面部膚色的定量分析與評(píng)價(jià)

薛 媛,陳 茜,白圓圓

(西安工程大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院,陜西 西安 710048)

0 引 言

膚色是人的外觀形象構(gòu)成的重要元素之一,面部膚色是人物形象設(shè)計(jì)、化妝品顏色控制、服裝色彩搭配甚至醫(yī)學(xué)疾病判定的重要依據(jù).從20世紀(jì)開始在計(jì)算機(jī)圖像學(xué)、色彩再現(xiàn)等領(lǐng)域有許多學(xué)者基于膚色展開相關(guān)課題的研究[1-2].隨著人們文化、生活水平的提高,精神需求越來越突出,也更加關(guān)注個(gè)人形象.用于服裝、化妝品、飾品等方面的消費(fèi)不斷增長,與此相關(guān)的美學(xué)研究越來越深入.色彩的測(cè)量和質(zhì)量控制技術(shù)發(fā)展迅速,大量與膚色相關(guān)的研究需要膚色的客觀數(shù)據(jù),從而實(shí)現(xiàn)各種媒介的膚色再現(xiàn).

在膚色的視感測(cè)色、感性印象、美學(xué)評(píng)價(jià)等方面有很多學(xué)者做了相關(guān)實(shí)驗(yàn)和調(diào)查研究,結(jié)果表明人們對(duì)于膚色的喜好傾向偏白,白度與色相、明度和彩度相關(guān),偏黃的膚色比偏紅的膚色顯白,明度高、彩度低的膚色顯白[3-4].膚色常隨人的情緒、健康狀態(tài)、季節(jié)、年齡等產(chǎn)生變化,研究者用分光測(cè)色計(jì)跟蹤研究日本女性的膚色變化;使用高性能數(shù)碼相機(jī)獲取不同年齡段女性被測(cè)者的面部圖像,進(jìn)行色補(bǔ)正后選取特征點(diǎn),用分光測(cè)色計(jì)測(cè)量各特征點(diǎn)膚色的三屬性值.結(jié)果表明,隨著年齡的增長,面部特別是顴骨周圍膚色的明度有顯著下降的趨勢(shì),另外夏季面頰的膚色相比冬季有顯著變化[5-11].皮膚中黑色素和血紅素會(huì)直接影響膚色的呈現(xiàn)效果,口紅、眼影等的使用使膚色得到調(diào)整和美化,增加了膚色的白度感[12-17].在醫(yī)學(xué)、化妝品、服飾搭配等領(lǐng)域均要考慮膚色.醫(yī)學(xué)用色卡是醫(yī)生在大量臨床經(jīng)驗(yàn)中靠觀察總結(jié)出的可以輔助判斷病情的膚色,它可能是某個(gè)病人的膚色,也可能是幾個(gè)病人的綜合印象,都是記憶色.科學(xué)證明,記憶色與實(shí)際色之間存在明顯的色差.記憶色通常與實(shí)際測(cè)量的顏色有偏差,在基于男女膚色的記憶色調(diào)查研究中,研究者對(duì)實(shí)際測(cè)量的膚色與記憶膚色進(jìn)行了比較研究,膚色存在性別差異.不同的膚色有不同的感覺印象,實(shí)際測(cè)量的膚色與記憶色存在偏差,被測(cè)個(gè)體更喜歡明度高于自身實(shí)際膚色的膚色,通常借助化妝粉底讓膚色明度增加,但并不喜歡明度過高過白的膚色[18-20].

化妝品制造中必須以膚色為依據(jù),日常生活?yuàn)y所用的粉底及干粉的顏色應(yīng)和膚色接近并具有更高明度.在服裝的選擇上,消費(fèi)者根據(jù)自己的膚色選擇適合的色彩,尤其是接近面部的服裝色彩.日本學(xué)者所做的大量膚色研究是基于日本人的客觀數(shù)據(jù),不能代表中國人的膚色.要開展中國人的化妝品色彩研究、中國人的形象設(shè)計(jì)研究、中國人的服裝色彩設(shè)計(jì)等,需要中國人的膚色數(shù)據(jù).目前我國在膚色方面的基礎(chǔ)研究較少,本文采用分光測(cè)色計(jì)對(duì)在校大學(xué)生的膚色進(jìn)行測(cè)量,獲取原始膚色數(shù)據(jù),并運(yùn)用頻率直方圖對(duì)膚色的三屬性進(jìn)行比較分析,獲得適合中國人的膚色特征及中間色,為醫(yī)學(xué)、化妝品及服裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域的色彩提供借鑒.

1 面部膚色測(cè)量方案制定

1.1 測(cè)量對(duì)象

本次測(cè)量在西安工程大學(xué)色彩評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行.被測(cè)對(duì)象為隨機(jī)抽取的本科二年級(jí)女生134人,男生78人,年齡在18～21周歲,面部無大塊色斑或瘢痕.因西安工程大學(xué)為省屬高校,所以生源大部分為陜西籍.

1.2 測(cè)量?jī)x器與要求

測(cè)色儀器為柯尼卡美能達(dá)便攜式分光光度計(jì)CM2500d,可同時(shí)測(cè)量SCI(含反射分量)和SCE(不含反射分量),僅需1.5 s即可同時(shí)完成SCI和SCE測(cè)量.儀器可以迅速、準(zhǔn)確、方便地捕捉到測(cè)量位置.測(cè)量口徑8 mm,最小測(cè)量時(shí)間間隔3 s.

測(cè)量前首先進(jìn)行零位和白板校正,然后進(jìn)行儀器的參數(shù)設(shè)置.選擇10°視角,光源為D65,色彩值讀數(shù)選擇Munsell色彩體系,以HVC值顯示.設(shè)定每次連續(xù)測(cè)量3次,結(jié)果顯示平均值.

1.3 測(cè)量過程

測(cè)量時(shí),要求被測(cè)者不化妝,自然放松坐在椅子上.當(dāng)被測(cè)者調(diào)整到安靜狀態(tài)時(shí),選擇額頭中間部位的一點(diǎn),用便攜式分光光度計(jì)取景器蓋住,開始測(cè)色.記錄色彩的三屬性值,采用孟塞爾色彩體系(HVC)表示膚色的色彩,記為Xi=(Hi,Vi,Ci).

2 結(jié)果與討論

2.1 面部膚色數(shù)字化表示

傳統(tǒng)的色彩描述用語有模糊的紅色、橙色、黃色、綠色、青色、藍(lán)色、紫色、黑色、灰色、白色等,還有更明確一點(diǎn)的桃紅色、絳紅色、鵝黃色、土黃色、翠綠色、草綠色、墨綠色、雪青色、天藍(lán)色、湖藍(lán)色、藏藍(lán)色、淺紫色、淺灰色、深灰色等.以上列舉的傳統(tǒng)色彩用語用近現(xiàn)代較科學(xué)的方法解釋為色彩的樣貌,也就是“色相”,但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,于是人們加上了深淺濃淡等修飾詞.隨著色彩加工技術(shù)的不斷發(fā)展,人造物的色彩越來越豐富,隨之產(chǎn)生了越來越多的色彩用語,但這些色彩用語比較隨性,沒有規(guī)律.

在色彩科學(xué)的研究進(jìn)程中,色彩學(xué)家們提出并開發(fā)了多種色彩體系以及它們的感性效果.其中孟塞爾色彩體系屬于顯色色彩體系,從色彩數(shù)值直觀可知色相、明度和彩度;Lab色彩體系是目前色彩質(zhì)量控制以及數(shù)字化色彩傳輸常用的色彩體系,從數(shù)值上可以大致判斷色彩的明亮度、紅綠偏向和黃藍(lán)偏向;RGB色彩體系是計(jì)算機(jī)色彩顯示的系統(tǒng),便于在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行色彩再現(xiàn).因此本次面部膚色的測(cè)量結(jié)果首先選擇孟塞爾色彩體系,并對(duì)其進(jìn)行數(shù)值轉(zhuǎn)換,得到Lab和RGB 2種色彩體系的色彩值,隨機(jī)抽取幾位被測(cè)者的膚色結(jié)果見表1.

表 1 隨機(jī)抽取的膚色色彩表示示例Table 1 The skin color expression example of random samples

2.2 面部膚色數(shù)據(jù)分布特點(diǎn)

從面部膚色測(cè)量結(jié)果看,孟塞爾色彩體系表示法色相H中的字母都為YR,表明色相為黃中帶紅,通常也稱為橙色.YR前面的數(shù)字越小,該色越偏向紅色;反之,YR前面的數(shù)字越大,該色越偏向黃色.本次測(cè)量結(jié)果中,Hmax=7.2YR,Hmin=0.5YR;Vmax=6.8,Vmin=5.0;Cmax=4.9,Cmin=3.說明膚色偏紅的趨向大于偏黃的趨向,明度在中等偏上,彩度偏下.

所測(cè)膚色的三屬性參數(shù)的基本統(tǒng)計(jì)見表2.女生膚色色相平均值為4.55,為橙色稍稍偏紅的色相;男生膚色色相平均值為3.90,也是橙色稍偏紅的色相,而且比女生膚色顯得更紅.女生膚色的色相系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差稍大于男生,說明女生膚色色相離散度稍高于男生.女生膚色明度平均值為5.98,男生膚色明度平均值為5.55,均為中等偏上,且女生膚色明度稍高于男生.明度標(biāo)準(zhǔn)差很小,女生膚色的明度標(biāo)準(zhǔn)差略小于男生,說明無論男女,膚色明度高度集中,而女生膚色明度離散度稍低于男生.女生膚色彩度平均值為3.90,男生膚色彩度平均值為4.26,均為低彩度,且女生低于男生,說明男生膚色較女生膚色的色彩感更強(qiáng),女生膚色顯得更為柔和.彩度標(biāo)準(zhǔn)差也很小,女生膚色的彩度標(biāo)準(zhǔn)差略高于男生,說明無論男女,膚色彩度也高度集中,但女生膚色彩度離散度稍高于男生.

表 2 膚色參數(shù)基本統(tǒng)計(jì)Table 2 The basic statistic of skin color′s parameter

在孟塞爾色彩體系中,色相系數(shù)范圍為0～10,等分色相系數(shù),以“1”為間隔,本次測(cè)量值的色相分布如圖1所示.從圖1可以看出,被測(cè)女生的膚色色相主要集中在3.0YR～6.0YR之間,其中以4.0YR～5.0YR的數(shù)量為最多,居于第二位的區(qū)間為5.0YR～6.0YR.被測(cè)男生的膚色色相主要集中在2.0YR～5.0YR,其中3.0YR～5.0YR的數(shù)量更多.說明女生膚色色相以橙色和偏黃的橙色居多,男生膚色色相以橙色和偏紅的橙色居多.

明度值范圍為0～10,以“1”為間隔等分明度,本次測(cè)量的膚色明度分布如圖2所示.從圖2可以看出,膚色明度高度集中,被測(cè)女生的膚色明度集中在5～7,男生的膚色明度集中在4～7,都在中等偏上.

圖 1 膚色色相頻數(shù)直方圖 圖 2 測(cè)量的膚色明度頻數(shù)直方圖 Fig.1 The histogram of skin color′s hue Fig.2 The histogram of skin color′s value

為進(jìn)一步了解膚色明度的分布規(guī)律,將所有明度值再次細(xì)分.本次測(cè)量的膚色明度范圍為5.0～6.8,以“0.1”為間隔進(jìn)行細(xì)分,明度細(xì)分如圖3所示.從圖3可以看出,女生膚色明度總體高于男生.女生膚色明度主要集中在5.5～6.4之間,在5.7～6.3之間更為集中;男生膚色明度主要集中在5～6.2之間,分布比較均勻.數(shù)據(jù)表明,女性明度值高于男性，因此女性膚色比男性“白”.

圖 3 測(cè)量的膚色明度細(xì)分圖 圖 4 測(cè)量的膚色彩度頻數(shù)直方圖Fig.3 The subdivision graph of skin color′s value Fig.4 The histogram of skin color′s chroma

圖 5 測(cè)量的膚色彩度細(xì)分圖Fig.5 The subdivision graph of skin color′s chroma

彩度值的范圍最初為0～12,隨著色彩科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,色彩可以加工到更加鮮艷,彩度值的范圍也更加寬廣,彩度最高值為17.本次測(cè)量值的彩度范圍為3～4.9,因此縮小了彩度范圍,以2～6為橫軸區(qū)間,以“0.5”為間隔等分,繪制頻數(shù)直方圖如圖4所示.從圖4可以看出,女生膚色彩度總體低于男性.女生膚色彩度集中在2.5～4.5之間,高度集中于3.5～4之間;男生的膚色彩度集中在3～5之間,高度集中于4～4.5之間.

為了進(jìn)一步了解膚色彩度的分布規(guī)律,對(duì)彩度值再次細(xì)分,以“0.1”為間隔等分,細(xì)分后的膚色彩度分布如圖5所示.從圖5可以看出,女生膚色彩度在3.6～4.2分布較多,男生膚色彩度在4.1～4.5分布較多,女生的膚色彩度分布比男生更為均勻.數(shù)據(jù)表明,因女性膚色要比男性柔和雅致,所以女性彩度值低于男性.

2.3 面部膚色

從本次測(cè)量膚色數(shù)據(jù)可以推測(cè)出中間膚色.由表2可知,女生膚色色相系數(shù)中位數(shù)為4.60,男生為3.90;女生膚色明度中位數(shù)為6.00,男生為5.50;女生膚色彩度中位數(shù)為3.90,男生為4.30.女生中間膚色可確定為4.60YR 6.00/3.90,男生中間膚色可確定為3.90YR 5.50/4.30.通過數(shù)值轉(zhuǎn)換,可得到中間膚色的L*a*b*值與RGB值,見表3.

表 3 中間膚色的數(shù)值轉(zhuǎn)換Table 3 The color value conversion of median skin color

3 結(jié) 論

(1) 膚色色相一致為橙色或偏紅的橙色,并非黃色;女生膚色比男生的黃色成份更多一些.

(2) 膚色明度集中,在4～7之間;女生膚色明度高度集中在5.7～6.3之間,男生膚色明度高度集中在5～6.2,表現(xiàn)為通常認(rèn)識(shí)的女性膚色比男性稍“白”.

(3) 膚色彩度也非常集中,在3～4.9之間;女生的膚色彩度高度集中于3.6～4.2之間,男生的膚色彩度高度集中在4.1～4.5之間,表現(xiàn)為女性膚色比男性更顯柔和雅致.

(4) 根據(jù)本次測(cè)量結(jié)果,女生中間膚色為4.60YR 6.00/3.90,男生中間膚色為3.90YR 5.50/4.30.