沈寿前后时期作品色彩特征的比较研究

蔡涛，徐帅，刘蕴莹*，薛文良，周小进，李婷

（1.东华大学 纺织学院，上海 201620；
2.苏州纤维检查院，江苏 苏州 215004）

苏绣，是以苏州地区为中心产区刺绣的简称，也是江南地区民间传统美术项目。苏绣的形成离不开色彩的作用，《诗经》中载“五色备谓之绣”，这里的“绣”指代的便是由“赤”“黑”“白”“青”“黄”等五色刺绣而成的带纹样服饰[1]，由此可见色彩对于苏绣的重要性。作为苏绣的代表性传承人，沈寿及其刺绣作品的色彩运用特点，无论是在历史、文化、还是审美方面都对苏绣艺术的传播和发展产生了极大影响。因此，对沈寿作品色彩特征的研究将有助于我们更好地了解和认识苏绣，以期实现对非物质文化遗产的保护和传承。

目前关于沈寿作品色彩特征的研究相对较少，已有研究在色彩特征的分析上主要依赖于主观评价和感性认知，缺乏相关的色彩数据作支撑，且在色彩特征的分析上也未能与相应的色彩分析体系结合[2-4]。本文基于国内博物馆和拍卖行等线上平台的藏品资源对沈寿作品进行检索，并依据时间节点对沈寿作品进行前后时期的分类，通过K-means聚类算法完成对沈寿作品色彩数据的测量，然后再利用CNCS色彩体系对沈寿作品色彩特征进行分析，最后总结出沈寿前后时期作品的色彩特征和形成原因。

1.1 沈寿作品的分类

对沈寿作品的分类要结合其生平经历，沈寿于1874年出生在江苏苏州吴县的富商家庭之中，自8岁起便在母亲宋氏和姐姐沈立的影响下学习传统刺绣。1905年到1907年间，沈寿赴日本考察学习，期间她通过将西方绘画和美术绣的艺术特点与中国传统刺绣相结合创立了仿真绣这一艺术流派。1914年，沈寿受张謇邀请赴南通女工传习所任所长并兼职教员，直至1921年沈寿逝世，其在任职期间为仿真绣培养了大量的人才（图1）。时至今日，仿真绣已成为苏绣中最具艺术代表性和影响力的流派之一[5]。

图1 沈寿与第一届毕业生合影

因而，综合沈寿的生平经历来看，以沈寿赴日考察创办仿真绣的时间为界，即1907年，可以将沈寿的作品划分为前后两个时期。前期沈寿的作品主要以传统绣为主，而后期沈寿的作品则以赴日学习后创立的仿真绣为主。

1.2 沈寿作品的收集

近年来，国内博物馆和拍卖行等线上平台的电子资源开始逐渐完善和丰富，给学者提供了更便捷的藏品检索方式和可视化研究角度，有利于相关研究的开展。本文通过对国内各大博物馆和拍卖行中沈寿的藏品资源进行线上检索，从故宫博物院、南京博物院、南通博物苑、上海博物馆、苏州博物馆和南通沈绣博物馆等六处博物馆，以及中国嘉德和上海嘉泰两个拍卖行的官方线上平台，完成了对沈寿作品的收集，最终获得21幅作品的图片资源，其中得到前期作品15幅，后期作品6幅（表1）。

表1 沈寿作品信息表

本文采用K-means聚类算法实现对沈寿作品色彩数据的测量，相较于常用的目视测量和仪器测量，其主要具有以下几个优点：

（1）通过处理收集的作品图片实现对色彩数据的测量，解决了作品难获取的问题，且并不会对原作造成伤害。

（2）避免了主观因素的影响，提高了准确率。

（3）可以批量进行作品图片色彩数据的测量，提升了效率。

2.1 K-means聚类算法的原理

K-means聚类算法全称k均值聚类算法（k-means clusteringalgorithm），是一种迭代求解的聚类分析算法，在计算机图像色彩测量领域，其具有用数据量化图像色彩种类的功能。K-means聚类算法的核心思想便是将给定的数据集N划分为k个簇，其中数据集N包含n个数据（n为自然数），并找到这些簇的聚类中心C1、C2、C3、…、Ck，使簇中的每一个数据点Xi（0≤i≤n，其中i取整数）与该簇聚类中心Cj（0≤j≤k，其中j取整数）的平方距离和最小化[6]，具体步骤如下：

（1）将数据集N划分为k类，每一类子数据集Nj代表一个簇；
（图2a所示，图中所有点为数据集N，假设k=2）

（2）随机选择k个点作为每个簇的初始聚类中心；
（图2b所示，蓝色和绿色的标记即为初始聚类中心）

（3）计算数据集N中每个点距离到每个聚类中心的距离，并将其分配给距离它最近的聚类中心形成新的簇。其中，两点之间的距离使用欧式距离公式计算（式1）；
（图2c所示，距离蓝色标记点较近的点被标记为蓝色，距离绿色标记点较近的点被标记为绿色）

（4）重新计算每个新簇Nj中I个数据的质心μj（0≤I≤n，其中I取整数），其中质心为簇Nj的均值向量（式2），每个质心位置即为该簇新的聚类中心；
（如图2d所示，可以看出较上一步，每个簇的聚类中心位置发生了一定的变化）

（5）重复第3～4步的步骤，不断迭代更新每个簇的聚类中心，直到新形成的聚类中心与原聚类中心重合或收敛于某一点；
（如图2e～2f所示，即为重复第3～4步的步骤）

图2 K-means聚类算法的原理

2.2 沈寿作品色彩数据的测量

运用聚类算法的原理在Matlab上进行仿真实验，即可测量出沈寿作品的色彩数据。以沈寿前期作品《花间游雀》色彩数据的测量为例，具体步骤如下：

（1）运用imread函数读取出作品图片色彩数据的编程矩阵；

（2）根据size函数返回得到大小为[m,n,p]的三维数组；

（3）通过K-means聚类算法得到作品色彩的RGB数值矩阵（图3）。

图3 《花间游雀》作品的色彩数据

通过Matlab仿真实验测量收集到的21幅沈寿作品的色彩数据，该仿真实验的核心步骤是超参数K值的设定，K取值不同，对图片的还原程度也不相同。一般来说，K值越大，聚类图像分割的效果越好，对样本图片色彩数据的还原程度也越高，但相应计算量也会增大，且容易出现空值的情况（图3色彩数据第10行），但如果K值过小则又会导致测量的主色种类太少，无法还原图片的色彩数据，所以选择合适的K值是实现准确测量图片色彩数据的关键之处[7]。本文设定的K值为20，理论上可得420组RGB数值矩阵，但由于各作品的RGB色彩数据不超过20组，因而，在剔除各作品RGB数值矩阵中的空值后，最终实际共测得338组RGB数值矩阵（表2）。

表2 沈寿作品的RGB数值矩阵组数

2.3 色彩数据的命名

为方便后续对沈寿作品色彩特征的比较研究，还需要对测量得到的色彩数据进行命名，本文通过参考中科院科技情报编委会名词室撰写的《色谱》，以及郭浩等人编著的《中国传统色》中所总结的色彩名称和相应的RGB数值，并整理制成Excel表格，最后共获得896组中国传统色彩名称和相应的RGB数值（图4）。

图4 中国传统色彩名称和对应的RGB数值的数据库

构建完中国传统色彩名称和RGB数值的数据库后，再利用欧式距离（式3），计算沈寿作品色彩数据RGB数值与该数据库中RGB数值之间的距离，取两数组间欧式距离最小的色彩名称即为沈寿作品测量色彩的名称（图5）。

图5 《花间游雀》作品测量色彩的名称

本文对沈寿作品色彩特征的分析主要是在CNCS色彩体系下进行的，该体系是基于中国人视觉数据基础而开发的，相较于其他色彩分析体系，更加符合中国人的色彩视觉感知的特点[8]，有助于做到对沈寿色彩特征分析与中国传统色彩文化的结合，也更利于对中国传统色彩文化和非物质文化遗产的保护和传承。

3.1 CNCS色彩体系

CNCS色彩体系是建立在中国传统色彩文化和对国外色彩体系吸收借鉴之上的，其是由色相、明度和彩度等基本色彩属性构成的。利用CNCS色彩体系可以有效地对沈寿作品的色彩特征进行分析。在CNCS色彩体系中，色相是用于表示色彩种类的属性，不同的色相值表示不同种类的色彩。CNCS色彩体系的基本色系是由红、黄、绿、蓝、紫五种主色和红黄、黄绿、绿蓝、蓝紫、紫红五种中间色组成的，各色系色相从标号001到160共分为160级，根据色相标号的顺序，按照逆时针的方向等间距排列可形成20个区间的CNCS色相环，通过色彩在色相环中所处的位置即可判断出其所属色系（图6），如色相标号在000～016之间的色彩就属于红色系，以此类推，色相标号每隔16个数值的色系分别为黄红色系、黄色系、绿黄色系、绿色系、蓝绿色系、蓝色系、紫蓝色系、紫色系和红紫色系。其中，由于标号000的色相和标号160的色相两者重合，故规定二者同属一种色彩。

图6 CNCS色彩体系的色相环

除色相，外在CNCS色彩体系中明度和彩度等基本色彩属性被分别用来表示色彩明暗程度和鲜艳程度。其中，CNCS色彩体系规定色彩明度值处于0～40间为低明度，处于40～65间为中明度，处于65～100间为高明度；
规定彩度值在0～8之间的为低彩度，在8～22之间的为中彩度，大于22的则为高彩度。通过将明度和彩度的结合可以形成CNCS色彩体系特有的九色域模型，将不同级别明度和彩度进行搭配，可以细分出高明低彩、中明低彩和低明低彩等九种类型的色彩风格（图7）。

图7 CNCS色彩体系的九色域模型

3.2 沈寿作品色彩数据的转换

由于Matlab仿真实验测量出的沈寿作品色彩数据为RGB数值矩阵，为实现后续对其作品色彩特征的分析，还需要将其色彩数据由RGB模式向其他模式转换。

3.2.1 RGB色彩模式向HSB色彩模式的转换

HSB色彩模式是基于人的心理和视觉系统描述色彩的基本特征，符合人眼观察色彩的过程，借助HSB色彩模式中色彩属性的数值，不仅可以更好地分辨出色彩的类别、鲜艳程度和明暗程度，而且还可以辅助绘图软件，完成对沈寿作品常用色色块的呈现。不同的色彩模式之间存在相互转换的关系，从RGB模式转到HSB模式之间的关系是非线性化的[9]，可以参考下面的公式（式4至式6）。

3.2.2 HSB色彩模式向HVC色彩模式的转换

本文对沈寿作品色彩特征的分析是在CNCS色彩体系下完成的，因而在对色彩数据进行分析时，须利用CNCS色彩体系中色彩属性色相（H）、明度（V）和彩度（C）等基本色彩属性，完成对沈寿作品的常用色、色彩搭配关系和色彩风格等色彩特征的分析。

3.3 沈寿作品色彩特征的分析

本文对沈寿作品色彩特征的分析主要从常用色、色彩搭配关系和色彩风格等三个层面展开。

3.3.1 常用色

即沈寿作品中使用频次较多的色彩，通过整理沈寿前后时期作品的常用色可以发现，在前后两个时期沈寿作品在各色系的常用色彩种类的选择上都存在不同之处（表3）。首先，在色系种类的选择上，沈寿前期的作品未使用蓝色系、蓝紫色系和紫色系色彩，而后期作品则未使用黄色系、黄绿色系和蓝绿色系色彩。其次，具体到前后时期作品同用色系中常用色的种类上也不相同，如前期红色系中使用苍艾、大云、茶褐、火泥棕和荆褐等色彩，而后期红色系中则使用海报灰、淡豆沙、老僧衣和养生主等色彩。此外，沈寿前后时期作品在黄红色系，绿色系和红紫色系等常用色彩的种类上，也都存在部分或全部不相同的情况。

表3 沈寿前后时期作品的常用色

3.3.2 色彩搭配关系

色彩搭配关系指不同色彩之间相互搭配作用的效果，依据位置关系的不同，可将色彩搭配关系分为同类色、邻近色、对比色和互补色等四种效果（图8）。在色相环中，若以某一位置色相为基色，则与基色位置相差45°以内的色彩为同类色，由于二者色差较小，色彩对比相对较弱，因而可以保持画面色彩的统一，表达出高雅柔和的特点；
而与基色位置相差45°～90°范围内的色彩为邻近色，其在色彩对比中比较明显，可体现出画面色彩明快、清晰和丰富的特点；
对比色是与基色位置相差90°～120°范围内的色彩，在色彩对比效果上仅次于互补色，能够体现出画面鲜明、饱满的效果，给人带来兴奋、激动的快感；
色彩搭配关系中对比最为强烈，色彩画面最丰富、且最具有感官刺激效果的便是互补色，其与基色的位置相差120°～180°之间，它不仅能够为人带来极大的反差效果，还能够突出画面的主旨。

图8 色彩搭配关系

根据沈寿前后时期作品的色彩搭配关系来看（图9），前期作品主要以黄红色系中流黄、降真香、绞衣和莱阳梨黄等色彩为基色，以红色系中苍艾、大云、茶褐、火泥棕和荆褐等色彩，以及黄色系中瓷秘、冻缥、冥色、河豚灰和执大象等色彩为同类色；
以红紫色系中茄皮紫、深牵牛紫和驖骊等色彩，以及黄绿色系中不皂、苍葭等色彩为邻近色；
以绿色系中白屈菜绿和醽醁等色彩为对比色；
以蓝绿色系中钢蓝、青雀头黛、育阳染和暗蓝等色彩为互补色。

图9 沈寿前后时期作品的色彩搭配关

而在沈寿后期作品中，其色彩搭配关系是以黄红色系中黄粱、黄埃、降真香和大块等色彩为基色；
以红色系中海报灰、淡豆沙、老僧衣和养生主等色彩为同类色；
以红紫色系中绍衣、甘石等色彩为邻近色；
以绿色系中白屈菜等色彩，以及紫色系中银褐、迷楼灰等色彩为对比色；
以蓝色系中月影白等色彩和蓝紫色系中大理石灰等色彩为互补色。

3.3.3 色彩风格

色彩风格是根据CNCS色彩体系中的九色域图不同区域的色彩特点得到的，在九色域图中将色彩特点划分为九个不同的区域，每一个区域都代表不同的色彩风格（图10），如区域1代表高明度、低彩度的色彩，在风格上表现出简洁、轻柔和干净的视觉效果，而区域9则为低明度、高彩度的色彩，在风格上表现为华丽、魅惑和异域的视觉效果。结合沈寿前后时期作品色彩在九色域模型各区域频次的统计分析，可以得到沈寿前后时期作品的色彩风格（图11）。从沈寿前后时期作品在九色域模型中所处的主要区域来看，沈寿前期作品的色彩多表现为中彩中明的特点，以自然、质朴和休闲的色彩风格为主，而沈寿后期作品的色彩多表现为高彩中明的特点，以动感、活泼和热烈为主。由此也可以看出仿真绣和传统绣在色彩风格上的不同。

图10 九色域图中不同区域的色彩风格

图11 沈寿前后时期作品色彩风格特点

通过对比分析沈寿前后时期作品常用色、色彩搭配关系和色彩风格等色彩特征，可以得到以下几点结论：

（1）在常用色上，沈寿后期所使用的淡豆沙、老僧衣、养生主等色彩在前期作品中出现的频次并不高，这不仅体现出沈寿在刺绣用配色上的大胆创新，还侧面反映了该时期染色技术的发展。

（2）在色彩风格上，沈寿前期多用中彩中明的色彩，风格以自然、质朴和休闲为主，沈寿后期作品则多用高彩中明的色彩，风格以动感、活泼和热烈为主。两时期作品的主要变化在于后期更偏向于对高彩度色彩的使用，这也是由于沈寿在吸取西方油画和美术绣艺术特点后，开始大胆使用鲜艳的色彩以此来形成对比的效果，突出画面的主体部分。

（3）在色彩搭配关系上，沈寿前后期的作品基本都以黄红色系中的色彩为基色，其中后期作品在同类色的选择上仅使用红色系，而前期作品在红色系和黄色系色彩的使用上则都有选择，但在互补色上，前期作品中仅使用了蓝绿色系，而后期作品中在蓝色系和蓝紫色系上都有选择，根据色彩搭配关系也可以看出沈寿后期的作品相较于前期作品在色彩的运用上要更讲求以对比搭配来突出表现作品的风格。

可以看出，造成沈寿前后时期作品色彩特征不同的原因，主要是该时期染色技术发展和西方美术绣艺术特点。