絲綢類文物制品色彩讀取的研究進(jìn)展

黃小萃，沈 潔，錢逸寧，張國(guó)華

（1.蘇州市職業(yè)大學(xué)，江蘇 蘇州 215000；2.蘇州絲綢博物館，江蘇 蘇州 215000）

絲綢是中國(guó)的文化瑰寶之一，歷史悠久，因其富麗、雅致的特點(diǎn)廣受人們喜愛，在出土的文物紡織品中，相當(dāng)一部分是絲綢制品，但因基本采用天然染料染色，色彩的保持性有限?？椢锏念伾哂形幕?hào)屬性，對(duì)于研究當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐奈幕哂兄匾膬r(jià)值與意義，及時(shí)、準(zhǔn)確地讀取絲綢文物的色彩變得尤為重要。然而絲綢文物本身的歷史價(jià)值與珍稀性，使其不宜被多次觸碰或者直接接觸，這給顏色的測(cè)量提出更高的要求。此外，絲綢紋樣的多樣性和復(fù)雜性給絲織品色彩的測(cè)量帶來更多困難。因此需要對(duì)紡織品色彩體系進(jìn)行追根溯源，以便于更好地梳理現(xiàn)有色彩讀取技術(shù)的理論基礎(chǔ)；進(jìn)一步比較現(xiàn)有色彩讀取技術(shù)的進(jìn)展與差異，有利于篩選更加適合于絲綢文物色彩修復(fù)與復(fù)制的技術(shù)與方法，為絲綢文物的復(fù)原以及數(shù)字化復(fù)制提供更多研究參考。

1 色彩體系

1.1 傳統(tǒng)表色系統(tǒng)

中國(guó)傳統(tǒng)色彩主要是“五色體系”，由青、赤、黃、白、黑共五大色系構(gòu)成，我國(guó)古代傳統(tǒng)染料均來自于天然，主要來自于礦物質(zhì)、植物以及動(dòng)物等資源，按照來源可分為礦物染料、植物染料以及動(dòng)物染料[1]。由此許多傳統(tǒng)染料的命名由構(gòu)成的來源加以描述，例如礦物質(zhì)染料朱砂、石綠等；有些傳統(tǒng)染料則是植物顏色結(jié)合色相描述命名，如梔子黃、櫻桃紅等；還有些以數(shù)值排列，如一綠、頭青等?？偟膩碚f，中國(guó)傳統(tǒng)色彩色系的分類以及色彩命名具有一定數(shù)值附加描述來界定，同時(shí)承載著當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐娜宋木駜?nèi)涵，無法簡(jiǎn)單地用色相去描述[2]。對(duì)于出土的紡織品文物，一般采用基礎(chǔ)的色名，例如紅、紫、橙、黃、綠、藍(lán)等，再加以深、淺、明、暗等修飾詞給予適當(dāng)?shù)男拚?。清代的織物，一般保存相?duì)完整，記錄色名依然還用清代的色名，如天青、杏黃等[1]。

1.2 現(xiàn)代表色系統(tǒng)

以現(xiàn)代表色系統(tǒng)為中心的色度學(xué)研究，從20 世紀(jì)30 年代才開始發(fā)展起來，研究?jī)?nèi)容主要以顏色的表示、測(cè)量和計(jì)算為主，用特定的參數(shù)來定量表示顏色，同時(shí)根據(jù)相應(yīng)顏色的相關(guān)參數(shù)，又可以復(fù)制出對(duì)應(yīng)的顏色，從而實(shí)現(xiàn)顏色評(píng)價(jià)的量化，這是色度學(xué)研究的核心，與傳統(tǒng)表色系統(tǒng)在本質(zhì)上也有許多相似之處。主要的表征體系包括孟塞爾顏色體系、CIE1931-XYZ顏色體系以及CIE1976-lab 顏色體系。孟塞爾顏色體系模型的參數(shù)主要有色調(diào)H、明度V 和彩度C 共3 個(gè)因素構(gòu)成。CIE1931-XYZ 顏色體系用X、Y、Z 作為3個(gè)假想三原色，來代表紅、綠、藍(lán)三原色。CIE1976-lab由L*（亮度）、a*（偏紅偏綠）、b*（偏黃偏藍(lán)）構(gòu)成[3]。

2 絲綢類文物色彩獲取的意義與難點(diǎn)

2.1 意義

從傳統(tǒng)染色的系統(tǒng)以及命名原則可以知道，色彩應(yīng)用承載的不僅僅是當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐募夹g(shù)發(fā)展，更多地承載著當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐奈幕?、生活?xí)俗等，尤其是一些絲綢的經(jīng)典紋樣作品，配色及圖案設(shè)計(jì)精美絕倫，因此色彩的正確獲取對(duì)于研究絲綢文物的歷史文化非常重要。同時(shí)，在數(shù)字化技術(shù)推廣的當(dāng)下，文物的數(shù)字化保護(hù)得以實(shí)現(xiàn)，而顏色的正確表達(dá)變得更加具有現(xiàn)實(shí)意義。

2.2 難點(diǎn)

2.2.1 出土絲綢文物色彩的復(fù)雜性

從文物考古的資料來看，出土現(xiàn)場(chǎng)的絲織物有單一顏色的，但更多的是多種顏色的[4]，或者是不同顏色的絲織物粘連在一起，甚至面料上的染料之間因長(zhǎng)期存放或者環(huán)境關(guān)系，導(dǎo)致染料遷移、沾色等互相影響，尤其是環(huán)境的濕度過大、微生物滋生等因素的影響，對(duì)于面料上原始顏色影響更大。此外，一些絲綢文物在出土前，處于密閉空間，顏色保存相對(duì)較好，但是出土后，由于空氣中氧氣的存在，可能會(huì)出現(xiàn)較快的氧化致變色等情況，導(dǎo)致出土絲綢文物色彩的測(cè)量難度提升。

2.2.2 陳列絲綢文物珍稀不可被過多直接接觸

蠶絲纖維屬于天然蛋白質(zhì)纖維，陳列中的絲綢文物制品在受到光、熱、濕度和微生物等外界條件影響下容易出現(xiàn)腐敗變質(zhì)等現(xiàn)象。例如近些年來發(fā)現(xiàn)蘇州絲綢博物館館藏的明清時(shí)代的一些絲綢文物產(chǎn)品也逐漸有染料褪色、纖維發(fā)黃等衰敗跡象（如圖1 所示）。而一些傳世珍品更是不適宜直接接觸。因此，絲綢文物的顏色獲取難于普通紡織品色彩的讀取。

圖1 絲綢文物局部圖（蘇州絲綢博物館提供）

2.2.3 絲綢紋樣色彩豐富且細(xì)小狹窄色塊多

絲綢紋樣種類較多，廣為流傳的有云氣紋、龍鳳紋、瑞草紋、吉祥紋以及梅蘭竹菊等花卉紋[5]。這些絲綢紋樣的用色較多，基本都采用提花組織，會(huì)出現(xiàn)許多精細(xì)的多色紗組成的色塊部分，這些給色彩的獲取帶來難度。以具體的絲綢文物為例，圖2 中占據(jù)顏色面積較大的土黃色部分可以用分光光度儀直接測(cè)得，淺藍(lán)色部分以及亮黃色部分因有較細(xì)紋路的色彩部分，無法用分光光度儀在織物上直接測(cè)得，考慮到絲綢文物不可被過多直接接觸以及不能拆分紗線，可能需要結(jié)合其他無損的圖像處理技術(shù)。

圖2 絲綢文物局部圖（蘇州絲綢博物館提供）

3 絲綢文物色彩獲取方法

針對(duì)染色織物或者紗線的色彩讀取方法有很多，一般多采用色卡肉眼進(jìn)行比對(duì)。最新的研究主要集中在現(xiàn)代精密儀器分析手段的利用上，包括分光光度計(jì)法檢測(cè)技術(shù)、多光譜圖像技術(shù)、數(shù)碼圖像技術(shù)等幾個(gè)方面。絲綢文物的珍貴性與嬌貴性要求色彩的獲取方式與普通的紡織品不同，故以是否接觸這個(gè)核心的要素來對(duì)顏色的測(cè)量方法進(jìn)行區(qū)分。

3.1 色卡比對(duì)—接觸式

色卡測(cè)量顏色的主要依據(jù)目測(cè)，針對(duì)不同行業(yè)領(lǐng)域有不同的色卡，有食品、紡織品、紙制品等。標(biāo)準(zhǔn)色卡的使用，給絲綢文物的色彩獲取帶來便利，但是色卡對(duì)比讀取顏色數(shù)值受限于使用人的經(jīng)驗(yàn)等主觀因素，且標(biāo)準(zhǔn)色卡基本都印刷于紙質(zhì)材質(zhì)之上，與測(cè)量載體的構(gòu)成不同，也可能帶來測(cè)量偏差，因此針對(duì)于文物材質(zhì)也在出現(xiàn)差別化、專門化的校準(zhǔn)色卡。例如，梁金星等[6]依據(jù)敦煌彩繪文物的特征，制作了適用于表征敦煌彩繪藝術(shù)品的參考色卡。

在紡織品的生產(chǎn)中，主要采用人工測(cè)色方法，人工測(cè)色是通過人工依據(jù)對(duì)色樣卡來測(cè)定顏色之間的差別，通常比對(duì)樣品和標(biāo)準(zhǔn)色卡上的色差來進(jìn)行判別。在紡織品顏色測(cè)量方面，比如Pantone（潘通）公司便開發(fā)有系統(tǒng)完整的紡織色卡。紡織品染色測(cè)量時(shí)，除了用紙質(zhì)色卡外，還經(jīng)常使用的是染織類色卡。最早制作的染織色卡為上海新康顏料號(hào)所作，有紗線和面料兩冊(cè)。中國(guó)絲綢流行色中心制作的真絲綢面料色卡[7]，包含明清時(shí)期的色彩。為了更好地表征古代絲綢傳統(tǒng)色彩，許多研究者制作了基于傳統(tǒng)染料的染織類色卡，如韋鸞鸞[8]通過分析現(xiàn)有植物染色織物，制作了200 多種植物染料色卡，用于植物染料織品的染色標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)。中國(guó)絲綢博物館以乾隆年間內(nèi)務(wù)府織染局銷算檔案為基礎(chǔ)，制作了清代乾隆色譜，完成了清代乾隆時(shí)期宮廷服飾色彩色卡。

總的來說，絲綢文物的色卡對(duì)比依然是目前仍在采用的技術(shù)手段。預(yù)計(jì)在標(biāo)準(zhǔn)化色卡發(fā)展的基礎(chǔ)上，專業(yè)領(lǐng)域的差別化色卡也將不斷涌現(xiàn)。

3.2 分光光度儀—接觸式

近年來，依賴于現(xiàn)在表色系統(tǒng)建立的計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展較好，在印刷、印染等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。計(jì)算機(jī)測(cè)色配色系統(tǒng)以庫(kù)貝爾卡-蒙克（Kubelka-Munk）理論為光學(xué)理論依據(jù)，開發(fā)的主流軟件系統(tǒng)有Datacolor 和X-Rite 等。以計(jì)算機(jī)測(cè)色系統(tǒng)為依托的分光光度儀，是利用光源發(fā)射白光照射在被測(cè)物體上，其反射光被三棱鏡或光柵分離后由光電偵測(cè)并計(jì)算成各波長(zhǎng)的反射率，以此反射率來計(jì)算色值或在三度色彩空間的坐標(biāo)位置[3]?；谖慕z綢物出土?xí)r測(cè)色需要以及陳列文物的不便于移動(dòng)性，便攜式的測(cè)色儀更加適合，Datacolor、X-Rite 和Pantone 均有可移動(dòng)的便攜設(shè)備。

用分光光度儀直接接觸于紡織品表面，讀取紡織品的色彩值，結(jié)果精確且直觀，與人眼看到的色彩最為接近，但是在處理過小尺寸或多色種紡織品時(shí)存在困難，尤其當(dāng)一些絲綢上的色紗較多，且出現(xiàn)狹窄色塊時(shí)，分光光度儀的測(cè)量孔徑不一定能夠全部滿足。近年來，X-Rite 分光光度儀也有非接觸式的新產(chǎn)品上市。

3.3 多光譜成像系統(tǒng)—非接觸式

多光譜圖像技術(shù)是一種無損的非接觸式色彩讀取方法，是通過多光譜成像系統(tǒng)獲取多通道圖像，其修復(fù)質(zhì)量?jī)?yōu)于傳統(tǒng)獲取的RGB 圖像[9]，對(duì)于文物的顏色具有較好的修復(fù)結(jié)果。其主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于，可以通過光譜記錄儀器獲取樣品上每個(gè)像素的顏色，從而能夠滿足于小尺寸以及多色種的樣品測(cè)量[10]。同時(shí)，多光譜技術(shù)記錄顏色幾乎不受周圍環(huán)境尤其是光源的影響，因此在文物藝術(shù)品數(shù)字化復(fù)制中具有較大的應(yīng)用空間[11]。

朱晨青[12]搭建了多光譜圖像采集系統(tǒng)，對(duì)于織物上狹窄的色塊的色彩進(jìn)行了有效測(cè)量。裘柯檳等[13]比較了分光光度法與光譜成像系統(tǒng)在織物色彩測(cè)量上的差異性，認(rèn)為高光譜的成像系統(tǒng)適用范圍更廣。楊海亮等[14]利用多光譜成像系統(tǒng)對(duì)印繪紡織品文物上的顏色進(jìn)行采集，識(shí)別了紡織品文物上的紋理組織以及顏色圖案等信息。目前，由于設(shè)備昂貴以及技術(shù)還不夠成熟的原因，多光譜技術(shù)在絲綢文物色彩測(cè)量上的實(shí)際應(yīng)用還沒有全面實(shí)施。

3.4 數(shù)碼采集系統(tǒng)—非接觸式

數(shù)碼采集系統(tǒng)是通過機(jī)器視覺的方式進(jìn)行顏色采集，主要會(huì)應(yīng)用到數(shù)碼相機(jī)、光源、計(jì)算機(jī)等設(shè)備，首先利用數(shù)碼相機(jī)攝像頭采集物體的圖像，再用軟件對(duì)圖像進(jìn)行分析得到圖像的RGB 顏色空間，將RGB 數(shù)值轉(zhuǎn)換為CIEXYZ，再轉(zhuǎn)換為CIELab。目前主要的研究點(diǎn)集中在圖像的采集、圖像的顯示以及模型之間的轉(zhuǎn)換。傅藝揚(yáng)[15]基于紋理濾波算法對(duì)絲綢文物的圖像進(jìn)行預(yù)處理，以此來降低絲綢文物紋樣的復(fù)雜性和表面的多結(jié)構(gòu)性。李俞霏等[16]利用中值濾波法、K-means 聚類算法對(duì)織物顏色區(qū)域進(jìn)行劃分，確定聚類最佳數(shù)目，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)明代提花織物的色彩提取，獲得更加符合絲綢文物本身的色彩空間系統(tǒng)。楊麗梅[17]通過相機(jī)多項(xiàng)式模型與顯示器GOG 模型處理乾隆色譜染色絲織物圖像，以乾隆色卡顏色數(shù)據(jù)為訓(xùn)練集，以相機(jī)的RAW RGB 為響應(yīng)值，使用三階多項(xiàng)式模型對(duì)相機(jī)進(jìn)行建模，對(duì)CIEXYZ 值得到了較好的預(yù)測(cè)效果。周凱麗[18]利用GOG 模型處理獲得的乾隆色譜圖像，處理后的圖像在顯示設(shè)備上顯示的色彩還原效果更好，為文物數(shù)字化提供了色彩讀取方面的技術(shù)參考。

4 結(jié)語(yǔ)

在數(shù)字化、智能化技術(shù)快速發(fā)展的當(dāng)下，絲綢文物制品的色彩圖案采集技術(shù)也在飛速發(fā)展，整體趨向于無損、快捷、精準(zhǔn)的現(xiàn)實(shí)要求。盡管各項(xiàng)技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但在實(shí)際的顏色測(cè)量中，仍需要不斷地校準(zhǔn)與更新，因此往往采用多種手段聯(lián)合的方式進(jìn)行圖像色彩的采集。絲綢文物是記錄著絲綢歷史、藝術(shù)、技術(shù)的物質(zhì)符號(hào)，對(duì)于絲綢傳統(tǒng)色彩的讀取、保護(hù)與應(yīng)用是絲綢文化活化與創(chuàng)新應(yīng)用的重要舉措。從色卡到現(xiàn)代測(cè)色技術(shù)以及智能化手段的不斷更新與應(yīng)用，帶動(dòng)著絲綢文物保護(hù)的技術(shù)水平發(fā)展，也推動(dòng)著傳統(tǒng)文化保護(hù)與復(fù)興的前進(jìn)腳步。