無(wú)彩數(shù)碼提花織物的創(chuàng)新設(shè)計(jì)原理和方法

1、第27卷第4期2006年4月文章編號(hào):025329721(2006)0420001205紡織學(xué)報(bào)JournalofTextileResearchVol.27No.4Apr.2006無(wú)彩數(shù)碼提花織物的創(chuàng)新設(shè)計(jì)原理和方法周赳,吳文正(香港理工大學(xué)紡織及制衣學(xué)系,香港)摘要根據(jù)數(shù)碼設(shè)計(jì)原理,提花織物的創(chuàng)新設(shè)計(jì)原理和方法進(jìn)行深入分析,的建立方法。以單層結(jié)構(gòu)提花織物為基礎(chǔ),在CAD系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)織物結(jié)構(gòu)的自動(dòng)設(shè)計(jì),該設(shè)計(jì)原理和方。關(guān)鍵詞數(shù)碼;126:AInnovativeprincipleandmethodofcolorlessdigitaljacquardfabricdesignZHOUJiu,Franki

2、eNg(InstituteofTextilesandClothing,TheHongKongPolytechnicUniversity,HongKong,China)AbstractTheresearchoninnovativedesignofdigitaljacquardfabricscanbedividedintotwopartsaccording提花織物的設(shè)計(jì)一直是采取依樣仿制的設(shè)計(jì)模式,也就是先畫(huà)稿再進(jìn)行仿真結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。數(shù)碼提花織物是計(jì)算機(jī)技術(shù)與提花技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,其設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)流程完全建立在計(jì)算機(jī)識(shí)別和處理的數(shù)碼設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)對(duì)象直接采用計(jì)算機(jī)的圖像和色彩模式。這樣數(shù)碼提花

3、織物的創(chuàng)新設(shè)計(jì)效果完全超越了手繪圖案的表達(dá)極限,真正體現(xiàn)了提花織物所特有的藝術(shù)創(chuàng)新魅力。根據(jù)數(shù)碼設(shè)計(jì)原理,特別是數(shù)碼色彩原理,可以將數(shù)碼提花織物創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究在設(shè)計(jì)方法上歸為無(wú)彩和有彩兩種類(lèi)型,這里的無(wú)彩和有彩不僅僅是織物的色彩效果,更代收稿日期:2005-07-04修回日期:2005-10-31表數(shù)碼提花織物創(chuàng)新設(shè)計(jì)的模式。本文對(duì)無(wú)彩數(shù)碼提花織物的創(chuàng)新原理和方法進(jìn)行了深入剖析。1無(wú)彩數(shù)碼提花織物的創(chuàng)新設(shè)計(jì)背景111傳統(tǒng)提花織物的設(shè)計(jì)方法和主要特點(diǎn)提花織物的品種很多,從織紋結(jié)構(gòu)上看,主要有單層、重緯、重經(jīng)、雙層4種基本類(lèi)型。從傳統(tǒng)提花織物的整個(gè)設(shè)計(jì)流程看,紋樣和色彩的手繪設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)流程的起點(diǎn)

4、,工藝和織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的在于紋樣和色彩效果的復(fù)制(見(jiàn)圖1),受手繪技術(shù)作者簡(jiǎn)介:周赳(1969-),男,副教授,博士生。主要研究領(lǐng)域?yàn)榧徔棶a(chǎn)品,特別是數(shù)碼紡織品的研究與開(kāi)發(fā)?！?】紡織學(xué)報(bào)第27卷的局限,傳統(tǒng)提花織物的設(shè)計(jì)一直是一種被動(dòng)的設(shè)計(jì),是一種依樣仿制的藝術(shù)設(shè)計(jì)模式,其設(shè)計(jì)的最高境界只能是仿真,而且由于顯色原理的不同,這種仿1真只能是相對(duì)的仿真。設(shè)計(jì)手繪紋樣品種工藝意匠組織結(jié)構(gòu)樣卡根據(jù)數(shù)碼設(shè)計(jì)原理中的數(shù)碼色彩原理,將數(shù)碼提花織物的創(chuàng)新設(shè)計(jì)分為無(wú)彩和有彩兩種類(lèi)型,用于區(qū)分?jǐn)?shù)碼圖像的類(lèi)型和對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)方法。這里的無(wú)彩不僅僅是指提花織物色彩,更代表一種結(jié)合無(wú)彩模式數(shù)碼圖像設(shè)計(jì)原理的提花織物設(shè)計(jì)

5、方法,而計(jì)算機(jī)圖像只是作為提花織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的模板,就像藝術(shù)設(shè)計(jì)中造型的基礎(chǔ),()原理的應(yīng)用,解,其核心在于解決無(wú)彩數(shù)碼圖像應(yīng)用于提花織物設(shè)計(jì)的2個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié):數(shù)碼色彩設(shè)計(jì)和數(shù)碼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。無(wú)彩數(shù)碼提花織物的色彩設(shè)計(jì)以灰度色彩模式為基礎(chǔ);在織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,需設(shè)計(jì)并建立全系列數(shù)碼組織庫(kù),通過(guò)將無(wú)彩圖像的灰度級(jí)別與數(shù)碼組織庫(kù)中的組織直接對(duì)應(yīng)的方法完成其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。無(wú)彩數(shù)碼提花織物在織物結(jié)構(gòu)類(lèi)型上與傳統(tǒng)的單層及以單層為主的提花織物類(lèi)型一致,但其經(jīng)緯色彩的組合設(shè)計(jì)可以從傳統(tǒng)的捆綁設(shè)計(jì)中獨(dú)立出來(lái),形成藝術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的新亮點(diǎn)。圖1傳統(tǒng)提花織物的主要設(shè)計(jì)流程在提花織物設(shè)計(jì)流程中,意匠設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),它體現(xiàn)了提花

6、織物設(shè)計(jì)獨(dú)有的技術(shù)和藝術(shù)特點(diǎn),但由于提花織物的意匠設(shè)計(jì)繁瑣復(fù)雜,富,都是以經(jīng)驗(yàn)傳帶的方法進(jìn)行繼承CAD要目的,紋織CAD圖的制約,在設(shè)計(jì)理念上沒(méi)有更多的創(chuàng)新,無(wú)法真正體現(xiàn)數(shù)碼技術(shù)應(yīng)用所帶來(lái)的創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)。112數(shù)碼提花織物與無(wú)彩數(shù)碼提花織物數(shù)碼提花技術(shù)包括以紋織CAD系統(tǒng)為代表的輔助設(shè)計(jì)技術(shù)和以電子提花機(jī)與新型織機(jī)為代表的數(shù)碼生產(chǎn)技術(shù),其設(shè)計(jì)、生產(chǎn)在全數(shù)字控制的過(guò)程中完成,提花織物從設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)到提花信息數(shù)據(jù)均在計(jì)算機(jī)中處理、控制和傳輸,為提花織物的數(shù)碼創(chuàng)新設(shè)2計(jì)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。從本質(zhì)上看,提花織物的織紋色彩表現(xiàn)遵循設(shè)計(jì)色彩學(xué)中的混色原理,是織物結(jié)構(gòu)和原料色彩的完美結(jié)合,具體地說(shuō)就是通過(guò)紡織技術(shù)的物化

7、手段對(duì)紡織材料進(jìn)行審美加工的一種美的創(chuàng)造,完全符合藝術(shù)設(shè)計(jì)的概念表述,只要擺脫手繪紋樣的技術(shù)局限,直接面對(duì)客觀物象進(jìn)行提花工藝處理,就能夠?qū)崿F(xiàn)提花織物真正意義上的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。由于計(jì)算機(jī)提花技術(shù)原理源于提花織物的提花信息控制原理,所以利用數(shù)碼技術(shù)將客觀物象數(shù)字化,并將數(shù)碼圖像直接進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的構(gòu)想是可行的,該方法徹底擺脫了手工描繪的限制,將提花織物的創(chuàng)新設(shè)計(jì)貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)流程,為數(shù)碼提花織物的創(chuàng)新設(shè)計(jì)開(kāi)辟了廣闊的空間。數(shù)據(jù)碼提花織物設(shè)計(jì)流程如圖2所示。設(shè)計(jì)數(shù)碼化計(jì)算機(jī)品種工藝有無(wú)樣卡紋板數(shù)碼設(shè)計(jì)彩圖像數(shù)碼組織庫(kù)對(duì)象圖像2無(wú)彩數(shù)碼提花織物的創(chuàng)新設(shè)計(jì)原理211色彩設(shè)計(jì)原理根據(jù)設(shè)計(jì)學(xué)的色彩原理,無(wú)彩色系(

8、achromatic3color)由黑白和一系列的中性灰形成,而在計(jì)算機(jī)數(shù)碼色彩原理中,對(duì)應(yīng)的“無(wú)彩色”圖像可以用灰度色彩模式來(lái)表示和處理,灰度色彩模式中沒(méi)有色相、飽和度等色彩信息,只有一個(gè)亮度參數(shù),亮度值為最大時(shí)顯示白色;亮度值為最小時(shí)顯示黑色,此外所有的彩色圖像都可以通過(guò)色彩模式轉(zhuǎn)換形成“無(wú)彩色效果”,計(jì)算機(jī)對(duì)無(wú)彩圖像的表示是以不同的灰度級(jí)4別來(lái)實(shí)現(xiàn)的,灰度級(jí)別由灰度圖像的位長(zhǎng)來(lái)控制。表1為灰度圖像位長(zhǎng)與灰度級(jí)別的關(guān)系。表1灰度圖像位長(zhǎng)與灰度級(jí)別的關(guān)系位長(zhǎng)位124灰度級(jí)別級(jí)2416位長(zhǎng)位68灰度級(jí)別級(jí)64256圖2數(shù)碼提花織物的創(chuàng)新設(shè)計(jì)流程根據(jù)表1的數(shù)據(jù),8位256級(jí)灰度的“無(wú)彩色”圖像可

9、以滿(mǎn)足各種題材的圖像表現(xiàn),可以用0255表示不同亮度值的灰度。在正常的視覺(jué)條件下,肉眼可以分辨出64級(jí)灰度的圖像,設(shè)定64256級(jí)的灰第4期周赳等:無(wú)彩數(shù)碼提花織物的創(chuàng)新設(shè)計(jì)原理和方法【3】度級(jí)別基本可以滿(mǎn)足所有利用“無(wú)彩”數(shù)碼圖像進(jìn)行數(shù)碼提花織物設(shè)計(jì)的需要。關(guān)鍵的問(wèn)題是如何將計(jì)算機(jī)對(duì)無(wú)彩圖像的處理方法與提花織物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相結(jié)合。至于數(shù)碼提花織物的織紋色彩效果,可以在完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后根據(jù)設(shè)計(jì)的需要進(jìn)行經(jīng)緯配色,從而產(chǎn)生與提花織物織紋效果一致的織紋色彩。其結(jié)構(gòu)變化的本質(zhì)。圖3所示的是2種方法設(shè)計(jì)的五枚緞紋的全息組織,產(chǎn)生的效果與計(jì)算機(jī)灰度圖像的處理方法完全一致,在實(shí)際應(yīng)用中,全息組織的設(shè)計(jì)方法可以

10、千變?nèi)f化,但其組織數(shù)目是不變的。這就為建立無(wú)彩數(shù)碼提花織物的數(shù)碼全息組織庫(kù)提供了依據(jù),同時(shí)點(diǎn),540枚之間的有效組5,8,10,12,16,20,24,32,40。表2是各種組織循環(huán)下可建立的數(shù)碼全息組織的數(shù)據(jù)。根據(jù)滿(mǎn)足小于256灰度級(jí)別處理的要求,可以確定每一循環(huán)組織的全息組織數(shù)目和與之相應(yīng)的組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。數(shù)據(jù)如表2中加下劃線的數(shù)字所示。212結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理分析提花織物的結(jié)構(gòu)特征,不難發(fā)現(xiàn),單層結(jié)構(gòu)和以單層結(jié)構(gòu)為主的提花織物與無(wú)彩圖像的處理方法有著一定的共性,。計(jì),以五枚緞紋為例,、五枚經(jīng)緞,但,就可以看到圖3五枚緞紋數(shù)碼全息組織系列表2不同組織循環(huán)的影光組織可以產(chǎn)生的灰度級(jí)別灰度級(jí)別組織

11、循環(huán)M=NM=3無(wú)彩數(shù)碼提花織物的設(shè)計(jì)方法N4M=1N2M=311色彩設(shè)計(jì)方法客觀物象在數(shù)字化后形成計(jì)算機(jī)圖像,可以將所有的數(shù)碼圖像在輸入計(jì)算機(jī)后轉(zhuǎn)化為灰度圖像,在經(jīng)過(guò)圖像處理、修正和調(diào)節(jié)后,將滿(mǎn)意的圖像歸并為符合提花織物設(shè)計(jì)要求的灰度級(jí)別,其設(shè)計(jì)過(guò)程如圖4所示。數(shù)碼消色256級(jí)灰度歸并不同級(jí)別灰度調(diào)整5×58×810×1012×1216×1620×2024×2432×3240×4013172125圖4無(wú)彩數(shù)碼提花織物的色彩設(shè)計(jì)方法其中,當(dāng)組織間的組織點(diǎn)增(減)值M=N,灰度級(jí)別為:N-1;M=N2,灰度

12、級(jí)別為:2(N-1)-1;當(dāng)M=N4,灰度級(jí)別為:22(N-1)-1-1;當(dāng)M=1,灰度級(jí)別為N(N-2)+1;N表示組織循環(huán)數(shù)。該計(jì)算方法適用于所有規(guī)則緞紋和斜紋組織建立相應(yīng)的數(shù)碼組織庫(kù),當(dāng)M為1時(shí),建立的數(shù)碼組織庫(kù)就是該組織的數(shù)碼全息組織庫(kù),組織庫(kù)中包含了該組織的所有變化。圖4中數(shù)碼圖像可以通過(guò)攝像、掃描和格式轉(zhuǎn)換等數(shù)字化方式得到,并在各種色彩模式下創(chuàng)新和處理,最后將彩色圖像消色后形成256級(jí)灰度圖像,并根據(jù)圖像特點(diǎn)進(jìn)行灰度調(diào)整。因?yàn)闆](méi)有色彩差別,所以需要將灰度的對(duì)比加大,確保灰度級(jí)別中最亮和最暗的灰度值為亮度值255和0,這樣在下一步灰度歸并時(shí)可以保證灰度圖像的最佳效果?；叶葰w并的原理為

13、加大每一灰度級(jí)別的級(jí)差從而減少灰度級(jí)別。如256級(jí)灰度亮度級(jí)差為1,128級(jí)灰度亮度級(jí)差為2,64級(jí)灰度亮度級(jí)差為4,經(jīng)灰度歸并的計(jì)【4】紡織學(xué)報(bào)第27卷算機(jī)圖像具有明確的灰度階層。與傳統(tǒng)提花織物計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)不同,該圖像沒(méi)有必要如手工意匠處理一樣對(duì)圖像邊緣進(jìn)行修改,相反數(shù)碼圖像頻繁的灰度交叉細(xì)節(jié),不僅不會(huì)影響數(shù)碼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效果,而且會(huì)減少織紋圖案塌邊等病疵的產(chǎn)生。312結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法圖5影光組織3無(wú)彩數(shù)碼提花織物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不是被動(dòng)地根據(jù)意匠色單個(gè)設(shè)計(jì)組織,而是研究建立數(shù)碼全息組織庫(kù)的方法,以不變的組織庫(kù)組織去滿(mǎn)足不同灰度級(jí)別數(shù)碼圖像的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要。31211數(shù)碼組織庫(kù)建立的方法,但相同組織循環(huán)

14、的組織庫(kù)。根據(jù)影光組織設(shè)計(jì)原理,以緞紋或斜紋原組織為基礎(chǔ)組織,建立從經(jīng)面(緯面)5逐步過(guò)渡到緯面(經(jīng)面)的組織系列,過(guò)渡的方向主要有斜向、橫向和縱向過(guò)渡,見(jiàn)圖5。斜向過(guò)渡由于組織結(jié)構(gòu)平衡能力差而較少使用;橫向過(guò)渡主要用于設(shè)計(jì)經(jīng)密小于緯密的品種;縱向過(guò)渡主要用,M=N、N2、M=N4、M=1。圖6表示八枚緞紋組織分別采用M=8、M=4、M=2的組織點(diǎn)增加方式(自上而下)建立的組織庫(kù)。無(wú)彩數(shù)碼提花織物的組織庫(kù)根據(jù)影光組織的組織點(diǎn)增(減)值M來(lái)確定,M取該組織完全循環(huán)數(shù)時(shí),形成的組織庫(kù)組織數(shù)目最少;當(dāng)M取1時(shí),組織庫(kù)組織數(shù)目最大,形成該基礎(chǔ)組織的全息組織庫(kù)。圖7為八枚緞紋組織的全息數(shù)碼組織庫(kù),組織庫(kù)

15、中有49個(gè)組織?；A(chǔ)組織的組織循環(huán)越大,可設(shè)計(jì)出的全息組織庫(kù)的組織數(shù)目越多。圖6影光組織過(guò)渡的組織點(diǎn)增加方法圖7八枚緞紋組織無(wú)彩數(shù)碼提花織物組織庫(kù)31212數(shù)碼組織庫(kù)的應(yīng)用方法從全息數(shù)碼組織庫(kù)的設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)方法可以看出,某一類(lèi)型組織的全息數(shù)碼組織庫(kù)包含了該組織的所有組織變化,如圖7中的組織庫(kù)包含了八枚緞紋的所有變化,利用該組織庫(kù)中的組織可以對(duì)無(wú)彩數(shù)碼圖像進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),無(wú)彩數(shù)碼圖像中灰度的亮度值是進(jìn)行組織對(duì)應(yīng)的基本參數(shù),亮度值最大、最小值根據(jù)經(jīng)緯紗線色彩配置的不同,可以分別對(duì)應(yīng)組織庫(kù)中兩端的緯面、經(jīng)面或經(jīng)面、緯面組織,中間的灰度則根據(jù)其亮度值的級(jí)差大小可以在組織庫(kù)中找到相應(yīng)的組織,該方法完全滿(mǎn)

16、足數(shù)碼圖像灰度和組織庫(kù)組織智能配對(duì)的技術(shù)要求。從工藝角度看,數(shù)碼組織庫(kù)中的組織由于組織循環(huán)相同,結(jié)構(gòu)緊度相近,能自動(dòng)滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)平衡的要第4期周赳等:無(wú)彩數(shù)碼提花織物的創(chuàng)新設(shè)計(jì)原理和方法【5】求。另外,不同組織循環(huán)的組織庫(kù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的選用標(biāo)準(zhǔn)只與設(shè)計(jì)織物的經(jīng)緯密度有關(guān),因此,只要建立合適的數(shù)碼全息組織庫(kù),就能實(shí)現(xiàn)無(wú)彩數(shù)碼提花織物的智能設(shè)計(jì),且與數(shù)碼灰度圖像的具體內(nèi)容無(wú)關(guān),也就是對(duì)數(shù)碼圖像可以進(jìn)行沒(méi)有限制的創(chuàng)新效果設(shè)計(jì),且數(shù)碼灰度圖像規(guī)格越大,織物經(jīng)緯密度越高,織物的效果越逼真。物創(chuàng)造了條件,也為提花織物計(jì)算機(jī)智能化設(shè)計(jì)的技術(shù)研究提供了有效的理論依據(jù)。隨著數(shù)碼提花織物創(chuàng)新設(shè)計(jì)概念的提出和完善,必然

17、會(huì)迎來(lái)一輪提花織物創(chuàng)新設(shè)計(jì)的新潮流。FZXB參考文獻(xiàn):1浙江絲綢工學(xué)院,蘇州絲綢工學(xué)院.織物組織與紋織學(xué)(下冊(cè))M.北京:,1997.387-409.2北京:中國(guó)4結(jié)語(yǔ)無(wú)彩數(shù)碼提花織物創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究,結(jié)構(gòu)學(xué)、師的創(chuàng)新空間,.J.流行色,2000,(1):74-4周赳.電子提花黑白景像織物的產(chǎn)品設(shè)計(jì)原理J.紡織學(xué)報(bào),2002,23(1):38-40.5周赳.數(shù)碼提花織物的研究理論和研究框架J.紡織學(xué)報(bào),2003,24(3):17-18.我刊論文榮獲第三屆中國(guó)科協(xié)期刊優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文獎(jiǎng)由紡織學(xué)報(bào)推薦的論文“人造血管的生物力學(xué)性能表征”(作者:王璐、丁辛、DurandBernard,刊登于紡織學(xué)報(bào)2003年第1期)榮獲第三屆中國(guó)科協(xié)期刊優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文獎(jiǎng)。中國(guó)科協(xié)期刊優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文評(píng)選活動(dòng)由中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主辦,從2003年起每年一屆,每屆評(píng)出100篇優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文