數字色彩系統色彩設計論文范文

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1當前我國的城市色彩設計運作

1.1城市色彩的調查與采樣

城市色彩設計，首先要進行城市的色彩采樣調查．設計者以數字測色儀、色卡和傳統的色彩調查手段，對城市的傳統建筑、現代建筑、橋梁、街道、家居環境、自然環境、景觀、照明與裝飾燈光等進行調查分析，確定城市自然、人文色彩中的主色和輔色，從而建立起城市地方性色彩譜系、形成該城市的城市色彩數據庫．

1.2凝聚城市標志色，歸納城市色彩譜系

城市色彩可以涵蓋、表達城市文化，也可以符號化表現城市形象．因此，通過分析城市總體色彩環境，結合城市性質特征，凝聚城市標志色，是借助色彩語言，概括表現城市形象的重要內容［8］．城市標志色確定后，還須分析和歸納城市的總體色彩譜系．它包括主輔色譜和點綴色譜，這些輔色、點綴色的色彩之間形成相對協調的色彩關系，由此構成城市色彩的總體傾向．

1.3確定城市的功能區表識系統色彩

結合城市色彩片區和色彩空間分布結構，劃定城市色彩控制范圍與層面，選擇城市重要功能區、景觀區和重點項目周邊地區，編制色彩規劃，提供推薦色譜與配色方案．色彩控制的主要內容有建筑色彩、建筑群體色彩、空間節點色彩和空間廊道色彩等．

2傳統色彩系統與城市色彩設計

我國的城市色彩設計，采用的是傳統減色體系的色彩理論，以顏料色彩為主要色彩媒介，雖然現在很多設計師使用計算機進行輔助色彩設計，但色彩理論和色彩方法并沒有隨之更新，其本質還是典型的傳統減色體系的色彩．

2.1減色系統的理論及構成

傳統減色系統形成于20世紀初前后，常見的有孟塞爾的色彩系統、日本實用色彩坐標系統、瑞典自然色彩系統和中國顏色系統等［5］．目前，我國城市色彩設計大都采用孟塞爾色彩系統．從色彩的媒介來看，傳統色彩系統以顏料、涂料和染料等色料為基礎，其色彩域較窄．它的色彩理論和設計方法源于減色系統的色彩原理，其本質是“反射光”的色彩［9］．減色系統色彩混合最顯著的特點，就是顏色混合的次數越多，色彩就越灰暗、越渾濁，呈減色狀態．

2.2減色系統用于城市色彩的弊端

歸納迄今為止我國的城市色彩設計，會發現一個普遍存在的嚴重問題，即采用傳統減色系統表達的城市色彩，只能停留在簡單的色相描述階段．如紅色調、黃色調、綠色調，或黃灰色、藍灰色、橙灰色等．黃灰調不是一種顏色的意思，是一定明度、純度范圍內的系列色彩［10］．至于“一定”到什么程度?這些系列色彩在色彩域中占有多大比例?如何在設計中科學掌握它們的明度和純度范圍?這些設計中不可回避的問題，在現成的城市色彩設計理論和方法中都無法找到答案．這就使目前的城市色彩設計陷入一種不可操控的、主要靠設計者個人經驗和主觀感覺的感性化設計之中．事實上，這些被忽略的系列色彩就是色彩中的復色，它們在色彩域中占據90%，是城市色彩設計中不可或缺的主角．如果我們不從理論和方法上解決這90%復色的出路，城市色彩設計就難以立足．傳統色彩是基于繪畫顏料、打印彩墨和建筑涂料等物質的減色系統色彩，其理論框架、色彩原理、色彩生成與色彩設計方法較適應傳統的圖紙設計．它與“數字城市”計算機模擬的城市仿真和虛擬空間大相徑庭，不能直接以“數字城市”相一致的色彩體系和色彩語言對城市中的區域、景觀、街道、建筑等進行準確表達和科學描述，難以在觀念、技術和方法上與“數字城市”相對接．城市色彩的主要顏色由廣大復色為主的顏色構成，蘊含了豐富的人文、歷史和情感因素．目前只有日本實用色彩坐標系統能對其作色彩心理的表述．但如果生搬硬套于中國的城市色彩，會在心理、情感和文化上與中國現實相去甚遠．

2.3當下城市色彩設計方法的缺陷

傳統的城市色彩設計方法比較簡單，它主要是把采集到的城市自然色彩、歷史色彩和當代人工色彩，通過設計者以定性研究為主的思維進行歸納和處理，形成一套模板式的“主輔色譜”和“點綴色譜”［10］，然后施加到當代的城市和建筑上去．這容易造成兩方面不足:第一，現代城市色彩變成了歷史上地域性城市色彩的再現或是歷史城市與當下城市色彩的綜合與妥協，如果當下的城市色彩應用出現偏差，就會誤導新的城市色彩規劃;第二，如果要想創新城市歷史色彩和當前城市以外的新色彩，在理論上處于一種無指向的狀態，只能靠設計者個人的經驗積累、模糊感覺和主觀揣測．這樣，城市色彩主要只能沉浸于歷史文脈和現狀中，難以在傳承中發展．例如，深圳的城市基礎是具有1600多年歷史的寶安古城，“小漁村”是它建市前最顯著的特色之一，而深圳城市建設30多年來最大的失誤，是把一座原本依海而建的古城，建成了一座失去海濱特色的內陸城市，城市色彩毫無特色．如果僅僅延續寶安古城和“小漁村”的色彩文脈，就會丟失它“改革開放前沿”、“高新技術城市”等時代屬性;如果延續30多年來扭曲的內陸城市形象，就回到了千城一面的老路上，使城市色彩設計失去城市特色和現實意義．城市色彩設計除了從歷史、文脈和地理中尋找色彩元素外，在很大程度上取決于它今天的城市文化和城市定位．這就使得靠傳統減色系統支撐的城市色彩理論和設計方法捉襟見肘．

3城市色彩設計的數字色彩系統

3.1加色系統的色彩理論

加色系統是以光學色彩為基礎的色彩系統，也是發射光的色彩系統．人們通常把紅(R)、綠(G)、藍(B)3種顏色定為三基色(或稱三原色)［11］．光學色彩的混色系統，它成熟的理論體系建立于20世紀30年代．1931年，國際照明委員會(CommissionInternationaledeL''''Eclairage，CIE)以CIE-RGB光譜三刺激值為基礎，統一了“標準色度觀察者光譜三刺激值”，確立了CIE1931-xyz系統，稱之為“xyz國際坐標制”，從而奠定了現代色度學的基礎．由x、y和z三基色作軸的xyz錐形空間是一個三維的顏色空間，包含了所有的可見光色(圖1)．這個三維的顏色空間從原點o開始延伸第1象限(正的1/8空間)，并以平滑曲線作為這個錐形的端面．從原點作射線貫穿這個錐體，射線上的任意兩點表示的彩色光都具有相同的彩度和純度，僅亮度不同［9］．每條從原點出發的射線與此平面的相交點就代表了其色度值———色相與純度．把這個平面投影到(x，y)平面，投影后在(x，y)平面上得到的馬蹄形區域就是CIE色度圖，即目前國際通用的“CIE1931x、y色度圖”，簡稱“CIE色度圖”．CIE色彩是計算機圖形學的顏色基礎．

3.2數字色彩系統的構成

數字色彩系統由相關的計算機色彩模型構成．計算機色彩成像的原理和其內部色彩的物理性質決定了它是一種光學色彩．經過半個世紀的發展，數字色彩自成體系，形成了獨特的風格．紅、綠和藍分別是常見光的3種原色，在計算機圖形學中成為“三基色”．RGB色彩模型是數字色彩最典型的色彩模型．RGB色彩模型采用三維笛卡兒直角坐標系描述，它是一個加色模型，模型中的各種顏色都是由紅、綠、藍三基色以不同的比例相加混合而成.3.2.2CMY色彩青(C)、品紅(M)和黃(Y)分別是色料的3種原色，是打印機等硬拷貝設備使用的標準色彩，它們與紅(R)、綠(R)和藍(B)3種基色形成色相上的補色關系．CMY色彩模型也用三維笛卡兒直角坐標系描述，它是一個減色模型，模型中的各種顏色都是由青、品紅和黃3種原色以不同的比例相加混合而成.3.2.3HSV色彩HSV是計算機顏色的模型之一，因為它用色彩的直觀屬性來描述顏色，它的3個顏色參數H、S和V正好對應色彩主觀屬性的色相、飽和度及明度，所以也稱為用戶(設計師)直觀的色彩模型．HSV色彩模型是一個倒立的六棱錐(圖4)．頂面是一個正六邊形，H方向表示色相的變化，從0°～360°是可見光的全部色譜．六邊形的6個角分別代表紅、黃、綠、青、藍和品紅6個顏色的位置．S的值由0～1變化，越接近六邊形外框，顏色的飽和度越高，處于六邊形中心的顏色飽和度為零，V的頂端是白色［14］．

4數字色彩的情感與意象

4.1數字色彩的意象分布

數字色彩的意象分布在一個動態的三維空間中x坐標表示色彩的飽和度變化，它主要體現色彩的“軟-硬”意象;y坐標表示色彩的明度變化，它主要體現色彩的“輕-重”意象;旋轉坐標表示色彩的色相變化，它主要體現色彩的“冷-暖”意象．由此形成了數字色彩三維意象表達的基本構架．

4.2數字色彩的意象表達

數字色彩系統的城市色彩，能負載中國文化的色彩意象．它由HSV色立體橫截面的色相和縱截面的飽和度與明度2個維度綜合構成，可以借助數字色系5級配色表(圖6)來實現［14］．由于色彩語義集的多維空間結構，使每個基礎色彩樣本的邊界變得模糊不清，數據庫中語義集之間的色彩不可能全部形成規律性的量級關系，這使色彩語義與色彩視覺呈現出非線性狀態．4.2.1純色系色調包含的色彩意象純色調色彩具有艷麗、華美、生動、活躍、興奮、激情等色彩意象;中純調色彩具有鮮明、青春、歡快、健美、爽朗、甜蜜、新鮮的色彩意象，它是典型的女性化的顏色;低純調色彩具有清朗、歡愉、簡潔、嫵媚的色彩意象;淡色調色彩具有明媚、清澈、淡雅、輕柔、透明的色彩意象．4.2.2濁(灰)色系色調包含的色彩意象明灰調色彩具有溫柔、輕盈、柔弱、悠閑、文雅、浪漫等色彩意象;中灰調色彩具有中庸、寧靜、質樸、穩定等色彩意象;暗灰調色彩具有朦朧、消極、單薄、含蓄、神秘等色彩意象．4.2.3暗色系色調包含的色彩意象微暗調色彩具有成熟、干練、智慧、倔強、嚴謹、充實等色彩意象;中暗調色彩具有穩重、剛毅、質樸、堅強、沉著、高尚等色彩意象，是典型的男性化的顏色;深暗調色彩具有深沉、冷酷、莊嚴、威嚴、保守等色彩意象［9］．

5城市數字色彩系統設計主要特點

5.1給數字色彩賦予中國文化的色彩意象

通過研究，我們把中國人色彩意象進行數字化，把“色彩的性格”、“色彩的情緒”、“色彩的氣質”、“色彩的聯想”等方面的意象色彩與數字色系五級配色表中的數字色彩建立對應的聯系．這樣，就可以將采集到的城市文脈的色彩樣本，特別是廣大的復色，賦予中國文化的色彩意象，讓城市色彩設計有據可依．

5.2將90%的復色納入色彩設計范圍

根據數字色彩新的設計方法，把數字色系5級配色表中的純色系色調、濁(灰)色系色調和暗色系色調3大組包含的10個色調全部納入量化的數字色彩設計中．這樣既解決了傳統減色系統色彩設計在方法論上排斥90%復色的缺陷，還可以給這些被傳統城市色彩設計拋棄的顏色建立起與色彩意象之間的對應聯系，給文脈以外的色彩找到科學的配置途徑和設計方法，讓理性的數字色彩與感性意象色彩結合起來，增強了城市色彩設計的科學性和可靠性．

5.3實現色彩設計與LED光建筑、數字城市的無縫對接

發光二極管(lightingemittingdiode，LED)照明光建筑是現代城市建筑新的發展方向，它使用預先編程的計算機軟件對建筑外觀的LED燈進行控制，這些LED燈的亮度和顏色可按照設計師的意圖進行調節，產生各種奇妙的動態圖形效果．由于數字色彩與LED都是發射光的顏色，不需要經過由顏料色彩到燈光色彩的二次轉換，可讓發射光的色彩設計直接融入到建筑環境之中去．數字城市(digitalcity)是綜合運用空間信息、虛擬現實與多媒體、計算機網絡等技術，將城市的地理資源、生態環境、人文社會、經濟發展和居民日常生活等信息進行數字化、網絡化，建立能夠有效獲取、分類存儲、科學分析和集成應用的海量數據庫，并可直接用于城市規劃、建設、管理的綜合服務系統［15］．數字城市的設計離不開城市仿真-虛擬現實等技術及其視覺再現，數字色彩的理論與方法，可直接用于數字城市的表達，并把城市規劃與城市色彩設計融為一體．

6基于數字色彩的城市色彩設計方法

傳統減色系統理論支配下的城市色彩設計，難以把從城市采集到的具有文脈的復色色彩樣本賦予中國文化的色彩意象，不能用科學的方法創造延續歷史的現代色彩，更難讓城市色彩進入數字城市的規劃與設計中，它已經不能滿足今天社會發展的需求．因此，探討基于數字色彩系統的城市色彩設計，已經變得越來越重要．

6.1以HSV色彩六棱錐橫截面為主的色彩設計

在HSV色彩模型中，六棱椎頂面的正六邊形，是一個飽和度最高的有彩色系的色相環．以色相為主的配色，是以HSV六棱椎頂色相面六邊形內的各種色彩展開的一系列配色，它突出色彩的色相因素，淡化色彩的明度和飽和度因素．這個來自六邊形色相環的色相配色共分為兩大類，一是色相的對比:①鄰近色的弱對比配色;②類似色的中度對比配色;③對比色的較強對比配色;④互補色的強對比配色．二是主色調的搭配，它可分為紅、橙、黃、綠、青、藍和紫等各種主色調．它們在量化的同時能賦予這些色彩的意象內涵［9］．

6.2以HSV色彩六棱錐縱截面為主的色彩設計

把HSV色彩六棱椎縱向剖開，可得到一個等腰直角三角形，取其中靠右邊的一個直角三角形，分別把兩個直角腰上的色彩分成5個等級，就構成了數字色系5級配色表的基本構架．直角三角形的水平方向顯示顏色的飽和度變化，垂直方向顯示顏色的明度變化，它們都把飽和度和明度均分為5個等級．這個色表由3組代表不同性質的色調組成:第1組是純色系色調，包含純色調(1)、中純色調(2)、低純色調(3)、淺色調(4);第2組是濁(灰)色系色調，包含明灰色調(5)、中灰色調(6)、暗灰色調(7);第3組是暗色系色調，包含微暗色調(8)、中暗色調(9)、深暗色調(10)．如果把這個直角三角形延色相旋轉360°，可以得到HSV色彩域中的全部原色、間色和復色．按照數字色系5級配色表，可以用量化的方法在10個色調的區域之間進行1∶1、1∶2和1∶3的色彩搭配，得到120種基本的搭配方案;若改變這些搭配的順序和顏色比例，又會叢生出更多的配色方案．這種數字色彩的設計方法既簡便明了，又花樣繁多，是傳統減色系統設計方法所無法比擬的［16］．

6.3綜合復雜的數字色彩設計

在實際的城市色彩設計中，除了不同色相的配色、主色調的配色和以明度、飽和度為主的10種色調相互搭配之外，會經常面對復雜多變的配色，涉及到色相、明度和飽和度的靈活運用．這就要求我們必須保持清醒的頭腦，先在橫截面上考慮主調色的色相，再在縱截面上考慮不同明度與飽和度的色調;把橫截面色相的主調色意象與縱截面色調的復色意象相互融合，特別要關注城市文脈以外的顏色與城市定位之間的意象匹配，遴選出適合表達城市內涵的色彩組合．城市色彩設計除了原色、間色和廣大復色外，還涉及到無彩色系的黑、白和灰顏色．這類顏色只有明度一種屬性，沒有色相和飽和度(色相與飽和度都為零)．因此，它們極容易跟有彩色系的顏色相互搭配，只要明度應用得當，幾乎與任何顏色相配都是和諧的．我國江南民居的黑瓦、白墻就是無彩色系搭配的典范．也正因為無彩色系顏色在色彩設計中的保險系數最大，它在城市色彩設計中被廣泛采用，尤其深受追求簡約風格的建筑師的喜愛．有彩色系與無彩色系色彩的融合設計，正在成為城市色彩設計新的趨勢．

6.4城市數字色彩設計實踐

基于數字色彩系統的城市色彩設計，雖然目前還沒有整座城市的成功案例，但它在城市街區的設計中，實現了全新的數字色彩設計．例如，某個城市所轄的一個獨立街區是土家族歷史文化名勝，它的城市街區色彩規劃采取了不同于傳統減色系統的設計路徑．首先，對城市文脈及色彩要素進行探源和剖析．土家族地區古代屬于“五溪”，傳統色彩具有“五色斑斕”和“忌白不忌黑”的特色，色彩意向為:原始、清幽．它的文脈色彩可歸納為:黑、朱砂、草綠、藤黃、花青．城市傳統色彩的調查與采樣顯示，原生色彩主要為:墨灰系列、黃褐系列、深藍-灰藍系列．其次，分析城市的定位和發展．這座城市是少數民族聚居地，支柱產業是農業和旅游業，城市發展方向為少數民族文化旅游．通過一系列的推導與論證，最后我們在城市街區的新主色相上選擇了青灰系列(5～7)、朱砂(6～8)、藤黃(5～6);賓色選擇了墨灰(25%～75%)、黃褐系列(6～9)、深藍(1～2);點綴色選擇了綠色系列(2～4)．在色調上根據HSV色彩六棱錐的10個色調，對城市街區的色彩設計上選擇了以8(微暗調)+6(中灰調)+5(明灰調)為主的色調處理方法．形成了以傳統文脈色彩為主，兼顧現代城市特色的城市街區色彩方案．新的數字色彩系統的城市色彩設計，在方法論上克服了傳統減色體統對色彩規劃中使用最多的廣大復色的無理論指向，能較大程度地消除規劃中的主觀臆斷，使色彩設計趨于科學和規范．

7結語

城市色彩代表著一座城市的品位和風貌，融匯了城市的文脈和時代精神，體現了高技術與高思維的互動與融合．基于數字色彩系統的色彩設計方法，讓數字色彩進入到城市設計領域，不僅給傳統的城市色彩帶來信息化，還把廣大復色與中國人的色彩情感、色彩意象建立起內在聯系，拓展了城市色彩設計的疆域，豐富了城市色彩的內涵．我們只有不斷剔除設計實踐過程中的不合理因素，從時代要求、設計理念、色彩媒介和色彩方法等全方位把握城市色彩設計，才能使這項設計活動與時俱進地健康發展.

作者：田少煦單皓傅向華單位：深圳大學國家文化創新研究中心深圳大學建筑與城市規劃學院深圳大學計算機與軟件學院