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    五颜六色:数字化景观环境色彩构成研究——以南京赏樱风光带色彩规划设计为例

    关键词:风景园林;景观环境;色彩构成;色彩量化;规划设计

    Key words:landscape architecture; landscape environment; color composition; color quantification; planning and design

    摘要:色彩搭配是风景园林规划设计中的重要内容,色彩构成是视觉感知的“第一来源”。借助数字技术,探讨科学的景观环境色彩调查、研究、设计及评价途径。运用数字化的色彩采集设备和计量模型,以南京赏樱风光带色彩规划设计为例,从色彩空间规划、色彩序列组织和色彩界面设计3个层面,对景观色彩及其构成效果进行定性与定量研究,通过色彩量化数据的比选和计算,实现环境造景要素色彩构成的优化配置,使景观环境色彩规划设计更加科学、客观、有效。

    Abstract:Color is an important content in the planning and design of landscape architecture. The color composition is the "first source" of visual perception. This paper discusses scientific environmental color survey, research, design and evaluation methods by means of digital technology. It uses color digital collection equipment and the measurement model, takes the color planning and design of the scenic belt with cherry blossomin Nanjingas an example, from color space planning, color sequential organization, interface color design, and has carried on the qualitative and quantitative researchinthe effect of landscape color composition. Through the comparison and calculation of color quantization data, the optimized configuration of color composition of landscapeenvironmental elements is realized, which makes the design of landscape environment color planning more scientific, objective and effective.

    内容:

    1  数字化景观色彩构成
    1.1  景观色彩的量化意义
    景观环境中的色彩不仅仅是一种造型手段,还可以营造一定的氛围,转而影响人的情绪。另外,色彩的某些约定及文化特征使其成为外部空间中一项重要的造型因素[1]。景观色彩研究长期依赖设计师的感觉与感知,过于注重色彩的主观艺术表达,而对色彩客观量化构成关注甚少。
    从客观上说,任何物体本身都有色彩的物理属性,即“色彩”具有客观性,不以人的意志为转移。景观环境不同于其他物质环境,其构建的核心要素是植物。植物要素一年四季的物候色彩变化,以及一日四时、阴晴雨雪等特殊气象光照条件的影响,使景观色彩效果更加多样。正是由于这些可变性和多样性,构成了景观环境丰富的色彩世界,同时也导致了景观色彩规划设计的不确定性。
    “当代数字技术的发展,不论是软件还是硬件的进步,均辅助风景园林研究从感觉到知觉、从定性到定量的转变”[2]。随着色彩科学技术的进步,色彩的物理属性与视觉感知,均发展出了定性、定量的描述方法。例如,使用数字化的色彩检测仪器和提取设备,借助CIELAB模型、三色刺激值XYZ/RGB模型、HSB(色相、饱和度、亮度)模型,以及HC/V(色相、彩度、明度)模型等数字技术进行色彩计量管理。通过仪器与设备的色彩量化数据分析,可以客观比较和筛选最佳的景观色彩构成方案,使景观色彩环境的设计与建构更具有可操作性和实践指导意义。
    1.2  景观色彩数字化途径
    色彩由光产生,没有光,人眼就看不到色彩,也就无从交流和传递色彩的体验与感受。色彩既是人眼感知的生理现象,也是客观存在的物理现象,必须以科学的方法进行解读。“由于景观环境色彩存在主观感知及客观变化的不确定性,因此,如何对景观环境中的色彩进行量化研究,对色彩效果进行客观描述,使景观环境的色彩设计更加趋向定量表达,从而摆脱单纯主观认知判断的差异,这是现代风景园林规划设计亟待解决的问题之一”[3]。
    在景观色彩数字化过程中,首先使用色彩照度计确定晴空D65的标准光照条件,采用柯尼卡-美能达CM-700d分光测色仪对环境单一景物进行多次取色,取得景物色彩均值。对相同色彩样本进行不同分布点的测量,尽量避免受到人为操作设备的影响,对差别较大的色彩样本应收集物理样本,并利用实验室中的对色灯箱进行复检。主要采集数据包括:CIE L*a*b*色空间指数和XYZ三色刺激值。
    使用佳能5D2相机和孟赛尔比色卡等设备进行标准光照条件下的色彩图像和数据记录。处于拍摄环境时,使用爱色丽ColorChecker Passport色卡护照记录DNG文件与设备信息,作为计算机色彩图像显示过程中色彩显示校色的修正参数,以保证colorimpact分析软件从数字图像中提取HSB色彩数据的准确性。再利用Adobe Lightroom软件对RAW图像进行色彩白平衡的精准调校,最终生成提取色彩数据的图像。为保证景观色彩拍摄数据在研究、设计和输出过程中的精准程度,使用爱色丽i1PRO校色系统进行全程色彩管理(图1、2)。
    为了全面评价整个场地环境的色彩现状,认知风光带景观效果的色彩构成关系,使用大疆无人机航拍了鸡鸣寺—昆仑路全线的数码图像,作为景观环境色彩构成数字化研究的基础资料(图3)。
    1.3  风光带环境色彩分析
    南京赏樱风光带以明城墙为主体展开,具有鲜明的景观色彩特征。其中,明城墙、民国建筑、玄武湖公园和鸡鸣寺的色彩,都是南京具有代表性的“色彩标识”。尤其是风光带色彩构成中作为背景色彩的明城墙,其灰色系的色彩与近景、中景层次的植物色彩构成了和谐的图底关系。
    利用景观色彩数字化的研究方法,以鸡鸣寺—解放门—玄武门—昆仑路为调研路径,量化提取景物物理色彩数据,并使用word软件制作色彩特征量表,统计光谱色度值(L*a*b*),三色刺激值(XYZ)和色彩效果值(HSB)等量化数据。以下以解放门城墙段和玄武门城墙段为例,说明环境色彩数字化调研过程(表1)。
    柯尼卡美能达分光测色仪提取的CIELAB色度数据,是不受光照和环境因素影响的真实物理色彩。根据CIELAB颜色空间在L、A、B3个通道的取值范围定义:L∈[0, 100];A∈[-86.181 3, 98.235 2],B∈[-107.861 8, 94.475 8],使用Excel软件进行风光带色彩数据分布频率的累计百分比分析,绘制L、A、B值直方图(图4)。
    通过景物物理色彩光谱色度分析,以CIELAB色彩空间正负取值为依据①,可以得出,在色彩构成关系最稳定的夏季7月,风光带色彩特征以灰色系和绿色系为主体色彩,灰色系景物包括:城墙、地面铺装和建筑立面等;绿色系景物包括:樱花、玉兰、水杉、枫树、香樟、女贞、石楠和桂花等。在此期间,多数植物处于无花、无果期,以叶色为主。从光谱色度A值(-4,-26)、B值(2,28)的集中分布,以及数据分布累计百分比的统计结果显示,风光带75%的景物为深绿、黄绿色彩,25%的景物为深灰、蓝灰色彩。以此方法研究了整个风光带四季变化的色彩构成特征,只有鸡鸣寺—解放门路段,由于道路两侧大量种植樱花,其春季的色彩效果,形成了不同于其他路段的色彩景观。鉴于此,在风光带景观色彩构成中,选取樱花色彩作为设计切入点,大量增补樱花,以樱花明快的色彩对灰色城墙与绿色植物进行景观色彩提升至关重要。

    2  风光带色彩环境构成
    景观环境色彩设计包括色彩空间规划、色彩序列组织和色彩界面设计3个层面。色彩空间规划表达色彩构成的景观主题,色彩序列组织把握色彩构成的观赏节奏,色彩界面设计则是实现色彩构成效果的关键。
    2.1  色彩空间规划
    色彩空间规划是一项设计“立意”的专题工作,色彩设计在场地中的主题表达带有特定的审美标准和目标需求。通过色卡护照的DNG参数控制,使用相机拍摄鸡鸣寺—解放门路段一年四季的色彩图像,使用colorimpact软件从数码图像中提取色彩数据,量化分析该路段四季色彩的HSB数据。分析表明,鸡鸣寺路段在春季樱花盛放时,其樱花主体色相值H区间为300~324°,S区间为0%~5%,B区间为77%~92%;春夏之交,绿叶生长,叶色H区间变为70~85°,盛夏时H最高值升到96°,S区间为33%~48%,而B值始终维持在27%~45%的范围;秋冬季节,色叶变黄, H值区间为33~45°,S区间为35%~41%,B区间值维持在51%~63%。参照风光带色彩特征量表中建筑、道路和天空等色彩的HSB取值,数字化分析该路段不同季相条件下的色彩环境,为设计选择适宜的樱花品种提供了以下客观依据(图5)。
    1)樱花色相值较高,视觉反差强烈,色相具有季节性,独具特色。
    2)春季万物刚刚萌芽,强烈的色彩刺激会使人不适,而樱花色彩具有饱和度低、亮度高的属性,既效果突出,又不过分张扬,大面积种植可产生景观艺术效果。
    3)樱花盛放时,郁闭度高,色域面积比例大,此时绿叶还未长成,粉色、白色与城墙、建筑的灰色之间产生强烈的对比效果,产生明快、活泼的色彩情感。
    4)叶色具有春秋两季变化,春季观花,秋季看叶,与常绿植物色彩具有明显的色相差别。
    通过HSB数据分析,在d65的标准环境照度下,樱花不仅具有春季明快的景观色彩,与明城墙构成了强烈的色彩对比效果,同时,在夏、秋两季也丰富了风光带的色相种类,改善了常绿植物“一绿到底”的序列组织,使人感受到色彩的活力和韵律。因此,整条风光带以“赏樱”立意是最为适宜的景观色彩主题。
    2.2  色彩序列组织
    景观环境色彩序列依托空间中各个节点单元和游憩路径展开,色彩节奏变化的不同带来不同的景观体验,使景观环境色彩构成更加丰富、生动、有趣。具体而言,就是调控色彩序列中景物构成的色彩类型、色彩数量和色彩面积,从而形成一定的律动变化。
    南京地区适宜种植的樱花品种多达60余种,色彩效果丰富。通过HSB数据提取分析,樱花色相H值跨度大,呈现白、粉、粉红、粉紫的色相变化;且白色、粉色饱和度低,粉红、粉紫饱和度高,S值具有层次变化;整体B值较高,色彩明快。其次,根据樱花的冠幅大小和开枝品相,主要采取的种植方式包括孤植、列植、丛植和群植。通过樱花品种色彩和种植方式的不同搭配,可实现色彩节奏韵律组织的序列变化。
    南京赏樱风光带极大地延长了赏樱游憩观赏的动线,营造长达3km的缤纷樱花长廊。在樱花建构的色彩序列中,设计把握了“彩化融入绿化,延长樱花花期,增加樱花品种”的指导原则,在明城墙东西两侧的色彩序列组织中插樱、补樱,运用不同的种植布局,强化局部色彩主题;采用早樱、中樱、晚樱相互搭配的种植方式,产生色彩的季相变化。同时,沿明城墙内外适当补充彩叶灌木和宿根花卉,以此延长花期。
    2.3  色彩界面设计
    色彩界面设计是景观色彩构成研究的基础单元。色彩界面中主体色彩、辅助色彩、点缀色彩和背景色彩的比例决定了色彩界面的设计效果,而色彩搭配比例是否均衡取决于明度和面积的调和。在风光带的色彩界面设计中,城墙、天空等背景色彩的比例变化较少,樱花色彩与其他植物色彩的搭配比例是研究的重点。根据歌德系数对色彩均衡的表述,明度比为黄:橙:红:紫:蓝:绿=9:8:6:3:4:6,相对应的面积比为3:4:6:9:8:6。可以推论,红色樱花与绿色植物的明度比为1:1时,面积比为1:1。而实际中,有些樱花品种的色彩明度超过绿色植物1.5倍以上,例如,根据之前提取的HSB数据分析显示,山樱花的B值为98%,而风光带普遍使用的绿化植物石楠的B值为36%,明度比例为3:1,因此,其面积比例应为相反的1:3,即樱花品种色彩的明度数值3倍于绿化植物色彩明度数值时,界面中的樱花色彩面积应控制在绿化植物色彩面积总和的1/3。少量的红色需要大量的绿色来衬托,红色才能醒目和突出,中国传统园林设计中就有“万绿丛中一点红”这一色彩意境的构成法则,如此设计,才能实现色彩构成比例的均衡,凸显风光带的“樱花”主题。
    其次,人位于不同的观赏角度,视觉界面中的色彩层次也有所不同,前景色彩、中景色彩、背景色彩的构成也是色彩界面设计考量的重要因素。因此,在色彩界面设计中,打造城上赏樱、林间赏樱、水上赏樱相结合的“立体”赏樱模式,丰富色彩界面的类型,使景观色彩构成的效果多样化。

    3  基于定量的风光带色彩组织
    赏樱风光带色彩组织是在环境色彩本底上,通过定量研究对设计色彩逐级修正的过程。以色相、饱和度与亮度①作为量化色彩的3项指标,在色彩的组织与搭配设计中,逐级比选、合理评价,找出与环境相协调的色彩搭配,进而选择符合色彩数值的樱花品种。首先,色相明确了风光带的基本色调与整体环境色彩氛围,决定了某一类型花卉色相的运用;饱和度配置是在色相的基础上,根据特定环境背景,细分花卉色彩;亮度则是对色彩的进一步修饰,并最终匹配出与环境相适宜的植物品种。
    景观色彩定量研究的价值在于利用色彩学的理论知识,从视觉美学的角度对色彩元素的状况和它们之间的配合关系进行分析,总结出分析对象的用色规律[4]。基于色彩数字化调研成果,使用colorimpact软件提取造景要素色彩HSB数据,对前景、中景、背景的景物颜色进行数字化归类(表2),通过造景要素的色相、饱和度和亮度数据的定量研究进行数字化色彩构成。
    3.1  风光带色相构成
    明城墙、现状植被与天空等自身色彩作为赏樱风光带不可改变的环境色彩,限定了色彩的组织,是不可忽视的先决条件,也是色彩研究中的“不变量”。明城墙、建筑墙体等要素的颜色为灰色,是风光带的“背景”,典型色相值为45°、218°、240°;现状绿化作为风光带“中景”,以常绿树种为主,色相阈值在74~115°;樱花作为特色植物主题,色相以白色、粉色、粉红色为主,是风光带的“前景”。从设计使用的樱花品种色相数据分析可知,其色相阈值为320~346°,互为同类色相,与背景、中景的环境色相互为对比色相(表3)。设计通过色相的组织,构成图底关系明确、色彩对比丰富的风光带色相关系(图6)。
    此外,由于樱花开花时间集中在3、4月,花期较短,为了延长风光带的赏花花期,根据樱花的色相特征,选取与樱花同类色相的植物品种,补足花期,如海棠、桃花等。其中,海棠色相为313°,桃花色相为348°,均与樱花色相为同类色相。
    3.2  风光带色彩饱和度配置
    色相决定了整体环境色彩构成关系,但由于不同地段植物配置与现状构成的差异,具体樱花品种的配置选择也应根据色彩饱和度特征进一步细分。以特定空间段落为研究对象,组织樱花饱和度的配置,并据此选用适宜的樱花品种。下文以廖家巷段、玄武门段为例,具体探讨配置方法。
    以廖家巷段为例,该段城墙界面完整,未被中景绿化遮挡,以城墙背景色饱和度值11%为基准值,按照色彩饱和度鲜强调10:8:1、鲜中调10:8:5的级配比例(表4),应选用樱花色彩饱和度值1%~5%的白色樱花(图7)。因此,建议选用山樱花、白玉吉野樱和毛叶山樱花等。而在玄武门段,城墙两侧现种植有大量水杉遮挡了城墙界面,该段背景色彩由水杉林构成,饱和度值为45%,中景由石楠、海桐构成,饱和度值为61%。根据饱和度级配比例,取背景色均值计算,建议该段选用饱和度值介于5%~25%的樱花品种,即关山樱、樱桃、红山樱花和野生早樱等。 
    3.3  风光带色彩亮度匹配
    在色相与饱和度确定的基础上,亮度作为衡量色彩深浅、明暗变化的指标,对色彩的呈现起到修饰作用。樱花色彩的亮度影响着整体环境的亮度平衡,直接决定色彩的呈现效果。廖家巷段中,城墙亮度为37%,绿化的亮度阈值为27%~61%。以城墙色彩和绿化色彩为基准色,按照色彩亮度高长调和中长调的效果搭配比例(表5),达到5个以上亮度差,选用80%~100%亮度阈值的樱花品种为前景色彩,且亮度值控制在(84,95)之间。在饱和度建议配置的樱花品种中,优选出明度较高的野生早樱,并搭配关山樱作为该段的主干树种(图8)。同理,玄武门段中,根据色彩亮度级配比例,建议该段樱花的亮度为100%。山樱花、白玉吉野樱与毛叶山樱花均为适宜树种。研究通过色彩亮度的匹配,确定各段樱花品种,打造色彩明暗变化协调有致的风光带景观。

    4  结语
    综上所述,基于数字技术的景观环境色彩构成研究,使景观色彩规划设计更加科学、客观、有效,避免了风景园林师主观感受对环境色彩认知的不足,尤其是色彩的数据化分析,增强了色彩设计的可比选性与可操作性,实现了景观环境色彩的定性、定量研究。

    参考文献:
    [1] 成玉宁.现代景观设计理论与方法[M].南京:东南大学出版社,2010:284.
    [2] 成玉宁,袁旸洋.当代科学技术背景下的风景园林学[J].风景园林,2015(7):18.
    [3] 成玉宁,谭明.基于量化技术的景观色彩环境优化研究:以南京中山陵园中轴线为例[J].西部人居学刊,2016(4):18-25.
    [4] 尹思谨.城市色彩景观规划设计[J].世界建筑,2003(9):72.

    (编辑/刘欣雅)