曙光模型 2021-07-22 12:55

本篇主要介绍如何选定正确的车体颜色,以及对装饰条纹文字标识等涂装特征的考察与设置,并在结尾处公布第一批东风4B模型的局段车号。

      东风4B型机车生产周期长、运用单位众多,其涂装特征都会因厂修段修等原因千变万化,绝非是简单的“橘子、西瓜、武警”三种主流颜色组合就能概括的。同一种主流涂装方案也会存在着不小的差异,如下图中的四台“橘子”,左侧的2309号车体为橘红色,2669号则为橘黄色,后方的2606号和2235号为广机独有的粉橙色,但两台车的颜色又因油灰污渍的原因,看上去也不是完全的一样。

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      外观尽可能忠于原型车的模型产品,不仅需要精确的三维特征,还需要涂装对原型车的准确还原。因东风4B型机车早已成为中国铁路的一个符号,众多模型厂家都出品了各类东风4B的模型,包括了大比例的静态模型及N比例的动态模型,但这些产品受制于成本或理念等因素,对于真车的还原程度不一。我们的产品定位是可同时兼顾行车高可靠度的动态模型外观高还原度的静态模型


一、油漆颜色

     油漆颜色不像是车体的三维尺寸,有图纸资料或测量数据这类非常明确的衡量标准,来判断模型的还原是否准确。我们要明确:如何定义颜色的“对”和“错”?像与不像?

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所见的颜色不一定是真实的颜色

      首先,因为一些主观因素,我们通过照片所看见的颜色,不一定就是真实的颜色。

人眼导致的差异:初中生物课就讲过,人的视网膜都是由锥细胞和杆细胞构成的,每个人的三种锥细胞分布也有差异,因此每个人看到的颜色确实都不会太一样。可能我花了40个小时调了20多版的颜色,让另一个人来看,可能根本看不到区别。反之,我看着没区别的颜色在另一个人看来,偏差可能会很大。

      

传递媒介导致的差异:在信息交换的过程中,同一个颜色通过不同媒介呈现出的效果,也有很大区别。首先是相机或手机的CMOS传感器,各家的interpolation算法不一样,然后是生成压缩格式图像的算法不一样,同时拍摄环境不一样会导致反射光的光谱不一样,最后就是作为呈现媒介的显示器的Gamma和静态对比度、亮度不一样。结果就会导致同一个颜色,通过不同媒介的传播,最后呈现出来完全不同的效果。

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后期修图导致的差异:后期修图也是造成实际颜色与照片呈现颜色产生差异的一大原因,比如很多人喜欢后期调整照片的对比度、饱和度等,使照片看起来色彩感更强。在东风5模型上市后,也有玩家拿调高饱和度后的1155号照片与模型做对比,认为模型的颜色与真车不符。为了达到艺术效果,对于照片色彩的加工制作是没有限制的,所以很多照片中的车体颜色的真实性确实不能作为参考,这里举一个比较夸张的例子:

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      所以同一辆车在不同环境光线条件下被拍到,被不同的人为了不同艺术目的加工过后,最终在不同的显示器或相纸上呈现出来的,是完全不同的颜色。讲了这么多,我们并不是要说“因为这么多主观干扰因素,所以胡搞一气就行了”。相反,我们要说的是如何才能获取到原车真实的颜色,并将其呈现在模型上。当然,篇幅有限……


真实的颜色也会受到影响

      上一节讲过,主观因素导致了很多照片呈现的车体颜色,与真实的颜色存在偏差。在此之外,客观存在的真实颜色,也会因为种种原因,在不同条件下产生视觉差异。其原因主要有三:

1、运用中自然风化对车体颜色造成的改变:机车在运用时,车体都会因日晒雨淋、热胀冷缩等导致醇酸漆的漆膜破坏。再加上大气中酸性物质的腐蚀、油污的浸润等作用,使得机车即使在同一段修周期内,不同时刻的车体颜色也会存在不同的状态。下图中封存状态的3946号机车,就能很清晰的展示自然风化对车体颜色造成的改变。左右两张照片拍摄的日期相隔约一年,拍摄角度与光照条件(都是在下午1点左右拍摄,空中都无云)近乎相同。经过一年的自然风化,可观察到:车体绿色油漆色相发现转变、部分漆皮脱落露出“武警”原色、车顶灰色油漆泛黄并出现大量锈迹、排障器红色油漆光度明显降低。自然风化对于车体颜色的影响是显而易见的。

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2、污染物对车体颜色造成的改变:车顶区域覆盖的油烟、车体及走行区域覆盖的尘土都会对机车的实际颜色造成影响。

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      先前我们制作X70平车的时候,选用了两种颜色制作转向架,比较成功地还原了自然环境和钢铁相互作用下形成的运用状态的转向架颜色。但内燃机车的情况则完全不同于平车,内燃机车车体面积大,大红大绿的油漆颜色通常有半光泽表面。模型若是做出厂车体旧化的话,不仅要考虑土壤的作用效果,还要考虑受污损的范围和分布状态,很难操作。而且在生产过程中,很难要求在一批总产量几百到一千多的模型里,对每几十台单独车号的模型做不同的旧化调色。先前对于东风5模型走板旧化的处理就耗费了巨量的人力与物力。


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      对于因油污覆盖,车体颜色太难辨认的机车,我们在选号的时候都会将其甄别掉。如上图中的两台机车,左侧机车车体洁净、颜色准确,可用于实地取样;右侧机车车体明显覆盖有尘土、污垢及锈迹,难以准确取样。所以当我们使用任何一种方法对真车油漆颜色进行取样时,清洁工作都是必要的。(具体取样方法下面会详细介绍)

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3、光线对于车体颜色造成的改变:对于那些无法亲临现场、实地取样的机车,照片依然还是车体颜色的参考资料之一。除去第一段讲到的修图等主观因素的影响,光线光源等客观条件作用于车身上,也会对照片呈现出的车体颜色产生干扰。而即使光源一致的情况下,由于明暗关系的改变,也会呈现完全不同的颜色:

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如果醇酸漆的漆膜比较新,或者平时清洁做得好,光泽本身对颜色观感的影响会很大,从亮度到色相都会受到影响


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即便是哑光涂层,日晒雨淋之后,也会受到影响。即便抛开高光区,比较普通暗区和临近的阴影区,颜色表象也会有极大差异


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在夜间,漆膜颜色在钠灯和LED灯环境光源下,呈现的亮度与色相都完全不同(左侧偏白,右侧偏黄)

摄影:Wechat 后生仔/HKP


      所以,真实世界的真实颜色也难以直接采样并转化为模型使用的颜色。这需要我们了解颜色的本质,从纷繁多变的表观中取得可以用于生产的可靠颜色。

      

颜色学五分钟讲义

      通俗起见,不用任何严谨的定义,尽量举例说明。不讲这段可能后面的就没法讲了。

      可见光是特定区间内不同波长的电磁波的集合,不同的波长被人眼感知为不同的颜色,而同一种颜色根据其照度的不同,也会累积呈现不同的表象。

      颜色有几个要素,第一个是色度,或者说饱和度(其实二者严格意义上说是在不同条件下使用的,此处不能展开),比如拿芬达饮料瓶的橙色和一颗橙子对比,橙子是橙色,但是没有芬达的颜色那么“纯”(或“艳”)。

      色度引出一个概念就是纯色和消色的概念。什么是消色?就是黑白灰。比如一个不那么“”(或“艳”)的红色或者绿色,其实就是掺了黑白灰的“纯红”或者“纯绿”,而白色多就是亮度高,黑色多就是亮度低。——黑白灰是只和亮度相关的颜色——白色变暗就成了浅灰深灰等等一直到黑色。纯黑的物体那就是没有反射光和发射光的物体(就此打住,不讲普朗克)。

      色相是什么,可以理解为赤橙黄绿青蓝靛紫是8种颜色构成的“调料”,如果亮度相同、没有掺杂黑白灰的时候,一种颜色中所占的每一种“调料”的分量列出一个表来,这个表就是“色相”。

      对比度和反差两个概念在这里就不说了,因为我们今天只探讨颜色。

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原图来自Wikipedia,自行翻译


      现实当中,一般来说我们用两种模式来描述颜色,一个是孟塞尔系统(其实是麦克斯韦提出的),一个就是我们平时常见的多色模式。前者的衍生品如典型的CIE色彩空间(Lab系统或YUV系统),后者的衍生品就是我们最熟悉的RGB和CMYK系统。二者的区别是后者不再区分三种状态量,而是用几种颜色的亮度坐标去混合出来一个颜色(如七色光合成白光)。

      但不论哪个模式,都是试图把颜色分为不同的维度,用多个可量化的值来表达一个特定的颜色。通俗来说,每一个颜色可以被拆解为色彩空间中的一个区块。区块划分的疏密程度是我们用位数/精准度衡量的,坐标刻度划分的越细,每一个点就越可能接近真实世界要被表达的相应颜色。

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示意图来自Wikipedia


      对于用来显色的设备,比如印刷系统和电子显示器件,虽然一个是反射光,一个是发出色光,但都要把颜色拆解为不同的元素色,比如印刷时候用的青\品红\黑和显示时候用的红\绿\蓝,然后以每个颜色取不同值的方式将其表达出来。

      因此,实际上调和油漆的时候,既没有理想中的“纯色”颜料也不是用这种纯色颜料兑进去黑白灰来调色的。因为每一种颜色都同时具有亮度、色相和饱和度三个属性,所以不同的颜色混起来要生成什么颜色,操作起来就像矩阵加法一样。所以第二种模式,也就是CMYK或者RGB系统使用的更容易。


      我们常说的RAL/劳尔、 PMS/潘通以及比如JPMA、HKS、NCS、GSB等等都是我们常用的颜色体系,是由成堆的单一颜色构成的,这是方便印刷与涂料染料工业操作的一种方式,因为每一个颜色都是用固定配比从一些基础颜色当中生成的,极大简化了工业生产的工艺可控性。

      中国铁路的“东风”、“韶山"系列机车的油漆颜色一般使用的是GSB(GB3181)漆膜颜色国标体系,而新系列的机车使用则是RAL体系。


获取及还原真实颜色的方法

     讲完主观因素及客观环境对车体颜色造成的差异,又简述了颜色学的基本知识,最后来讲我们是如何获取还原车体颜色的。这大概可以归结为如下三种方法:

1、资料的整理与研究:包括厂图资料、颜色标准、运用单位领导和职工的指导等;

2、色卡取样;

3、灰度卡测量与计算;


      对于车体颜色的考证还是先从技术资料开始。首先还是要声明几点,我们见过的所有中国机车的图纸,都对机车的油漆、装饰、文字标识有明确的标注,并非像有些流言所说的“中国机车的涂装在出厂时就没有标准”。根据我们的经验,“东风”、“韶山”家族机车的油漆颜色使用的都是GB3181体系的“国标色卡”,如图(以东风8B型为例):

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     但在拿到东风4B型机车的图纸后,我们发现在“油漆及装饰”图纸中标注的“车皮绿”、“纺湖”、“豆灰”等色号名称,在现行的“国标色卡”中均未出现。起初我们以为是GB3181号国家标准在版本更新时,色号的名称曾发生过改变,于是我们费了好大的工夫,凑齐了自1983年颁布以来所有版本的GB3181色卡。然而东风4B型图纸中的色号,并未出现在任何一个版本的国标之中。

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      后来我们才意识到,东风4B型机车上线运营之时,第一版“国标色卡”尚未颁布,也就是说厂图中颜色并非是国标色号,而很有可能是大连海鸥油漆厂的色号。而且,图纸中也没有附注非标色号与国标色号的转换说明(东风8型最开始用的也不是国标色号,但附有转换说明)。


      由于不了解更多的情况,不清楚各个路局有没有下发过统一的标准涂装技术文件,但是就访问过的几个机务段来说,或电话咨询过的班组领导都没有提到过这样的文件,而且不同运用单位使用的色卡、色号、油漆供应商都是不同的。虽多数单位使用的油漆均为国标色号,但在色号的选择上,各单位并不统一,例如“西瓜”色机车装饰带的颜色,就统计到6种不同的色号。

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     再比如东北地区很多单位使用的是大连油漆厂的“海鸥牌”色号,又如深得车迷喜爱“广机色”客运型机车的粉橙色亦不是任何一种国标色(好像后来广州机务段也不刷这个颜色了)。此外,也有因油漆供应商改变,油漆方案资料遗失,车间主动简化更改油漆方案等原因,造成同一运用单位在不同时期,对于机车的油漆涂装出现变化的情况。下图中“海鸥牌”色号的“浅银灰、车皮绿”都不是国标色号的名称。

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      我们能统计到的机车油漆供应商,有海鸥、双塔、湘江、铠威、船牌……不知道总共多少个厂牌。有些单位也许是因为技术文件的更换,甚至同时混用三个厂牌的油漆。本来曾经想过找这些厂销售科的人问一下拿个色板,后来才知道,其实每一批供应的色号,也不是完全相同的,只要他们的客户不反对,那么就问题不大。只能说大体上有据可循。

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      由于技术资料只能提供有限的油漆颜色信息,并且东风4B型机车的涂装种类多、样式杂,我们就需要前往各个地区,在现场使用色卡,通过可控的、已知的色标,在使用中灰板校正的情况下,在合适的位置取样,尽量减少光源入射角和局部镜面反射的影响,从而获得全面的测量数据。

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      使用标准色标比对的基础是定义环境光照的色彩空间,依靠肉眼不能完成的任务需要借助图片,科学的方式是把图片的颜色信息通过标定映射进合适色温范围和亮度范围内,所以需要辅助的标定工具。使用中灰板除了可以矫正色温以外,另一个好处就是在RAW内部可以 把纯色曲线拉出来(但是标定对比度的上界下界的时候,要求用点测光把曝光值做好,动态范围的设置与普通照相截然不同。即便这样,因为没有任何一种CMOS是线性变换的,所以对亮部和暗部的曝光还必须分开,使用两张以上照片;有时候根据现场条件不同,锁定曝光之后移开相机方可得到比较可信的效果)。这样当进入Lab通道的时候,取色就非常准了。具体过程不再详述。因为这里面还涉及到入射色映射到反射色的办法,还有RGB比例的问题。而且因为Lab的色与空间远远大于sRGB,所以差不多是只看数据不看颜色地导出数据。此外,最简单的色系转换公式其实也都没法用到反射色上。不能直接做减法。但是还是有办法的,那就是依赖一个标定体系,可以映射出来。

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      除上述方法以外,我们也尝试过用油漆班组师傅铲下来的旧车皮,或用过的喷漆遮盖纸,作为样板直接调配油漆。毕竟铁路上大小机务段修车频繁,铲下来的油漆皮又没有任何价值,发动好友托人找点垃圾很容易。只是有时候托人找来的漆皮一看就是严重褪了色的(如果是崭新的那自然不会有人铲),所以能用得上的也不太多。

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     对于无法现场取样的机车,因照片呈现颜色的不准确性,需要结合其他资料与分析方法,加上颜色学知识,共同推定车体的真实颜色。这个过程需要反复打样,再进行调整,最后才能确定出尽量还原真车的颜色。

      将多种方式方法共同应用,对重视有据可查的资料广泛收集,我们因此能够尽可能准确地以科学依据为指导还原实车颜色,在模型产品中压缩“玄学”和“神韵”发挥的空间。


     最后一步就是,我们会根据模型所处的室内环境光源的特点,对确定的颜色作小的微调,结合生产的可行性,从趋近的色标中选择合适的基色并且按确定的颜色加以调配。由于观赏模型的活动大多发生在室内。室内的照明光线无论是窗口射进来的日光还是灯具的照明灯光,都与户外光照环境差别很大。除了色温以外,在漫射、光源方向等方面有显著不同。考虑到用户购买模型的最大需求就是观赏(跑车也不过是动态观赏),我们对漆膜光度还做了微小的调整,使得在简易摄影装置(比如手机)上呈现更好的效果。

      总体上我们还是以6400K环境光作为颜色标定的基准。有些车型的漆膜在您看起来可能与现实有可观察到的分别,如身处四川盆地阴天较多,您印象中的成局车头的颜色观感可能和实车的颜色有所差别。在先前东风5模型的1204号车上,我们实验性地考虑到青藏高原多强烈日光的环境光线,在知道较准确厂修颜色信息的时候故意根据人们的印象和室内环境对颜色做了修正。在1858号车上,为了追求旧化效果,车顶使用其他的颜色作为基色。但是本次东风4B模型没有这样的调整。我们给的建议是,拍照的环境光源还是以白色LED照明为佳。


二、装饰条带

      说完油漆颜色再来说车体的装饰带条纹,如果说东风4B型机车的颜色是五花八门,那么用天马行空来形容该车端面的“V”字形装饰带,就再合适不过了,因为它真的取决于油漆师傅的手艺。

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      东风4B型机车装饰带的尺寸在厂图中有明确标注,所以在出厂状态下的各机车的装饰带形状无明显区别,但机车若是需要在厂修段修时重新喷涂装饰带条纹,那就是完全另一种情况了。因为机车的端面为三段曲面造型,而曲面上的“V”字形装饰带本身又是曲线。在如此“曲上加曲”的状态下,各厂段的油漆师傅是很难在机车端面上喷涂出符合图纸尺寸的装饰带的。

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      因此,多数运用单位对于东风4B型机车装饰带的喷涂并无统一标准,由此导致该车除原厂涂装以外的装饰带样式千变万化。可能是考虑到油漆作业太过复杂,在东风4B型机车之后,国铁机车的装饰条纹多采用直角折线设计,“曲上加曲”的情况则很少再出现。可见对于模型制作来说,东风4B型机车在各个方面都有很高的难度。

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      但为了尽可能还原每一台真车的形态,我们花了很大的功夫,对着修正后的照片一点点的抠出每一台备选车号的条纹和路徽,再导入3D建模,与车体曲面相贴合,从而使模型的装饰带都与原车号在取样时的状态相吻合。我们不惜制作大量的专用喷油模,就是要拒绝涂装一款多用或错款的情况,这也是我们决定自己制作东风4B模型的初心之一。但至于一些过于奇葩的车号,如“V”字条纹不对称的车,I端II端“V”字条纹差异过大的车,就不再考虑制作模型了。


三、文字标识

      同油漆颜色、装饰条纹一样,东风4B型机车的车体文字与标记,因技改、厂修、段修等原型,致使其数量、样式、位置皆多变不一,让人眼花缭乱。

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      在“油漆及装饰-字样”图纸中,车体文字及标识的字样及尺寸均有详细的标注。除车号、路徽、局段外,东风4B型机车出厂时共有文字标记9处:包括“充电插座”、“预热锅炉外电源插座”、“架车处”、“承吊处”、“燃油加入口”、“滑油加入口”、“冷却水加入口”、“污油”、“油箱容积9000升”,另有表示机车端位的罗马数字“I”、“II”各两处。车号为出厂状态的模型,车体标记均采用该厂图中的字样要求,局段及车号字体则采用铁路标准TB1-77中的字样要求。


      虽机车在出厂状态下的文字标记相对统一,但在每一次厂修及段修时,车体文字标记都会发生变化。标记内容较为常见的变化如: 

  • 根据技改加喷“列车管”、“救援吊座”、“最高运行速度”等标记;

  • 根据运用需要加喷“电化区段 严禁攀登”、“严禁敲击”等标记;

  • 将“架车处”与“承吊处”的汉字标记改为符号;

  • 取消“污油”、“充电插座”、“预热锅炉外电源插座”等标记;


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      除标记本身的增减及内容的变化外,标记字体改变也是显而易见的。因各运用单位喷字工艺的不同,使得标记字体并无统一标准,图纸字体、喷字模板字体、电脑雕刻字体、喷漆师傅自创字体等各式字体都出现在不同时期、不同运用单位的机车上。甚至不同的字体同时出现在同一台机车上的情况,也不算少见。

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      除了车号为出厂状态的模型外,其他运用状态车号的车体文字标识,都来自于实地取材。和装饰条纹同理,每一台模型的文字标识都与原车号在取样时的状态相吻合。

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第一批车号局段

      第一批东风4B型内燃机车模型共21个车号,6种款型:原型、原型改高原型、B改D型、大连厂统型改进型、资阳厂统型改进型、统型改进型改防风砂型。车号局段包括了其他品牌同型产品鲜有涉及的小众局段,也有可用于牵引工程列车的工程局车号。车号涂装请见下图(显示颜色可能存在偏差,以实际产品为准):

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      下篇文章将介绍首批车号的细节差异(风笛、标志灯、后视镜、电阻制动散热窗等)及机械结构特点。