基于Java NCS 色彩識別工具分析色彩元素在智慧建筑中的表達

吉雪靜 張俊峰（內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)）

近年來，在城市信息化浪潮與數(shù)據(jù)科學(xué)崛起的共同推動下，智慧城市開始在全球范圍內(nèi)成為未來城市發(fā)展的新理念與新實踐。城市建筑作為城市重要的組成部分也相應(yīng)發(fā)生深刻的變化。智慧建筑逐漸出現(xiàn)在我們的生活中。智慧建筑是指通過將建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理根據(jù)用戶的需求進行優(yōu)化組合，從而為用戶提供一個高效、舒適、便利的人性化建筑環(huán)境。在很多最新的智慧建筑設(shè)計案例中，智慧建筑不僅提升了建筑功能，對建筑造型以及建筑色彩的運用也變得多元豐富化，這一變化既滿足了我們對優(yōu)質(zhì)空間功能的追求，也滿足了我們視覺和精神的追求。色彩元素在智慧建筑中的合理應(yīng)用可以進一步增強建筑美的感受和影響力。

JavaNCS 色彩識別工具是筆者及團隊成員共同研發(fā)的一種自然色彩識別程序。此工具可以對導(dǎo)入圖片中所呈現(xiàn)的色彩進行NCS 色彩信息讀取，最后得到圖片中所含色彩名稱以及色彩在圖中的占比信息。JavaNCS 色彩識別工具可以快速高效提取圖中色彩信息，并可以將其中色彩信息進行量化，增強色彩信息的科學(xué)性，并為自然色彩相關(guān)研究提供技術(shù)上的幫助。

一、色彩元素在智慧建筑中的應(yīng)用價值

（一）時代特征的重要標志

色彩元素在建筑中的應(yīng)用已經(jīng)有很長一段歷史，色彩的運用技術(shù)也隨時代的發(fā)展而進步，不同的色彩應(yīng)用也體現(xiàn)出不同的時代特征。我國自古代以來建筑用色就存在一定的規(guī)定和準則，如皇家建筑中青、赤、黃等用色鮮艷豐富的傳統(tǒng)色彩是屬于等級較高的皇權(quán)貴人所使用的，普通老百姓的民居建筑則是選擇黑白灰色調(diào)的色彩，主要體現(xiàn)樸素淡雅的建筑色彩風(fēng)格。還有很多建筑由于地理位置原因，傳統(tǒng)木構(gòu)建筑在長期陰濕的條件下出現(xiàn)腐朽等問題，建筑色彩中出現(xiàn)了彩色彩繪的應(yīng)用。后期隨著磚瓦材料的使用，建筑色彩常以各色磚瓦色彩為主體顏色。

現(xiàn)代以來，隨著現(xiàn)代化建筑的不斷更新，很多國內(nèi)外建筑設(shè)計理念融入中國傳統(tǒng)建筑色彩的研究當中，因此色彩元素不僅在中國傳統(tǒng)色彩中應(yīng)用，現(xiàn)代建筑中的色彩應(yīng)用同樣廣泛應(yīng)用，而且在對色彩元素有了更為健康、科學(xué)的選擇?，F(xiàn)代建筑中的色彩會根據(jù)不同地理環(huán)境、文化特質(zhì)和城市氣質(zhì)選擇相應(yīng)的建筑色系去融合整個城市空間環(huán)境。當今所推崇的智慧建筑則在此基礎(chǔ)上更關(guān)注建筑色彩的功能，不僅僅是為了解決美觀的問題，增添了更多為人類健康、綠色環(huán)保、信息宣傳等方面的思考。因此從建筑的色彩元素運用可以清晰地體現(xiàn)出所處的時代特征。

（二）城市規(guī)劃的重要組成

建筑色彩是城市色彩的重要組成部分，所以城市空間進行色彩規(guī)劃時也應(yīng)參考建筑色彩。同樣作為建筑設(shè)計師，不能單憑個人意愿和喜好對建筑色彩進行隨意主觀的設(shè)計，而是需要結(jié)合所在城市空間整體規(guī)劃，并對城市建筑及發(fā)展方向上有清晰、正確地判斷，能夠更好地了解和把握當今城市更新發(fā)展的新需求。

同時，還需要進一步深層次地挖掘城市文化內(nèi)涵及精神文明，并對建筑物的實際功能進行把握，以統(tǒng)一協(xié)調(diào)建筑物及其功能。對于建筑所處城市環(huán)境的不同建筑色彩也會相應(yīng)變化，干燥炎熱的城市環(huán)境，城市色彩規(guī)劃會選擇清晰淡雅的色彩，建筑設(shè)計師應(yīng)該選擇淺色元素如白色、淡藍色、淡綠色等，盡量避免承重壓抑的建筑色彩；在寒冷惡劣的城市環(huán)境中，城市色彩規(guī)劃會選擇溫暖的暖色調(diào)，因此建筑色彩也應(yīng)順應(yīng)城市色彩規(guī)劃的要求選擇合理的色彩。

在智慧城市以及科技新區(qū)的不斷建設(shè)當中，建筑色彩在符合基礎(chǔ)條件下，將會把建筑色彩設(shè)計與運用的重點放在城市空間形象營造上，營造符合該城市發(fā)展的城市形象和城市定位。色彩作為城市形象中重要的感知認識，在城市的規(guī)劃和發(fā)展中有著深遠的意義。智慧建筑的色彩元素應(yīng)用也應(yīng)該彰顯地域文化的氣質(zhì)，增強建筑和城市的影響力，帶來有價值的經(jīng)濟效益和文化效益。所以，科學(xué)合理地將色彩元素運用到建筑設(shè)計中，可以彰顯城市的獨特魅力。

（三）建筑體態(tài)的美化作用

建筑色彩可以很好地解決和淡化建筑本身的缺點，對建筑體態(tài)的表現(xiàn)具有一定的美化作用。由于色彩不同，色彩所呈現(xiàn)的光波也會不同，色彩在空間傳遞的整個過程也會也會有變化，這種物理現(xiàn)象使得色彩具有一定的空間感。比如建筑色彩設(shè)計的明暗對比越強烈，它所表現(xiàn)的空間距離則會更近，且建筑外輪廓也更為清晰可見，反之則會呈現(xiàn)相反的結(jié)果；建筑色彩選擇顏色越深，建筑呈現(xiàn)的體態(tài)感會越沉重，相反，建筑色彩選擇透亮的顏色，建筑呈現(xiàn)的體態(tài)感會越輕盈。

因此建筑設(shè)計師在對色彩元素進行運用時應(yīng)該充分考慮色彩表現(xiàn)的特質(zhì)，科學(xué)合理地對城市色彩進行選擇。對色彩選擇和搭配存在問題時，那么就會對人產(chǎn)生突兀雜亂的視覺感受，所以我們對建筑色彩的選擇和搭配應(yīng)該依靠一定的美學(xué)知識作為支撐。

隨著越來越多人們對美的追求，當代智慧建筑的建設(shè)更重視人的視覺感受。成功打造智慧型建筑除了在建筑本身增添更為數(shù)字化、科技化的技術(shù)手段，在建筑色彩的應(yīng)用上也要發(fā)揮其文化價值、商業(yè)價值和藝術(shù)價值。如商業(yè)建筑通過增加建筑的體態(tài)美會吸引消費者走進建筑環(huán)境；更具美感的智慧建筑會提升國家和城市的知名度和國際的影響力。因此建筑色彩的運用不僅能美化建筑本身的體態(tài)，也將提升城市影響力這種更為深遠的意義。

二、色彩元素在智慧建筑案例中的具體應(yīng)用

色彩元素在智慧建筑中有很多具體的應(yīng)用案例，以下我選擇了近期完成迪拜未來博物館、Aspect Pixels Fest 2020 項目兩個國際優(yōu)秀設(shè)計項目作為參考案例進行建筑色彩提取和分析。

（一）迪拜未來博物館

迪拜未來博物館是由設(shè)計師Killa 設(shè)計（圖1）。整個建筑外立面由書法“覆蓋”，從建筑的外立面看，整個建筑坐落在綠色的小山丘上，博物館整個建筑造型更像是一座城市雕塑作品。建筑外形呈現(xiàn)巨大的幾何圓環(huán)狀，在建筑表面由大量的書法文字所包裹。在阿聯(lián)酋的工作室的創(chuàng)始人Shaun Killa 的解答中得知整個建筑是表達了阿聯(lián)酋總理對于未來生活愿景的期望，也是迪拜乃至整個阿聯(lián)酋對未來的設(shè)想。

圖1 迪拜未來博物館效果圖（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

圖2 色彩信息提取過程圖（圖片來源：作者自繪）

圖3 Aspect Pixels Fest 2020新媒體畫布效果圖（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

樓上方的不銹鋼復(fù)合博物館展覽空間占地12,000m，位于7 層樓，相距9m。建筑總高度78m，總建筑面積30,000m。單獨看建筑外立面設(shè)計用色低調(diào)又不失精彩。通過用javaNCS色彩識別工具，對建筑圖像中外立面色彩進行信息提取，最終得到建筑色彩占比90%以上的色彩圖譜（圖2）。在面對龐大的建筑體積上，建筑色彩用到了NCS 色彩體系中S2020-R50B、S2020-G、S1502-Y、S1502-Y50B、S0502-Y50B 等色彩，色彩穩(wěn)中淡雅。此建筑色彩的呈現(xiàn)和建筑材料有密不可分的關(guān)系。MOFF 突破了傳統(tǒng)設(shè)計的界限，將建筑施工技術(shù)運用了迄今為止最復(fù)雜的鋼筋結(jié)構(gòu)外墻，且運用了波音航空的航空航天技術(shù)，通過增長算法的參數(shù)化設(shè)計工具，以數(shù)字化方式斜交網(wǎng)格、外墻和玻璃元件這類主要結(jié)構(gòu)的進行效率提升。正是這類新材料的使用，整個建筑外立面會折射周邊環(huán)境色彩，達到建筑色彩與周邊環(huán)境色彩更好地融入，綠色的小山丘與銀色的博物館相互映襯。綠色象征著自然正如建筑設(shè)計之初的想法一般，代表著大地和自然，綠色的山丘位于建筑之下體現(xiàn)了建筑的時間和歷史。正是這種將自然色彩與建筑本身融合的方法，將建筑的含義得到升華。在整個博物館建筑中每一個書法筆畫都是建筑開窗的位置，從而確保建筑的通透感，在建筑色彩上，打破原有大面積銀色，讓建筑更為靈動，加上不同程度的太陽光照，真?zhèn)€建筑色彩更為靈動，熠熠生輝，從而提高城市居民的幸福感。

（二）Aspect Pixels Fest 2020

Aspect Pixels Fest 2020 項目是基于新媒體畫布的應(yīng)用，將中數(shù)字化光影技術(shù)運用到建筑外立面，以此傳遞信息。二維與三維空間的結(jié)合，讓展示效果更為生動，且富有感召力，突破傳統(tǒng)建筑外掛廣告的形式，在建筑外立面融入空間、設(shè)計、和科技的視覺元素，豐富的色彩效果在不斷變幻的光影表現(xiàn)下喚醒了更多對感知未來的渴望。在智慧化、數(shù)字化的今天，我們在新科技的推動下，Aspect Pixels Fest 2020 科技感彩色光影的展現(xiàn)，讓公眾展現(xiàn)了不一樣的建筑風(fēng)貌和數(shù)字視界（圖3）。

建筑光環(huán)境的營造也是智慧建筑色彩的另一種營造手段。無論是在日環(huán)境還是夜環(huán)境下，建筑色彩的運用是不間斷的。在Aspect Pixels Fest 2020 的設(shè)計項目中，建筑外觀呈現(xiàn)的視覺體驗是震撼人心的，既是對建筑立面功能的運用，也是建筑魅力和吸引力的體驗。人們在忙碌了一天后，在夜晚也同樣通過流光溢彩的視覺感受，去享受生活，感受科技帶給我們的驚喜。通過JavaNCS色彩識別工具對部分建筑立面光影圖片進行色彩識別，得到了S1560-R90B、S2030-B10G、S3050-R80B、S0510-Y20R、S1040-R10B 等色彩（圖4），這些色彩呈現(xiàn)的特點是色彩本身的多樣性，色彩彩度較高，所以作為觀賞者在感官上產(chǎn)生巨大的視覺沖擊。這完全體現(xiàn)出色彩賦予建筑的魅力，讓建筑的魅力無論在任何時候都能都夠得以表現(xiàn)。在科技感、數(shù)字化的城市建筑空間，通過建筑色彩與燈光的表現(xiàn)，點亮城市空間，樹立起城市形象，豐富我們的日常生活。

三、色彩元素在智慧建筑應(yīng)用中的影響因素

（一）多元環(huán)境的影響

對于建筑本身來說，會對所處環(huán)境起到點綴和襯托的作用，同樣所處環(huán)境也會影響建筑形式甚至是建筑色彩的運用，對于自然環(huán)境影響，建筑設(shè)計師會為了創(chuàng)造出更加迎合自然環(huán)境的城市建筑，在建筑色彩的運用中要結(jié)合周邊環(huán)境色彩因素，日照、濕度、植被等等，將眾多因素綜合性思考，智慧建筑要充分體現(xiàn)建筑色彩的和諧之美。不同國家不同地域往往導(dǎo)致人們文化認知和思想觀念的差異。

圖4 色彩信息提取過程圖（圖片來源：作者自繪）

在此類建筑環(huán)境背景下，建筑師在建筑色彩運用上要深入挖掘當?shù)鬲毺氐娜宋纳屎蛡鹘y(tǒng)色彩觀念，避免建筑色彩出現(xiàn)“生搬硬套”和雷同色彩形象的問題，打造真是適應(yīng)地域文化環(huán)境的智慧建筑。尤其對于現(xiàn)在推崇的智慧城市、智慧建筑新理念我們要融入現(xiàn)代社會環(huán)境的需求，如今我們更加提倡低碳、綠色、可持續(xù)的設(shè)計理念，在智慧建筑的色彩設(shè)計上我們也應(yīng)密切結(jié)合這些社會需求和社會發(fā)展新趨勢，讓色彩發(fā)揮更有創(chuàng)造價值和符合時代要求的價值意義。

綜上所述，自然環(huán)境、人文環(huán)境、社會環(huán)境等復(fù)雜多元的環(huán)境因素會影響色彩元素在智慧建筑中的選擇和應(yīng)用，這同樣體現(xiàn)出建筑設(shè)計師對色彩應(yīng)用的全面思考的結(jié)果。

（二）材料技術(shù)的影響

建筑建造技術(shù)會隨著新材料的發(fā)現(xiàn)不斷更新，智慧建筑色彩形象也會隨之受到影響。夯土結(jié)構(gòu)建筑的色彩會呈現(xiàn)土壤泥巴色彩；磚瓦結(jié)構(gòu)建筑會呈現(xiàn)磚瓦本身的色彩；涂料的發(fā)展和運用下建筑色彩呈現(xiàn)五彩斑斕涂料對應(yīng)的色彩；甚至現(xiàn)代鋼筋混凝土建筑材料的廣泛應(yīng)用，結(jié)合玻璃幕墻材質(zhì)的運用，建筑色彩又會呈現(xiàn)出新的面貌。在未來智慧城市營造和智慧建筑建設(shè)的過程中建筑色彩風(fēng)貌將會持續(xù)發(fā)展變化，會有更為環(huán)保、綠色、智能的建筑材料產(chǎn)生。

建筑材料和建造技術(shù)是構(gòu)成建筑色彩藝術(shù)形象十分重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。建筑色彩在考慮建筑材料所能表現(xiàn)的色彩范圍，也要考慮建筑自造工藝的可操作性和可實現(xiàn)性，甚至要考慮到建筑環(huán)保和建筑安全的用色問題上。正確的建筑材料選擇會對智慧建筑的色彩、質(zhì)感、光效有美的提升，從而達到我們對建筑之美的追求。材料與技術(shù)對智慧城市中色彩應(yīng)用的影響是一個長期永恒的課題，我們應(yīng)該時刻關(guān)注新事物的產(chǎn)生和更新，確保智慧城市色彩一直處于不斷發(fā)展和提升的狀態(tài)。

（三）大眾審美的影響

在時代的發(fā)展中，城市居民、建筑建造者、城市規(guī)劃者的文化素養(yǎng)和認知水平不斷提高，對建筑美和環(huán)境美有了更高的追求。在大眾審美的影響下，智慧建筑色彩元素的應(yīng)用要順應(yīng)審美追求。很多城市中的智慧建筑強調(diào)建筑形象和功能的吸引力，人們往往會對具有吸引力的建筑產(chǎn)生興趣和好感，引導(dǎo)人們?nèi)タ拷ㄖ踔潦亲哌M建筑內(nèi)部空間去滿足自己的好奇心。也有很多建筑注重建筑與人的互動性，建筑中運用夢幻斑斕的色彩環(huán)境更吸引兒童人群；建筑中運用時尚前衛(wèi)的色彩環(huán)境更吸引年輕人群；建筑中運用沉穩(wěn)簡單的色彩環(huán)境更適應(yīng)老年人及政府部門。

大眾對城市建筑的審美認知和對城市建筑色彩的固有印象都會對智慧城市色彩的應(yīng)用產(chǎn)生印象。時代在變革、生活主題在變化、人的審美認知在提升，在智慧建筑色彩的運用上要融入科技、綠色、互動性色彩的思考。

四、結(jié)語

文章通過對智慧建筑中色彩元素的運用進行分析，肯定了科學(xué)、合理、正確的建筑色彩選擇會對建筑本身、城市空間以及我們的日常生活起到積極的推動作用。通過色彩信息量化工具——JavaNCS 色彩識別系統(tǒng)的建立，我們對自然色彩的提取更為科學(xué)精準，分析出智慧建筑色彩的選擇往往會依據(jù)建筑材質(zhì)的應(yīng)用，Aspect Pixels Fest 2020 項目突破日夜環(huán)境的局限，讓建筑色彩得到完美的呈現(xiàn)。

在現(xiàn)代化的大環(huán)境下，如何將色彩元素有效、科學(xué)的運用到智慧建筑中是一個長期性的命題，所有的影響因素都會隨著時代和科技的變化而變化，色彩元素作為最有效的視覺感官條件會充分體現(xiàn)未來智慧城市、智慧建筑的發(fā)展方向，彰顯城市空間的文明及深厚的文化底蘊，從而起到社會和諧、健康發(fā)展的推動作用。