埠三國版畫》中篩選出的C 類樣本僅有3 份，樣本數量過少。盡管色彩分析樣本的不夠豐富，但通過進一步擴大樣本范圍、探索新的分析方法和綜合考慮其他因素，可以不斷完善色彩分析的準確性和實用性，為楊家埠木版年畫及其他各類非物質文化遺產的文創產品設計提供更可靠的指導和創新的思路。