基于建筑群体氛围的柔性色彩规划策略研究

■ 刘思捷 LIU Sijie 吴 伟 WU Wei 宋德萱 SONG Dexuan

1 绪论

1.1 研究背景

在经历了几十年全球化大潮的疯狂洗礼后，逐渐冷静下来的人们开始意识到，除了先进的基础设施和如雨后春笋般崛起的高楼，这场狂欢同时给我们的城市面貌也带来了无法忽视的问题。地域性和独特性在势不可挡的全球化浪潮中被消解得七零八落，“一城千面”和“千城一面”成了当今中国主要的城市风貌景象。为了改善这一现状，我国向有着相似经历的西方国家以及日本学习，开展了大规模的城市设计浪潮，城市色彩作为建成环境（Built Environment）的重要组成部分，与市民的生活息息相关。因此，大量的学者和从业者针对色彩展开了研究和实践。我国至今已编制色彩规划的城市共计超过40座[1]，但这些文本大多最终因为这样那样的原因不可避免地走向了被束之高阁的命运，真正得以实施的少之又少。在笔者看来，我国色彩规划中大规模应用的以刚性色谱或抽象城市主色调来规划色彩的控制手段是造成色彩规划文本可操作性差的主要原因。

1.2 我国色彩规划存在的问题

刚性色谱的缺点在于过于具体：一方面，如果色谱过于单调，管控过于严格，这种缺乏弹性的近似于“一刀切”的方法不仅会遭到设计人员的抵触，同时会导致建成后的整体效果过于单调乏味。而如果色谱规定的范围过于宽泛，则会削弱色彩规划的意义，还是无法避免色彩过于杂乱的问题。另一方面，详规层次的城市设计，包括土地利用图、形态平面图、立面立体效果图等，考虑了虚拟建筑群体的风貌色彩之后，建立起了理想中的和谐关系。而一旦投入实施，各项目的实际情况不一、设计师水平不一、开发商都想争取优先凸显自己等等，导致单个项目符合规划条文，单独视觉效果也许不差，然而建筑群体风貌色彩不和谐、与规划整体意图不相符等问题普遍存在。这也是为什么目前国内色彩设计的案例有许多惊艳之作，而色彩规划却大多效果不佳的根本原因。

城市或分区主色调的缺点则在于过于笼统抽象：例如，许多总规或分区层次的城市设计，风貌色彩的规划布局常常照搬总规的功能分区，风貌色彩导向不明或缺乏依据，如将工业区规划为工业风貌区，色彩为某主色调、某概念色等。这种过于笼统抽象的文本，容易使得许多设计师和管理者无从下手，也无法把握该地区的城市空间文化、场所情感的内核（许多不明所以的设计师只能通过把主色调当成建筑实际颜色的设计方法来通过审批）。导致规划人员在编制色彩规划时艺术性强而逻辑性弱，引用性强而实用性差，编制的规划对城市色彩未来发展趋势的预测也难以摆脱片面性与局限性[2]。

1.3 柔性色彩规划策略

针对俗成的色彩规划要么过于具体，要么过于抽象的问题，国内外许多色彩专家和学者提出了柔性色彩规划的解决方案。法国色彩学家弗朗西·科勒（France Cler）与米克尔·科勒（Michel Cler）夫妇认为，从项目的开始阶段，色彩就应该被考虑进去，而色彩咨询的行为应该贯穿于整个项目的实施过程。他们主张进行“氛围研究”来制定色彩参考[3]。弗朗西·科勒解释说，通过建筑外立面的色彩来完成住区的视觉组织是可行的，特别是在一些新区开发中，这些新区开发包含了不同的区段，这些区段中的建筑群由于其建筑师的不同，其设计也是不同的。因此，通过营造一个整体的特定氛围，能够更好地规划不同项目之间的色彩联系。在其案例中，他们建议色彩图谱的设计应该创建“邻里氛围”（Neighborhood Ambience）来对不同的建筑形式给予视觉联系。日本色彩学家吉田慎悟师从色彩地理学之父朗克洛，他依据自身经历和思考，在对建筑群体色彩关系的理解上提出了色彩现象学的重要性。简单来说，就是在思考建筑群体色彩关系时，需要针对一个整体进行色彩的描述和感知。由此，他提出了“色彩印象”的概念，这是一种将建筑群体色彩组合成整体来思考的方法。可以避免因机械化地照搬色彩心理学结论而带来的负面效果[4]。著名色彩学家和色彩咨询师Frank H. Mahnke在他的著作《色彩，环境以及人们的响应》（Color,Environment, and Human Response）中，提出了一个关于如何通过建筑群体氛围来管控建筑色彩设计的初步框架[5]。他提出了一个名为语义表（The Polarity Profile）的工具。首先，需要仔细斟酌建成后期望达到的空间感受，然后制定出相关的语义形容词表格以及它们的反义词。例如，这个空间建成后希望是多样化（Variable）而不是单调的（Monotonous）；复杂的（Complex）而不是简单的（Simple）；温暖的（Warm）而不是凉爽的（Cold）等等。这个表格需由设计师、客户和使用者共同决定，从而避免设计师个人的品味成为主导。建筑色彩的整个设计流程都必须遵循期望的建筑群体氛围，建筑施工完成后，需要召开专门的研讨会来评价建筑色彩设计是否达到了预期的建筑群体氛围。

这些理论背后的核心思想反应了学者们意识到，对于城市色彩来说，仅仅依靠硬性的建筑色谱控制，会造成将色彩与其他设计因素以及环境割裂的副作用，通过建筑群体色彩组合所营造的场所氛围来进行柔性建筑色彩管控，才是色彩规划的正确方向。这一理念向传统的色彩规划方法提出了两大转变：①色彩规划的重点控制对象应当由建筑单体转向建筑群体整体；②色彩规划的主要控制手段应当从具体的颜色指定转向建筑色彩所营造的氛围。

1.4 研究目的和意义

应用建筑群体氛围来进行柔性色彩规划的方法中，首先要做的是建立一个简单易懂、适用性广泛的科学衡量建筑群体氛围的依据，而这也是本文的研究目标。因此，本研究将应用PAD情感模型、语义分析法、主成分分析（PCA）、k-均值聚类、最小距离法等方法，来开发一个用于衡量建筑群体氛围的坐标轴。然后，通过问卷调查，将80张建筑群体图像进行建筑群体氛围的分类评估。而该研究的目的和意义即在于，为从业人员和规划管理人员提供一个科学的衡量建筑群体氛围的标准，并以经过评估的建筑群体图像作为具象化的参考；以便帮助他们更好地理解掌握建筑立面颜色组合与建筑群体氛围的关系，从而有效地营造出期望中的建筑群体氛围，更好地提高柔性色彩规划的实效性。

2 建筑群体氛围评价图片库

2.1 建筑群体氛围坐标轴

2.1.1 建筑群体氛围坐标轴的维数确定

汪玉娟在她的硕士论文《街墙表情类型研究》中，抽取了适合描述街墙的202个形容词[6]，这些词语和Kobayashi在其“色彩意向坐标[7]”中梳理的180个形容词一起，形成了最初的建筑群体氛围形容词初选库。研究小组人员共同在其中挑选了48个适合用于描述建筑群体氛围的形容词进行接下来的实验。

20位具有设计专业相关背景的受试者参加了第一轮实验。他们被要求将这48个形容词分别在PAD情感空间中的三个维度：愉悦度（Displeasure- Pleasure）、唤醒度（Sleepiness-Arousal）和主导度（Submissiveness- Dominance）上进行打分，分值范围是1～9分。PAD情感空间（图1）是由心理学家Albert Mehrabian和James A. Russell设计，专门用来描述在特定环境下人们心理情感响应的一种模型。PAD认为任何情感都可以应用三个可量化的分量来进行描述：愉悦度（Pleasure）、唤醒度（Arousal）以及主导度（Dominance）[8]。

收集完打分数据以后，相关系数被用来检验这48个形容词在PAD三个分量上的互相关系。经计算后的相关系数显示（表1），这48个建筑群体氛围形容词在愉悦度、唤醒度和主导度三个维度的打分存在着非常高的两两相关性。所有的相关系数均大于0.75，且在p=0.01的水平上更为显著。这说明建筑群体氛围形容词的分布在这三个坐标维度上很可能存在很强的共线性。因此，接下来，笔者将应用主成分分析法（Principle Components Analysis）来进一步探究这些建筑群体氛围形容词与PAD情感空间的三个坐标维度之间的关系。

主成分分析法（PCA）是一种分析、简化数据集的技术。他在统计分析中经常被用来做降维分析。其原理是：通过一个正交化线性变换，把原有的可能存在内部线性关系的高维度数据集，投影到一个新的低维度坐标体系中去。在这一新的坐标体系中，数据在第一个坐标轴上的投影方差是最大的，我们也称此坐标轴为第一主成分；而数据在第二坐标轴上的投影是方差第二大的——称为第二主成分，以此类推。这是一种可以最大限度保持数据集原有特征形式的降维形式。在对48个形容词的PAD情感空间打分进行主成分分析以后发现，87%的方差变化可以被一个主成分解释。我们将48个形容词的坐标在PAD情感空间中表示出来以后，可以清晰地看到，这些词在三维PAD情感空间中的分布有很强的线性相关性（图2），秉持着最后呈现给从业人员的工具一定要是简单易懂的原则，我们将建筑群体氛围分类的坐标轴由三维简化成一维。

2.1.2 建筑群体氛围坐标轴的分类确定

图1 PAD情感空间 [9]

表1 48个形容词的打分在PAD三维坐标轴之间的相关系数 (＊＊ p=0.01)

接下来，笔者试图用k-均值聚类法找到这些词语内在的关系。k-均值聚类在语义分析中是一个非常强大的无监督聚类算法[10]。其核心思想就是将数据集中的n个点划分到k个聚类中（n＞k），使得每个点都属于离它最近的均值（此即聚类中心）对应的聚类[11]。因此，k-均值算法的数学表达式为：

( x1，x2，x3…xn)是观测集，每个观测都是一个实向量，μi，是Si，中所有点的均值，找到满足上述公式的 ，即可得到k个聚类，并使每个聚类内部的平方和（WCSS Within-Cluster Sum of Squares）最小。

笔者使用k-均值聚类方法将48个形容词在PAD情感空间中的坐标分成9类，图2中红色星星代表了每个形容词的位置，一旁的数字显示的是各个点所属的分类，黄色原点显示的是每个分类的中心点。从图中我们可以看出，形容词沿着主成分连续分布，各个聚类中心之间有着不同的距离间隔，中性情感（位于整个空间中心点周围的形容词）周围的分类之间距离较近，例如聚类8、9、4。而处于靠近坐标轴两级的分类之间距离较远，如聚类5、1、2等。这些特征都暗示了最后形成的建筑群体氛围分类将是一个定序分类而不是定距分类。

图2 48个形容词在PAD情感空间坐标体系中的位置

接下来，我们召回了第一次试验20位受试者中的10位，参照k-均值聚类的结果，将48个形容词分成了9个分类，使每个分类下都含有4～7个形容词。

为确定最终的坐标轴，研究小组共进行了3轮问卷调查。31名建筑、规划或者景观园林的专业人员参加了第一轮问卷。他们被要求在每一个分类下的备选词中挑选一个最能代表该等级的词语，每得一票该词得一分，少于3票的词语被删除，最后总共剩下了35个词语。第二轮问卷的形式与第一轮一样，这次请了10名建筑和规划领域的专家参与问卷，得票最少的词语被删除，依据专家小组的建议，几个具有明显审美倾向的词语如婉丽、谐美被删除。并且，分类6和分类7，分类8和分类9区别不明显应该合成一类。这一专家建议与k-均值聚类的结果几乎一致，图3中明显可见，聚类6和7，聚类8和9之间的距离比别的聚类明显要小许多，因此笔者采纳专家的意见，最终形成了一个有7级分类的坐标轴，每个分类下有三个词语。第三轮问卷共有33名专业人士被试参加，实验流程与前两轮相同，得到票数最高的词语被留下，形成最终拥有7个类别的两极建筑群体氛围分类：凝重、沉稳、平静、平和、祥和、欢快和热烈。

笔者在此想要澄清一点，本研究并不是想把所有建筑群体氛围的分类局限到本文所讨论的7种以内。在设计本坐标轴的过程中，简单易懂是贯穿始终的中心思想。不同的色彩规划，完全可以根据其项目的特殊性来扩展或是优化建筑群体氛围分类。

2.2 建筑群体图片的氛围评价

2.2.1 实验流程

确定建筑群体氛围坐标轴以后，33名具有建筑学、城市规划和园林设计背景的专业人员对80张建筑群体图像进行建筑群体氛围评估。一张二维图像无法完整描述人们在三维空间中的动态情绪感知。因此，本文中的建筑群体氛围是基于观察者站在一个固定位置，以特定角度范围下观察建筑群体的假设之上。实验所用的80张图片为实验人员精心挑选、高精度中距离的建筑群体图片。所有图片的中心部分包含1～3栋连续的建筑立面，背景部分的建筑不超过7栋。由于人眼的颜色恒常性原理，为防止人眼看到的颜色与计算机取色差异过大，尽量选取建筑部分阴影面积少的图片[12]。实验在一间会议室进行。整个实验过程中，投影仪是唯一光源。80张建筑群体图像依次被投影到一个2.4m×1.8m屏幕上。受试者在仔细观察图片后，在问卷上选择他们认为与图片中建筑群体氛围最符合的形容词。

2.2.2 实验结果及讨论

本次实验最终共收集有效问卷33份。问卷收集的数据由最小距离分类法（Minimum Distance Classification Algorithm）进行[13]。首先，应用以下公式将每张图片的得分转换为一个1×7的向量：

公式中的E代表了一张特定图片的建筑群体氛围得分，x对应为7种建筑群体氛围中的一种，n代表了x分类被选中的频数。7种建筑群体氛围分类的数学定义由 定义（式3），矩阵中的每一行或者每一列代表了一个词语分类。举例来说，矩阵中的第一行和第一列都代表了“凝重”的极端情况，即所有的被试都把票投给了“凝重”，因此“凝重”的向量就应该为：E凝重=[33 0 0 0 0 0 0] 。

同理可推得其他分类的定义如下：

式中n代表了所有被试的人数。然后，图片得分向量与各个分类向量之间的距离由欧几里得距离公式（4）进行计算：

Ei代表图片i的建筑群体氛围得分向量，n是矩阵Ie的行数。哪一个分类与图片的分类距离最小，最后图片就被归类于哪一个建筑群体氛围的分类中去。

将问卷数据按公式（2）～（4）进行计算建筑群体氛围得分后，得到的建筑群体氛围频数分布如图3所示。

K-S检验（Kolmogorov-Smirnov）显示，建筑群体氛围的频数分布符合一个均值为11.23，标准差为4.57的正态分布。本次用来作为视觉刺激的80张图片中，有18张图片位于平和，是分得图片最多的一个分类；而后是平静和祥和，分别有15张和14张图片落入这两个分类中；热烈和凝重的图片最少，分别只有9张和3张图片属于这两类。这个统计结果与我们平时在城市中的空间体验相符，能激发强烈情绪响应的城市场景只是少数，而大部分的城市空间给人带来的感受都是比较平和、舒缓的。从认知学的角度来解释，造成这种现象的原因在于，我们每天的脑部感知系统主要是为实际功能所服务的，人们视觉感知的主要任务和精力都用在了识别物体这个动作上。由于这种导向太过强大和整个视觉处理过程的无意识性，一般情况下，其他的脑部活动是被抑制的[14]。只有在人们经历强烈的情绪感受，比如不同凡响的美学刺激时，脑部的其他活动诸如关注、欣赏等才会被激发，进而压抑不停识别物体的倾向[15]。

图3 图片的建筑群体氛围分类频数分布

一直以来，就有女性较男性而言，对颜色更为敏感的说法。有研究表明，男性与女性在视觉上有较大区别：女性在对颜色的识别上要强于男性，而男性的视觉优势则体现在对远处物体的细节敏感度以及对快速移动物体的追踪能力上。研究人员称，这种区别的出现是因为从远古时代开始，男性与女性长期社会分工角色的不同而形成[16]。为了知道男女是否在建筑群体氛围的体验上也有明显的性别差异，笔者计算了男女观察者之间对于建筑群体氛围感知打分的相关系数，经计算，Pearson相关系数为0.941，在p=0.01的水平上显著。这说明，不同性别对于建筑群体氛围的感知相关性极高，达到了基本一致的程度。因此，可以推论，在本研究的情境下，男性与女性对于颜色情绪的感知并没有差别。

3 建筑群体氛围评价库在实际项目中的应用举例

建筑群体氛围评价库中的建筑群体氛围坐标轴和经过分类的图像互为注释，在柔性的色彩规划中分别起到情态控制和启示性的作用。在对某一区域内的建筑群体进行了建筑群体氛围的类别指定以后，规划师和管理方可选取图库中该类别下与规划期望效果相似的建筑群体图片，对这一类别进行进一步具象化的诠释。当然，也可以先选择建筑群体图像，再选择对应的氛围。如果图库中没有合适的图像或是该项目对建筑群体氛围有特殊的要求，也可按照本文所搭建的框架开发适合具体实际项目的建筑群体氛围分类和图像。

青岛市色彩规划和上海虹桥商务区核心区风貌色彩规划，都突破了传统的单一色谱控制方法，除了提供相应自由且多样的色谱以外，通过定位“建筑群体场所氛围（表2）”和“建筑启示图群”、“色彩启示性”（图4、5）图则的方式，对建筑群体色彩进行引导，并最终落实到控制性详细规划的具体地块建设要求上。俗话说，一图抵千词。因此，启示性导则的作用，即是要把相对模糊抽象的区域色彩意向以具象化的方式呈现出来，从而为这片区域期望达到的建成后的色彩氛围，在设计从业人员和规划管理人员心中形成一个“锚定”效应。

4 结语

基于建筑群体氛围的柔性色彩规划策略研究，首先分析了目前所广泛应用的刚性色谱与主色调控制手段的弊端，从而引出了基于“建筑群体氛围”的柔性规划思想。为了能使这一思想落实到具体的色彩规划中去，研究通过问卷调查和大量统计学，分析建立一个建筑群体氛围评价图片库。其中包含有一个7级的定序建筑群体氛围坐标轴（凝重、沉稳、平静、平和、祥和、欢快、热烈）和80张经过评估分类的建筑群体图像。通过本文的研究，主要得出了以下几点结论：①建筑群体氛围坐标轴是一个定序分布的两级坐标轴，“凝重”一端表示环境的愉悦度、唤醒度和主导度较低；而“热烈”一端则表示这三个维度分数较高。②建筑群体氛围呈正态分布，主要集中于“平静”～“祥和”区间内，能带来人们强烈的情绪感受，如热烈或凝重的空间总是少数，与我们平时在城市中的体验一致。这是由于人们视觉感知的主要任务和精力都用在了识别物体这个动作上。只有在人们经历强烈的情绪感受，比如不同凡响的美学刺激时，脑部的其他活动诸如关注、欣赏等才会被激发。③虽然之前的研究表明，女性在许多情境下对颜色的识别更为敏锐和敏感，但本研究的结果并没有反应出这一现象，男女在对建筑群体氛围的认知上具有很高的一致性。

表2 风貌引导要求表 [17]

图4 建筑启示组群图表示例[18]

图5 风貌色彩启示性导则[19]

本研究为设计从业人员和规划管理人员提供了一个科学地衡量建筑群体氛围的标准，使他们能够更全面深入直观地理解和评估建筑群体色彩组合和其所营造的氛围；为进一步提升柔性色彩规划的实效性提供了有效的技术手段。