基于色彩網絡的數碼噴繪印花香云紗旗袍色彩分析

陳希雅，趙崧靈，顧冰菲,1b,1c

(1.浙江理工大學, a.服裝學院； b.浙江省服裝工程技術研究中心; c.絲綢文化傳承與產品設計數字化技術文化和旅游部重點實驗室，杭州 310018; 2.東華大學服裝藝術與設計學院，上海 200051)

隨著“重振國學、振興國學”的熱潮，廣大設計師們不斷嘗試在中國傳統文化中尋找創新，將現代技術與傳統工藝結合助力傳承。香云紗由于其獨特的制作工藝、面料特性，具有“軟黃金”的美譽，成為近年來備受追捧的絲織物。香云紗具有獨特的色彩風格，顏色是影響消費者決策的決定性因素之一，色彩搭配對視覺的沖擊往往要先于其他要素。配色方案不僅能表達產品風格和設計內容的獨特性，同時也能傳達一定的美學和文化價值[1]。因此，符合大眾消費者心理的配色方案能夠在一定程度上刺激消費者的購買欲望，這在服裝設計領域是至關重要的。

目前常見的配色分析研究可以分為3個類型[2]。一是基于案例分析再創作的色彩搭配分析，即對特定的對象進行顏色提取，將提取結果按一定規則對目標樣式進行自動填充，大多使用K-means聚類算法進行研究。劉肖健等[3]利用該算法研究中國傳統紋樣的色彩使用情況，繪制配色網絡圖，并以此為參考自動生成配色方案。曹愉靜[4]使用該算法對苗繡的色彩搭配規律進行了研究，并基于建立的色彩網絡設計了隨機配色填充模式。張旻爽[5]對該聚類算法進行了改進，研究了蜂鳥羽毛的色彩搭配規律，將其規律用于真絲織錦紋樣的開發與實踐。也有學者使用其他算法來進行色彩的提取與分析，Le等[6]基于RGB顏色空間利用中值濾波算法對圖像進行去噪處理，然后利用Mean-shift聚類算法對中國傳統服飾云肩的顏色進行提取與分析，得到了較好的效果。Huang等[7]利用基于密度的DBSCA顏色聚類算法研究了傳統風格繪畫的色彩規律，實現了水彩畫和鉛筆素描畫的自動生成。二是基于色彩和諧理論的色彩搭配分析，重點在于色彩和諧度的計算模型建立，從視覺理論和美學角度評估色彩搭配方案的合理性。較為常見的色彩和諧理論有中國的五色和諧理論，西方的孟塞爾色彩和諧理論和自然色彩系統(NCS)模型等。鐘蔚[8]和吳興璽[9]基于五色理論分別對漢繡和敦煌石窟壁畫建筑的配色進行了分析。Masataka等[10]基于孟塞爾色彩和諧理論建立了一個可以自動選擇與輸入顏色相匹配顏色的色彩設計系統。趙海英等[11]利用自然色體系對提取出來的苗族服飾的色彩搭配規則進行編譜分析。由于這些色彩理論的適用范圍有局限性，有學者基于自身研究提出了新的色彩和諧度計算理論。Yang等[12]提出了一種基于顏色對的估計模型，用來識別顏色主題或顏色集的和諧程度。Li等[13]基于實驗提出了一種可以用于計算雙色組合的色彩和諧理論。三是基于人對色彩感性認知的色彩搭配分析，依據人們對色彩搭配的心理感知狀況，從語義因子分析[14]和意象表達[15]兩方面將顏色與特定感受相關聯，利用配色方案達到特定的心理刺激效果，目前被廣泛運用于各個領域的色彩搭配方案研究。劉炯宙等[16]和陳鵬等[17]使用因子分析的方法提取色彩語義詞，將顏色與特定的語義詞匯相連接，利用色彩語義詞為產品進行配色方案的設計。

近年來對香云紗配色風格分析的研究較少，且多局限于對色彩的主觀描述，一定程度上對香云紗色彩分析缺少客觀性。本研究將以香云紗織物中常見的旗袍款式為實驗對象，基于圖片結合八叉樹顏色量化及K-means聚類提取香云紗旗袍的色彩特征信息，并進一步分析其色彩搭配以得到相應的配色網絡模型，在一定程度上為服裝服飾等產品的創意應用及配色多樣化設計方面提供一定的理論支持。

1 實驗對象

1.1 香云紗工藝及色彩概述

傳統香云紗色彩獨特但制作工序繁復，需要耗費大量時間與人力。傳統香云紗是在薯莨汁浸染后再經陽光曝曬形成正反兩面深淺各異的棕褐色，在經“過泥”處理后紗綢則呈現出一面黑色、一面棕色的色彩特征。受織物結構及天氣變化的影響，織物光澤及色彩也會產深淺不一的變化，使得香云紗形成了獨一無二的天然美感。不同香云紗面料的黑度和光澤會有差異，背面的棕色也會產生色相和飽和度上的變化。傳統香云紗面料有時還會產生龜裂的“冰裂紋”“樹紋”等肌理，呈現出一種自然、神秘的風格特征。這種特殊的紋理和服用性能的形成源于香云紗的染整加工工藝，即使用傳統手工方法對面料成品進行染色涂層后期處理。但利用傳統制作工藝產出的香云紗色彩僅限于某黑、棕幾類色彩中，色彩種類過少使得客戶群體數量一定程度上被限制。

在政府的大力支持下，香云紗在坯源使用、色彩紋樣設計以及產品線等方面不斷進行改革創新[18]。豐富傳統香云紗織物色彩的方法主要可通過染色劑或是使用印花工藝。在印染時加入不同染料可改變原有色調，或通過分離薯莨顯色因子降低其自身對織物顏色影響[19]。通過印花工藝改變色彩主要方式有兩種，其主要區別在于曬莨工序及印花工序先后順序的不同，相較而言，先印花的織物整體色彩更帶有一種薯莨汁的紅棕色調，而后印花的香云紗織物在生產中更容易控制成品的質量，在色彩變化上更為豐富[18]。現代技術的使用在保留香云紗傳統風格的同時極大地擴展了香云紗織物的色彩譜系，其獨特的印染工藝使香云紗的風格獨樹一幟，一定程度上滿足了消費者創新求變的消費心理，促進了香云紗的多樣化發展。由于數碼噴繪顏色種類較多、色彩搭配較為多樣、印花效果更為清晰，同時在實驗時考慮了顏色使用數量以及顏色效果體現兩個因素，因此本文以數碼噴繪印花香云紗旗袍為研究對象。

1.2 數碼噴繪香云紗旗袍圖片數據庫建立

本文選擇浙江某絲綢公司歷年銷售量較好的產品進行圖片拍攝，與網絡平臺銷量較好的其他商家進行綜合對比，最終建立了包含205張、7個款式的數碼噴繪印花香云紗旗袍產品圖片數據庫。圖片在純白背景、LED光源、水平距離3 m的條件下，選擇SONY ILCE-6000數碼相機進行拍攝，并使用18°中性灰卡進行色偏校正。7個款式的特征信息如 表1 所示。同時為了剔除其他參數對印花香云紗旗袍面料色彩搭配規律的影響，提高結果精確度，利用圖像處理軟件去除多余部分，僅保留旗袍的面料部分，如圖1所示。該數據庫中，印花的圖紋樣式以自然景觀的二次創作為主，例如花鳥和山水，少部分紋樣是結合了現代幾何元素的抽象創作。

表1 印花香云紗旗袍款式特征信息Tab.1 Style characteristic information of printed cheongsams made of gambiered Canton gauze

圖1 數碼噴繪印花香云紗旗袍款式Fig.1 Styles of gambiered Canton gauze cheongsams made by digital printing

1.3 圖像處理

在進行色彩提取前，本研究利用雙邊濾波算法[20]進行圖像噪聲去除，并利用基于總變差模型的結構提取算法[21]進行圖像紋理平滑。由于服裝產品圖片受拍攝環境因素的影響較大，且含有織物特征的噪聲干擾，為了增加濾波去噪的范圍，將雙邊濾波的窗口大小設置為常用的5×5。以順紆縐香云紗面料為例(見圖2)，通過對比實驗發現，當基于空間距離的高斯權重σd=3、基于像素間相似程度的高斯權重σr=0.1時，可以得到較好的濾波效果(見圖3)，能夠較為清晰地保留圖案邊緣，同時可以區分不同顏色的區塊。然后再利用基于總變差模型的結構提取算法進行紋理平滑。通過對比實驗發現，當平滑程度系數λ=0.005、空間尺度參數σ=1時，可以得到邊緣清晰且沒有明顯紋理的圖片(見圖4)，保留了少量的漸變色和點綴色，平滑效果較好。

圖2 參數實驗樣本Fig.2 Parameter sample

圖3 σd=3，σr=0.1時噪聲去除效果Fig.3 The noise removal effect when σd=3 and σr=0.1

圖4 λ=0.005，σ=1時紋理平滑效果Fig.4 The texture smoothing effect when λ=0.005 and σ=1

2 色彩提取

2.1 算法對比

本研究基于顏色量化的原理進行色彩提取，八叉樹量化算法和K-means聚類算法是使用較為廣泛的兩種算法。由于香云紗旗袍顏色種類多而雜，多使用漸變色和點綴色，同時因為八叉樹量化算法有一定可能得到少于設定參數的提取結果，將聚類數目分別設置為5～17進行K-means聚類算法的提取結果對比實驗，結果如表2所示。其中色差變量是使用CIE2000色差計算公式計算處理后圖片與原圖的色差數值。當提取數量設定為15時，可以提取出占比較小的顏色如紅色、藍色與白色，并且可以提取出較為合適數量的漸變色如棕色背景色及其相近色。因此將聚類中心數目定為15，即單張圖片提取15個代表色。

表2 不同聚類中心的K-means聚類算法提取結果示意Tab.2 Schematic diagram of K-means clustering algorithm extraction results for different clustering centers

以單張香云紗旗袍產品圖片(見圖5)的色彩提取為例，對比兩個算法的提取結果，如表3所示。八叉樹算法時間消耗少，可以提取出部分漸變色以及占比較小的突出顏色，因此采用該算法提取單張香云紗旗袍的特征色，并將設定單張圖片色彩提取上限為15個代表色；K-means聚類算法可以控制得到的顏色數量，能夠較好地識別漸變色等細微的差別，因此采用該算法提取多張香云紗旗袍圖片的代表色。

表3 利用不同算法提取15個代表色的效果對比Tab.3 Comparison the effects of 15 representative colors extracted with different algorithms

圖5 顏色提取對比實驗樣本Fig.5 Comparative experimental sample of color extraction

2.2 數碼噴繪印花香云紗旗袍代表色提取

2.2.1 單張數碼噴繪印花香云紗旗袍圖片的提取結果

色彩可以從不同的角度進行劃分，最基礎的功能劃分是主色、副色和點綴色，并且在使用時沒有絕對的固定標準[22]。本研究基于HSV顏色空間進行色彩提取，使用的主色判斷依據有兩點：a)占比面積最大；b)多種顏色占比面積相差小于1%時，飽和度(S變量的值)更高的顏色為主色。將主色之外的顏色歸為輔色。基于經過處理后的圖片，利用八叉樹量化算法提取單張香云紗旗袍圖片的N個代表色(N≤15)，并將代表色分為1個主色和N-1個輔色。205張香云紗旗袍圖片共提取出2 739個代表色，包括205個主色和2 534個輔色。

2.2.2 多張數碼噴繪印花香云紗旗袍圖片的提取結果

將單張圖片提取出的代表色、主色和輔色分別填充在透明圖像中，得到香云紗旗袍的色彩使用情況。基于單張圖像的色彩提取結果，利用K-means聚類算法提取多張香云紗旗袍圖像的總體特征色彩，包括20個整體代表色、10個主色代表色、20個輔色代表色，結果如表4所示。

表4 多張數碼噴繪印花香云紗旗袍圖片的色彩提取結果Tab.4 Color extraction results of pictures of multiple gambiered Canton gauze cheongsams made by digital printing

2.2.3 提取結果分析

基于HSV顏色空間的3個分量，將色調分為6個級別，每隔60°為一個級別，亮度和飽和度分別分為3個級別，每隔33%為一個級別，共被分為54個部分。將三類代表色根據分級標準劃分，結果如 表5 所示。由表5可以看出，香云紗旗袍在面料制作工藝的影響下紅、黃色系色彩最為常用，紅色系在主色中占50%；在得到的輔色色彩中，除紅色系外，黃色系、藍色系以及青色系也占據了一定的比重，印花香云紗在用色上已經逐漸豐富，不僅局限于自然生成的傳統色彩。印花香云紗旗袍色彩的明度及飽和度都主要集中于中、低數值模塊，香云紗制作需要經過多次曬莨、過泥等工序的處理，使得色彩整體偏向于暗沉，但同時也形成了香云紗沉穩典雅的獨特風格。但是從分析結果看，也有少數數碼噴繪印花香云紗旗袍使用其他色調、高明度、高飽和度的顏色，說明現在的設計師正在積極嘗試突破這種局限性，以新的方式、新的風格制作香云紗旗袍，試圖在保留傳統香云紗面料獨特韻味的基礎上結合創新性的色彩搭配，使得香云紗旗袍呈現出沉穩又不缺失活力的基調。

表5 代表色的色彩構成分布情況Tab.5 The color composition distribution of the representative colors

3 色彩搭配分析

3.1 搭配規則建立

將單張香云紗旗袍圖片提取的205個主色和 2 534 個輔色替換成與10個主色代表色和20個輔色代表色對應的聚類中心顏色，忽略占比小于1%的766個輔色，最終得到205個主色和1 428個輔色。

基于替換結果，利用Apriori關聯規則算法依據不同顏色同時出現的概率大小自動提取色彩之間的搭配規則。以主色1A與輔色之間的色彩搭配規則提取為例，將最小支持度設置為0.50，最小置信度設置為0.65，得到33條色彩搭配規則。部分規則如表6所示。在表6中，規則Rule7：13m→2b,6f，代表輔色13m、輔色2b以及輔色6f同時出現的概率極高。并且可以發現，部分規則呈現的色彩搭配信息有一定的重復性，需要進行篩選。例如Rule1：13m→6f和Rule2：6f→13m，雖然兩者的置信度不同，但是都表示在香云紗旗袍中代表色13m和代表色6f同時出現的概率較高，是一組常用的色彩搭配。合并重復規則后，得到13條色彩搭配規則，其中包含9條雙色搭配規則和4條三色搭配規則。

表6 主色1A與輔色之間的部分規則Tab.6 Partial rules between primary color 1A and secondary color

為了得到單個主色與輔色之間的色彩搭配規則，分別對10個主色的配色規則進行探索。根據每個主色類別的香云紗旗袍圖片樣本量不同，調整最小支持度得到較為合適的色彩搭配規則，最小置信度設置為0.65。提取結果如表7所示，共得到86條色彩搭配規則，包含68條雙色搭配規則和18條3色搭配規則。

表7 單個主色與輔色之間的色彩搭配規則Tab.7 Color collocation rules between single primary color and secondary color

同時提取輔色與輔色之間的色彩搭配規則。由于香云紗旗袍的使用數量較為繁復，配色方式多樣，為了得到較為全面的搭配規則，包含較多的顏色種類，將最小支持度設置為0.15，最小置信度設置為0.65，得到107條規則。合并部分規則后，共得到66條色彩搭配規則，包含30條雙色搭配規則、35條三色搭配規則，以及1條四色搭配規則。

3.2 配色網絡圖的建立

基于提取得到的色彩搭配規則，建立相應的配色網絡[23]。中心的圓形代表主色的顏色樣本，每一個圓形節點代表一種輔色，圓形節點的大小代表該輔色的面積占比，節點之間的連線代表兩種輔色有一定概率作為搭配色彩同時出現，連線的粗細代表同時出現的概率大小。由于樣本量不同，主色與輔色之間的配色網絡圖不展示輔色的占比關系(見 圖6)，輔色與輔色之間的配色網絡圖采用不同直徑的圓形節點代表不同輔色的面積占比(見圖7)。

圖6 主色1A與輔色之間的配色網絡Fig.6 Color matching network between primary color 1A and secondary color

圖7 輔色與輔色之間的配色網絡Fig.7 Color matching network between secondary colors

3.3 配色分析

基于常用配色方式，對提取出來的配色規則進行分類整理，便于后續的使用與量化分析。目前被廣泛認可并使用的配色方式是基于色相環的同類色搭配、類似色搭配、對比色搭配和互補色搭配，如表8所示。在HSV顏色空間中，色相環上距離范圍即兩種顏色的色調分量的數值差異。

表8 配色方式判斷標準Tab.8 Criteria for judging color scheme

在主色與輔色之間的色彩搭配規則中，由于該類別樣本量較少，主要從色系方面進行分析，如表9所示。在4個色系中，紅色系主色僅使用同類色的配色方式，并主要使用紅、黃色系的顏色作為配色；青色系主色主要使用對比色的配色方式，較多使用類似色的配色方式，主要使用藍、青色系的顏色作為配色；紫色系主色主要使用同類色的配色方式，較多使用類似色的配色方式，主要使用紅、黃、藍、青色系的顏色作為配色；黃色系主色主要使用同類色的配色方式，并主要使用紅、紫色系的顏色作為配色。

表9 單個主色與輔色之間搭配規則的配色方式情況Tab.9 Color scheme of matching rules between single main colors and secondary colors

在輔色與輔色之間的搭配規則中，一共提取出66條規則，其中同類色的搭配方式占比90.91%，類似色的搭配方式占比10.61%，對比色的搭配方式占比1.51%。在色系方面，一共包含了6種色系搭配方案，紅色系占比53.03%，黃色系占比3.03%，紅-黃色系占比28.79%，紅-藍色系占比7.58%，紅-紫色系占比3.03%，藍-紫色系占比4.55%。同類色搭配中，主要使用紅色系和紅-黃色系，少量使用藍色系和紫色系的顏色；類似色搭配中，主要使用紅色系、藍色系和紫色系的顏色，搭配方式比較多樣；較少使用對比色搭配。香云紗旗袍在輔色的運用上，主要使用紅色系和黃色系為主，較少使用藍色系和紫色系的顏色，在色彩搭配上，主要使用紅色單色系和紅-黃色系為主，較少使用紅色系與藍色系、紫色系的搭配。

綜合以上分析可以發現，在數碼噴繪印花香云紗旗袍中，同類色的搭配方式最為常見，所有類別的搭配規則中都包含該種配色方式，較常使用類似色的配色方式，對比配色使用較少。使用顏色以紅色系、黃色系、藍色系為主，同時也會使用綠色系和紫色系的顏色，較少使用青色系的顏色。色系搭配方式以紅色系、紅-黃色系為主，較常使用紅-藍色系、藍-紫色系。

3.4 香云紗色彩應用展望

雖傳統香云紗織物色彩較為暗沉單一，但這也是其所獨具的無法復刻的風格。為在傳承香云紗文化的同時也可以滿足現代生活下的審美需求，數碼噴繪印花香云紗旗袍面料已在顏色使用和色彩搭配兩方面有所突破，顏色數量增多、色彩搭配更為自由，同時也加入了高明度、高飽和度的顏色。配色規律的研究可以為后續香云紗旗袍或其他相關產品的搭配設計提供一定的參考。

也可從裝飾工藝角度對香云紗織物進行二次創新設計，通過不同的表現方式提高香云紗服裝的色彩展示效果[24-26]。如進行面料重組或改造，利用抽褶、折疊、拼接等方法對面料進行處理與定型，使面料產生新的肌理效果或不同的色彩搭配效果；也可利用工藝手法中繪、刺繡、貼、繡、熱壓等方式對香云紗面料的肌理與顏色進行改變。在結構上可對服裝的領口、肩部、門襟等部位進行局部裝飾。在色彩選擇中，可結合本研究數碼噴繪印花香云紗旗袍的色彩規律，利用不同色系的顏色可以襯托出香云紗面料和服裝部件的層次感。同類色可以營造服裝層次多樣豐富的神秘感，例如輔色1a和13m的搭配；類似色可以營造出服裝豐富的色彩漸變與層次感，例如輔色14n和17q；對比色可以形成鮮明的對比，例如輔色4d和9i[19]。

此外，還可將香云紗色彩規律應用遷移至其他設計產品，如箱包、配飾或文創類產品中。香云紗配色中帶有穩重、古樸、典雅的風格，可為用戶提供一種設計方案，為偏愛此類風格的消費者提供設計參考，即便沒有設計基礎也能高效地設計出滿意的產品，使設計既可以創新求變也不會脫離傳統內涵。

4 結 論

本文利用八叉樹量化算法、K-means聚類算法以及Apriori關聯規則算法，基于客觀指標提取了205張數碼噴繪印花香云紗旗袍圖片的色彩用以分析香云紗旗袍主要的色彩特征以及色彩搭配規律。最終得到主色與輔色之間的86條色彩搭配規則，輔色與輔色之間的66條色彩搭配規則以及1條四色搭配規則，并基于此構建了相應的配色網絡模型。結果顯示，在數碼噴繪印花香云紗旗袍在面料制作工藝的影響下紅、黃色系色彩最為常用，同時也會使用藍、綠、紫等冷色系色彩，較少使用青色系色彩。同類色的搭配方式最為常見，較常使用類似色的配色方式，較少使用對比色的配色方式。色系搭配方式以紅色系、紅-黃色系為主，較常使用紅-藍色系、藍-紫色系，偶爾使用黃-綠色系等較為鮮艷的顏色搭配。研究結果可為相關產品紋樣或整體色彩搭配的多樣化設計提供一定的理論支持。

由于本次實驗只提取了數碼噴繪印花香云紗旗袍的顏色信息，在后續研究中將會考慮不同工藝對色彩體現的影響差異，加入圖片的紋樣信息，利用實驗等方法探究實際應用與設計之間產生差異的規律，并將差異規律與色彩規律相結合，進行深入研究。同時通過多種算法的或新算法提取出更具針對性的色彩搭配規則與設計方案，并根據提取結果對配色體系進行系統完善，以期實現基于色彩遷移原理的快速配色系統，或引入語義分析識別等技術，根據消費者的需求為其推薦更為合適的搭配方式，實現個性化服務以及配色智能設計。