基于色彩調(diào)和理論的大學(xué)生宿舍家具色彩模型分析?

楊河莉 苗艷鳳

（南京林業(yè)大學(xué)家居與工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院，江蘇 南京 210037）

色彩是產(chǎn)品至關(guān)重要的一部分[1]。恰當(dāng)?shù)念伾梢悦鞔_地傳達(dá)產(chǎn)品信息，吸引客戶注意力，激發(fā)人的情感[2-3]，因此色彩在家具中扮演著十分重要的角色[4-6]。目前，大學(xué)環(huán)境中的家具及室內(nèi)色彩設(shè)計(jì)存在諸多問題，如色彩相對(duì)單一、搭配不當(dāng)和缺乏個(gè)性需求響應(yīng)等[7-9]。本文旨在通過對(duì)大學(xué)生上床下桌家具色彩選擇進(jìn)行調(diào)研，基于孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論對(duì)宿舍家具配色美度進(jìn)行量化研究，通過引入交界邊權(quán)重和更正色彩調(diào)和秩序因素值優(yōu)化孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論在上床下桌家具配色美度量化中的運(yùn)用，構(gòu)建基于色彩調(diào)和理論的上床下桌家具配色美度量化模型。

1 色彩模型與色彩選擇調(diào)研

本研究對(duì)53 名大學(xué)生展開宿舍家具色彩選擇調(diào)研，測(cè)試者的裸眼或者矯正視力均為正常。調(diào)研通過iPad軟件procreate完成。利用procreate軟件將宿舍的代表性家具——上床下桌去色彩、去材質(zhì)化處理成為線框模式（圖1）。工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中通常只需要2～3 種顏色，一項(xiàng)關(guān)于商品大數(shù)據(jù)的研究發(fā)現(xiàn)商品的顏色一般不超過4 種[10]。根據(jù)家具的功能、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等將其分為床架、書桌和儲(chǔ)物柜3 部分，每部分都是獨(dú)立的單元且只能填充1 種顏色。受試者被要求在完整的色環(huán)上選擇色彩進(jìn)而完成家具的多色填充。

圖1 宿舍家具色彩選擇調(diào)研界面Fig.1 Dormitory furniture color selection survey interface

該軟件通過HSB色彩模型展示色彩。HSB色彩模型基于色彩三屬性描述顏色的直觀數(shù)值[11-12]，通過色相H（Hue）、純 度S（Saturation）和 明 度B（Brightness）3 個(gè)屬性呈現(xiàn)色彩，貼近人類感官直覺[13-16]，比較適合用于描述家具色彩。

2 上床下桌家具配色量化評(píng)價(jià)方法

色彩調(diào)和（color harmony）是指2 種或多種色彩按一定的方法，統(tǒng)一而協(xié)調(diào)地組合在一起，使色彩關(guān)系呈現(xiàn)出規(guī)律性、秩序性，滿足人的視覺審美和心理需求的色彩搭配[17]。色彩調(diào)和在室內(nèi)裝飾、平面、產(chǎn)品、服裝等設(shè)計(jì)領(lǐng)域均有涉及并應(yīng)用[18]。通過產(chǎn)品的色彩搭配能展現(xiàn)空間的獨(dú)特韻味及體現(xiàn)用戶的個(gè)人品位，符合色彩調(diào)和區(qū)間的配色方案可提高空間的整體協(xié)調(diào)性和美感，增強(qiáng)色彩帶來的視覺感染力，給用戶舒適和諧的體驗(yàn)。目前應(yīng)用比較廣泛的色彩調(diào)和理論主要有蒙賽爾和孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論[19]，二者均可對(duì)配色美度進(jìn)行一定程度量化：1）蒙賽爾（Munsell）色彩面積調(diào)和理論指出色彩調(diào)和搭配其明度和純度的高低應(yīng)與面積大小呈反比[20]；2）孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論包括對(duì)色相、明度和彩度三屬性調(diào)和關(guān)系的美度量化[21]。為綜合考慮色相、明度和彩度三屬性的搭配關(guān)系，本研究選用孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論和伯克霍夫美度評(píng)價(jià)模型對(duì)上床下桌家具配色美度進(jìn)行量化研究。

2.1 孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論

孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論基于Munsell色立體空間，可從色彩的色相（H）、明度（V）、彩度（C）三屬性來定量分析調(diào)和關(guān)系，且符合色彩心理學(xué)的特點(diǎn)[22]。HSB色彩模型與HCV色彩模型之間無法實(shí)現(xiàn)直接轉(zhuǎn)化，本文首先利用Photoshop軟件完成HSB到Lab色彩模型的轉(zhuǎn)化。接著通過佐道健轉(zhuǎn)換公式將色彩的L*、a*、b*值轉(zhuǎn)化成為H、V、C值[23]，轉(zhuǎn)換公式（1）～（3）：

孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論主要包括色相（H）、明度（V）、彩度（C）三屬性的間隔分類及調(diào)和關(guān)系，該理論指出：色彩間隔可分為同色調(diào)和區(qū)、對(duì)比調(diào)和區(qū)、類似調(diào)和區(qū)、第一曖昧區(qū)、第二曖昧區(qū)[21]。色相差、明度差、飽和度差在不同的區(qū)間范圍對(duì)應(yīng)不同的秩序因素值，如圖2。

圖2 秩序因素值Fig.2 Order factor value

2.2 伯克霍夫美度評(píng)價(jià)模型

根據(jù)形式美的“美在于多樣性的統(tǒng)一”的觀點(diǎn)，德國(guó)數(shù)學(xué)家伯克霍夫提出了表示形式美的數(shù)學(xué)模型[24]，該公式被服裝、產(chǎn)品、環(huán)境等諸多設(shè)計(jì)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于美感評(píng)價(jià)，見公式（4）：

式中：M為美度，即美的程度大??；O為秩序因素；C為復(fù)雜度因素[25]。

本研究將該模型應(yīng)用于評(píng)價(jià)色彩調(diào)和美度。存在色彩差異的配色情況下，O值為色相極差（Oh）、明度極差（Ov）及彩度極差（Oc）所匹配的秩序因素之和。在無色彩差異的配色情況下，秩序因素為Og=1。C值為總色彩數(shù)、具有色相差的色彩組數(shù)、具有明度差的色彩組數(shù)及具有彩度差的色彩組數(shù)之和[25]。

3 美度量化模型構(gòu)建與分析

本研究基于孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論使用伯克霍夫美度評(píng)價(jià)模型對(duì)上床下桌家具色彩搭配美度進(jìn)行量化研究。上床下桌家具配色由三個(gè)功能區(qū)域的三個(gè)色塊構(gòu)成，將三色作為整體進(jìn)行量化可求得美度值M1；對(duì)上床下桌家具配色關(guān)系進(jìn)行分析可知，上床下桌家具由三個(gè)較規(guī)則形色塊組成，兩兩相鄰?fù)瓿扇式M合，故可將ABC三色塊色彩搭配轉(zhuǎn)換為AB、AC、BC三組兩色塊色彩搭配的組合。每個(gè)組合色彩搭配美度值對(duì)總體美度值的貢獻(xiàn)度不同，色塊間交接形成完整且規(guī)則的交界線，任兩色塊交界線長(zhǎng)度占所有可能組合的兩色塊間交界線的總長(zhǎng)即為該組合的調(diào)和權(quán)重。三組兩色塊色彩搭配組合的美度值乘以其相應(yīng)調(diào)和權(quán)重的總和即為三色塊總體美度值M2。結(jié)合主觀審美評(píng)分調(diào)研對(duì)M1和M2兩組美度值進(jìn)行分析可知，引入調(diào)和權(quán)重可以一定程度上優(yōu)化調(diào)和理論在上床下桌家具配色美度量化中的運(yùn)用，但引入調(diào)和權(quán)重前后的美度值均不能較大程度滿足人的主觀審美需求。進(jìn)一步分析可知，孟斯賓瑟調(diào)和理論既定的秩序因素值與大學(xué)生在上床下桌家具中的色彩偏好相差較大，通過對(duì)大學(xué)生上床下桌家具色彩選擇的搭配關(guān)系分析更正秩序因素值并計(jì)算美度值M3。結(jié)合主觀審美評(píng)分調(diào)研對(duì)M2和M3兩組美度值進(jìn)行分析可知，更正秩序因素值后的調(diào)和理論可以較大程度滿足人們的主觀審美需求，構(gòu)建上床下桌家具配色美度量化模型（圖3）。

圖3 美度量化模型構(gòu)建與分析Fig.3 Construction and analysis of beauty quantitative model

4 上床下桌家具色彩搭配美度量化——引入交界邊權(quán)重

本研究通過對(duì)53 名大學(xué)生展開上床下桌家具色彩選擇調(diào)研收集到53 個(gè)有效色彩搭配樣本，并對(duì)上床下桌家具色彩搭配的美度量化進(jìn)行優(yōu)化研究。

4.1 基于孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論進(jìn)行美度量化

本研究基于孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論使用伯克霍夫美度評(píng)價(jià)模型對(duì)色彩搭配樣本進(jìn)行美度量化。通過對(duì)色彩搭配樣本的H、V、C值進(jìn)行分析得到相應(yīng)的秩序因素值（O）與復(fù)雜度因數(shù)（C），接著使用伯克霍夫美度評(píng)價(jià)模型計(jì)算美度值（M）。美度值最高和最低分別五個(gè)色彩搭配樣本及具體參數(shù)見表1，其中排名1～5 的配色方案為美度值最高的五個(gè)方案，排名6～10 的配色方案為美度值最低的五個(gè)方案。

表1 基于孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論量化美度Tab.1 Quantify beauty based on Monspencer's color harmony theory

（續(xù)表1）

4.2 基于孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論引入交界邊權(quán)重進(jìn)行美度量化

通過對(duì)上床下桌家具色彩搭配關(guān)系分析可知，上床下桌家具由三個(gè)較規(guī)則形色塊組成，兩兩相鄰?fù)瓿扇式M合，色塊間交接形成完整且規(guī)則的交界線，任兩區(qū)域間交界線長(zhǎng)度占所有可能組合的兩區(qū)域之間交界線的總長(zhǎng)即為兩區(qū)域間調(diào)和權(quán)重。即，兩色塊間交界線越長(zhǎng)，該兩色的調(diào)和美度占總體美度的比重則越大。通過在CAD軟件中1∶10繪制上床下桌家具的線框圖計(jì)算出任兩區(qū)域間交界線長(zhǎng)度及占比，如圖4所示。其中：LAB∶LBC∶LAC=17%∶37%∶46%。

圖4 色彩搭配交界邊權(quán)重Fig.4 Color matching boundary weight

基于孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論使用伯克霍夫美度評(píng)價(jià)模型并引入交界邊權(quán)重對(duì)上床下桌家具配色美度量化的具體計(jì)算公式及步驟如下：

式中：MAB、MAC、MBC分別代表AB、AC、BC兩區(qū)域色彩搭配的美度值；OAB、OAC、OBC分別代表AB、AC、BC兩區(qū)域色彩搭配的秩序因素值；CAB、CAC、CBC分別代表AB、AC、BC兩區(qū)域色彩搭配的復(fù)雜度因素；Li代表第i個(gè)組合間交界線的長(zhǎng)度；Wi代表第i個(gè)組合間的調(diào)和權(quán)重；Mi代表第i個(gè)組合間的色彩搭配美度值。

美度值最高和最低分別五個(gè)色彩搭配樣本及具體參數(shù)見表2，其中排名1～5 的配色方案為美度值最高的5 個(gè)方案，排名6～10 的配色方案為美度值最低的五個(gè)方案。

表2 引入交界邊權(quán)重的美度量化Tab.2 Introduce the border weight to quantify the beauty

（續(xù)表2）

5 主觀審美評(píng)分調(diào)研與結(jié)果分析

5.1 主觀審美評(píng)分調(diào)研

基于孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論分別計(jì)算引入交界邊權(quán)重前后的量化美度最高和最低的5 款配色方案，經(jīng)過合并共有12 款色彩搭配方案。以該12 款配色方案為調(diào)研樣本展開主觀審美評(píng)分調(diào)研。通過發(fā)放網(wǎng)絡(luò)問卷對(duì)85 名受試者展開上床下桌家具配色主觀審美評(píng)分調(diào)研，其中男生30 人，女生55 人，年齡為18～25 歲。調(diào)研選用李克特心理測(cè)量量表，該量表常用來測(cè)量被調(diào)查者對(duì)某種產(chǎn)品或服務(wù)的看法和態(tài)度，例如喜歡、不喜歡，同意、不同意等。常見李克特量表有5 級(jí)、7 級(jí)和9 級(jí)，盡管多兩級(jí)表可以細(xì)化被調(diào)查者的態(tài)度，但是會(huì)造成被試在相鄰層級(jí)之間難以抉擇，從而造成被試心理負(fù)擔(dān)[26-29]。因此，本文采用5 級(jí)量表（圖5），評(píng)分從1 到5，表示從很不美到非常美等級(jí)依次增加。

圖5 主觀審美評(píng)分量表Fig.5 Subjective aesthetic rating scale

5.2 調(diào)研結(jié)果分析

通過對(duì)引入交界邊權(quán)重前后基于孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論量化的上床下桌家具配色美度值與主觀審美評(píng)分進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)，相關(guān)性檢驗(yàn)見表3、4。從表格中的數(shù)據(jù)可知，引入交界邊權(quán)重前后皮爾遜相關(guān)系數(shù)分別為0.099（p=0.785）和0.306（p=0.391），其中p值均大于0.05。皮爾遜相關(guān)性分析中通常需要p≤0.05 才可認(rèn)為兩組數(shù)據(jù)之間有明顯的相關(guān)性，反之則認(rèn)為兩組數(shù)據(jù)之間相關(guān)程度不明顯甚至不相關(guān)。由此可見，引入交界邊權(quán)重前后基于孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論對(duì)上床下桌家具配色美度量化值與主觀審美評(píng)分之間均不存在相關(guān)性。但通過對(duì)引入交界邊權(quán)重前后p值及相關(guān)性系數(shù)比較分析可知，引入交界邊權(quán)重在上床下桌家具配色美度量化中具有一定合理性。

表3 相關(guān)性檢驗(yàn)（引入交界邊權(quán)重前）Tab.3 Correlation test (before introducing the border weight)

表4 相關(guān)性檢驗(yàn)（引入交界邊權(quán)重后）Tab.4 Correlation test (after introducing the border weight)

綜上所述，引入交界邊權(quán)重前后的孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論在上床下桌家具配色美度量化中的應(yīng)用很大程度上不能滿足人們的主觀審美需求，但交界邊權(quán)重的引入可以一定程度優(yōu)化孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論在上床下桌家具配色美度量化中的運(yùn)用。

6 孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論秩序因素值更正

通過對(duì)大學(xué)生上床下桌家具色彩選擇的搭配關(guān)系分析可知，絕大多數(shù)大學(xué)生傾向于在上床下桌家具中選擇近似色彩搭配，如，色相差在0～10 之間，彩度差在0～2.4 之間，明度差在0～2 之間。通過與秩序因素值的對(duì)比可發(fā)現(xiàn)色相差在0～7 之間的秩序因素值為0，明度差在0～0.5 之間的秩序因素值為負(fù)值，飽和度差在0～3 之間的秩序因素值為0，這一趨勢(shì)與大學(xué)生在該家具中的色彩搭配偏好不相符，故本文對(duì)53 名大學(xué)生色彩選擇搭配關(guān)系進(jìn)行分析，如圖6 所示，以某色彩維度在某差值區(qū)間內(nèi)的色彩搭配樣本數(shù)量占總搭配樣本數(shù)量的比值作為該區(qū)間色彩維度差值的秩序因素值，見公式（6）：

圖6 色彩搭配關(guān)系分析Fig.6 Analysis of color matching relationship

式中：OH(a-b)代表色相維度上在a～b這一區(qū)間內(nèi)的秩序因素值；NH(a-b)代表色相維度上色彩差值在a～b這一區(qū)間內(nèi)分布的樣本數(shù)；N總代表參與調(diào)研所有被試的色彩搭配樣本數(shù)量。更正后的秩序因素值如圖7 所示。

圖7 更正秩序因素值Fig.7 Correct the order factor value

基于孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論和伯克霍夫美度評(píng)價(jià)模型在引入交界邊權(quán)重的基礎(chǔ)之上通過更正秩序因素值對(duì)上床下桌配色美度進(jìn)行量化。美度值最高和最低分別五種色彩搭配樣本及具體參數(shù)見表5，其中排名1～5 的配色方案為美度值最高的5 個(gè)方案，排名6～10的配色方案為美度值最低的5 個(gè)方案。以該10 個(gè)色彩搭配方案為調(diào)研樣本重復(fù)5.1 中的主觀審美評(píng)分調(diào)研，并進(jìn)行量化美度值與主觀審美評(píng)分的相關(guān)性檢驗(yàn)，相關(guān)性系數(shù)為0.633（p=0.049<0.05），屬高度正相關(guān)，見表6 。由此可知，對(duì)孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論中秩序因素值進(jìn)行更正可較大程度上優(yōu)化該色彩調(diào)和理論在上床下桌家具配色美度量化中的運(yùn)用。

表5 更正秩序因素值的美度量化Tab.5 Correct the value of the order factor to quantify the beauty

（續(xù)表5）

表6 相關(guān)性檢驗(yàn)（更正秩序因素值后）Tab.6 Correlation test (after correcting the order factor value)

7 結(jié)論

本文基于孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論使用伯克霍夫美度評(píng)價(jià)模型對(duì)上床下桌家具配色美度進(jìn)行量化研究，通過引入交界邊權(quán)重和更正秩序因素值優(yōu)化色彩調(diào)和理論在上床下桌家具配色美度量化中的運(yùn)用，構(gòu)建上床下桌家具配色美度量化模型，得出以下結(jié)論：

1）引入交界邊權(quán)重前后的色彩調(diào)和理論在很大程度上不能滿足人們的主觀審美需求，但交界邊權(quán)重的引入可以一定程度上優(yōu)化孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論在上床下桌家具配色美度量化中的運(yùn)用。

2）既定的秩序因素值不能較好地適用于上床下桌家具配色美度量化，因此需要通過對(duì)調(diào)研樣本的分析與秩序因素值的更正，以優(yōu)化孟斯賓瑟色彩調(diào)和理論在上床下桌家具配色美度量化中的運(yùn)用。

3）引入交界邊權(quán)重和更正秩序因素值的孟斯賓瑟調(diào)和理論可以較大程度滿足人們的主觀審美需求，構(gòu)建上床下桌家具配色美度量化模型。