舞台灯光对服饰视觉色感的影响研究

沈奕君 李磊 陈国庆

摘要： 在舞台表演中，舞台灯光对人物服饰色彩的视觉体验有很大影响。文章基于光源、布料光谱信息和CIE1931色度模型，模拟出计算面料色彩推测公式。并选取三种不同色调的LED光源作为舞台灯光，分别对七种面料进行色彩分析，发现深长春花蓝色、中蓝色面料在三种灯光下的色相变化不明显，与太阳光下呈现色彩接近;丁香紫色和兰花紫色面料与灯光色彩倾向一致;金黄色、橙红色和兰花紫色三种颜色在蓝光强烈情况下的色彩视认性更强。最后，结合舞台色彩的视认性和色彩的意象，为舞台服装设计与灯光设计在视觉色感的选择提供帮助。

关键词： 舞台灯光;服饰色彩;CIE1931;视认性;视觉色感

中图分类号： TS941.11;J813.1文献标志码： A文章编号： 10017003（2020）01005005

引用页码： 011109DOI： 10.3969/j.issn.10017003.2020.01.009

Research on the effect of stage lighting on visual color sense of costumes

SHEN Yijuna， LI Leib，c， CHEN Guoqingb，c

Optoelectronic Engineering and Technology， Jiangnan University， Wuxi 214122， China）

Abstract： In stage performance， stage lighting has a great influence on the visual experience of costume color. Based on the spectral information of light source and cloth as well as CIE1931 chromaticity model， the fabric color formula was simulated. In this paper， three different LED light sources were selected as stage lights. The colors of seven kinds of cloth were analyzed. It was found that the hue changes of deep spring flower blue and medium blue cloth were not obvious under the three lights， similar to the color in sunlight. Clove purple and orchid purple fabrics are consistent with the trend of light color. Golden yellow， orange red and orchid purple have better color recognition when blue light is intense. Finally， combined with the visual identity of stage color and the image of color， this paper provides the help for stage costume design and lighting design in the choice of visual sense of color.

Key words： stage lighting; costume color; CIE1931; visual cognition; visual sense of color

著名戏剧家曹禺认为：“没有舞台美术就没有戏剧。”[1]一部戏剧的成功与否，舞台美术起到决定性的作用。舞台美术是布景、灯光、化妆、服饰等诸多因素的综合展现，是导演在对诸多因素的调和。舞台美术着重展现的是舞台色彩，由舞台色彩所引起的感觉和知觉，以及关联的情感作用，即所谓的“色彩意象”。对色彩的感知是一个人的社会经验、生活记忆、民族心理、宗教信仰的集中体现，是主、客观诸多因素叠加的结果[2]。因此，与色彩相关的课题得到了广泛的研究，并取得了丰硕的成果，如《蒙古民族色彩意象溯源》《中日熟语中“青”的色彩意象比较》《基于民族色彩的心理意象》等。舞台灯光和服饰色彩是组成舞台色彩最为关键的两个因素。舞台灯光是指通过运用火、灯、光、色、影等手段，起到“亮化”和“美化”舞台的效果[3]。在现代舞台美术的设计中，灯光的设计是一项重要的工作，以光代景、以光传情的舞台美学指导着灯光的运用。舞台灯光自清末民初引进至今得到了持续的发展，运用较多的有成像灯、聚光灯、切割灯、染色灯等。目前针对舞台灯光的研究主要侧重于灯光对舞台空间的规划和舞台表演的影响，如《近代戏曲舞台灯光照明摭论》《试论舞台灯光对戏剧人物的表现》等。服饰色彩是塑造舞台角色的另一个关键性要素。在舞台表演中，不同的人物形象和剧情感情的烘托都需要借助不同的服饰色彩。关于服饰色彩的研究，有借助色彩体系进行的分析，如“RGB＼HSV＼XYZ＼LAB＼HIS和YUV等”[4]，以及服裝色彩的意象性表达。服装色彩与舞台服饰色彩除了需要融入色彩意象因素之外，还应该考虑色彩的视认性。然而，服饰色彩并不是孤立的，其在视觉上的表现与舞台灯光息息相关。由于舞台服饰和舞台灯光的设计分属不同，目前对它们之间产生的色彩关联的研究尚不充分。

物体的视觉颜色源于人眼对外界光刺激的响应。关于视觉颜色的研究通常涉及到光学、光化学、视觉生理学和视觉心理学等学科，是一个综合性的研究领域。在光学领域，光属于电磁波范畴，人眼可见的波段在380～760nm，其强度分布与颜色有着密不可分的联系。色光混合实验证实，几乎每一种颜色都可以通过三原色以不同的强度配比混合得到，其中用来匹配特定颜色所需的三原色数量被称之为三刺激值。在选定三原色后，如果保持每个波长的辐射能量相等，可见光谱中每一个波长就都对应着一组光谱三刺激值，而且其数值只取决于人眼的视觉特性，故又被称为颜色匹配函数。如果获得刺激人眼的光谱分布函数，根据颜色混合定律，通过光谱分布函数对光谱三刺激值进行加权叠加即可获得该颜色的三刺激值，从而确定物体的颜色。国际照明委员会（CIE）于1931年提出以700、546.1nm和435.8nm三单色光为三原色，测定了描述人眼颜色视觉特性的光谱三刺激值，建立起了CIE1931标准色度系统，实现了对1°～4°视场角内的颜色匹配。后来根据应用场景的不同，对CIE1931进行了优化，提出了CIE1964、CIE1976等模型。到目前为止，CIE色度系统在显示、印染、照明等多个领域得到了广泛的应用。

本文通过对常见舞台灯光光谱、布料反射光谱的采集，借助CIE—1931标准色度系统，推算出在舞台灯光照射下的布料颜色，用以研究灯光与布料视觉颜色的联系，为舞台服饰色彩设计和灯光设计提供预测。

舞台灯光对服饰视觉色感的影响研究1实验

1.1材料与仪器

材料：选择红、黄、绿、蓝、紫色调中的7种棉质面料，具体颜色分别为金黄色、橙红色、苹果绿色、兰花紫色、丁香紫色、中蓝色、深长春花蓝色。

仪器：ULS2048CL光纤光谱仪（北京爱万提斯科技有限公司），LED积分球光谱仪（杭州远方光电信息股份有限公司），Xrite CI7800分光光度仪（爱色丽（上海）色彩科技有限公司）。

1.2数据采集与颜色模拟

1.2.1光谱数据采集

自然光光谱选择晴天午间，借助ULS 2048CL光纤光谱仪在室内进行采集。三种LED是在蓝光LED芯片表面涂抹不同比例的绿色荧光粉末和红色荧光粉末制备而成，其光谱是借助自组装的LED积分球光谱仪进行采集。面料反射光谱采用Xrite CI7800台式分光光度仪设备采集。

Research on the effect of stage lighting on visual color sense of costumes1.2.2XYZ系统中的色度坐标计算

色度图选用的是CIE1931体系。相比于其他体系，CIE1931体系较为简单，可以通过计算公式将光谱数据转化为对应的色度坐标，从而获知对应的颜色。色度坐标计算的流程如下：

首先，将光源光谱和面料发射光谱相乘获得在光源照射下的面料反射光谱。然后，借助RGB系统三刺激值计算公式得出RGB系统的三刺激值，具体公式如下：

R=∫760nm380nmr（λ）·I（λ）dλ（1）

G=∫760nm380nmg（λ）·I（λ）dλ（2）

B=∫760nm380nmb（λ）·I（λ）dλ（3）

式中：r（λ）、g（λ）和b（λ）为光谱三刺激值，其数据可在文献[3]中查得，I（λ）为发光强度。

得到RGB三刺激值后，再通过下式转化为XYZ系统下的三刺激值：

X

Y

Z=2.76891.75171.1302

1.00004.59070.0601

0.00000.05655.5943R

G

B（4）

最后，利用下式即可算出XYZ系统的色度坐标：

x=XX+Y+Z（5）

y=YX+Y+Z（6）

z=ZX+Y+Z（7）

1.2.3色块提取

借助Matlab完成色块的提取。首先将一张标准的CIE1931色品图（图1）输入到软件中，将色度坐标和像素点建立起联系。再将上述计算得到的色度坐标带入，即可提取出色坐标对应像素的颜色。

2结果与分析

2.1自然光下的模拟分析

为了论证模拟的可行性，首先选择在自然光线下进行测试，如图2所示。由图2（a）可见，自然光的光强主要分布在可见光范围内，蓝色、绿色和红色光线成分都比较充足。根据常见舞台服饰的色系，七种不同颜色的面料被选择用于研究。由图2（b）可见，不同颜色面料对不同波长光线的反射率不同。苹果绿色的反射光主要是在530nm附近和700nm之后;金黄色的反射光波长在480nm之后;深长春花蓝色在440nm附近和700nm之后均有反射;丁香紫色在450nm附近、630nm附近和680nm之后均有反射;中蓝色的反射峰主要在470nm附近和700nm之后，而且在470nm附近的反射较强;橙红色和兰花紫色最主要的反射区域在580nm之后，不过兰花紫色在430nm附近也存在反射。

在室内自然光线下借助相机拍摄得到面料的颜色，如图3所示。相机拍摄的颜色基本上与目视结果一致，因此可以作为参照标准，用于对自然光线下颜色模拟结果的评估。

本文所谓“颜色模拟”是指通过面料在光源照射下的反射光谱来计算出其对应的颜色。根据CIE1931模型，面料的反射光谱可以通过式（1）、式（2）和式（3）转化为RGB系统下的三刺激值;再将三刺激值代入式（4），即可得到XYZ系统下的三刺激值;最终根据式（5）、式（6）和式（7）得到CIE1931色度图中的色度坐标，从而获知光谱所对应的颜色。根据1.2.2计算流程，得到在自然光线下的模拟结果（图3）。图3（a）为自然光线下的面料照片。（b）～（h）右下角小色块为模拟推算出的色彩。将模拟得到的颜色与面料照片进行比对，可以发现模拟的颜色在色相上与面料的实际颜色基本一致，因此可以认为采用此种方法模拟获得的颜色具有非常高的可靠性。其中轻微的视觉偏差主要来自面料的纹理，毛糙的面料表面会散射部分入射光线，使得视觉上的亮度降低，从而造成一定程度的色差。

2.2LED光源下的视觉颜色研究

目前，舞台灯光大都是来自LED光源。LED光源通常是在蓝光LED芯片的表面涂抹绿色和红色荧光粉末获得。通过调节荧光粉末的种类、荧光粉涂层的厚度及绿色与红色荧光粉末的比例，可以获得不同光照效果的LED光源。本文将三种不同的LED光源选作舞台灯光的代表，用以研究面料在灯光照射下的视觉颜色。如图4所示，LED1在650nm后几乎没有发光强度，这说明LED1的红光部分缺失严重，可用来模拟缺少红光的舞台灯光环境;LED2在530nm附近没有发光强度，说明缺失绿色光成分，所以可用于模拟缺少绿光的舞台灯光环境;LED3的绿光和红光虽然都存在，但是所占比重远小于蓝光，因此可用于模拟强蓝光的舞台灯光环境。

通過模拟计算，这七种面料在LED1、LED2、LED3这三种灯光环境下的颜色均被模拟出来，如图5所示。第一列到第七列的原色依次是苹果绿、金黄色、深长春花蓝色、丁香紫色、中蓝色、橙红色、兰花紫色。再将这7种面料放于这三种LED灯光环境中拍摄，最终结果汇总成图6。通过与图5的模拟结果对比，发现图6实际照片中面料颜色与模拟的结果基本一致。

图5第一行表示在LED1的照射下，七种面料所模拟出的颜色。由于缺少红光部分，面料的色彩均变为冷色调，在视觉上可以看到苹果绿色向蓝绿色转变，金黄色转为绿色，深长春花蓝、丁香紫和中蓝色呈现纯度明度接近的蓝色，橙红色转为粉紫色，兰花紫转为蓝紫色。在舞台表演上，将色彩意象融入到灯光和服装设计中，通过视觉色彩的变化来传递某种信息。“马蒂斯认为色彩不是用来模仿自然的，它是用来表达我们自己的情感的”[5]。美国科学家罗伯特·杰拉德在1932年做了一个关于彩色灯光与人体情绪的实验，他的报告中反映出红色能产生焦虑感，蓝色有平静和镇定效果。在舞台灯光中，大面积使用某种色彩灯光就能够给予观众情绪倾向的暗示。LED1的灯光色彩整体倾向于蓝绿色调，给人传递的是“清凉、理智、冷静”的情感。在这种灯光下测试的4种面料色彩呈现蓝色调，2种面料色彩呈现绿色调，它们与主色灯的情感倾向相一致。只有橙红色面料呈现的是粉紫色，它与灯光主体色调呈对比状，其色彩视认性比其他更佳。在舞台角色塑造中，若要突出主角形象，在他的服装色彩中可选择橙红色大面积地使用。

图5第二行表示在LED2的照射下，缺绿光的情况，苹果绿转变为对比关系的紫红色，金黄色跨越两个色相呈现红色，深长春花蓝和中蓝色转为邻近色紫色，丁香紫向邻近色紫红色靠近，橙红色向红色转变，兰花紫色相略向紫红靠近。整个灯光色调呈现暖色，暖色能使人产生兴奋感和欢快感。测试中暖色面料橙红色、金黄色呈现饱和的红色，与主色光的情感倾向一致。深长春花蓝和中蓝色呈现紫色，与灯光色有一定差异，在舞台上显得更加暗沉。丁香紫和兰花紫呈现的紫红色与主灯光色调靠近。

图5第三行表示在LED3的照射下，蓝光强烈的情况，苹果绿色转为邻近色蓝色，金黄色转为邻近色肉粉色，橙红色跨越两个色相转为玫红色，其他几个颜色的色相与在太阳光下的色彩非常相似。在蓝光最强的灯光环境中与蓝色灯光的“镇定平静情绪”相一致的色彩有苹果绿、深长春花蓝、丁香紫、中蓝色，这些颜色与蓝色灯光是协调统一的，而金黄色、橙红色和兰花紫色则呈现出粉红色、玫红色和紫红色，呈现的色彩与蓝色灯光形成对比。由于舞台表演中，舞台与观众在空间上有一定距离，对色彩的视认性要求更高。金黄色、橙红色和兰花紫色这三种颜色在蓝光强烈情况下的色彩视认性更强。若运用在主角的服装设计中，能够成为视觉焦点。

从对这三组灯光的模拟中，可以看出深长春花蓝色、中蓝色这两款蓝色系面料在不同灯光环境下的颜色变化差异较小，介于蓝、蓝紫之间。设计师只需遵从蓝色意象运用即可，无需过多考虑灯光变化对其的影响。

丁香紫色和兰花紫色都属紫色系面料，在三种灯光环境下的颜色与太阳光下的色彩色相呈相同或类似关系。紫色调的丁香紫色和兰花紫色会随着灯光冷暖倾向略有变化。当在暖色光环境中，色彩偏向红色;当在冷色光环境下，色彩偏向蓝色。整体而言，紫色调与灯光的主色彩在情感倾向上更加统一，但在色相上又略有差异。

橙红色在三种灯光下呈现的色相差异较小都为红色调，但纯度明度差异大，分别呈现出浅粉色、亮红色和玫红色。日本学者城一夫这样描述色彩：“色彩在具备物质的一种属性的同时，又具有作为共通语言的象征性和逻辑性……对色彩的使用，除了美的需要以外，便是作为共通语言的象征性和逻辑性而存在，带有某种民族的共同观念。”[6]在对中国人色彩心理的研究中发现：“红色在中国喻指女性。”[7]因此，在舞臺表演中可用以塑造不同年龄段的女性形象。在缺少红光的灯光下橙红色面料呈现出浅粉，在对浅粉的定义是“可爱、女人味、孩子气、羞涩、柔和”[8]，因此可表现温婉的年轻女性;在缺少绿光的灯光下，橙红色面料呈现出更加亮丽的红色，红色在约定俗成的定义中有“热烈、成熟”等含义，因此可表现热情的成熟女性;在蓝光较多的灯光下，橙红色面料呈现出纯度略低的玫红色，玫红色是处于紫色和红色之间的色彩，因此除了有“成熟”的含义还具有“浪漫、梦幻”等含义，因此可以表现期待抓住青春尾巴的中年女性。

苹果绿色在三种灯光下会有色相的变化。金黄色是七种色彩中变化最大的，在三种灯光下呈现完全不同的色彩。因此，这两类色彩在运用时应该掌握其规律，结合色彩的意象及舞台剧情发展，巧妙地表现人物形象。

3结语

色彩在舞台表演中是一种语言、一种符号、一种象征。通过运用面料色彩光谱、CIE1931色度模型方法，设计出一种推算模型，从而在计算机上能够直接推算出舞台中的灯光与面料色彩的视觉效果。并选取三种不同色调的LED光源作为舞台灯光，分别对七种面料进行颜色分析，发现深长春花蓝色、中蓝色面料在三种灯光下的色相变化不明显，与太阳光下呈现色彩接近;丁香紫色和兰花紫色面料与灯光色彩情感相统一;金黄色、橙红色和兰花紫色这三种颜色在蓝光强烈情况下的色彩视认性更强。通过对面料色彩光谱数据的模拟，结合色彩意象的运用，能够为舞台服装设计与舞台灯光设计的实际运用提供更多的预测分析。

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收稿日期： 20190515; 修回日期： 20191128

作者简介： 沈奕君（1982），女，讲师，主要从事服装设计理论与表演方面的研究。通信作者：陈国庆，教授，cgq2098@jiangnan.edu.cn。