苏 胜 ，宋志强 ，闫 敏 ，顾 森

(1.西安工业大学 艺术与传媒学院，西安 710021； 2.西安翻译学院 艺术学院，西安 710105；3.西安工业大学 机电工程学院，西安 710021；4.河南机电职业学院 智能工程学院，郑州 451191)

色彩设计在军事领域内通常被忽视，但色彩对军事人员的影响却是不容忽视。军用座舱色彩设计是作业人员在作业时实现体验性，舒适性、高效性、安全性等特殊功能的重要构成基础[1]。文献[2-4]以人机工程学、色彩心理学理论为基础，应用视感知、色彩调和理论、结合色彩对舱室功能特点及人员的心理适度与改善作用，提出了舱室环境色彩搭配方案、舱室色彩搭配基本原则，但以上研究对于舱室色彩搭配只是针对于色彩属性及构成三要素进行展开分析，其研究方法较为陈旧、评价结果相对主观片面性。文献[5-6]通过分析用户对色彩的意象感知，提出符合用户意象需求的色彩布局设计方法，同时探讨了军用座舱中的色彩值、色数值、面积比重和位置分布形式等综合因素对色彩意象的影响，并提出相应色彩设计方案，但以上研究中没有构建出完整安全舒适的色彩情感环境空间，也没有将色彩意向需求客观地转化为色彩赋色意向指导原则；文献[7-10]采用了遗传算法、灰色理论、模糊数学理论、神经网络等分别应用到色彩设计的不同关键技术点上，但对军用座舱色彩设计的针对性研究较少，且没有相关系统的军用舱室配色方法。

鉴于此，文中采用变异系数法和感性工学理论分析乘员对军用座舱色彩因子意向性选择决策，获取军用座舱色彩因子权重偏向次序，分别建立开敞型、半开敞型、封闭型军用座舱中皮肤色、填充物色、特殊色三种赋色区域的色彩设计因子空间，并依次总结赋色意向指导原则，探讨一种符合军事人员对座舱色彩的意向性、构建安全舒适效率的色彩环境和情感空间、满足军事人员情感需求的军用座舱色彩设计，从而提升座舱内部色彩质量、缩短设计周期。

1 军用座舱色彩设计因子模型构建

本文军用座舱属于特殊类型空间，因此依据空间学分类法将军用座舱划分为开敞型军用座舱、半开敞型军用座舱、封闭型军用座舱；其中，开敞型与半开敞型军用座舱取决于有无侧边界及侧边界的围合程度封闭空间则各方位边界围合封闭。在军用座舱颜色空间中，依据视知觉、色彩学及军用座舱特种空间的功能与分类进行归纳演绎，将军用座舱赋色划分皮肤色、填充物色、特殊色三种区域。皮肤色区域是指军用座舱整体的主要颜色分布区域，填充色区域为桌椅等界面颜色区域，特殊色区域为整体颜色添加点缀的赋色点睛区域。

依据军用座舱分类及赋色区域划分，采用变异系数法赋权的方式对军用座舱颜色空间进行赋色。其中，军用座舱颜色空间是由很多色彩基因构造，是通过色彩基因模型中交叉、变异等遗传形成具有映射关系的色彩空间结构。在军用座舱色彩设计基因构造中，显、隐性基因是色彩基因中的核心基因[11]。显性基因是指感官系统可直观感受，如军用座舱中视知觉、色彩认知；隐性基因是指与个体认知与内涵，如军用座舱中色彩文化。依据军用座舱分类标准及赋色区域划分，将皮肤色、填充物色、特殊色赋色区域中的显、隐性基因进行基因模型预测构建。为有效构建军用座舱色彩设计因子基础模型，文中采用定性和定量相结合的方法，进行军用座舱皮肤色、填充物色、特殊色赋色区域中视知觉因子提取、色彩认知因子提取、色彩文化因子提取、得到军用座舱色彩设计因子空间，从而将其运用于某型军用座舱色彩设计案例中，军用座舱色彩设计因子提取模型构建，如图1所示。

图1 军用座舱色彩设计因子模型

2 军用座舱色彩设计因子提取

2.1 视知觉因子

HSB色彩模式是色彩视知觉感受的量化模型，其中H(Hue)为色相包含冷色系、暖色系、中性色系，S(Saturation)为饱和度包含低饱和度、中饱和度、高饱和度，B(Brightness)为明度包含低明度、中明度、高明度[12]。为定量与定性地分析军用座舱色彩，因此，将冷色系、暖色系、中性色系、低饱和度、中饱和度、高饱和度、低明度、中明度、高明度作为视知觉因子类目，即提取视知觉因子。

2.2 色彩认知因子

由于色彩会引发作业人员的心理认知，依据军用座舱色彩划分，建立色彩区域范围[13-14]。由于色彩区域具有视觉特性，为了直观的了解乘员对军用座舱色彩认知的偏向性，通过文献、网络、杂志搜索整理，利用感性工学方法，归纳出军用座舱色彩区域中的典型色系类目，即提取色彩认知因子。

2.3 色彩文化因子

色彩作为军事文化重要视觉元素之一，是由多感官共同作用产生的，涉及到认知心理学、社会学、工业设计等领域，反映了军用座舱色彩倾向性。在工业设计领域中，感性意象是最早用于色彩设计中，色彩文化因子提取是挑选适用于军用座舱色彩最具代表性的意象词汇，通过意象词汇收集，结合意向尺度法建立语义差分调查问卷，以作为评估标准对样本词汇进行分析，即提取色彩文化因子。

2.4 构建层次结构模型

2.4.1 权重指标选取

通过上文所述军用色彩设计因子模型构建中，确定选取以色彩基因模型交叉、变异等遗传形成具有映射关系的色彩空间显性、隐性基因构造中的皮肤色、填充物色、特殊色为首要权重目标，以影响首要权重目标中的视知觉因子、色彩认知因子、色彩文化因子分叉变异因子为次要权重目标，以影响次要权重目标为底层权重目标。其权重指标选取分叉、变异模型如图2所示。

图2 军用座舱变异、分叉型权重指标模型

2.4.2 基于变异系数的指标权重确定

文中采用变异系数法来获取客观权重,变异系数法基于指标值求解对应指标的均值与标准差,由此确定指标的变异系数,再由变异系数求解指标的权重[15-16]。

计算相应的均值和标准差，并通过相应的变异系数如式(1)求出各个因子的变异系数：

(1)

(2)

(3)

(4)

3 军用座舱色彩设计权重分析

3.1 样本收集及因子权重分析

3.1.1 军用座舱色彩设计样本收集

通过军用座舱空间的分类，主要对开敞型军用座舱、半开敞型军用座舱、封闭型座舱样本收集，通过一定规模样本归纳色彩趋势范围。文中通过文献、网络等方式搜集军用座舱样本；在不考虑光照、材质的前提下，对座舱样本进行筛选；采用欧式距离结合直方图相交法计算样本相似度，将相似度高的归位一类，最终选取军用座舱典型样本。

3.1.2 因子权重分析提取

根据军用座舱典型样本，数据指标体系分为3个权重目标层，19个底层权重层，采用计算机图形图像处理软件，按照军用座舱典型样本色彩区域划分对色彩进行采样，将采样的色彩数值转化为HSB数值，计算每个因子对应的标准差及平均数，从而依据章节2.4.2变异系数法获取变异系数，计算得出的变异系数见表1。

表1 因子权重变异系数

3.1.3 视知觉因子权重分析

在军用座舱典型样本中皮肤色、填充物色、特殊色赋色区域内，军用座舱典型样本视知觉感受以HSB色彩模式为量化模型，HSB色彩模型选取及评价以暖色、中性色、冷色、低饱和度、中饱和度、高饱和度、低明度、中明度、高明度为提取座舱色彩视知觉设计因子类目。

设计问卷调查表，邀请45位士兵、设计师、专家填写调查问卷，请受访者选择认为最重要的视知觉设计类目。依据帕累托二八定律最优法则选取累积频率0%～80%内为重要因素，80%～100%为辅要因素，即重要因素为冷色、中饱和度、中明度、中性色、低饱和度、暖色。最终视知觉因子最优权重统计结果，见表2。

表2 视知觉因子最优权重统计结果

3.1.4 色彩认知因子权重分析

根据军用座舱典型样本，采用计算机图形图像处理软件，按照军用座舱典型样本色彩区域划分对色彩进行采样，将采样的色彩数值转化为HSB数值，依据色彩心理学及感性工学方法对座舱色彩数值进行多维度分析，得出军用座舱色彩色相H为0～100，150～200色系区间内；S为1～40色系区间内；B为5～90色系区间内，进行色系划分，建立色系区域，其中X轴为0～100饱和度S；Y轴为0～100明度B；Z轴为0～360度色相H，HSB色系区域如图3所示。

图3 HSB色彩区域

设计问卷调查表，采用9分制形式请受访者对色系类目进行打分，将数值进行均值计算后填入综合赋权中，得到各色彩认知因子同级权重值，总体排序为青蓝、靛青、黄、蓝、绿、中性色系。主要集中在后四类。色彩认知因子权重占比分析见表3。

表3 色彩认知因子权重

3.1.5 色彩文化因子权重分析

多渠道搜集军用相关舱室，从中找出适用于描述军用相关座舱的意象语义，经语义差异法初步筛选32个意象词汇，根据KJ法，是一种能够依据关联性分出不同层级，明确信息、条件间的所属对应关系等杂乱信息，并进行归纳总结的方法，将收集的意象词汇进行筛选归类，最终确立四组色彩意象类别，分别为X1(人性，紧迫，深沉，冰冷，和谐)、X2(稳重，舒适，安全，柔和，温馨)、X3(解压，有序，现代，大气，科技)、X4(成熟，宁静，清爽，轻快，理性)，采用9分制形式请受访者色系类目进行打分，将数值进行均值计算后填入赋权中，得到各色彩文化因子同级权重值，总体排序为X1，X4，X3，X2，占比最重为X1，为了证实权重的准确性，色彩文化因子权重占比分析，见表4。

表4 色彩文化因子权重分析

4 军用座舱色彩设计因子权重分析结果及赋色意向原则

将上述所述的视知觉因子、色彩认知因子、色彩文化因子权重依据结构层进行编号，建立军用座舱色彩设计因子模型层次结构，见表5。为了对军用座舱设计因子选择全局权重分析，继续邀请45位士兵、设计师、专家采用九级标度法对全局因子重要性进行比对，分别以皮肤色B1、填充物色B2、特殊色B3因子为对象，对构造判断比矩阵，避免受试者主观判断进行一次性检验，得出全局因子权重数值，综合分析结果，见表6。

表5 军用座舱色彩设计因子层次结构

表6 权重分析结果

根据表6所示，在B1，B2，B3中，全局权重下B1因子最高，B3因子次之，B2因子最低。在显、隐基因C1，C2中，全局权重下C1因子均大于C2因子。在皮肤色因子中，C1与C2的权重差值要略大于特殊色及填充物色；在次要权重目标视知觉因子D1、色彩认知因子D2、色彩文化因子D3中，D3因子在全局中均占据很大权重，在底层权重目标中，权重比例E2，E5，E6，E8，E9，E16，E17，E18，E19权重相对较高。

经过上述权重结果显示及分析，在军用舱室色彩赋色中，具体色彩赋色指导原则如下：

① 皮肤色B1>特殊色B3>填充物色B2、因此在座舱色彩设计中需注重皮肤色、特殊色的色彩模式及色彩心理感知的运用。

② 显性C1>隐性C2，因此，考虑色彩认知及色彩模式，考虑色彩的文化属性。

③ 以人性、紧迫、深沉、冰冷、和谐色彩因子为座舱色彩功能意象关键词为首要目标进行色彩设计。

④ 以中性色相、中饱和度、中明度色彩模式进行色彩设计；以中性色系、黄色系、绿色系、蓝色系区域为次要目标对军用座舱色彩进行赋色。

5 设计案例应用

根据军用座舱色彩设计因子权重分析，将军用座舱色彩设计因子提取模型应用到某型座舱色彩设计中。结合产品设计流程与方法，以某型军用特种车辆驾驶室为设计实例，以军用座舱色彩设计因子提取模型权重分析研究与结果为设计指导。色彩设计的主要目标军用座舱色彩意象为人性、紧迫、

深沉、冰冷、和谐；座舱空间偏向中性色，因此次要目标采用冷暖性结合方式配色，背景色使用冷色系，填充物色与特殊色搭配中性色或暖色系，这种色系设计在心理上能够使乘员感到人性，增加紧迫感，以使效率有所提升；最后采用浅色搭配中饱和度方式，这种色彩搭配能够增固座舱空间的平衡性与稳定感，有利于缓解乘员焦虑感，获得安全与舒适感。某型座舱色彩设计案例，如图4所示。

图4 某型座舱色彩设计案例Fig.4 A case of color design of a certain type of cockpit

6 结 论

1) 文中以变异系数法对军用座舱构建军用座舱色彩设计因子提取模型，从开敞型、半开敞型、封闭型三种典型军用座舱样本中的皮肤色区域、填充物色区域、特殊色区域的权重方向出发，将军用座舱色彩设计分为显性影响因子和隐性重要影响因子两个方面，并将皮肤色、填充物色、特殊色赋色区域中的显、隐性基因进行基因模型预测构建。

2) 通过文中方法，能够有效缩短色彩设计周期，降低色彩运用的不确定性，有效提升军用座舱色彩设计效率，约束军用座舱色彩风格意象，提升军用座舱色彩设计可识别性，降低军用座舱设计过程中的主观片面性，从而更加便捷、高效的提供色彩设计方案，从而总结出军用座舱的色彩赋色原则。

3) 将总结出的色彩赋色原则应用于某型座舱色彩设计中，以此证明该原则的可行性，也可为军用、民用的研究所或生产企业军用座舱色彩设计提供新的理论方法和依据，为后续研究奠定一定基础。由于军用座舱色彩涉及因素众多，文章只针对一维空间色彩关系设计，而忽略色彩场景的多样性，因此在后续研究中考虑环境多样性进行色彩权重分析进而进行座舱色彩设计。