利用單板明度值確定拼花制品中的單板種類?

樂 磊 丁子峰 王舉偉 沈德君 唐朝發(fā)

單板拼花在家具等領(lǐng)域比較常見，一般采用鑲嵌、拼接、疊層等工藝[1-2]。歐洲高檔家具生產(chǎn)中，通過利用不同樹種木材在紋理、顏色等方面的差異，經(jīng)切割后嵌入家具上，組合精美的花卉和幾何圖案，還可以做到顏色漸變的效果；我國古代采用木材鑲嵌拼花的家具等制品較多，目前國內(nèi)主要將刨切單板粘貼于人造板表面，制成具有簡單圖案的拼花制品，拼花由被切割成幾何形狀的單板，按照要求放置在涂好膠的墻體板、木門、家具等部件表面膠合而成。設(shè)計圖案中的各部分不同顏色所對應的不同單板顏色的選擇主要通過人員目測進行篩選，隨意性較大。

目前對木材顏色的定量測量主要是采用色度學的測量方法，通常分為視覺測色法（主觀測色法）和物理測色法（客觀測色法）兩種。視覺測色法是由視覺功能完全正常的人，在嚴格規(guī)定的條件下（如照明、光源、背景、距離、視角等），將待測物體與己知色（色卡或顏色圖冊）進行比較，從而標定出木材顏色。用色彩三要素HSB來表示：色相（H）、飽和度（S）、明度（B）。物理測色法是利用分光測色儀，直接測出物體表面的L*a*b*值，L*a*b*均勻顏色空間是木材科學者常采用的顏色空間，其原因在于L*a*b*顏色空間的等距性和色差高分辨力對于比較不同樹種木材試件之間或相同試件加工處理前后的差異很有利，所以該色度系統(tǒng)以測量結(jié)果的直觀性以及與人類視覺特性關(guān)系密切的優(yōu)點在木材科學研究中得以廣泛應用[3]。

該研究利用Photoshop將物體色彩的三要素HSB值轉(zhuǎn)換為L*a*b*色空間值，利用CM-2500C分光測色儀測出單板的L*a*b*值，在Photoshop中輸入L*a*b*值（Photoshop中用Lab表示），就能得到對應的HSB值。采用該研究方法能夠滿足墻體板、木門、家具等大批量產(chǎn)品的表面單板拼花飾面裝飾要求，便于工業(yè)化生產(chǎn)。

1 HSB和L*a*b*的關(guān)系

HSB是物體色彩的三要素，其值是對物體色彩值的量化；L*a*b*是在顏色空間的基礎(chǔ)上幾經(jīng)修改后得到的一個簡化的均勻顏色空間，可通過分光測色儀方便地測出數(shù)據(jù)，在Photoshop的拾色器中輸入Lab值,就能得到對應的HSB值，同時輸入設(shè)計圖案中的HSB值亦可得到對應的L*a*b*值。

1.1 色彩的三要素HSB

H(hue)表示色相。在 0 ～360°的標準色輪上，按照角度值度量色相。使用中，通常色相由顏色名稱標識，如紅色、橙色或綠色等等。黑色和白色無色相。

S(saturation)表示飽和度。指顏色的強度或純度。飽和度表示色相中灰色分量所占的比例，使用時從0%（灰色）至 100%（完全飽和）的百分比來度量。飽和度越高，顏色濃度越高，飽和度越低，顏色越淡。

B（brightness）表示亮度。亮度是顏色的相對明暗程度，從 0%（黑色）至 100%（白色）的百分比來度量。亮度越高，顏色越亮，亮度越低，顏色越暗。

1.2 L*a*b*色空間

色度學研究表明，CIE(1931)和CIE (1964)表色系的色度圖不是最理想的色度圖，其色度空間在視覺上是不均勻的，因此在比較顏色的變化和差別時，不能準確地反映顏色的視覺效果。CIE (1976) L*a*b*均勻色空間是在CIE (1931)顏色空間的基礎(chǔ)上幾經(jīng)修改后得到的一個簡化的均勻顏色空間。它在三維色空間的各個坐標軸方向上均具有視覺生態(tài)學的等距性，而且細分了明度指數(shù)和色品指數(shù)的級差，更適合較小色差情況下的顏色測量、比較和討論。因此CIE (1976)L*a*b*均勻色空間越來越受到各行業(yè)的廣泛重視和應用。L*、a*、b*值，代表意義如下：

L*：明度，完全白的物體視為100，完全黑的物體視為0；

a*：紅綠軸色品指數(shù)（米制紅綠軸色品指數(shù)），正值越大表示顏色越偏向紅色，負值越大表示顏色越偏向綠色；

b*：黃藍軸色品指數(shù)（米制黃藍軸色品指數(shù)），正值越大表示顏色越偏向黃色，負值越大表示顏色越偏向藍色。

分光測色儀上可以對不同材質(zhì)、不同紋理、顏色的單板進行色值量化處理。劉一星等對我國110個樹種木材表面視覺物理量的綜合統(tǒng)計分析中對110個樹種木材的L*a*b*值進行了測定[4]。該實驗用分光測色儀對所使用的每種單板進行測定，得到單板的L*a*b*值。如，紅尼斯67， 11， 22；花梨47， 18， 20；蘋果木80，4， 24等。通過Photoshop軟件的拾色器輸入Lab值，可以得到它對應的HSB值。如紅尼斯L*a*b*值為67， 11，22，對應的HSB值為27，36，75。

2 單板的色值與明度值

Photoshop中，數(shù)值只能精確到個位，所以分光測色儀得到的數(shù)據(jù)需要精確到個位。如表1所示，紅尼斯的Lab值是67，11，22。

在Photoshop中按RGB模式輸入紅尼斯的Lab值是67，11，22，就得到對應的HSB的值是27，36，75。見圖1所示。

表1 部分單板的色彩數(shù)值Tab.1 Color values of part of veneer

將RGB模式改成灰度模式，打開拾色器Lab值是67，0，0，對應的HSB的值是0，0，64。說明只保留明暗關(guān)系，其他數(shù)值都變?yōu)?。見圖2所示。

對比圖1和圖2，當色彩從RGB模式改成灰度模式，HS變?yōu)?，B值變小；Lab的值中，L沒發(fā)生變化，ab的值都變?yōu)?。

當采用圖像調(diào)整去色，HSB的值為0，0，62，Lab的值為65，0，0。說明去色也只保留明暗關(guān)系，其他數(shù)值都變?yōu)?。見圖3所示。

對比圖1 和圖3，當圖像調(diào)整去色，H、S變?yōu)?，B值變??；Lab的值，L稍微變小，a、b的值都變?yōu)?。

通過對圖1與圖2、圖3的對比分析可知，采用色彩從RGB模式改成灰度模式的處理方法，B值變化小于圖像調(diào)整去色的處理方法，而且可以保證L值不變。單板的L*a*b*值可以通過分光測色儀測試得到代表單板色彩的量化數(shù)值，將ab的值改為0，得到對應單板的明度值。如紅尼斯的Lab值是67，11，22；紅尼斯的明度值是67，0，0。

圖1 RGB模式的HSB與LabFig.1 HSB & Lab of RGB scale

圖2 灰度模式的HSB與LabFig.2 HSB & Lab of RGB gray scale

圖3 去色后HSB與LabFig.3 HSB & Lab after discoloration

3 單板樹種（顏色）的選擇

單板的選擇通過色彩設(shè)計來完成，主要采用兩種方法進行色彩對比和色彩調(diào)和。色彩對比一般情況下包括色相對比、明度對比、純度對比、面積對比、冷暖對比[5]。

色相是色彩最明顯的特征，色相對比包括同一色相對比、類似色相對比、互補色相對比、全色相環(huán)色相對比。亮度（明度）三個層次，0～3為低明度；4～6為中明度；7～10為高明度。飽和度（純度）三個層次，0～3為低純度；4～6為中純度；7～10為高純度。

單板的色彩可以用色調(diào)、飽和度和亮度來描述，它們共同引起視覺的總效果。木材顏色色調(diào)值主要分布在2.5Y～9.0R（淺橙黃～灰褐色），以5YR～10YR（橙黃色）居多；明度主要分布在5～8之間；純度主要位于3～6 之間[6]。

木材的色相對比以同一色相對比、類似色相對比居多，說明木材的色相范圍較??；屬于中飽和度，中亮度為主。說明各種木材放到一起，對比不強，比較協(xié)調(diào)，所以在研究單板色彩設(shè)計時，以色彩對比為主就能較好地解決問題。

色彩對比的五方面，木材偏暖色為主，冷暖對比可以不考慮，色彩三要素是關(guān)鍵問題。一幅單板拼花作品，一般可以使用的單板種類有二三十種，種類少，色相區(qū)間小，設(shè)計難度較大，色相對比可以排除；單板本身的純度不會發(fā)生變化，所以純度對比也可以不考慮，最后就剩下明度對比。

3.1 明度設(shè)計

將單板的色彩L*a*b*值和明度值（只保留L值，ab值改為0）一一對應。

將AutoCAD畫好的圖形轉(zhuǎn)換成PDF格式調(diào)入Photoshop中，對每個封閉圖形進行明度值的填充，就能很好地表達出空間層次關(guān)系，最后得到想要的灰度圖。

3.2 轉(zhuǎn)換調(diào)整

每個封閉圖形的明度值都對應色彩Lab值，選擇封閉圖形區(qū)域后，修改ab值，重新填充，整體再做細微的調(diào)整，最終就完成了灰度圖向彩色圖的轉(zhuǎn)換。

4 結(jié)論

實際色彩區(qū)域要比木材色彩的區(qū)域大得多，通過將設(shè)計圖案中各主要部分的HSB值轉(zhuǎn)換為L*a*b*均勻色空間的L*、a*、b*值，用明度值L*初步確定拼花圖案中所需單板的種類，最后再通過人工視覺篩選，最終確定拼花圖案中所需單板的種類。通過明度設(shè)計技術(shù)處理，可有效解決因單純靠人工視覺篩選拼花圖案中所需單板的種類而帶來的色彩偏差，并能大幅度提高生產(chǎn)效率。

[1]唐開軍.薄木鑲嵌拼花裝飾的構(gòu)圖與工藝[J].林產(chǎn)工業(yè),1998,25(5):40-43.

[2]唐朝發(fā),蔡昌文,徐波,等.三聚氰胺甲醛樹脂浸漬薄木激光切割疊層拼花工藝[J].林產(chǎn)工業(yè),2013,40(2):38-40.

[3]李堅,劉一星,段新芳.木材涂飾與視覺物理量[M].哈爾濱:東北林業(yè)大學出版社,1998.

[4]劉一星,李堅,徐子才,等.我國110個樹種木材表面視覺物理量的綜合統(tǒng)計分析[J].林業(yè)科學,1995,31(4):353-359.

[5]安曉波,王曉芬.藝術(shù)設(shè)計造型基礎(chǔ)[M].北京:化學工業(yè)出版社,2006.

[6]李堅.木材科學研究[M].北京:科學出版社,2009.