利用单板明度值确定拼花制品中的单板种类∗

乐 磊 丁子峰 王举伟 沈德君 唐朝发

单板拼花在家具等领域比较常见，一般采用镶嵌、拼接、叠层等工艺[1-2]。欧洲高档家具生产中，通过利用不同树种木材在纹理、颜色等方面的差异，经切割后嵌入家具上，组合精美的花卉和几何图案，还可以做到颜色渐变的效果；我国古代采用木材镶嵌拼花的家具等制品较多，目前国内主要将刨切单板粘贴于人造板表面，制成具有简单图案的拼花制品，拼花由被切割成几何形状的单板，按照要求放置在涂好胶的墙体板、木门、家具等部件表面胶合而成。设计图案中的各部分不同颜色所对应的不同单板颜色的选择主要通过人员目测进行筛选，随意性较大。

目前对木材颜色的定量测量主要是采用色度学的测量方法，通常分为视觉测色法（主观测色法）和物理测色法（客观测色法）两种。视觉测色法是由视觉功能完全正常的人，在严格规定的条件下（如照明、光源、背景、距离、视角等），将待测物体与己知色（色卡或颜色图册）进行比较，从而标定出木材颜色。用色彩三要素HSB来表示：色相（H）、饱和度（S）、明度（B）。物理测色法是利用分光测色仪，直接测出物体表面的L*a*b*值，L*a*b*均匀颜色空间是木材科学者常采用的颜色空间，其原因在于L*a*b*颜色空间的等距性和色差高分辨力对于比较不同树种木材试件之间或相同试件加工处理前后的差异很有利，所以该色度系统以测量结果的直观性以及与人类视觉特性关系密切的优点在木材科学研究中得以广泛应用[3]。

该研究利用Photoshop将物体色彩的三要素HSB值转换为L*a*b*色空间值，利用CM-2500C分光测色仪测出单板的L*a*b*值，在Photoshop中输入L*a*b*值（Photoshop中用Lab表示），就能得到对应的HSB值。采用该研究方法能够满足墙体板、木门、家具等大批量产品的表面单板拼花饰面装饰要求，便于工业化生产。

1 HSB和L*a*b*的关系

HSB是物体色彩的三要素，其值是对物体色彩值的量化；L*a*b*是在颜色空间的基础上几经修改后得到的一个简化的均匀颜色空间，可通过分光测色仪方便地测出数据，在Photoshop的拾色器中输入Lab值,就能得到对应的HSB值，同时输入设计图案中的HSB值亦可得到对应的L*a*b*值。

1.1 色彩的三要素HSB

H(hue)表示色相。在 0 ～360°的标准色轮上，按照角度值度量色相。使用中，通常色相由颜色名称标识，如红色、橙色或绿色等等。黑色和白色无色相。

S(saturation)表示饱和度。指颜色的强度或纯度。饱和度表示色相中灰色分量所占的比例，使用时从0%（灰色）至 100%（完全饱和）的百分比来度量。饱和度越高，颜色浓度越高，饱和度越低，颜色越淡。

B（brightness）表示亮度。亮度是颜色的相对明暗程度，从 0%（黑色）至 100%（白色）的百分比来度量。亮度越高，颜色越亮，亮度越低，颜色越暗。

1.2 L*a*b*色空间

色度学研究表明，CIE(1931)和CIE (1964)表色系的色度图不是最理想的色度图，其色度空间在视觉上是不均匀的，因此在比较颜色的变化和差别时，不能准确地反映颜色的视觉效果。CIE (1976) L*a*b*均匀色空间是在CIE (1931)颜色空间的基础上几经修改后得到的一个简化的均匀颜色空间。它在三维色空间的各个坐标轴方向上均具有视觉生态学的等距性，而且细分了明度指数和色品指数的级差，更适合较小色差情况下的颜色测量、比较和讨论。因此CIE (1976)L*a*b*均匀色空间越来越受到各行业的广泛重视和应用。L*、a*、b*值，代表意义如下：

L*：明度，完全白的物体视为100，完全黑的物体视为0；

a*：红绿轴色品指数（米制红绿轴色品指数），正值越大表示颜色越偏向红色，负值越大表示颜色越偏向绿色；

b*：黄蓝轴色品指数（米制黄蓝轴色品指数），正值越大表示颜色越偏向黄色，负值越大表示颜色越偏向蓝色。

分光测色仪上可以对不同材质、不同纹理、颜色的单板进行色值量化处理。刘一星等对我国110个树种木材表面视觉物理量的综合统计分析中对110个树种木材的L*a*b*值进行了测定[4]。该实验用分光测色仪对所使用的每种单板进行测定，得到单板的L*a*b*值。如，红尼斯67， 11， 22；花梨47， 18， 20；苹果木80，4， 24等。通过Photoshop软件的拾色器输入Lab值，可以得到它对应的HSB值。如红尼斯L*a*b*值为67， 11，22，对应的HSB值为27，36，75。

2 单板的色值与明度值

Photoshop中，数值只能精确到个位，所以分光测色仪得到的数据需要精确到个位。如表1所示，红尼斯的Lab值是67，11，22。

在Photoshop中按RGB模式输入红尼斯的Lab值是67，11，22，就得到对应的HSB的值是27，36，75。见图1所示。

表1 部分单板的色彩数值Tab.1 Color values of part of veneer

将RGB模式改成灰度模式，打开拾色器Lab值是67，0，0，对应的HSB的值是0，0，64。说明只保留明暗关系，其他数值都变为0。见图2所示。

对比图1和图2，当色彩从RGB模式改成灰度模式，HS变为0，B值变小；Lab的值中，L没发生变化，ab的值都变为0。

当采用图像调整去色，HSB的值为0，0，62，Lab的值为65，0，0。说明去色也只保留明暗关系，其他数值都变为0。见图3所示。

对比图1 和图3，当图像调整去色，H、S变为0，B值变小；Lab的值，L稍微变小，a、b的值都变为0。

通过对图1与图2、图3的对比分析可知，采用色彩从RGB模式改成灰度模式的处理方法，B值变化小于图像调整去色的处理方法，而且可以保证L值不变。单板的L*a*b*值可以通过分光测色仪测试得到代表单板色彩的量化数值，将ab的值改为0，得到对应单板的明度值。如红尼斯的Lab值是67，11，22；红尼斯的明度值是67，0，0。

图1 RGB模式的HSB与LabFig.1 HSB & Lab of RGB scale

图2 灰度模式的HSB与LabFig.2 HSB & Lab of RGB gray scale

图3 去色后HSB与LabFig.3 HSB & Lab after discoloration

3 单板树种（颜色）的选择

单板的选择通过色彩设计来完成，主要采用两种方法进行色彩对比和色彩调和。色彩对比一般情况下包括色相对比、明度对比、纯度对比、面积对比、冷暖对比[5]。

色相是色彩最明显的特征，色相对比包括同一色相对比、类似色相对比、互补色相对比、全色相环色相对比。亮度（明度）三个层次，0～3为低明度；4～6为中明度；7～10为高明度。饱和度（纯度）三个层次，0～3为低纯度；4～6为中纯度；7～10为高纯度。

单板的色彩可以用色调、饱和度和亮度来描述，它们共同引起视觉的总效果。木材颜色色调值主要分布在2.5Y～9.0R（浅橙黄～灰褐色），以5YR～10YR（橙黄色）居多；明度主要分布在5～8之间；纯度主要位于3～6 之间[6]。

木材的色相对比以同一色相对比、类似色相对比居多，说明木材的色相范围较小；属于中饱和度，中亮度为主。说明各种木材放到一起，对比不强，比较协调，所以在研究单板色彩设计时，以色彩对比为主就能较好地解决问题。

色彩对比的五方面，木材偏暖色为主，冷暖对比可以不考虑，色彩三要素是关键问题。一幅单板拼花作品，一般可以使用的单板种类有二三十种，种类少，色相区间小，设计难度较大，色相对比可以排除；单板本身的纯度不会发生变化，所以纯度对比也可以不考虑，最后就剩下明度对比。

3.1 明度设计

将单板的色彩L*a*b*值和明度值（只保留L值，ab值改为0）一一对应。

将AutoCAD画好的图形转换成PDF格式调入Photoshop中，对每个封闭图形进行明度值的填充，就能很好地表达出空间层次关系，最后得到想要的灰度图。

3.2 转换调整

每个封闭图形的明度值都对应色彩Lab值，选择封闭图形区域后，修改ab值，重新填充，整体再做细微的调整，最终就完成了灰度图向彩色图的转换。

4 结论

实际色彩区域要比木材色彩的区域大得多，通过将设计图案中各主要部分的HSB值转换为L*a*b*均匀色空间的L*、a*、b*值，用明度值L*初步确定拼花图案中所需单板的种类，最后再通过人工视觉筛选，最终确定拼花图案中所需单板的种类。通过明度设计技术处理，可有效解决因单纯靠人工视觉筛选拼花图案中所需单板的种类而带来的色彩偏差，并能大幅度提高生产效率。

[1]唐开军.薄木镶嵌拼花装饰的构图与工艺[J].林产工业,1998,25(5):40-43.

[2]唐朝发,蔡昌文,徐波,等.三聚氰胺甲醛树脂浸渍薄木激光切割叠层拼花工艺[J].林产工业,2013,40(2):38-40.

[3]李坚,刘一星,段新芳.木材涂饰与视觉物理量[M].哈尔滨:东北林业大学出版社,1998.

[4]刘一星,李坚,徐子才,等.我国110个树种木材表面视觉物理量的综合统计分析[J].林业科学,1995,31(4):353-359.

[5]安晓波,王晓芬.艺术设计造型基础[M].北京:化学工业出版社,2006.

[6]李坚.木材科学研究[M].北京:科学出版社,2009.