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颜色科学领域的研究现状及研究趋势


于淼淼

 // 学生的小练笔,欢迎拍砖

 生活中,我们每时每刻都在接触着各种各样的颜色。毫不夸张的说,色彩不仅是一把打开消费者心灵的无形钥匙,也是企业、产品设计师、建筑师等决胜市场的关键。目前各国对色彩领域的研究程度不尽相同,但有一点可以肯定,不论是日本、韩国还是美国都非常注重颜色调研,因为只有真正了解消费者的兴趣、需求和对审美的追求,才能在如今这种风云莫测、不断变化的大环境中立足,避免盲目。

由于颜色科学在工业、文化、科学技术等领域内扮演着越来越重要的角色,近几年持续受到高度的重视。随着社会的不断发展,越来越多的领域对颜色科学的研究与应用提出了更高的要求和挑战,因此对其研究力度不断增强,研究范围不断扩大,研究手段不断丰富,研究成果显著。

2015年颜色科学领域大部分都是对颜色本身的研究。例如基于情感和知觉的基本颜色词的使用,和谐配色方案的开发与设计,进行色彩校正并估算强度变化的新算法,基于相关色温研究对人类行为的影响,图片色彩对比模型等等。另外,在CIELAB颜色空间的基础上命名了一个新的颜色空间ULAB,两者之间可以互相转变,这个新的颜色空间在它的颜色坐标中修正了明度、色度和色差等参数,显示出更优越的颜色一致性,完善了现有的颜色空间模型。还有一项研究涉及到了法律领域,法医分析并记录一系列有分歧的圆珠笔糊剂,用于识别蓝色圆珠笔油墨的彩色组件,从而建立用于可疑文件的书写工具,这项研究有助于法医确定签署文件用笔的制造商或者某些特殊的油墨产品。

2016年颜色科学领域中的很多研究都与材料有关,天然颜色(红、黄)的取材;古老艺术品中使用的基于铅、锡锑黄颜料的选择;花岗岩材料的颜色变化研究;用于装饰教堂的彩色灰泥和石膏材料;面板绘画技术与材料的研究;壁画中使用的有机颜料(红色的湖泊和粘合剂);早起绘画中蓝紫色颜料的选取;从十六世纪埃武拉大教堂壁画材料中跟踪研究新老颜色;微生物对壁画中含铅颜料的贡献;酶法降解壁画中真菌色素的研究等等。材料是科学与工业技术发展的基础,而材料又离不开色彩,所以颜色科学对各类材料的研究力度会只增不减,目的就是掌握材料的各方面性质,更好的利用它们,造福人类。

2017年颜色科学领域相比前两年涉及到的范围越来越广,已经涵盖了诸如工业、医学、语言、科技、时尚、产品设计、文化、城市建设、心理学等生活的各个方面,更贴近我们的日常生活。

一、颜色与语言文化

   近年来颜色科学领域一直在加强不同语言中基本颜色词的命名以及颜色扩展词的应用。不同国家、不同民族都有其独特的文化传统,对于颜色词的表达与应用自然也就大不相同。但有一点可以肯定,颜色是不同语言、不同文化所共有的。

   早期颜色词的命名是从马拉雅拉姆语开始的,由于基本颜色词数量有限,就出现了混合颜色命名系统。经研究发现,在马拉雅拉姆语基本颜色状态下,受访者通常会使用较为复杂的颜色词。在二级颜色状态下,受访者会使用更加复杂的语言结构。

   在英语中,我们经常会遇到一些表示情绪的颜色词,例如He was ina blue moodgreenwith envy,这两个颜色词从字面来看意义不太明显,学习英语时遇到这些词组翻译起来可能会有些困难。但在英语国家,这些包含颜色的词组都是固定搭配,都不表示某一特定颜色,而是指人的某种情绪。

   汉语中同样存在与文化背景有关的颜色词,以红色为例,红色往往与庆祝活动或喜庆日子有关,也可用来表示某些感情。不好意思为难生气发怒等等都可以用红色表示。

   意大利语有11种颜色词,使用受限的颜色命名法来研究意大利语基本颜色类别。目前与英语中的颜色词比较,意大利颜色命名有一种特定的结果,红紫区域的命名被重新定义,与出现的非基本颜色词保持一致。历史语言、环境以及务实的交流等因素驱动着意大利基本颜色词库存的延伸。

  由于文化差异的影响,不同颜色在不同语言中表达的方式不尽相同,相同颜色在不同语境中表达的意思也不相同,这就是颜色在语言中的命名与应用的魅力所在,了解当地的文化能够更好的帮助你掌握不同颜色词所表示的真正含义。

二、颜色与时尚行业

   人们对美、对时尚的追求从未停止,色彩在时尚领域发挥了巨大的作用,民主化已经成为当下时尚行业的发展趋势。所谓民主化并非事事都得无底线地贴近大众消费的需求,而是对真正的消费者具有足够深入的了解和认知。百度平台上每天都发生着数以百万次与时尚相关的搜索,每一次搜索和点击的背后都是消费者真实的兴趣和行为。

   为了向产品设计和制造行业提供准确的颜色趋势的预测,掌握市场动态,抓住时尚机遇,一种能够准确预测颜色趋势的系统进入人们的视野。另外,通过层次分析法理论来评估人类生活环境中四大主要消费风格因素(经济、教育、文化、技术)的权重,从而又提出了另一种预测颜色趋势的方法。这些研究足以证明颜色科学领域对时尚行业的关注程度。

   像这样类似的预测方法还有很多,例如电子提花机织物色彩的预测,汽车行业中非彩色低光泽质感表面的光泽度预测等等,准确的预测对很多行业来说都意义重大。

三、颜色与医学

   近两年颜色在医学中的应用越来越普及。研究了关于药物颜色在药物效果预期中的作用,这一研究结果必然会对药物设计人员有所启发,更好的发挥药效作用。在牙医中,通过聚类分析研究了天然牙齿的颜色以及如何在保守的牙科中准确进行色彩再现。这些研究成果必然会对医学事业的发展做出贡献。

四、颜色与图像

   在处理图像方面,提出了一种基于颜色空间融合的快速图像增强的新算法,很好的解决了图像颜色失真、色噪声、光晕等问题。另外,研究者又进行了基于视觉权重的图像平衡的研究,计算出每个图像的视觉重心,再通过计算产生于组成视觉形象及其位置的不同视觉权重的力,当视觉重心与几何中心重合是,认为图像是平衡的。颜色特征是图像的基本特征,具有直观性,因此只有调节好图像中的颜色才能更好的体现图像中的语义信息。

五、颜色在包装印刷中的应用

   众所周知,包装材料中的热塑性变形标签依赖于一个萎缩的过程,在萎缩过程中不仅形状发生扭曲,而且会影响颜色的准确再现。为了在包装成型时产生全彩色图像,尽可能接近原来的颜色,研究者提出了一个厚度测量模型,通过对原始光谱、非收缩样本和收缩样本因素进行测量,从而与测量模型一同建立一个收缩后目标颜色与油墨覆盖区域一一对应关系的表,来实现收缩后的彩色图像与原图像的精确匹配。另外,开发心理模型来预测各类产品的彩色包装对消费者心理反应的影响也逐渐成为色彩研究的主流趋势,该模型会将产品外观参数、色彩和谐、消费者心理等因素考虑在内,最大程度的满足消费者的消费需求。

六、颜色在工业中的应用

    工业中对色彩领域的研究更加多元化,包括颜色指定、颜色质量控制、色差评价、跨媒体颜色再现的设备特征、配色方案、汽车涂料的颜色差异的视觉评价等等,在手段和方法上不断推出新成果。通过数码相机的RGB反映,转化成设备无关的颜色值,提出了估算光谱反射率的新方法;使用各种不同的计算CIE三色值的方法并比较;为准确测量颜色提出的设备紫外线内容调整标准;新的光谱反射率估算方法;基于色适应变换提出的评估相应颜色数据集的新方法;设备色域范围描述的新方法;对CIE三色值主成分进行分析,从而重建反射光谱,更好的描述颜色,获取最有用的信息;代替现有三维欧几里得颜色空间……很多方法和手段的改进和提出可能会解决工业中面临的一系列问题,攻克长期以来存在的难点和瓶颈。

   从目前对色彩领域的研究成果来看,未来颜色科学的研究趋势必然是更贴近我们的日常生活。城市建设、工业生产、科学技术等领域会更加注重对色彩的研究和应用,颜色科学在生活中会扮演更重要的角色。我想从以下几方面谈一下颜色领域的大致发展方向:

一、文化

颜色能澄清并定义空间、形式和结构,影响人的空间感知,对于我们所能感受到的环境而言意义非凡。颜色与文化的关系不仅仅局限于颜色在不同语言中的命名上,同样还包括其对地域文化的影响。不同地域都有其独特的地理环境和风俗习惯,城市发展要体现其地方特色,尊重和保护地方文化。其中,色彩以其强烈的地方性和民族性在城市景观中起着举足轻重的作用。可以运用扎根理论构建不同城市色彩意象认知维度模型,对不同城市的色彩意象有一个大致的认知,再结合视觉色彩和理念色彩两部分内容将颜色科学与这些特殊的文化融合到一起,根据各地域人口的生活方式、生产实践、资源环境、地方风俗等,将颜色作用到不同的地域文化当中,给每座城市一个能够代表其地域文化的专属颜色作为建筑的主色调。同时也可以基于每个人的审美,运用颜色和谐理论,形成每个家庭专属的室内墙体粉刷色调。在室内设计时,利用颜色模型与材料模型相结合,让产品设计师、室内建筑师更好的为用户服务。

二、医学、心理学

   研究表明,药物的颜色会影响药物效果预期,患者的心情在很大程度上受他们食用的处方药的外观特征的影响,诸如药物的颜色、形状、大小等等,其中颜色是很重要的一个因素。有些颜色的药物会在很大程度上起到使病人镇静,放松心情的作用。因此,选择一个合适的颜色不仅能让患者正确的识别出药物,避免误食,同时还会像承诺的那样提高病人的期望与治疗效果的一致性。

   由于医生做手术时长时间看鲜红的血会产生残留影像,所以基于人性化的理念,手术室的墙面一般被粉刷成绿色来调节缓和残留映像,从而保护了医生的眼睛。但是除此之外,医生的办公室、医院走廊、病房等几乎都是白色的墙。既然药物的颜色会影响药物的效果,那医院里墙体的颜色是否也会对病人的康复有影响呢?其实,病人在病房里待的时间最长,选择恰当的颜色必定会对治疗有帮助。很多病人在医院治疗的时候都会很想念家,如果将普通病房的墙面甚至是床单被单设计成粉红色,会给人以温馨的感觉;如果将心脏病病房或是重症监护室内的墙面设计成浅蓝色,会给病人以安静祥和的感觉,舒缓病人的心情;儿童病房的设计当然是要符合小孩儿们的审美,五彩斑斓的色彩可能会让他们减轻病痛,对医院留下一个好印象。

   医院为了给病人留下一个干净、整洁的印象,大部分还都是白色墙体,不过我相信随着颜色科学在医学和心理学上的不断发展,未来医院的病房里、医生的办公室都会变得焕然一新。

三、安全

   红灯停、绿灯行,黄灯亮了等一等。这是人们从小就耳熟能详的顺口溜了,但是快节奏的生活似乎打乱了这些常规:行人闯红灯、非机动车逆行等。事故频频发生,人们的安全意识不断下降。但是不管怎么说,外出的行人依然对红色和绿色最为敏感。为提高行人的安全意识,将颜色与安全联系起来,城市道路设计应当做一下调整:为减少车辆逆行现象,在非机动车辆沿路两旁用相向的绿色箭头表示顺行,用相反方向的红色箭头表示逆行,时刻提醒行人遵守交通规则。夜间由于光线较暗,事故频发,如果红、绿箭头设计成可以发光的就更完美了,但要注意亮度要适中,否则会影响正常行驶。斑马线的设计同样可以设计成与颜色相结合的样式。如果是红灯,斑马线会变成红色的,绿灯时斑马线会变成绿色的,这样既能加强行人的安全意识,又能在夜间给机动车驾驶员以警示,降低事故发生率。

四、商业

高速公路两旁经常会有大型的商业广告牌矗立,它们的内容、大小和材质都各不相同,表现出来的广告效果自然也就不尽相同。设计者在进行广告设计的时候会考虑很多因素,文字的大小要适中、图片的分辨率不需要太高、与周边环境是否匹配等。另外,因为是露天广告,还要将广告牌的材质考虑在内,避免因反射光的存在影响图片的可视性。商业广告的效果在很大程度上受其颜色的影响,因此颜色因素必须重点考虑。综上,通过评估这些因素的权重,建立相应的颜色外观模型,适用于不同地区、不同大小、不同效果的商业广告牌,充分发挥商业广告的经济价值和文化张力。

五、计算机测色配色

对包装印刷行业而言,消费者在关注产品质量的同时同样注重产品的包装效果,因此传统的四色叠印已经不能满足广大消费者的消费需求,很多时候使用的是专色油墨进行印刷,对于专色油墨的调配就成了印刷行业关注的焦点。在印染行业中,过去只能凭调配师的经验和感觉进行配色,配色的准确性和稳定性都很难预测。近年来随着配色过程不断数字化,颜色匹配更加精确化和规范化,计算机配色技术在纺织印染等行业发挥着越来越重要的作用。其最大的优势在于配色效率和稳定性大大提高,降低了生产成本,还可以建立相应的数据库有效管理生产量及原料消耗量,减少库存。但是我国专色油墨配置水平还不高,标准体系和行业标准有待完善,与发达国家还存在一定的差距。

纽介堡方程是业界普遍认可的配色方法,它是通过印刷品某处各色油墨网点面积率的比例计算出该处油墨网点经“并列”与“叠印”后所形成的混合色的三刺激值。利用纽介堡方程进行配色只适用于匹配精度较低的情况下,当匹配精度要求较高时其配色准确性会大大降低,应用误差较大。而且实验表明,沿用了半个多世纪的纽介堡方程指数修正方法不具有科学性,无法消除其系统误差。

目前,很多关于配色模型设计的研究都在开展,但是结果并不是很理想,实际配色的色差与配色模型计算出来的色差都有不同程度的差异。因此在市场竞争空前激烈的当今社会,能够找到更好的配色方法,建立一种新的配色数字模型,提高配色精度,减小偏差,更好的解决目前存在的配色问题,更充分的将其运用到日常生产实践中显得尤为重要。

总之,无论是真实的颜色还是数字化的颜色,它们都无处不在地影响和改变着我们日常生活的各个方面。生活中不论我们是消极地选购既有的色彩产品,还是积极地决定运用某些色彩,都需要面对色彩的选择问题。每个人的审美偏好各不相同,对色彩的选择自然也就千差万别。但不管怎说,颜色科学无论如何发展都是为了让我们生活的环境、使用的产品实现视觉最优化,更好的满足人类生产生活的需要,造福人类。

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