数字色彩系统色彩设计论文

1当前我国的城市色彩设计运作

1.1城市色彩的调查与采样

城市色彩设计，首先要进行城市的色彩采样调查．设计者以数字测色仪、色卡和传统的色彩调查手段，对城市的传统建筑、现代建筑、桥梁、街道、家居环境、自然环境、景观、照明与装饰灯光等进行调查分析，确定城市自然、人文色彩中的主色和辅色，从而建立起城市地方性色彩谱系、形成该城市的城市色彩数据库．

1.2凝聚城市标志色，归纳城市色彩谱系

城市色彩可以涵盖、表达城市文化，也可以符号化表现城市形象．因此，通过分析城市总体色彩环境，结合城市性质特征，凝聚城市标志色，是借助色彩语言，概括表现城市形象的重要内容［8］．城市标志色确定后，还须分析和归纳城市的总体色彩谱系．它包括主辅色谱和点缀色谱，这些辅色、点缀色的色彩之间形成相对协调的色彩关系，由此构成城市色彩的总体倾向．

1.3确定城市的功能区表识系统色彩

结合城市色彩片区和色彩空间分布结构，划定城市色彩控制范围与层面，选择城市重要功能区、景观区和重点项目周边地区，编制色彩规划，提供推荐色谱与配色方案．色彩控制的主要内容有建筑色彩、建筑群体色彩、空间节点色彩和空间廊道色彩等．

2传统色彩系统与城市色彩设计

我国的城市色彩设计，采用的是传统减色体系的色彩理论，以颜料色彩为主要色彩媒介，虽然现在很多设计师使用计算机进行辅助色彩设计，但色彩理论和色彩方法并没有随之更新，其本质还是典型的传统减色体系的色彩．

2.1减色系统的理论及构成

传统减色系统形成于20世纪初前后，常见的有孟塞尔的色彩系统、日本实用色彩坐标系统、瑞典自然色彩系统和中国颜色系统等［5］．目前，我国城市色彩设计大都采用孟塞尔色彩系统．从色彩的媒介来看，传统色彩系统以颜料、涂料和染料等色料为基础，其色彩域较窄．它的色彩理论和设计方法源于减色系统的色彩原理，其本质是“反射光”的色彩［9］．减色系统色彩混合最显著的特点，就是颜色混合的次数越多，色彩就越灰暗、越浑浊，呈减色状态．

2.2减色系统用于城市色彩的弊端

归纳迄今为止我国的城市色彩设计，会发现一个普遍存在的严重问题，即采用传统减色系统表达的城市色彩，只能停留在简单的色相描述阶段．如红色调、黄色调、绿色调，或黄灰色、蓝灰色、橙灰色等．黄灰调不是一种颜色的意思，是一定明度、纯度范围内的系列色彩［10］．至于“一定”到什么程度?这些系列色彩在色彩域中占有多大比例?如何在设计中科学掌握它们的明度和纯度范围?这些设计中不可回避的问题，在现成的城市色彩设计理论和方法中都无法找到答案．这就使目前的城市色彩设计陷入一种不可操控的、主要靠设计者个人经验和主观感觉的感性化设计之中．事实上，这些被忽略的系列色彩就是色彩中的复色，它们在色彩域中占据90%，是城市色彩设计中不可或缺的主角．如果我们不从理论和方法上解决这90%复色的出路，城市色彩设计就难以立足．传统色彩是基于绘画颜料、打印彩墨和建筑涂料等物质的减色系统色彩，其理论框架、色彩原理、色彩生成与色彩设计方法较适应传统的图纸设计．它与“数字城市”计算机模拟的城市仿真和虚拟空间大相径庭，不能直接以“数字城市”相一致的色彩体系和色彩语言对城市中的区域、景观、街道、建筑等进行准确表达和科学描述，难以在观念、技术和方法上与“数字城市”相对接．城市色彩的主要颜色由广大复色为主的颜色构成，蕴含了丰富的人文、历史和情感因素．目前只有日本实用色彩坐标系统能对其作色彩心理的表述．但如果生搬硬套于中国的城市色彩，会在心理、情感和文化上与中国现实相去甚远．

2.3当下城市色彩设计方法的缺陷

传统的城市色彩设计方法比较简单，它主要是把采集到的城市自然色彩、历史色彩和当代人工色彩，通过设计者以定性研究为主的思维进行归纳和处理，形成一套模板式的“主辅色谱”和“点缀色谱”［10］，然后施加到当代的城市和建筑上去．这容易造成两方面不足:第一，现代城市色彩变成了历史上地域性城市色彩的再现或是历史城市与当下城市色彩的综合与妥协，如果当下的城市色彩应用出现偏差，就会误导新的城市色彩规划;第二，如果要想创新城市历史色彩和当前城市以外的新色彩，在理论上处于一种无指向的状态，只能靠设计者个人的经验积累、模糊感觉和主观揣测．这样，城市色彩主要只能沉浸于历史文脉和现状中，难以在传承中发展．例如，深圳的城市基础是具有1600多年历史的宝安古城，“小渔村”是它建市前最显著的特色之一，而深圳城市建设30多年来最大的失误，是把一座原本依海而建的古城，建成了一座失去海滨特色的内陆城市，城市色彩毫无特色．如果仅仅延续宝安古城和“小渔村”的色彩文脉，就会丢失它“改革开放前沿”、“高新技术城市”等时代属性;如果延续30多年来扭曲的内陆城市形象，就回到了千城一面的老路上，使城市色彩设计失去城市特色和现实意义．城市色彩设计除了从历史、文脉和地理中寻找色彩元素外，在很大程度上取决于它今天的城市文化和城市定位．这就使得靠传统减色系统支撑的城市色彩理论和设计方法捉襟见肘．

3城市色彩设计的数字色彩系统

3.1加色系统的色彩理论

加色系统是以光学色彩为基础的色彩系统，也是发射光的色彩系统．人们通常把红(R)、绿(G)、蓝(B)3种颜色定为三基色(或称三原色)［11］．光学色彩的混色系统，它成熟的理论体系建立于20世纪30年代．1931年，国际照明委员会(CommissionInternationaledeL''''Eclairage，CIE)以CIE-RGB光谱三刺激值为基础，统一了“标准色度观察者光谱三刺激值”，确立了CIE1931-xyz系统，称之为“xyz国际坐标制”，从而奠定了现代色度学的基础．由x、y和z三基色作轴的xyz锥形空间是一个三维的颜色空间，包含了所有的可见光色(图1)．这个三维的颜色空间从原点o开始延伸第1象限(正的1/8空间)，并以平滑曲线作为这个锥形的端面．从原点作射线贯穿这个锥体，射线上的任意两点表示的彩色光都具有相同的彩度和纯度，仅亮度不同［9］．每条从原点出发的射线与此平面的相交点就代表了其色度值———色相与纯度．把这个平面投影到(x，y)平面，投影后在(x，y)平面上得到的马蹄形区域就是CIE色度图，即目前国际通用的“CIE1931x、y色度图”，简称“CIE色度图”．CIE色彩是计算机图形学的颜色基础．

3.2数字色彩系统的构成

数字色彩系统由相关的计算机色彩模型构成．计算机色彩成像的原理和其内部色彩的物理性质决定了它是一种光学色彩．经过半个世纪的发展，数字色彩自成体系，形成了独特的风格．红、绿和蓝分别是常见光的3种原色，在计算机图形学中成为“三基色”．RGB色彩模型是数字色彩最典型的色彩模型．RGB色彩模型采用三维笛卡儿直角坐标系描述，它是一个加色模型，模型中的各种颜色都是由红、绿、蓝三基色以不同的比例相加混合而成.3.2.2CMY色彩青(C)、品红(M)和黄(Y)分别是色料的3种原色，是打印机等硬拷贝设备使用的标准色彩，它们与红(R)、绿(R)和蓝(B)3种基色形成色相上的补色关系．CMY色彩模型也用三维笛卡儿直角坐标系描述，它是一个减色模型，模型中的各种颜色都是由青、品红和黄3种原色以不同的比例相加混合而成.3.2.3HSV色彩HSV是计算机颜色的模型之一，因为它用色彩的直观属性来描述颜色，它的3个颜色参数H、S和V正好对应色彩主观属性的色相、饱和度及明度，所以也称为用户(设计师)直观的色彩模型．HSV色彩模型是一个倒立的六棱锥(图4)．顶面是一个正六边形，H方向表示色相的变化，从0°～360°是可见光的全部色谱．六边形的6个角分别代表红、黄、绿、青、蓝和品红6个颜色的位置．S的值由0～1变化，越接近六边形外框，颜色的饱和度越高，处于六边形中心的颜色饱和度为零，V的顶端是白色［14］．

4数字色彩的情感与意象

4.1数字色彩的意象分布

数字色彩的意象分布在一个动态的三维空间中x坐标表示色彩的饱和度变化，它主要体现色彩的“软-硬”意象;y坐标表示色彩的明度变化，它主要体现色彩的“轻-重”意象;旋转坐标表示色彩的色相变化，它主要体现色彩的“冷-暖”意象．由此形成了数字色彩三维意象表达的基本构架．

4.2数字色彩的意象表达

数字色彩系统的城市色彩，能负载中国文化的色彩意象．它由HSV色立体横截面的色相和纵截面的饱和度与明度2个维度综合构成，可以借助数字色系5级配色表(图6)来实现［14］．由于色彩语义集的多维空间结构，使每个基础色彩样本的边界变得模糊不清，数据库中语义集之间的色彩不可能全部形成规律性的量级关系，这使色彩语义与色彩视觉呈现出非线性状态．4.2.1纯色系色调包含的色彩意象纯色调色彩具有艳丽、华美、生动、活跃、兴奋、激情等色彩意象;中纯调色彩具有鲜明、青春、欢快、健美、爽朗、甜蜜、新鲜的色彩意象，它是典型的女性化的颜色;低纯调色彩具有清朗、欢愉、简洁、妩媚的色彩意象;淡色调色彩具有明媚、清澈、淡雅、轻柔、透明的色彩意象．4.2.2浊(灰)色系色调包含的色彩意象明灰调色彩具有温柔、轻盈、柔弱、悠闲、文雅、浪漫等色彩意象;中灰调色彩具有中庸、宁静、质朴、稳定等色彩意象;暗灰调色彩具有朦胧、消极、单薄、含蓄、神秘等色彩意象．4.2.3暗色系色调包含的色彩意象微暗调色彩具有成熟、干练、智慧、倔强、严谨、充实等色彩意象;中暗调色彩具有稳重、刚毅、质朴、坚强、沉着、高尚等色彩意象，是典型的男性化的颜色;深暗调色彩具有深沉、冷酷、庄严、威严、保守等色彩意象［9］．

5城市数字色彩系统设计主要特点

5.1给数字色彩赋予中国文化的色彩意象

通过研究，我们把中国人色彩意象进行数字化，把“色彩的性格”、“色彩的情绪”、“色彩的气质”、“色彩的联想”等方面的意象色彩与数字色系五级配色表中的数字色彩建立对应的联系．这样，就可以将采集到的城市文脉的色彩样本，特别是广大的复色，赋予中国文化的色彩意象，让城市色彩设计有据可依．

5.2将90%的复色纳入色彩设计范围

根据数字色彩新的设计方法，把数字色系5级配色表中的纯色系色调、浊(灰)色系色调和暗色系色调3大组包含的10个色调全部纳入量化的数字色彩设计中．这样既解决了传统减色系统色彩设计在方法论上排斥90%复色的缺陷，还可以给这些被传统城市色彩设计抛弃的颜色建立起与色彩意象之间的对应联系，给文脉以外的色彩找到科学的配置途径和设计方法，让理性的数字色彩与感性意象色彩结合起来，增强了城市色彩设计的科学性和可靠性．

5.3实现色彩设计与LED光建筑、数字城市的无缝对接

发光二极管(lightingemittingdiode，LED)照明光建筑是现代城市建筑新的发展方向，它使用预先编程的计算机软件对建筑外观的LED灯进行控制，这些LED灯的亮度和颜色可按照设计师的意图进行调节，产生各种奇妙的动态图形效果．由于数字色彩与LED都是发射光的颜色，不需要经过由颜料色彩到灯光色彩的二次转换，可让发射光的色彩设计直接融入到建筑环境之中去．数字城市(digitalcity)是综合运用空间信息、虚拟现实与多媒体、计算机网络等技术，将城市的地理资源、生态环境、人文社会、经济发展和居民日常生活等信息进行数字化、网络化，建立能够有效获取、分类存储、科学分析和集成应用的海量数据库，并可直接用于城市规划、建设、管理的综合服务系统［15］．数字城市的设计离不开城市仿真-虚拟现实等技术及其视觉再现，数字色彩的理论与方法，可直接用于数字城市的表达，并把城市规划与城市色彩设计融为一体．

6基于数字色彩的城市色彩设计方法

传统减色系统理论支配下的城市色彩设计，难以把从城市采集到的具有文脉的复彩样本赋予中国文化的色彩意象，不能用科学的方法创造延续历史的现代色彩，更难让城市色彩进入数字城市的规划与设计中，它已经不能满足今天社会发展的需求．因此，探讨基于数字色彩系统的城市色彩设计，已经变得越来越重要．

6.1以HSV色彩六棱锥横截面为主的色彩设计

在HSV色彩模型中，六棱椎顶面的正六边形，是一个饱和度最高的有彩色系的色相环．以色相为主的配色，是以HSV六棱椎顶色相面六边形内的各种色彩展开的一系列配色，它突出色彩的色相因素，淡化色彩的明度和饱和度因素．这个来自六边形色相环的色相配色共分为两大类，一是色相的对比:①邻近色的弱对比配色;②类似色的中度对比配色;③对比色的较强对比配色;④互补色的强对比配色．二是主色调的搭配，它可分为红、橙、黄、绿、青、蓝和紫等各种主色调．它们在量化的同时能赋予这些色彩的意象内涵［9］．

6.2以HSV色彩六棱锥纵截面为主的色彩设计

把HSV色彩六棱椎纵向剖开，可得到一个等腰直角三角形，取其中靠右边的一个直角三角形，分别把两个直角腰上的色彩分成5个等级，就构成了数字色系5级配色表的基本构架．直角三角形的水平方向显示颜色的饱和度变化，垂直方向显示颜色的明度变化，它们都把饱和度和明度均分为5个等级．这个色表由3组代表不同性质的色调组成:第1组是纯色系色调，包含纯色调(1)、中纯色调(2)、低纯色调(3)、浅色调(4);第2组是浊(灰)色系色调，包含明灰色调(5)、中灰色调(6)、暗灰色调(7);第3组是暗色系色调，包含微暗色调(8)、中暗色调(9)、深暗色调(10)．如果把这个直角三角形延色相旋转360°，可以得到HSV色彩域中的全部原色、间色和复色．按照数字色系5级配色表，可以用量化的方法在10个色调的区域之间进行1∶1、1∶2和1∶3的色彩搭配，得到120种基本的搭配方案;若改变这些搭配的顺序和颜色比例，又会丛生出更多的配色方案．这种数字色彩的设计方法既简便明了，又花样繁多，是传统减色系统设计方法所无法比拟的［16］．

6.3综合复杂的数字色彩设计

在实际的城市色彩设计中，除了不同色相的配色、主色调的配色和以明度、饱和度为主的10种色调相互搭配之外，会经常面对复杂多变的配色，涉及到色相、明度和饱和度的灵活运用．这就要求我们必须保持清醒的头脑，先在横截面上考虑主调色的色相，再在纵截面上考虑不同明度与饱和度的色调;把横截面色相的主调色意象与纵截面色调的复色意象相互融合，特别要关注城市文脉以外的颜色与城市定位之间的意象匹配，遴选出适合表达城市内涵的色彩组合．城市色彩设计除了原色、间色和广大复色外，还涉及到无彩色系的黑、白和灰颜色．这类颜色只有明度一种属性，没有色相和饱和度(色相与饱和度都为零)．因此，它们极容易跟有彩色系的颜色相互搭配，只要明度应用得当，几乎与任何颜色相配都是和谐的．我国江南民居的黑瓦、白墙就是无彩色系搭配的典范．也正因为无彩色系颜色在色彩设计中的保险系数最大，它在城市色彩设计中被广泛采用，尤其深受追求简约风格的建筑师的喜爱．有彩色系与无彩色系色彩的融合设计，正在成为城市色彩设计新的趋势．

6.4城市数字色彩设计实践

基于数字色彩系统的城市色彩设计，虽然目前还没有整座城市的成功案例，但它在城市街区的设计中，实现了全新的数字色彩设计．例如，某个城市所辖的一个独立街区是土家族历史文化名胜，它的城市街区色彩规划采取了不同于传统减色系统的设计路径．首先，对城市文脉及色彩要素进行探源和剖析．土家族地区古代属于“五溪”，传统色彩具有“五色斑斓”和“忌白不忌黑”的特色，色彩意向为:原始、清幽．它的文脉色彩可归纳为:黑、朱砂、草绿、藤黄、花青．城市传统色彩的调查与采样显示，原生色彩主要为:墨灰系列、黄褐系列、深蓝-灰蓝系列．其次，分析城市的定位和发展．这座城市是少数民族聚居地，支柱产业是农业和旅游业，城市发展方向为少数民族文化旅游．通过一系列的推导与论证，最后我们在城市街区的新主色相上选择了青灰系列(5～7)、朱砂(6～8)、藤黄(5～6);宾色选择了墨灰(25%～75%)、黄褐系列(6～9)、深蓝(1～2);点缀色选择了绿色系列(2～4)．在色调上根据HSV色彩六棱锥的10个色调，对城市街区的色彩设计上选择了以8(微暗调)+6(中灰调)+5(明灰调)为主的色调处理方法．形成了以传统文脉色彩为主，兼顾现代城市特色的城市街区色彩方案．新的数字色彩系统的城市色彩设计，在方法论上克服了传统减色体统对色彩规划中使用最多的广大复色的无理论指向，能较大程度地消除规划中的主观臆断，使色彩设计趋于科学和规范．

7结语

城市色彩代表着一座城市的品位和风貌，融汇了城市的文脉和时代精神，体现了高技术与高思维的互动与融合．基于数字色彩系统的色彩设计方法，让数字色彩进入到城市设计领域，不仅给传统的城市色彩带来信息化，还把广大复色与中国人的色彩情感、色彩意象建立起内在联系，拓展了城市色彩设计的疆域，丰富了城市色彩的内涵．我们只有不断剔除设计实践过程中的不合理因素，从时代要求、设计理念、色彩媒介和色彩方法等全方位把握城市色彩设计，才能使这项设计活动与时俱进地健康发展.

作者：田少煦单皓傅向华单位：深圳大学国家文化创新研究中心深圳大学建筑与城市规划学院深圳大学计算机与软件学院