張愛(ài)丹， 周 赳

(浙江理工大學(xué)， 浙江 杭州 310018)

Red-Green-Blue分色域仿真的數(shù)碼提花織物設(shè)計(jì)

張愛(ài)丹， 周 赳

(浙江理工大學(xué)， 浙江 杭州 310018)

針對(duì)Red-Green-Blue (RGB)分色模式不能直接作為數(shù)碼提花織物分色模式的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)RGB色彩模式下單一色彩通道顯色色域的分析，研究了三色通道對(duì)應(yīng)的紗線色彩選擇范圍。并結(jié)合一組經(jīng)三緯組合全顯色織物組織結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了數(shù)碼提花織物的設(shè)計(jì)實(shí)踐，對(duì)織物顯色效果進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：按照R、G、B分別對(duì)應(yīng)藍(lán)、紅、黃三色緯的規(guī)則，直接使用經(jīng)RGB三色通道分色產(chǎn)生的灰度圖進(jìn)行提花織物設(shè)計(jì)，可基本實(shí)現(xiàn)圖像色彩的對(duì)應(yīng)顯色；各灰度圖明度值分別適度提高之后，可滿足三色仿真數(shù)碼提花織物的設(shè)計(jì)要求，為充分利用RGB色彩模式的分色設(shè)計(jì)方法提供了參考。

RGB色彩模式； 通道分離； 仿真設(shè)計(jì)； 提花織物

Red-Green-Blue(RGB)色彩模式是一種用于屏幕顯色的色光模式，由光源(電子束)和三色介質(zhì)以某種組構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)三色光的成像顯色[1]。RGB色彩模式屬于加色模式，即色光三原色(紅、綠、藍(lán))相互疊加之后，不僅產(chǎn)生新的色相，且色相的明度值隨著疊加的色光總量的增加而提高，最后成為明度值最高的白色。而非發(fā)光的提花織物是由不透明的經(jīng)緯色紗，進(jìn)行交織重疊與并置排列顯色，主要利用了人眼視覺(jué)的局限性而產(chǎn)生的空間混色效應(yīng)，其顯色模式屬于減色色彩模式，因此，在較早期的文獻(xiàn)中，RGB色彩模式被認(rèn)為是不適宜作為提花織物色彩設(shè)計(jì)的借鑒對(duì)象[2-3]。

隨著數(shù)碼信息時(shí)代的到來(lái)，使各種不同顯色模式之間有了更多可借鑒、轉(zhuǎn)化產(chǎn)生新事物的機(jī)會(huì)。RGB色彩模式、CMYK色彩模式、Lab色彩模式與HSL色彩模式是目前4種較為主要的圖像色彩模式[4]。其中CMYK與RGB模式屬于原色混合生色的色彩模式[5-6]，在這個(gè)角度上，二者與提花織物顯色模式有著共性。這個(gè)共性的發(fā)現(xiàn)，從根本上推動(dòng)了提花織物設(shè)計(jì)的數(shù)碼化、智能化進(jìn)程[7-8]。然而二者之中，僅CMYK色彩模式在分層組合數(shù)碼仿真提花織物設(shè)計(jì)領(lǐng)域中有較多的應(yīng)用研究[9-10]，卻少見(jiàn)有學(xué)者從提花織物色彩仿真的層面，對(duì)RGB色彩模式進(jìn)行過(guò)相關(guān)的研究，因此，本文試圖從符合織物顯色表達(dá)的角度，對(duì)RGB色彩模式的顯色機(jī)制進(jìn)行研究，并通過(guò)提花織物設(shè)計(jì)實(shí)踐，進(jìn)一步探討基于RGB色彩通道分色的數(shù)碼提花織物的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

1 RGB三色通道顯色域分析

1.1 色彩通道的色彩信息分離

計(jì)算機(jī)顯示器屏幕在原理上由排列規(guī)則的像素單位構(gòu)成，每個(gè)像素點(diǎn)由紅、綠、藍(lán)3個(gè)可獨(dú)立發(fā)光的點(diǎn)組成，每個(gè)點(diǎn)的發(fā)光強(qiáng)度從0到255共有256個(gè)級(jí)別，因此1個(gè)像素點(diǎn)的色彩由3個(gè)不同等級(jí)強(qiáng)度的發(fā)光點(diǎn)組合產(chǎn)生[11]。根據(jù)上述原理設(shè)計(jì)一幅圖像作為RGB色彩模式分色研究的對(duì)象，圖像包含7種RGB三色值最高和最低強(qiáng)度值的不同組合色：從左到右分別為黑(0，0，0)白(255,255,255)漸變色，紅(255,0,0)白漸變色、綠(0,255，0)白漸變色、藍(lán)(0,0,255)白漸變色、青(0,255,255)白漸變色、黃(255,255,0)白漸變色與紫(255,0,255)白漸變色，見(jiàn)圖1。

對(duì)圖1進(jìn)行RGB色彩通道分離，產(chǎn)生3個(gè)通道的灰度圖像，見(jiàn)圖2。每個(gè)通道分別記錄了圖像的紅、綠、藍(lán)單一色光的基本信息?；叶葓D中越接近黑色，表示色光強(qiáng)度越弱；反之，則強(qiáng)度越強(qiáng)。圖2(a)示出R通道的色光信息，因紅色、黃色和紫色含有最高強(qiáng)度的紅色光，灰度圖中此三色區(qū)域表現(xiàn)為白色；同理，圖2(b)示出G通道的的色光信息，綠色、青色和黃色區(qū)域均含有最高強(qiáng)度的綠色，此三色區(qū)域顯示為白色；圖2(c)示出B通道的色光信息，含有最高強(qiáng)度藍(lán)色光的藍(lán)色、青色和紫色區(qū)域，在灰度圖中均顯示為白色?？梢?jiàn)，計(jì)算機(jī)圖像中任一種顏色，當(dāng)含有三色光中任一種色光最高強(qiáng)度的發(fā)光值時(shí)，在色彩分離之后，對(duì)應(yīng)通道灰度圖像中就表現(xiàn)為白色。

1.2 色彩通道的對(duì)應(yīng)紗線色彩分析

根據(jù)圖2得出RGB色彩模式不同通道的顯色色域，結(jié)果見(jiàn)表1。由表可知：R通道與黑色、綠色、藍(lán)色、青色有關(guān)系，而與紅色、黃色、紫色無(wú)關(guān)；G通道與黑色、紅色、藍(lán)色、紫色有關(guān)系，而與綠色、青色、黃色無(wú)關(guān)；而B(niǎo)通道與黑色、紅色、綠色、黃色有關(guān)系，而與藍(lán)色、青色、紫色無(wú)關(guān)。R通道在色光顯色中是紅色相，對(duì)應(yīng)經(jīng)、緯線顯色域是綠色、藍(lán)色、青色和黑色；同理，G通道在色光顯色中是綠色相，對(duì)應(yīng)經(jīng)、緯線顯色域是紅色、藍(lán)色、紫色和黑色；B通道在色光顯色中是藍(lán)色相，對(duì)應(yīng)經(jīng)、緯線顯色域是紅色、綠色、黃色和黑色?？梢?jiàn)，RGB色彩模式經(jīng)通道分離后，單一色彩通道顯色范圍是除自身色相外的一段色域。

表1 RGB色彩模式不同通道的顯色色域

注：表示有；○表示無(wú)。

通過(guò)對(duì)單一色彩通道顯色色域的分析，可以推出三色通道對(duì)應(yīng)的紗線色彩：1)R通道的紗線色選擇范圍是青藍(lán)色區(qū)域；2)G通道的紗線色選擇范圍是紅色區(qū)域；3)B通道的紗線色選擇范圍是黃色區(qū)域。

1.3 色彩通道的對(duì)應(yīng)緯紗排列組合分析

基于分層組合設(shè)計(jì)模式的數(shù)碼提花織物的設(shè)計(jì)，在計(jì)算機(jī)圖像經(jīng)過(guò)色彩通道分離后，形成灰度圖像。之后再經(jīng)單色色階歸納，產(chǎn)生組織灰度圖分別與不同的經(jīng)緯色紗對(duì)應(yīng)。以圖1為例，經(jīng)RGB色彩模式分色之后，由1組白色經(jīng)紗和3組分別為藍(lán)色、紅色、黃色的緯紗交織而成。通過(guò)對(duì)緯向紗線色彩排列順序的調(diào)整，將產(chǎn)生6種不同的配色效果，見(jiàn)表2。

表2 三色緯不同組合順序的織物顯色

注：B、R、Y分別表示藍(lán)、紅和黃緯色，J表示經(jīng)紗色。

經(jīng)過(guò)對(duì)上述1組經(jīng)3組緯組合全顯色織物所有緯紗排列變化的研究，其顯色規(guī)律可歸納如下：1)三緯組合顯色：黑色；2)二緯組合顯色：紅色、綠色、藍(lán)色；3)一緯顯色：青色、黃色、紫色；4)經(jīng)紗顯色：白?？梢?jiàn)，色光三原色紅、綠、藍(lán)所代表的是二緯混合色，而青、黃、紫色所代表的卻是單緯顯色，黑色是三緯共同顯色。

2 三色緯全顯色數(shù)碼提花織物設(shè)計(jì)

本文采用1組經(jīng)3組緯進(jìn)行組合全顯色數(shù)碼提花織物設(shè)計(jì)實(shí)踐，對(duì)上述分析結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

2.1 圖像的選擇

由于不同圖像類(lèi)型對(duì)色彩仿真的具體要求是不相同的，其中人像題材對(duì)色彩的仿真要求最高，其次是風(fēng)景與靜物題材，最后是裝飾性紋樣，因此，文中選擇人物圖像，作為檢驗(yàn)RGB分色模式對(duì)織物色彩仿真效果實(shí)現(xiàn)程度的圖像。

2.2 3組緯全顯色組織結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

以16枚5飛緞紋為基礎(chǔ)組織，通過(guò)組織起始點(diǎn)的位移產(chǎn)生3組16枚5飛緞紋組織。之后對(duì)3組基礎(chǔ)組織進(jìn)行全顯色組織點(diǎn)的設(shè)定，并建立各自的組織庫(kù)(見(jiàn)圖3)，滿足3組緯全展開(kāi)混合顯色的技術(shù)要求。將組織庫(kù)中的3組組織分別鋪入對(duì)應(yīng)的經(jīng)RGB色彩通道分離后的灰度圖中，產(chǎn)生3個(gè)單層組織結(jié)構(gòu)圖，之后將其進(jìn)行合并，形成組合組織結(jié)構(gòu)圖，具體設(shè)計(jì)流程如圖4所示。

2.3 織物仿真效果及其優(yōu)化方法

采用RGB分色模式的織物樣品，為1組經(jīng)3色緯的蠶絲單層織物，經(jīng)密114根/cm；緯密84根/cm。R通道對(duì)應(yīng)藍(lán)色緯紗，G通道對(duì)應(yīng)紅色緯紗，B通道對(duì)應(yīng)黃色緯線。從織物仿真效果來(lái)看，基本能對(duì)應(yīng)顯色，織物圖像略偏灰暗,色彩鮮艷度稍差，見(jiàn)圖5(a)。

為了進(jìn)一步改善織物的仿真效果，對(duì)分色后的灰度圖進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)。方法1，提高一色通道灰度圖亮度，其他二色保持不變；方法2，三色通道灰度圖亮度均提高，見(jiàn)表3。

表3 織物仿真效果的優(yōu)化方法及評(píng)價(jià)

方法2模擬仿真的綜合效果優(yōu)于方法1，效果見(jiàn)圖5。因此，采用方法2進(jìn)行試樣，經(jīng)緯密度與組合參數(shù)與優(yōu)化前樣品相同，織物仿真效果理想，色彩較之前鮮艷，色相感真實(shí)，如圖6所示。

亮度值的調(diào)整，主要影響織物色彩的飽和度，其原因在于：RGB色彩模式無(wú)專(zhuān)門(mén)黑色通道，黑色由三色共同分擔(dān)，適度提高分色后全部灰度圖的亮度值，將提升織物色彩仿真效果。

3 結(jié) 論

由于提花交織織物與計(jì)算機(jī)屏幕顯色的介質(zhì)性質(zhì)不同，決定了二者顯色原理的根本差異。而本文通過(guò)對(duì)RGB色彩模式下，各色彩通道顯色色域的分析，以及數(shù)碼提花織物的設(shè)計(jì)實(shí)踐，證明RGB色彩模式下的分色處理，能滿足三色緯全顯色仿真提花織物的設(shè)計(jì)要求，特別是當(dāng)圖像沒(méi)有或只有少量黑色的情況下，尤為適合采用RGB色彩模式的分色處理。但需要強(qiáng)調(diào)的是： R、G、B三色通道分別對(duì)應(yīng)的是織物的藍(lán)色、紅色和黃色緯紗線的色彩信息；其次，數(shù)碼圖像經(jīng)RGB色彩模式分色后，產(chǎn)生的灰度圖需進(jìn)行明度調(diào)節(jié)，才能得到理想的織物顯色效果。

FZXB

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Simulation design of digital jacquard fabric based on separated color gamut of Red-Green-Blue

ZHANG Aidan, ZHOU Jiu

(ZhejiangSci-TechUniversity,Hangzhou,Zhejiang310018,China)

Since the Red-Green-Blue(RGB) color separation mode can′t be used as a method to obtain color information for the design of the digital jacquard fabric directly, the weft color selection range to match the color of three channels separately was studied according to the analysis on color field of the single color channel. The experiment of jacquard fabric design was carried out by utilizing triple-weft combination weave structure with full-color effect, then the solution to optimize the color effect of the jacquard fabric was studied. The results prove that, according to the rule of R,G,B corresponding to blue, red and yellow weft color, the monochrome image can be applied directly for the design of digital jacquard fabric. By reasonable increase of the bright parameter of the three gray pictures, respectively, the demand of three-color simulation design for digital jacquard fabric could be met. The experiment results provide references for taking advantage of the design value of the RGB color channel separation mode.

RGB color mode; channel separation; simulation design; jacquard fabric

10.13475/j.fzxb.20150701205

2015-07-06

2016-03-01

張愛(ài)丹(1979—)，女，副教授，博士生。主要研究方向?yàn)閿?shù)碼紡織品設(shè)計(jì)。E-mail:zad.andan@163.com。

TS 941.26；TS 105.1

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