周 赳，唐瀾倩

(浙江理工大學(xué) 先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310018)

中國古代紡織面料的黑白灰仿真設(shè)計(jì)大部分通過手工完成［1-2］，主要有2種方法：一是直接對黑白畫稿進(jìn)行黑白灰仿真織物設(shè)計(jì);二是利用彩色圖案進(jìn)行黑白灰仿真織物設(shè)計(jì)。當(dāng)彩色圖案用于黑白灰仿真效果的織物制作，傳統(tǒng)的提花織物設(shè)計(jì)方法需要先將彩色圖稿重新設(shè)計(jì)成黑白效果圖案，再針對性進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其流程為：彩色圖稿—灰度圖像—結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)—黑白仿真提花織物。

傳統(tǒng)的黑白仿真提花織物依賴視覺經(jīng)驗(yàn)，以灰度模擬彩色的明度效果，在色彩與灰度的轉(zhuǎn)化過程中，會(huì)丟失很多色彩信息，仿真偏差很大。另外在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，采用一般的影光組織進(jìn)行提花織物設(shè)計(jì)，由于結(jié)構(gòu)間會(huì)產(chǎn)生相互遮蓋的效果，生產(chǎn)的織物無法與理論上的灰度仿真設(shè)計(jì)效果保持一致，而且設(shè)計(jì)過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，在技術(shù)上存在很多制約因素，無法進(jìn)行大批量生產(chǎn)應(yīng)用［3-5］。

隨著數(shù)碼設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)碼圖像可以直接用于提花織物的設(shè)計(jì)，而針對灰度仿真效果提花織物的設(shè)計(jì)往往直接應(yīng)用黑白效果的數(shù)碼圖像［6-7］。研究發(fā)現(xiàn)，利用彩色效果的數(shù)碼圖像同樣可以進(jìn)行灰度仿真效果提花織物的設(shè)計(jì)［8-10］，且其原理和方法與傳統(tǒng)方法不同。利用彩色數(shù)碼圖像與黑白效果相互轉(zhuǎn)換的原理，可方便地將組合結(jié)構(gòu)應(yīng)用于灰度仿真的數(shù)碼提花織物設(shè)計(jì)，并在灰度表達(dá)上能夠達(dá)到高保真的效果。

本文以數(shù)碼設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用為前提，研究彩色圖像設(shè)計(jì)灰度仿真效果數(shù)碼提花織物的原理和方法。借鑒數(shù)碼圖像的色彩原理，采用分層組合設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了基于彩色圖像的灰度仿真提花織物的設(shè)計(jì)創(chuàng)新，為數(shù)碼提花織物的設(shè)計(jì)創(chuàng)新提供借鑒。

1 基本原理與方法

1.1 基本原理

數(shù)碼彩色圖像每個(gè)像素點(diǎn)的色彩效果由原色數(shù)值混合而成?？椢锏念伾畔⒂山?jīng)緯紗線交織層疊傳遞，顯色效果與數(shù)碼彩色圖像顯色效果異曲同工。

當(dāng)數(shù)碼彩色圖像直接轉(zhuǎn)變成黑白灰效果圖像，其像素點(diǎn)只有亮度值。若將數(shù)碼彩色圖像分成若干顏色灰度圖像層，將各層圖案明度信息用組織結(jié)構(gòu)分開記錄，再用合理的組合方法將其組合疊加，得到的像素點(diǎn)即為若干顏色明度的疊加值，得到的織物組織結(jié)構(gòu)圖保存了數(shù)碼圖案的明度信息。若干單層結(jié)構(gòu)組合疊加原理更接近數(shù)碼圖案的色彩構(gòu)成原理，彩色圖像的灰度仿真效果得到明顯提高，與傳統(tǒng)黑白仿真提花織物方法不同，創(chuàng)新的設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

圖1 數(shù)碼灰度仿真提花織物設(shè)計(jì)方法流程Fig.1 Design process of digital grey simulative jacquard fabric

1.2 設(shè)計(jì)方法

根據(jù)圖2的流程，基于數(shù)碼技術(shù)的應(yīng)用，提出一種彩色圖案制作灰度仿真數(shù)碼提花織物的設(shè)計(jì)方法。主要有3個(gè)步驟：彩色數(shù)碼圖案分色分層、全顯色組織的設(shè)計(jì)以及組織替換形成織物組織結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)。

1.2.1 彩色數(shù)碼圖案分色分層

先將彩色圖案數(shù)碼化處理。根據(jù)彩色數(shù)碼圖案的色彩效果確定基本色，對彩色數(shù)碼圖案進(jìn)行分色分層處理，分色圖層數(shù)為偶數(shù)。特征在于每個(gè)分色圖層規(guī)格與原彩色數(shù)碼圖案規(guī)格相同且只包含其中1個(gè)基本色的色彩信息，1個(gè)基本色對應(yīng)1個(gè)單色效果的色彩圖層，稱為單色圖層。

1.2.2 全顯色組織的設(shè)計(jì)

全顯色組織設(shè)計(jì)要求在全息組織設(shè)計(jì)過程中設(shè)置全顯色技術(shù)點(diǎn)，應(yīng)用全息組織設(shè)計(jì)每個(gè)單色圖層的結(jié)構(gòu)圖，多個(gè)單色圖層的結(jié)構(gòu)圖組合后顯色點(diǎn)彼此互相不遮蓋，能達(dá)到全顯色的效果。具體方法包括全顯色組織點(diǎn)的設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)組織的設(shè)計(jì)以及配合組織的設(shè)計(jì)應(yīng)用3個(gè)步驟，本文以16枚組織為例進(jìn)行設(shè)計(jì)說明。

1)全顯色組織點(diǎn)的設(shè)計(jì)。選擇2個(gè)基本組織A、B，A和 B組織循環(huán)數(shù)相同，但具有不同的起始點(diǎn)。

根據(jù)B的組織特征，對A設(shè)定全顯色技術(shù)點(diǎn)，根據(jù)A的組織特征，對 B設(shè)定全顯色技術(shù)點(diǎn)［11］，如圖2所示。

圖2 基本組織A、B及其全顯色技術(shù)點(diǎn)Fig.2 Primary weave A and B and its full-color points.

2)基礎(chǔ)組織的設(shè)計(jì)。以A的原組織點(diǎn)為起始點(diǎn)，在保持全顯色技術(shù)點(diǎn)不被遮蓋的前提下設(shè)計(jì)1組影光效果的組織，稱之為基礎(chǔ)組織。圖3所示為16枚緯向加強(qiáng)的基礎(chǔ)組織的設(shè)計(jì)效果。

圖3 基礎(chǔ)組織設(shè)計(jì)(緯向加強(qiáng))Fig.3 Basic weaves design(weft-reinforcing)

圖4 配合組織設(shè)計(jì)(緯向加強(qiáng))Fig.4 Joint weaves design(weft-reinforcing)

3)配合組織的設(shè)計(jì)。以 B的原組織點(diǎn)為起始點(diǎn)，在保持全顯色技術(shù)點(diǎn)不被遮蓋的前提下設(shè)計(jì)1組影光效果的組織，稱之為配合組織。圖4所示為16枚緯向加強(qiáng)的配合組織的設(shè)計(jì)效果。

1.2.3 組織替換形成織物組織結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)

將分色獲得的單色圖層處理成灰度模式，各圖的灰度級別不超過設(shè)計(jì)的全顯色組織數(shù)目，確定灰度圖像中黑到白與全顯色組織中的緯面到經(jīng)面組織的替代關(guān)系，并保持不變，將組織分別與單層圖中相應(yīng)的灰度級一一替換，形成對應(yīng)的織物單層結(jié)構(gòu)圖;將所有單層織物結(jié)構(gòu)圖組合形成一個(gè)織物組合結(jié)構(gòu)圖，具體步驟如下。

1)將完成的單色圖層中奇數(shù)層圖像灰度與基礎(chǔ)組織一一替換，形成各自的單層織物結(jié)構(gòu)圖。

2)將完成的分色圖層中偶數(shù)層圖像灰度與配合組織一一替換，形成各自的單層織物結(jié)構(gòu)圖。

3)將單層織物結(jié)構(gòu)圖按相同起始位置沿緯向1∶1進(jìn)行組合，得到組合效果的灰度仿真提花織物結(jié)構(gòu)圖。

將灰度仿真提花織物結(jié)構(gòu)圖加上選緯信息，選擇1組白色紗線做經(jīng)紗，選擇與基本色灰度相同的紗線做緯紗，緯紗的色彩為每個(gè)基本色去色后的灰度色彩，該織物結(jié)構(gòu)圖能直接用于生產(chǎn)偶數(shù)緯灰度仿真提花織物。不同于傳統(tǒng)灰度仿真提花織物設(shè)計(jì)，由于增加了灰色紗線，獲得的灰度仿真效果織物能表現(xiàn)細(xì)膩的灰度變化效果。另外，由于獲得的灰度仿真提花織物的分層結(jié)構(gòu)保留了分色信息，若將灰度紗線換成有色紗線，則可以在灰度仿真提花織物基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)各種彩色效果的數(shù)碼提花織物。

2 設(shè)計(jì)實(shí)踐

數(shù)碼分層組合設(shè)計(jì)模式的應(yīng)用和組合全顯色結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的提出，使得直接運(yùn)用彩色數(shù)碼圖案織造灰度仿真數(shù)碼提花織物成為可能［12］。設(shè)計(jì)出的織物能夠表現(xiàn)細(xì)膩的灰度過渡效果及還原逼真的圖像灰度效果。

提花織物設(shè)計(jì)以人物肖像仿真要求最高，將設(shè)計(jì)所得的16枚53級全顯色組織用于設(shè)計(jì)實(shí)踐，以彩色數(shù)碼照片設(shè)計(jì)灰度仿真數(shù)碼提花織物為例，將數(shù)碼圖像分為青藍(lán)、玫紅、黃色、黑色4個(gè)單色圖層，并根據(jù)實(shí)際效果處理成53級以下的灰度模式，根據(jù)圖案中不同灰度的亮度值，進(jìn)行全顯色組織替換，得到各自的單層結(jié)構(gòu)圖。方法是將奇數(shù)層的青藍(lán)和黃色單色灰度圖分別對應(yīng)全顯色基礎(chǔ)組織，將偶數(shù)層的玫紅和黑色單色灰度圖分別對應(yīng)全顯色配合組織，進(jìn)行灰度與組織的一一替代，形成對應(yīng)的只有黑白2色的4個(gè)單層結(jié)構(gòu)圖，規(guī)格不變。

將4個(gè)單層結(jié)構(gòu)圖按相同起始位置沿緯向1∶1∶1∶1進(jìn)行組合，即按青藍(lán)、玫紅、黃色、黑色將4個(gè)單層結(jié)構(gòu)圖的緯紗依次排列，形成只有黑白2色的組合織物結(jié)構(gòu)圖，選擇與青藍(lán)、玫紅、黃色、黑色對應(yīng)的灰度紗線(明度相同)做緯紗，以白色紗線做經(jīng)紗，該組合結(jié)構(gòu)圖可以用于灰度仿真織物生產(chǎn)?？椢飯D效果如圖5所示。

圖5 設(shè)計(jì)實(shí)例效果圖Fig.5 Design creation of grey simulative fabric.

3 結(jié)語

受數(shù)碼圖像色彩設(shè)計(jì)原理啟發(fā)，將彩色數(shù)碼圖像與灰度數(shù)碼圖像模式轉(zhuǎn)換的原理用于彩色數(shù)碼圖像設(shè)計(jì)灰度仿真提花織物，提出基于分層組合設(shè)計(jì)模式的多組緯灰度仿真提花織物設(shè)計(jì)方法。通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，證明該原理和方法具有現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用價(jià)值，所設(shè)計(jì)的織物不僅能對原圖進(jìn)行過渡細(xì)膩的灰度仿真，并能滿足大批量生產(chǎn)的技術(shù)要求，為數(shù)碼圖像設(shè)計(jì)灰度仿真提花織物提供了新的途徑。

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