基于自然色彩系統(tǒng)的列車色彩涂裝設(shè)計(jì)研究

劉春堯 張珂?zhèn)? 焦帥昊

關(guān)鍵詞：川藏鐵路列車；自然色彩系統(tǒng)；地域文化；涂裝設(shè)計(jì)

隨著我國交通鐵路網(wǎng)的不斷交織，全國各省市之間的聯(lián)系更加頻繁，經(jīng)濟(jì)與文化需求的日益增長也不斷促進(jìn)著軌道交通的迅速發(fā)展，加快交通強(qiáng)國發(fā)展的進(jìn)程已然成為一項(xiàng)重要任務(wù)。川藏鐵路作為“十三五”規(guī)劃國家重點(diǎn)項(xiàng)目是在青藏鐵路之后又一重要連接要道。色彩是列車涂裝的重要表達(dá)方式之一，對美觀性與文化性有著較大的作用，關(guān)系著乘客的乘坐體驗(yàn)。色彩作為工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的重要元素，它承載著產(chǎn)品的視覺效果與感性體驗(yàn)。產(chǎn)品外觀色彩搭配的協(xié)調(diào)與否決定了用戶滿意度的高低。在色彩領(lǐng)域，HSIAO S 等人建立了交互式遺傳算法的新系統(tǒng)和顏色模擬新系統(tǒng)[1]。王汀等人總結(jié)了工業(yè)產(chǎn)品色彩設(shè)計(jì)的主要特征[2]。王亦敏等人探討了情感語言與色彩的關(guān)系[3]。以上文獻(xiàn)表明色彩體系常常作為重要因素用于色彩研究。色彩設(shè)計(jì)研究在交通工具領(lǐng)域，何勁濤等人對自然色彩系統(tǒng)在汽車內(nèi)飾色彩設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究[4]，徐笑非等人以地域文化為導(dǎo)向進(jìn)行了高速列車內(nèi)飾色彩設(shè)計(jì)研究[5]。支錦亦從列車色彩環(huán)境的感知層入手，構(gòu)建了車內(nèi)環(huán)境配色認(rèn)知空間[6]。何思俊對各國鐵路貨車涂裝色彩進(jìn)行了收集，建立了鐵路貨車“色彩—語義”匹配空間，為貨車涂裝設(shè)計(jì)的選擇提供了可量化的理論依據(jù)[7]。目前交通領(lǐng)域的色彩研究主要集中在車內(nèi)設(shè)計(jì)，而對鐵路機(jī)車的色彩涂裝研究較少。

1 自然色彩系統(tǒng)概述

NCS（Natural Color System） 由Anders Hard 等人從1964年開始研究，并于1979 年完成視覺觀察色彩系統(tǒng)[8]。NCS 以6 個(gè)基準(zhǔn)色為原色，其中包括：白色（W）、黑色（S）、黃色（Y）、紅色（R）、藍(lán)色（B）、綠色（G），每一個(gè)NCS 色彩對應(yīng)一個(gè)編號，NCS 所有顏色的混合通過 6 種原色的心理性混合量來表示，計(jì)算公式為白（W）+ 黑（S）+ 有彩色（C）= 100，彩色（C）=黃（Y）+ 紅（R）+ 綠（G）+ 藍(lán)（B），它可以用來描述視覺觀察到的顏色與6 個(gè)基準(zhǔn)色的對應(yīng)關(guān)系。其中，白色與黑色、紅色與綠色、黃色與藍(lán)色作為3 組對立色，構(gòu)成了NCS 的色彩空間，且組成了NCS 色彩系統(tǒng)[9]。其中，白色與黑色、紅色與綠色、黃色與藍(lán)色作為3 組對立色，構(gòu)成了NCS 的色彩空間，且組成了NCS 色彩系統(tǒng)。在NCS 色彩系統(tǒng)中，每一種顏色都對應(yīng)一個(gè)色彩編號，如NCS S0050—G70Y ，NCS 代表色彩系統(tǒng)，S 代表版本號，00 代表灰度在顏色中所占的百分比，50 代表彩度在顏色中所占的百分比，G 代表主色代號，70 代表副色在顏色中所占的百分比，Y 代表副色代號。

自然色彩系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地通過視覺層面來描述顏色，通常在工業(yè)設(shè)計(jì)中起到高效的作用，NCS 系統(tǒng)的顏色劃分基本上與直觀視覺顏色信息一致，操作方便，無需使用專家、測量儀器或參考色卡，即可通過NCS 的方法判定色相、含彩量、黑白色含量等。NCS 系統(tǒng)的色域?qū)?，色樣與顏色參數(shù)公差小，有配套的測色儀和軟件。由于高精度、產(chǎn)業(yè)化的服務(wù)，在產(chǎn)品色彩制造行業(yè)具有一定的優(yōu)勢。因此，可以采用自然色彩系統(tǒng)對地域文化的物質(zhì)層色彩進(jìn)行分析研究。

2 國內(nèi)外列車色彩涂裝設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

列車的涂裝設(shè)計(jì)作為列車制造的重要環(huán)節(jié)，在功能性上對列車有保護(hù)和識別的作用；美觀性上， 涂裝具有映襯列車造型、傳播地域文化、提升乘客心理認(rèn)同感和安全感的作用。色彩在涂裝上主要包括表達(dá)層面和內(nèi)容層面，在表達(dá)層面包括色彩本身的屬性和用色的比例和尺度；內(nèi)容層面包括識別、使用和文化。文化與設(shè)計(jì)是密不可分的，文化可以通過設(shè)計(jì)的方式傳承，文化也為設(shè)計(jì)提供了靈感來源。為了滿足不同乘客與線路的要求，多樣化的設(shè)計(jì)是未來的趨勢，文化從古至今作為一種符號，可以傳達(dá)多種文化信息，表達(dá)地域空間的性質(zhì)、用途和目的，以及使用者的身份與地位、情感偏好等。文化要素融合了地理、民俗、宗教等方面的因素。從工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域來講，文化要素體現(xiàn)的層次越多越能吸引大眾，但鐵路機(jī)車的材質(zhì)與造型有著嚴(yán)格的國家標(biāo)準(zhǔn)，所以主要體現(xiàn)在色彩上。

2.1 國內(nèi)列車色彩涂裝設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

國內(nèi)部分以川藏鐵路現(xiàn)有列車為例，包括CRH3A、CRH3A、CRH1A、CR200JS-G、HXD1D 型電力機(jī)車。其中大多為白色底加上流動(dòng)性線條與名車標(biāo)識等，而CR200JS-G 采取了綠黃相間的色彩搭配。國內(nèi)目前對鐵路列車的主要研究集中在列車頭部列車編組身部、列車涂裝三個(gè)部分。其中列車的涂裝體現(xiàn)在色彩的搭配和分割、地域文化及情感化研究等[10]。鐵路列車上的涂裝設(shè)計(jì)在列車制造中有著舉足輕重的作用，它與機(jī)車的文化性、品牌性、安全性、實(shí)用性等因素密切相關(guān)?，F(xiàn)階段我國列車涂裝不僅與國外鐵路機(jī)車的先進(jìn)技術(shù)有很大的差距，而在鐵路機(jī)車涂裝風(fēng)格上也缺少地域文化特征。

2.2 國外列車色彩涂裝設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

鐵路機(jī)車在全球范圍內(nèi)數(shù)量眾多，國外的鐵路機(jī)車有著較好的基礎(chǔ)設(shè)施和繁雜的鐵路密度，此外在發(fā)達(dá)國家還有很多世界知名的鐵路機(jī)車制造公司，我國在軌道交通領(lǐng)域雖然取得了飛速發(fā)展，但與歐美國家相比仍然存在一定的差距。國外的部分地域文化鐵路機(jī)車涂裝有著鮮明的地域特征，伊拉克鐵路機(jī)車涂裝提取了地域文化特色的物質(zhì)載體，從中提煉轉(zhuǎn)換出適合伊拉克機(jī)車的形態(tài)和色彩元素，并運(yùn)用到涂裝設(shè)計(jì)中。美國客運(yùn)機(jī)車以紅、藍(lán)、銀灰三色為主，其他配以特殊顏色，鋁合金車體占據(jù)了列車材質(zhì)的很大部分，所以銀灰色成為客運(yùn)機(jī)車中出現(xiàn)概率較大的顏色。除此以外使用最多的是紅、藍(lán)兩色，紅色是中西部兩家鐵路公司UP 和BNSF 使用的主要色彩，而藍(lán)色是東部最大的鐵路公司CSX 使用最多的色彩。兩種色彩在色相上互成對比色，成為美國東西部鐵路貨運(yùn)的象征色。此外紅、藍(lán)也是美國國家旗幟的主要色彩，鐵路貨車使用這兩種顏色使得企業(yè)品牌和國家形象無形地統(tǒng)一起來，對提升國民對鐵路企業(yè)的認(rèn)知和信賴度十分有益。紅藍(lán)兩色已經(jīng)在美國鐵路領(lǐng)域中使民眾中形成了特定的感性認(rèn)同。美國的客運(yùn)機(jī)車涂裝除了具有企業(yè)文化特色以外，部分涂裝會(huì)更具獨(dú)特性，比如遇見重大節(jié)日、賽事和紀(jì)念日，相應(yīng)地區(qū)鐵路沿線上的涂裝將會(huì)變得更具特色。日本的“皇家快車號”定位為豪華周游旅行列車，因此選取了高貴的深藍(lán)色與金色字樣標(biāo)語作為涂裝，突出列車的高端定位。在德國的鐵路線上，大多高純度和高明度的紅色涂裝鐵路機(jī)車都由DB 及它的子公司生產(chǎn)制造。以紅色為車身主體，白色線條為輔助是DB 公司涂裝最大的特點(diǎn)。

3 基于自然色彩系統(tǒng)的地域文化列車色彩涂裝設(shè)計(jì)流程

NCS 自然色彩系統(tǒng)可作為工具提取典型的地域文化色彩，通過此方法可以快速準(zhǔn)確地獲取色彩的多種屬性，包括明度、飽和度、色相等參數(shù)。對目標(biāo)進(jìn)行采集、分析、統(tǒng)計(jì)與應(yīng)用，如圖1 所示，首先對環(huán)境色彩進(jìn)行收集，從沿線地域文化中提取色彩，從而可以獲得具有代表性的色彩原型樣本。地域文化的來源是多樣性的，色彩可從物質(zhì)層入手，譬如植物、動(dòng)物、自然風(fēng)景、歷史遺存、手工藝品等。再參照NCS 測色儀、NCS 色卡、Photoshop專業(yè)軟件等進(jìn)行識取，從得到的色彩編號中生成NCS 色彩環(huán)和NCS 色三角分布圖，因此可以得到色彩的色相、明度、飽和度特征，NCS 色彩環(huán)可識別色相分布范圍，NCS 色三角可識別明度和飽和度特征。最后將占比較多的色彩進(jìn)行分析應(yīng)用與設(shè)計(jì)。

3.1 典型地域文化色彩樣本收集

地域文化特征色彩樣本采集主要以物質(zhì)層為載體，代表性的地域色彩是重要的地域文化視覺元素之一。針對川藏鐵路沿線的地域文化色彩樣本采集以圖片為主，其中包括動(dòng)植物、自然風(fēng)景民族工藝和建筑色彩等，通過多種途徑完成對圖片樣本的整合。

地域文化特征色彩采集方法，色彩樣本采集方法主要分為兩類：（1）實(shí)地拍攝調(diào)研。采用專業(yè)攝影設(shè)備進(jìn)行拍攝采樣，該方法適用于大面積區(qū)域的色彩收集，數(shù)據(jù)采集客觀準(zhǔn)確且全面，但操作相對時(shí)間較長，不能快速獲得所需要的色彩；（2）收集文獻(xiàn)資料。該方法適用于采集實(shí)景消失場景的顏色，操作簡單快捷但采集數(shù)據(jù)客觀不全面，易造成局限性的色彩識別。

3.2 NCS 色彩數(shù)據(jù)樣本分析與統(tǒng)計(jì)

大體的NCS 色彩分析法有三大類：（1）采用專業(yè)軟件進(jìn)行讀取，適合數(shù)字化照片的色彩信息，但不是特別精確。（2）采用NCS 測色儀讀取，適用于實(shí)物表演的色彩讀取，精準(zhǔn)性高，操作難度大。（3）使用NCS 讀色卡進(jìn)行識別局限性較小，精確度相比較弱。

色彩分析的流程大致流程如下：首先把地域色彩樣本導(dǎo)入Photoshop 等專業(yè)NCS 系統(tǒng)分析軟件，再用滴管工具獲取顏色，通過NCS 色卡對應(yīng)讀取所有樣本的編號，最后利用讀取后的顏色編號制作色彩圓環(huán)和色三角。

4基于自然色彩系統(tǒng)的川藏鐵路列車色彩涂裝設(shè)計(jì)實(shí)踐

通過上述理論與方法流程的研究，以川藏鐵路機(jī)車涂裝為例具體闡述NCS 色彩提取的具體過程，最終得出設(shè)計(jì)方案。四川省與西藏自治區(qū)最為凸顯的特征就是“地域性”，它是范圍區(qū)域內(nèi)的文化傳承，更重要的是它表現(xiàn)在不同地區(qū)的獨(dú)特性和差異性，川藏鐵路作為地域文化傳承的重要載體，多層次的文化需要融合在不同維度體現(xiàn)，這有助于從地域文化里提取出典型的元素應(yīng)用于鐵路機(jī)車涂裝設(shè)計(jì)，從而促進(jìn)地域文化的傳承，以期為我國今后的列車涂裝設(shè)計(jì)提供參考。

4.1 設(shè)計(jì)思路

西藏自治區(qū)有著顯著的自然風(fēng)景及民族特色產(chǎn)物，為達(dá)到獲取西藏自治區(qū)典型地域色彩的高度準(zhǔn)確性，首先對典型的環(huán)境色彩特征和裝飾性色彩進(jìn)行調(diào)研，獲取能夠反映地域文化的典型色彩，其中主要的物質(zhì)層因子有藏馬雞、藏羚羊、蟲草、邦達(dá)草原、納木錯(cuò)、布達(dá)拉宮等。制度層在該區(qū)域主要有藏族服裝首飾、藏文、藏歷年、自治區(qū)制度等。地域色彩提取研究一般從物質(zhì)層著手，然后以西藏自治區(qū)的特色風(fēng)景、建筑、動(dòng)物、工藝品及服飾為樣本，提取出NCS 的色彩分布特征。第一步通過網(wǎng)絡(luò)及文獻(xiàn)圖片資料獲得西藏自治區(qū)的各元素圖片。第二步采用NCS 拾取軟件獲得NCS 色彩編號，最后通過獲取的 NCS 色彩樣本及編號，參照 NCS 編號方式，形成NCS 色彩環(huán)和NCS 色三角的分布圖。由于地域元素繁雜且多樣，選取了部分具有代表性的圖片進(jìn)行提取后，再選取占比較大的色相進(jìn)行分析。通過色彩環(huán)和色三角匹配，地域文化色彩主要分布在R、Y20R-80R、G30Y-60Y 色相區(qū)間，此外還有S 0570-Y20R、S 3560-R80B 等明度較高的顏色。擁有豐富多彩的色系，明度與飽和度跨越較大，G30Y 在明度與飽和度上有所區(qū)別外，出現(xiàn)頻次最高。R、Y60R、Y70R 出現(xiàn)的次數(shù)緊隨其后。NCS 系統(tǒng)顯示除了磚紅和灰綠外，還有金、暗黃、灰白等其他輔助色，這些顏色主要在服飾、工藝品上有所體現(xiàn)。通過NCS 色彩分析可知，高明度與低明度橫跨較大是地域文化色彩的特點(diǎn)，在配色選擇上應(yīng)當(dāng)盡量使色彩明度搭配均勻協(xié)調(diào)。

4.2 設(shè)計(jì)呈現(xiàn)

綜合上述，從地域文化樣本和NCS 自然色彩系統(tǒng)分析可知，明度和飽和度較高的黃色、明度較高飽和度較低的紅色、明度較高和飽和度較低的藏藍(lán)色出現(xiàn)次數(shù)相對較高。其中代表著地域文化的典型動(dòng)物藏馬雞包含了以紅色和黃色為主的特征色，此外還有通過孔雀石提取的原料，經(jīng)過加工后呈現(xiàn)出的藏藍(lán)色也是典型的地域文化色彩。

根據(jù)自然色彩系統(tǒng)色彩環(huán)和色三角顯示的暖色占比大于冷色占比的結(jié)果得出，地域色彩以暖色為主，冷色為輔?？蓪⒉伛R雞的暖色系和藏藍(lán)色的冷色系相互結(jié)合，形成典型地域文化特征的色彩設(shè)計(jì)，得到以下設(shè)計(jì)方案，如圖2 所示。此涂裝設(shè)計(jì)以川藏鐵路現(xiàn)階段開通段采用的CR200J 型號動(dòng)車組為例，采用藏馬雞形態(tài)，紅色為主色，黃色和藏藍(lán)色為輔，具有典型的地域文化特征，彰顯了獨(dú)特的川藏鐵路地域文化。同時(shí)車頭外形參照仿生設(shè)計(jì)，從鳥頭的鳥喙翹起的羽毛的形象中提取出“Z”字造型的元素，使車頭側(cè)面具有一定的視覺特征。此方案通過地域文化色彩提取設(shè)計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使列車奔馳在川藏鐵路上時(shí)不僅與周圍環(huán)境色有所區(qū)別，降低潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，還具有地域文化特征的色彩涂裝，與環(huán)境渾然一體。

5結(jié)語

文章以川藏鐵路列車為例，基于自然色彩系統(tǒng)理論進(jìn)行列車涂裝設(shè)計(jì)方法的研究，采用NCS 系統(tǒng)對四川省與西藏自治區(qū)的色彩物質(zhì)層元素圖片進(jìn)行調(diào)研分析，利用專業(yè)取色軟件對該區(qū)域典型地域文化色彩進(jìn)行提取，形成了相應(yīng)的色彩環(huán)和色三角。現(xiàn)今，對于列車的設(shè)計(jì)開始轉(zhuǎn)向于心理層面，注重感性美學(xué)與文化認(rèn)同，同時(shí)需要滿足乘客的審美認(rèn)知。運(yùn)用自然色彩系統(tǒng)這一體系能夠快速準(zhǔn)確地捕捉地域文化特征的色彩，從色彩環(huán)和色三角中獲取色彩的色相、飽和度、明度的布局，批量化定性定量研究各地域中不同的色彩在文化媒介中運(yùn)用的比例，從而對如何獲取典型地域文化色彩進(jìn)行研究。捕捉后的地域文化色彩與具體對象相結(jié)合后，進(jìn)一步考慮同種色彩在不同地域中所傳達(dá)的涵義，使這些典型地域文化色彩有機(jī)結(jié)合，為我國地域文化列車色彩涂裝設(shè)計(jì)提供更加科學(xué)的依據(jù)。