大自然的美丽色彩,用它提取校准率增加数十倍

ZhangXiaomo

2018-12-06 00:00:00


以前人们对自然色彩的提取主要采用目测的方法,但这对提取人对色彩的认识、经验和熟练程度等要求很高,同时主观臆断的成分占比过大,提取数据不够客观。也有借助摄像设备或数码摄影记录获得,再经过计算机分析得出颜色参数,但摄影是光的艺术,光圈、快门速度等参数的调整对色彩的明度、纯度等影响很大,且自然状态下色光环境复杂且千变万化,同一个场景同一个时间所拍出的照片也不尽相同,故而由此得出的颜色参数也不严谨。综合考虑,文章决定采用DigiEye数码测色系统。




> DigiEye测色系统


DigiEye数码测色系统是世界上第一台广泛被使用以影像+颜色,作为非接触式颜色测量、样品外观与颜色的沟通、及数字化虚拟样品等用途。该系统由数码摄像机象素分辨率决定测色的最小几何分辨率。对每一个象素,校准后的系统便可对其全反射光谱进行计算,因此对于极小的面积或物体,如色布、花布、纽扣和拉链配件等均可进行直接测色。颜色与人眼相一致。可测平均色、RGB/Lab颜色值、反射率、颜色面积百分比、染色偏差等。


“色彩形象坐标”是在Munsell色彩学原理的基础上,根据语感运用心理学的方法调查得出的数据为依据制定的。“色彩形象坐标”将配色、语言、环境、人结成有机体,使我们“像使用语言一样使用色彩”,像“预测未来一样预测流行”。同一色调的颜色都用线连接起来。它将每种色彩所包含的意义明显化,并将各种色彩相互联系起来进行比较判断。色彩形象坐标的创新点在于其坐标体系上的130种代表色是以“色相和色调体系”为基础的。



> 130种代表色


如图色彩形象坐标所示,该坐标用WC/SH的二维表示,坐标的中央是浊色的、温和的颜色,周围是清色的、清晰的颜色,以中心原点为基准,向左右、上下延伸,其形象程度由弱到强,距离越远的颜色、形象的差异越明显。例如红(R/V)色的形象富有暖意(W)且稍显柔软(S),蓝(B/V)色的形象冷(C)且略带硬朗(H)。



> 色彩形象坐标


色彩提取优化的设计方法

选取色彩提取对象,借助DigiEye色彩分析系统对大自然色彩进行提取、处理。得到颜色L*a*b*值,将其转换成Munsell表示法,生成色彩形象坐标,对其进行感性分析处理,得出最终的配色方案。


选取色彩提取对象

我们在选择色彩提取对象时,要进行必要的整理与筛选,毕竟不是所有的物态都适合作为色彩提取对象的。在确定色彩仿生对象的时候通常有两种途径,一种是根据确定要表达的情感或者目标,有针对性地选择仿生对象;另一种是已经明确的色彩仿生对象,例如一种矿石、一株植物等。已经明确的色彩仿生对象可以省略寻找和确定的环节,直接对对象进行色彩的数据采集以及分析处理等。在只有情感目标的情况下,还是需要经过缜密的思考,寻求合适的仿生对象,用二维的手段绘画或者摄影将其记录下来,为后面的色彩采集提供素材,同时了解相关的色彩主观认知,选择合适的色彩心理认知。

蝴蝶是自然界中颜色及其丰富的一个物种,很多设计师都曾经以蝴蝶为设计灵感,且由于DigiEye数码测色系统必须在VeriVide灯箱中拍摄,因此对色彩提取对象的体积有所要求,同时考虑到保存时间的关系,文章以橙粉蝶标本为例,对其进行颜色提取优化。


提取自然色彩参数

自然界色彩丰富斑斓,并且变化细微,在进行色彩提取时不可能对自然界所有色彩全部再现。笔者参照了形态仿生的形态抽取原则,将色彩采集变为色彩抽象,即主要色彩抽象,次要色彩简化。在实际操作中,我们采用DigiEye数码测色系统实现平面再现,抽取大面积的和主要色相,简化小面积和次要色相。橙粉蝶标本通过DigiEye数码测色系统处理后,得出如下数据:




>  色彩提取对象



提取对象

部位

L*

a*

b*

H

面积占比

橙粉蝶

S1

78.2

37.53

70.37

32.3

13.94%

S2

22.83

6.24

11.83

28.3

22.13%

S3

97.84

-11.15

59.84

59.6

49.27%

S4

59

5.48

29.67

38.3

14.66%


> 色彩提取参数


设计色彩数据分析

通过DigiEye数码测色系统得到采集对象的L*a*b*颜色值、颜色面积百分比后,引入模糊集的概念,对Munsell系统进行拟合处理,将复杂的色度分布函数简化为二次多项式运算,将上述L*a*b*原始数据转换成Munsell表色 。转换成Munsell表色后,并对照基于PCCS色彩体系的形象坐标将Munsell值进行修正,得出对应的色调。而后画出针对该生物色彩的单色形象坐标以及色彩形象坐标,对其进行分析,得出配色方案。


提取对象

部位

Munsell

修正后的Munsell

色彩形象坐标

色调

橙粉蝶

S1

6YR8/12

5YR8/7

YR/B

明调

S2

4YR2/2

5YR2/2

YR/Dgr

最暗调

S3

5Y10/8

5Y9/6

Y/P

淡调

S4

6Y6/4

5Y5/1

Y/Gr

涩调


>  色彩参数转换修正


将该组数据在色彩形象坐标上进行标注,得出如下图:


>  橙粉蝶色彩形象坐标


YR/B:杏色,也叫柑子色,属于清色,与浊色的柿色(YR/S)相对应。如果与清色黄(Y)或者白(N9.5)搭配,形成亲和、轻松、开朗的形象;如果与红(R)或蓝(B)、紫蓝(PB)配色,能体现出青春朝气、富有健康活力,用于家纺设计,给人以休闲感,形成甜淡、新鲜、自由随意的氛围。

YR/Dgr:深茶色,也叫黑褐色,颜色厚重,接近黑色,给人以粗犷、坚韧的形象,容易让人联想到骑士或者武士。与同色系的杏色(YR/B)配,会增强暖感,为了不过于压抑,应该用稍微明快一些的浊色做过渡,产生分隔的效果。

Y/P:浅黄色,也叫奶油色,随着由锐调(V)向明调(B)、浅调(P)的推进,变得激烈、鲜艳而辉煌,增添了朝气与可爱,给人以孩子气的形象效果。若与暖色系的清色组合,会有畅快、健康、愉悦的感觉;若与冷色系的清色或者白色搭配,则有明快、清新、朝气蓬勃之感。

Y/Gr:褐色,也叫枯叶色、灰水色,传统色名叫铁灰色。将黄(Y)色系也变成涩调(Gr),就没有黄色感觉了。其朴素、古风、素雅,冬天常见这种枯黄的色调,常与灰色或者浊色结合,产生风雅感,但改变色彩的层次,用该色彩分隔浅黄色(Y/P)与深茶色(YR/Dgr),会产生风格独特的时髦感、寂静感。

在橙粉蝶的色彩形象坐标中可以看出,四种色彩,两种色系,横跨了SOFT与HARD,增强了YR/B的暖感,同时通过Y/Gr在中间作隔断,显得不会很突允,有色彩感而不过分鲜艳。总体色调偏WARM,属于悠闲、易亲近的色彩组合。为了给以较直观的感受,笔者以该配色方案配色一个简单图案元素如图所示。





> 配色方案应用




原文标题《基于DigiEye测色系统和色彩形象坐标的自然色彩提取与优化》,作者:陈梦1,朱炜婧2,鲁佳亮1,张红霞1 (1.浙江理工大学,杭州 310018;2.浙江科技学院,杭州 310023 )

全文链接:http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFQ&dbname=CJFDLAST2018&filename=YSLL2018Z1008&v=MTAyNTN5M2hVYnpPUEQ3SFlyRzRIOW1tcm85RmJJUjhlWDFMdXhZUzdEaDFUM3FUcldNMUZyQ1VSTEtlWmVacEY=


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