基于Java NCS 色彩识别工具分析色彩元素在智慧建筑中的表达

吉雪静 张俊峰（内蒙古工业大学）

近年来，在城市信息化浪潮与数据科学崛起的共同推动下，智慧城市开始在全球范围内成为未来城市发展的新理念与新实践。城市建筑作为城市重要的组成部分也相应发生深刻的变化。智慧建筑逐渐出现在我们的生活中。智慧建筑是指通过将建筑物的结构、系统、服务和管理根据用户的需求进行优化组合，从而为用户提供一个高效、舒适、便利的人性化建筑环境。在很多最新的智慧建筑设计案例中，智慧建筑不仅提升了建筑功能，对建筑造型以及建筑色彩的运用也变得多元丰富化，这一变化既满足了我们对优质空间功能的追求，也满足了我们视觉和精神的追求。色彩元素在智慧建筑中的合理应用可以进一步增强建筑美的感受和影响力。

JavaNCS 色彩识别工具是笔者及团队成员共同研发的一种自然色彩识别程序。此工具可以对导入图片中所呈现的色彩进行NCS 色彩信息读取，最后得到图片中所含色彩名称以及色彩在图中的占比信息。JavaNCS 色彩识别工具可以快速高效提取图中色彩信息，并可以将其中色彩信息进行量化，增强色彩信息的科学性，并为自然色彩相关研究提供技术上的帮助。

一、色彩元素在智慧建筑中的应用价值

（一）时代特征的重要标志

色彩元素在建筑中的应用已经有很长一段历史，色彩的运用技术也随时代的发展而进步，不同的色彩应用也体现出不同的时代特征。我国自古代以来建筑用色就存在一定的规定和准则，如皇家建筑中青、赤、黄等用色鲜艳丰富的传统色彩是属于等级较高的皇权贵人所使用的，普通老百姓的民居建筑则是选择黑白灰色调的色彩，主要体现朴素淡雅的建筑色彩风格。还有很多建筑由于地理位置原因，传统木构建筑在长期阴湿的条件下出现腐朽等问题，建筑色彩中出现了彩色彩绘的应用。后期随着砖瓦材料的使用，建筑色彩常以各色砖瓦色彩为主体颜色。

现代以来，随着现代化建筑的不断更新，很多国内外建筑设计理念融入中国传统建筑色彩的研究当中，因此色彩元素不仅在中国传统色彩中应用，现代建筑中的色彩应用同样广泛应用，而且在对色彩元素有了更为健康、科学的选择。现代建筑中的色彩会根据不同地理环境、文化特质和城市气质选择相应的建筑色系去融合整个城市空间环境。当今所推崇的智慧建筑则在此基础上更关注建筑色彩的功能，不仅仅是为了解决美观的问题，增添了更多为人类健康、绿色环保、信息宣传等方面的思考。因此从建筑的色彩元素运用可以清晰地体现出所处的时代特征。

（二）城市规划的重要组成

建筑色彩是城市色彩的重要组成部分，所以城市空间进行色彩规划时也应参考建筑色彩。同样作为建筑设计师，不能单凭个人意愿和喜好对建筑色彩进行随意主观的设计，而是需要结合所在城市空间整体规划，并对城市建筑及发展方向上有清晰、正确地判断，能够更好地了解和把握当今城市更新发展的新需求。

同时，还需要进一步深层次地挖掘城市文化内涵及精神文明，并对建筑物的实际功能进行把握，以统一协调建筑物及其功能。对于建筑所处城市环境的不同建筑色彩也会相应变化，干燥炎热的城市环境，城市色彩规划会选择清晰淡雅的色彩，建筑设计师应该选择浅色元素如白色、淡蓝色、淡绿色等，尽量避免承重压抑的建筑色彩；在寒冷恶劣的城市环境中，城市色彩规划会选择温暖的暖色调，因此建筑色彩也应顺应城市色彩规划的要求选择合理的色彩。

在智慧城市以及科技新区的不断建设当中，建筑色彩在符合基础条件下，将会把建筑色彩设计与运用的重点放在城市空间形象营造上，营造符合该城市发展的城市形象和城市定位。色彩作为城市形象中重要的感知认识，在城市的规划和发展中有着深远的意义。智慧建筑的色彩元素应用也应该彰显地域文化的气质，增强建筑和城市的影响力，带来有价值的经济效益和文化效益。所以，科学合理地将色彩元素运用到建筑设计中，可以彰显城市的独特魅力。

（三）建筑体态的美化作用

建筑色彩可以很好地解决和淡化建筑本身的缺点，对建筑体态的表现具有一定的美化作用。由于色彩不同，色彩所呈现的光波也会不同，色彩在空间传递的整个过程也会也会有变化，这种物理现象使得色彩具有一定的空间感。比如建筑色彩设计的明暗对比越强烈，它所表现的空间距离则会更近，且建筑外轮廓也更为清晰可见，反之则会呈现相反的结果；建筑色彩选择颜色越深，建筑呈现的体态感会越沉重，相反，建筑色彩选择透亮的颜色，建筑呈现的体态感会越轻盈。

因此建筑设计师在对色彩元素进行运用时应该充分考虑色彩表现的特质，科学合理地对城市色彩进行选择。对色彩选择和搭配存在问题时，那么就会对人产生突兀杂乱的视觉感受，所以我们对建筑色彩的选择和搭配应该依靠一定的美学知识作为支撑。

随着越来越多人们对美的追求，当代智慧建筑的建设更重视人的视觉感受。成功打造智慧型建筑除了在建筑本身增添更为数字化、科技化的技术手段，在建筑色彩的应用上也要发挥其文化价值、商业价值和艺术价值。如商业建筑通过增加建筑的体态美会吸引消费者走进建筑环境；更具美感的智慧建筑会提升国家和城市的知名度和国际的影响力。因此建筑色彩的运用不仅能美化建筑本身的体态，也将提升城市影响力这种更为深远的意义。

二、色彩元素在智慧建筑案例中的具体应用

色彩元素在智慧建筑中有很多具体的应用案例，以下我选择了近期完成迪拜未来博物馆、Aspect Pixels Fest 2020 项目两个国际优秀设计项目作为参考案例进行建筑色彩提取和分析。

（一）迪拜未来博物馆

迪拜未来博物馆是由设计师Killa 设计（图1）。整个建筑外立面由书法“覆盖”，从建筑的外立面看，整个建筑坐落在绿色的小山丘上，博物馆整个建筑造型更像是一座城市雕塑作品。建筑外形呈现巨大的几何圆环状，在建筑表面由大量的书法文字所包裹。在阿联酋的工作室的创始人Shaun Killa 的解答中得知整个建筑是表达了阿联酋总理对于未来生活愿景的期望，也是迪拜乃至整个阿联酋对未来的设想。

图1 迪拜未来博物馆效果图（图片来源于网络）

图2 色彩信息提取过程图（图片来源：作者自绘）

图3 Aspect Pixels Fest 2020新媒体画布效果图（图片来源于网络）

楼上方的不锈钢复合博物馆展览空间占地12,000m，位于7 层楼，相距9m。建筑总高度78m，总建筑面积30,000m。单独看建筑外立面设计用色低调又不失精彩。通过用javaNCS色彩识别工具，对建筑图像中外立面色彩进行信息提取，最终得到建筑色彩占比90%以上的色彩图谱（图2）。在面对庞大的建筑体积上，建筑色彩用到了NCS 色彩体系中S2020-R50B、S2020-G、S1502-Y、S1502-Y50B、S0502-Y50B 等色彩，色彩稳中淡雅。此建筑色彩的呈现和建筑材料有密不可分的关系。MOFF 突破了传统设计的界限，将建筑施工技术运用了迄今为止最复杂的钢筋结构外墙，且运用了波音航空的航空航天技术，通过增长算法的参数化设计工具，以数字化方式斜交网格、外墙和玻璃元件这类主要结构的进行效率提升。正是这类新材料的使用，整个建筑外立面会折射周边环境色彩，达到建筑色彩与周边环境色彩更好地融入，绿色的小山丘与银色的博物馆相互映衬。绿色象征着自然正如建筑设计之初的想法一般，代表着大地和自然，绿色的山丘位于建筑之下体现了建筑的时间和历史。正是这种将自然色彩与建筑本身融合的方法，将建筑的含义得到升华。在整个博物馆建筑中每一个书法笔画都是建筑开窗的位置，从而确保建筑的通透感，在建筑色彩上，打破原有大面积银色，让建筑更为灵动，加上不同程度的太阳光照，真个建筑色彩更为灵动，熠熠生辉，从而提高城市居民的幸福感。

（二）Aspect Pixels Fest 2020

Aspect Pixels Fest 2020 项目是基于新媒体画布的应用，将中数字化光影技术运用到建筑外立面，以此传递信息。二维与三维空间的结合，让展示效果更为生动，且富有感召力，突破传统建筑外挂广告的形式，在建筑外立面融入空间、设计、和科技的视觉元素，丰富的色彩效果在不断变幻的光影表现下唤醒了更多对感知未来的渴望。在智慧化、数字化的今天，我们在新科技的推动下，Aspect Pixels Fest 2020 科技感彩色光影的展现，让公众展现了不一样的建筑风貌和数字视界（图3）。

建筑光环境的营造也是智慧建筑色彩的另一种营造手段。无论是在日环境还是夜环境下，建筑色彩的运用是不间断的。在Aspect Pixels Fest 2020 的设计项目中，建筑外观呈现的视觉体验是震撼人心的，既是对建筑立面功能的运用，也是建筑魅力和吸引力的体验。人们在忙碌了一天后，在夜晚也同样通过流光溢彩的视觉感受，去享受生活，感受科技带给我们的惊喜。通过JavaNCS色彩识别工具对部分建筑立面光影图片进行色彩识别，得到了S1560-R90B、S2030-B10G、S3050-R80B、S0510-Y20R、S1040-R10B 等色彩（图4），这些色彩呈现的特点是色彩本身的多样性，色彩彩度较高，所以作为观赏者在感官上产生巨大的视觉冲击。这完全体现出色彩赋予建筑的魅力，让建筑的魅力无论在任何时候都能都够得以表现。在科技感、数字化的城市建筑空间，通过建筑色彩与灯光的表现，点亮城市空间，树立起城市形象，丰富我们的日常生活。

三、色彩元素在智慧建筑应用中的影响因素

（一）多元环境的影响

对于建筑本身来说，会对所处环境起到点缀和衬托的作用，同样所处环境也会影响建筑形式甚至是建筑色彩的运用，对于自然环境影响，建筑设计师会为了创造出更加迎合自然环境的城市建筑，在建筑色彩的运用中要结合周边环境色彩因素，日照、湿度、植被等等，将众多因素综合性思考，智慧建筑要充分体现建筑色彩的和谐之美。不同国家不同地域往往导致人们文化认知和思想观念的差异。

图4 色彩信息提取过程图（图片来源：作者自绘）

在此类建筑环境背景下，建筑师在建筑色彩运用上要深入挖掘当地独特的人文色彩和传统色彩观念，避免建筑色彩出现“生搬硬套”和雷同色彩形象的问题，打造真是适应地域文化环境的智慧建筑。尤其对于现在推崇的智慧城市、智慧建筑新理念我们要融入现代社会环境的需求，如今我们更加提倡低碳、绿色、可持续的设计理念，在智慧建筑的色彩设计上我们也应密切结合这些社会需求和社会发展新趋势，让色彩发挥更有创造价值和符合时代要求的价值意义。

综上所述，自然环境、人文环境、社会环境等复杂多元的环境因素会影响色彩元素在智慧建筑中的选择和应用，这同样体现出建筑设计师对色彩应用的全面思考的结果。

（二）材料技术的影响

建筑建造技术会随着新材料的发现不断更新，智慧建筑色彩形象也会随之受到影响。夯土结构建筑的色彩会呈现土壤泥巴色彩；砖瓦结构建筑会呈现砖瓦本身的色彩；涂料的发展和运用下建筑色彩呈现五彩斑斓涂料对应的色彩；甚至现代钢筋混凝土建筑材料的广泛应用，结合玻璃幕墙材质的运用，建筑色彩又会呈现出新的面貌。在未来智慧城市营造和智慧建筑建设的过程中建筑色彩风貌将会持续发展变化，会有更为环保、绿色、智能的建筑材料产生。

建筑材料和建造技术是构成建筑色彩艺术形象十分重要的物质基础。建筑色彩在考虑建筑材料所能表现的色彩范围，也要考虑建筑自造工艺的可操作性和可实现性，甚至要考虑到建筑环保和建筑安全的用色问题上。正确的建筑材料选择会对智慧建筑的色彩、质感、光效有美的提升，从而达到我们对建筑之美的追求。材料与技术对智慧城市中色彩应用的影响是一个长期永恒的课题，我们应该时刻关注新事物的产生和更新，确保智慧城市色彩一直处于不断发展和提升的状态。

（三）大众审美的影响

在时代的发展中，城市居民、建筑建造者、城市规划者的文化素养和认知水平不断提高，对建筑美和环境美有了更高的追求。在大众审美的影响下，智慧建筑色彩元素的应用要顺应审美追求。很多城市中的智慧建筑强调建筑形象和功能的吸引力，人们往往会对具有吸引力的建筑产生兴趣和好感，引导人们去靠近建筑甚至是走进建筑内部空间去满足自己的好奇心。也有很多建筑注重建筑与人的互动性，建筑中运用梦幻斑斓的色彩环境更吸引儿童人群；建筑中运用时尚前卫的色彩环境更吸引年轻人群；建筑中运用沉稳简单的色彩环境更适应老年人及政府部门。

大众对城市建筑的审美认知和对城市建筑色彩的固有印象都会对智慧城市色彩的应用产生印象。时代在变革、生活主题在变化、人的审美认知在提升，在智慧建筑色彩的运用上要融入科技、绿色、互动性色彩的思考。

四、结语

文章通过对智慧建筑中色彩元素的运用进行分析，肯定了科学、合理、正确的建筑色彩选择会对建筑本身、城市空间以及我们的日常生活起到积极的推动作用。通过色彩信息量化工具——JavaNCS 色彩识别系统的建立，我们对自然色彩的提取更为科学精准，分析出智慧建筑色彩的选择往往会依据建筑材质的应用，Aspect Pixels Fest 2020 项目突破日夜环境的局限，让建筑色彩得到完美的呈现。

在现代化的大环境下，如何将色彩元素有效、科学的运用到智慧建筑中是一个长期性的命题，所有的影响因素都会随着时代和科技的变化而变化，色彩元素作为最有效的视觉感官条件会充分体现未来智慧城市、智慧建筑的发展方向，彰显城市空间的文明及深厚的文化底蕴，从而起到社会和谐、健康发展的推动作用。