周 赳， 張 萌， 金詩怡

(浙江理工大學 先進紡織材料與制備技術教育部重點實驗室， 浙江 杭州 310018)

組合半遮蓋提花結構設計原理與方法

周 赳， 張 萌， 金詩怡

(浙江理工大學 先進紡織材料與制備技術教育部重點實驗室， 浙江 杭州 310018)

為從織物組織結構和表面效果方面進一步創(chuàng)新,基于分層組合設計模式和部分遮蓋結構，提出一種“組合半遮蓋”結構設計方法，包括基本組織的選擇、半遮蓋技術點的設置和半遮蓋組織庫的設計。首先對半遮蓋組織的設計過程、半遮蓋組織的組合效果驗證和組合半遮蓋結構在提花織物中的設計應用方法進行分析說明，然后進行具有半遮蓋效果的提花織物設計實踐。結果表明:織物表面獨特的外觀效果無法被仿制，從技術上保護了設計師的權益；組合半遮蓋結構不僅可以滿足不同題材的數(shù)碼圖案用于設計提花織物的需要，有效提高結構設計的效率，而且為數(shù)碼提花織物的設計創(chuàng)新提出新的理論和方法。

分層組合設計模式； 結構設計； 數(shù)碼提花； 半遮蓋結構

傳統(tǒng)提花織物織造過程中，由于色彩數(shù)的限制、組織和顏色一一對應等因素[1]，圖案設計和工藝設計的時間占據(jù)了整個提花織物設計周期的很大比例，分層組合設計模式的出現(xiàn)使數(shù)碼圖像能夠直接用于提花織物的設計，有效節(jié)省了圖案設計時間，組合全顯色結構的應用也有效地節(jié)省了工藝設計時間[2]?；诜謱咏M合設計模式的組合結構可分為3個基本類型：全遮蓋、不遮蓋和部分遮蓋。組合全遮蓋結構和組合不遮蓋結構已有相關系列的研究和應用，本文在組合部分遮蓋結構的基礎上提出一種“組合半遮蓋”的創(chuàng)新結構，研究該組合結構的設計原理和基本方法。

1 基本原理

1.1 組合半遮蓋結構構思設計原理

數(shù)碼提花織物分層組合設計模式下的3類組合結構-全遮蓋、不遮蓋和部分遮蓋中，組合全遮蓋結構是指在數(shù)碼提花織物分層組合設計模式下，組織經(jīng)過組合后，相鄰兩緯浮長短的被浮長長的遮蓋，織物表面只表現(xiàn)浮長長的一緯色彩信息的組合結構，如圖1(a)所示[3-5]；組合不遮蓋結構是指在數(shù)碼提花織物分層組合設計模式下，組織經(jīng)過組合后，相鄰兩緯由于相同位置經(jīng)緯點的相反配置而不發(fā)生滑移，織物表面表現(xiàn)兩緯全部色彩信息的組合結構，如圖1(b)所示；組合部分遮蓋結構是指在數(shù)碼提花織物分層組合設計模式下，組織經(jīng)過組合后，織物表面全遮蓋、不遮蓋效果并存的組合結構。當組合部分遮蓋結構中每一緯僅與相鄰兩緯中的一緯有相同位置經(jīng)緯點的相反配置不發(fā)生滑移，與另一緯是浮長長的遮蓋浮長短的關系，織物表面只表現(xiàn)出半數(shù)緯相互遮蓋效果的組合結構，可稱為“組合半遮蓋結構”，如圖1(c)所示，灰色緯紗Ⅰ和黑色緯紗1互相不遮蓋，和黑色緯紗2發(fā)生遮蓋。

圖1 2組緯組合結構設計Fig.1 Compound structure design with two wefts.(a) Backed; (b)Unbacked; (c) Partial-backed

組合部分遮蓋結構既不同于組合全遮蓋結構設計原理中表組織相對背襯組織顯色于織物表面的特征，也不同于組合不遮蓋結構設計原理中2個獨立的組織相互之間不遮蓋并均顯色于織物表面的特征，而是綜合了全遮蓋和不遮蓋兩者的特征，每一緯與相鄰兩緯中的一緯保持組合全遮蓋結構的特點，與另一緯保持組合不遮蓋結構的特點。

組合全顯色結構[6-7]由規(guī)則性和規(guī)律性的全顯色組織組合而成，是屬于組合不遮蓋結構的一部分，本文提出的 “組合半遮蓋”創(chuàng)新結構與組合全顯色結構相似，也是由具有規(guī)則性和規(guī)律性的半遮蓋組織組合而成。

根據(jù)組合半遮蓋結構的組合原理，可將用于組合的交替排列的組織點進行單獨設計，稱為基本組織[2]。設計構思和原理：對基本組織選定和其組合后滿足半遮蓋效果的另一個基本組織，在2個基本組織上完成半遮蓋技術點的設置，并建立相應的影光組織，分別稱為基礎組織庫和配合組織庫，只要半遮蓋技術點存在，該2個組織庫中的所有組織任意組合，組合后的結構都能滿足組合半遮蓋結構的遮蓋要求，設計流程如圖2所示。其中半遮蓋技術點是指組織組合后滿足與相鄰兩緯其中一緯不遮蓋、另一緯遮蓋的組織點的集合。確定相同的起始點和相同的組合方法，將這兩組影光組織用于提花織物的設計，織物結構圖中半遮蓋組織依然保持半遮蓋效果，也就是該織物結構圖織造的織物面料具備組合半遮蓋結構的特征。

圖2 組合半遮蓋結構設計流程Fig.2 Design process of compound half-backed structure

1.2 組合半遮蓋結構顯色原理

提花織物的顯色是由有限個基本色通過色彩混合的方法實現(xiàn)的一種非透明色的混合顯色，在一定距離外觀察，人們只能看到并列紗線混合后的色彩[2，8]。織物表面的色彩混合由經(jīng)緯紗交織而成，而經(jīng)緯紗在織物表面的數(shù)量由組織結構決定。由于組合半遮蓋結構的半遮蓋效果是由2個組織組合實現(xiàn)，因此，組合半遮蓋結構應用時緯紗組數(shù)需為2的整數(shù)倍，即為偶數(shù)。

當應用2組緯組合半遮蓋結構時，其顯色原理如圖3所示，由上到下依次為組織效果圖、視覺效果圖和緯紗遮蓋關系圖。圖3(a)示出為組合全遮蓋結構顯色，遮蓋關系使織物表面存在色彩丟失問題，人們在織物表面只能看到其中浮長長的那一緯的紗線色彩信息，浮長短的那一緯被遮蓋而人眼看不到；圖3(b)示出組合全顯色結構顯色，由于兩組緯紗相互之間不存在遮蓋關系，所以織物表面表現(xiàn)所有緯紗的信息，織物表面能看到兩緯的混合色彩；圖3(c)示出組合半遮蓋結構顯色，雖然組織結構具有半遮蓋的特征，與全遮蓋不同，但顯色效果和全遮蓋相同，織物表面只能看到浮長長的那一緯色彩信息。由于全遮蓋和半遮蓋的顯色效果相同，因此二者應用于2組緯的提花織物設計時從織物表面上看效果也相同，沒有實際應用意義。

圖3 2組緯組合結構顯色Fig.3 Mixed coloring with two wefts compound structure.(a) Backed; (b)Full-color; (c) Half-backed

當應用4組緯組合半遮蓋結構時，其顯色原理如圖4所示，由上到下依次為組織結構圖、表面視覺效果圖和緯紗遮蓋關系圖。圖4(a)示出組合全遮蓋結構顯色，4組緯中浮長最長的一緯遮蓋其他3組緯紗，織物表面只能看到1組緯紗的色彩信息；圖4(b)示出組合全顯色結構顯色，4組緯紗相互之間不遮蓋，織物表面可看到4組緯紗全部色彩信息的混合效果；圖4(c)示出組合半遮蓋結構顯色，由于半遮蓋的結構特點，每一組緯紗僅與相鄰兩緯中的一緯遮蓋，另一緯不遮蓋，織物表面可看到4緯中2緯的色彩信息，剩余2緯分別被遮蓋，表現(xiàn)在織物表面的兩組緯紗會隨著浮長的變化而發(fā)生變化，但織物表面表現(xiàn)兩組緯色彩信息的原則不變。4組緯紗組合結構中全遮蓋和半遮蓋的顯色效果不同，因此，組合半遮蓋結構應用于提花織物設計時緯紗最少為4組。

圖4 4組緯組合結構顯色Fig.4 Mixed coloring with four wefts compound structure. (a) Backed; (b)Full-color; (c) Half-backed

2 設計方法

2.1 組合半遮蓋結構設計方法

根據(jù)圖2的設計流程，組合半遮蓋結構設計方法主要有4個步驟：基本組織的選擇、半遮蓋技術點的設置、基礎組織庫和配合組織庫的設計以及半遮蓋組織組合效果驗證。

2.1.1 基本組織的選擇

基本組織A的選擇和全顯色基本組織類似，選擇范圍為原組織中的斜紋或緞紋，但基本組織B的選擇和全顯色組織不同，為滿足組合半遮蓋結構的半數(shù)緯相互遮蓋的特點,當基本組織A確定之后，基本組織B即為確定的[9-11]。圖5示出由上到下依次為基本組織A、基本組織A的所有不同起始點組織和二者的組合結構，基本組織A以5枚3飛緯面緞紋為例，通過改變起始點以產(chǎn)生4種不同的緞紋組織，基本組織A與5種不同的組織(包括基本組織A)按照緯向1∶1的方式進行組合，只有2種組合結構符合半遮蓋組織的特點，因此當基本組織A確定，基本組織B可以是基本組織A的組織本身或者將基本組織A上移一緯的組織。為使織物表面的浮長不影響織物效果，基本組織循環(huán)的最佳選擇范圍應該在5×5到48×48之間。

圖5 基本組織B的選擇Fig.5 Selection of primary weave B.(a) Compoundstructure 1; (b) Compound structure 2; (c) Compound structure 3; (d) Compound structure 4; (e) Compound structure 5

2.1.2 半遮蓋技術點的設置

基本組織A和B確定之后，需對其設置半遮蓋技術點。設計方法是：反轉基本組織的組織點，然后將每一緯的緯組織點向上、向下沿經(jīng)向各加強一個組織點，同時將原來的緯組織點反轉，在基本組織A上設計半遮蓋技術點A，基本組織B上設計半遮蓋技術點B。以12枚5飛緞紋為例，半遮蓋技術點的設計如圖6、7所示。圖6示出基本組織B與基本組織A相同時半遮蓋技術點的設置，本文中稱第1種半遮蓋技術點的設置，由于2個基本組織相同，因此2個半遮蓋技術點也相同，圖7示出基本組織B為基本組織A上移1緯時半遮蓋技術點的設置，本文中稱為第2種半遮蓋技術點的設置，其中2個基本組織和半遮蓋技術點均不同。

圖6 第1種半遮蓋技術點的設置Fig.6 Design of first kind half-backed points.(a) Primary weave A; (b) Half-backed points A;(c) Primary weave B; (d) Half-backed points B

圖7 第2種半遮蓋技術點的設置Fig.7 Design of second kind half-backed points.(a) Primary weave A; (b) Half-backed points A;(c) Primary weave B; (d) Half-backed points B

2.1.3 基礎組織庫和配合組織庫的設計

半遮蓋技術點設置完成后，以基本組織A的組織點為起始點設計一組影光組織，設計過程中遇到半遮蓋技術點A跳過以保證半遮蓋技術點不被遮蓋，此影光組織稱為半遮蓋基礎組織庫；以基本組織B的組織點為起始點設計一組影光組織，設計過程中遇到半遮蓋技術點B跳過以保證半遮蓋技術點不被遮蓋，此影光組織稱為半遮蓋配合組織庫。圖8示出基本組織B與基本組織A相同時12枚緯向加強12個點的基礎組織庫和配合組織庫設計效果，由于2個基本組織、2個半遮蓋技術點均分別相同，因此基礎組織庫和配合組織庫也相同，本文中基本組織B與基本組織A相同時設計的組合半遮蓋結構稱為第1種組合半遮蓋結構。圖9示出基本組織B為基本組織A上移一緯時12枚緯向加強12個點的基礎組織庫和配合組織庫設計效果，本文中稱為第2種組合半遮蓋結構。

圖8 第1種組合半遮蓋結構的半遮蓋組織設計Fig.8 Design of first kind half-backed weaves.(a) Basic weave-database; (b) Joint weave-database

圖9 第2種組合半遮蓋結構的半遮蓋組織設計Fig.9 Design of second kind half-backed weaves.(a) Basic weave-database; (b) Joint weave-database

2.1.4 半遮蓋組織組合效果驗證

在2種不同基本組織B的基礎上設計完成的基礎組織庫和配合組織庫，需對其組合后的半遮蓋組合效果進行驗證，以確定其是否滿足組合半遮蓋結構的特征。將基礎組織庫和配合組織庫進行組合前需確保2個組織的起始點相同，這樣才能通過單個組織的組合保證半遮蓋技術點在組織設計中的有效性。驗證方法是：將基礎組織庫中的第1個基礎組織和最后1個基礎組織分別與配合組織庫中的第1個配合組織和最后1個配合組織進行緯向1∶1的組合，4種組合結構見圖10所示。

圖10 組合半遮蓋結構的半遮蓋組合效果驗證Fig.10 Test of half-backed compound structure. (a) Compound structure of the first basic weave and the first joint weave; (b) Compound structure of the first basic weave and the last joint weave; (c) Compound structure of the last basic weave and the first joint weave; (d) Compound structure of the last basic weave and the last joint weave

從圖中可看出，第1種組合半遮蓋結構的半遮蓋組合效果驗證，可見組合效果滿足組合半遮蓋結構半數(shù)緯相互遮蓋的特征，第2種組合半遮蓋結構可用相同的方法進行驗證，并且結果相同，均滿足組合半遮蓋結構的特征，由于組合半遮蓋結構中起始點的相同和半遮蓋技術點的固定不變，同時可說明第1個基礎組織到最后1個基礎組織過渡的任意組織與第1個配合組織到最后1個配合組織過渡的任意組織相組合，均滿足組合半遮蓋結構半數(shù)緯相互遮蓋的特征。

2.2 半遮蓋效果織物結構設計方法

當用4組緯組合半遮蓋結構設計提花織物時，按照組合全顯色結構在4組緯提花織物中的設計思路[9]，基礎組織庫用于第1和第3個灰度層的組織替換，配合組織庫用于第2和第4個灰度層的組織替換。圖11示出第1種組合半遮蓋結構中基礎組織庫的第1個組織和配合組織庫的最后1個組織的四緯組合?？砂l(fā)現(xiàn)該組合結構的遮蓋特征是每4組緯互相遮蓋，不滿足組合半遮蓋結構的每1緯與相鄰兩緯中的半數(shù)緯相互遮蓋的特征條件，第2種組合半遮蓋結構用相同的方法證明同樣不滿足組合半遮蓋結構的特征條件，說明當設計4組緯的半遮蓋效果提花織物時，以上方法不可行。

圖11 半遮蓋組織的4緯組合Fig.11 Four wefts compound structure of half-backed weaves

因此選擇組合分離的方法來解決4組緯時半遮蓋效果織物結構的設計問題，方法如圖12所示。將半遮蓋基礎組織庫和配合組織庫以能保持半遮蓋特征不變的緯向1∶1方式進行組合，然后以4個灰度層甲∶乙∶丙∶丁=1∶1∶1∶1的比例沿緯向進行分離，基礎組織庫被分離為和第1層、第3層進行組織替換的2個子基礎組織庫，配合組織庫被分離為和第2層、第4層進行組織替換的2個子配合組織庫。由于該方法是先組合，保證了組合半遮蓋結構的特征不變，之后進行分離，所以4個子組織庫進行組合后仍滿足組合半遮蓋結構的特征要求。

圖12 組織庫的組合分離Fig.12 Combination and separation of weave-databases

子組織庫的設計方法是：將基礎組織庫中每個組織沿緯向1∶1進行分離，得到基礎組織庫Ⅰ和基礎組織庫Ⅱ；將配合組織庫中每個組織沿緯向1∶1進行分離，得到配合組織庫Ⅰ和配合組織庫Ⅱ。

2.3 設計實踐

本設計實踐以圖13所示數(shù)碼圖像為例，織物效果如圖14所示。

圖13 實例圖Fig.13 Design example. (a) Digital image; (b) Color layers

圖14 織物效果圖Fig.14 Fabric effect. (a) Overall effect; (b) Detailed effect

根據(jù)數(shù)碼圖像的色彩分布，該數(shù)碼圖像可被分為棕色、草綠色、黑色和橘色4個顏色層，該4個顏色層各用一組緯紗設計結構，對其進行灰度處理，降低灰度級別到等于或者小于半遮蓋組織庫中的組織數(shù)，確認灰度層中黑到白與緯面組織到經(jīng)面組織的對應關系，將棕色灰度層和草綠色灰度層分別與基礎組織庫Ⅰ和基礎組織庫Ⅱ中的組織一一替換，形成棕色單層結構圖和草綠色單層結構圖，將黑色灰度層和橘色灰度層分別與配合組織庫Ⅰ和配合組織庫Ⅱ中的組織一一替換，形成黑色單層結構圖和橘色單層結構圖，將4個單層組織結構圖按照棕色、黑色、草綠色和橘色的順序沿緯向以1∶1∶1∶1的形式進行組合，得到半遮蓋效果提花織物結構圖。 半遮蓋提花織物結構圖配合如表1所示上機參數(shù)，其中成分為100%桑蠶絲，組織結構為12枚半遮蓋組織。由于采用半遮蓋組織結構開發(fā)的織物存在緯紗之間的部分遮蓋關系，織物表面的顯色緯紗數(shù)比全顯色提花織物少，因此基于半遮蓋組織結構開發(fā)的提花織物表面的色彩飽和度更高。

表1 提花織物工藝參數(shù)

3 結 語

本文在分層組合設計模式下提出“組合半遮蓋”提花結構的概念、設計原理和方法，通過基本組織的選擇和半遮蓋技術點的設置，設計所得的組合結構綜合了組合全顯色結構和組合全遮蓋結構的特征，組織變化性豐富，具有很好的設計應用價值，可將任意題材的數(shù)碼圖案用于半遮蓋效果的數(shù)碼提花織物的設計，不僅創(chuàng)新了提花織物結構設計的方法，并且構建的組織庫可循環(huán)應用，有效提高了結構設計效率，另外，組合半遮蓋結構由于其豐富的變化性可帶來與組合全顯色結構和組合全遮蓋結構截然不同的設計效果，織物表面隨機產(chǎn)生的一半全遮蓋和一半全顯色的效果無法被仿制，所以本研究為設計師提供了一種新的提花織物數(shù)碼化設計方法，而且能夠從技術上充分保護設計師的作品不被侵權。

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Design principle and method of combined jacquard half-backed structure

ZHOU Jiu, ZHANG Meng, JIN Shiyi

(KeyLaboratoryofAdvancedTextileMaterialsandManufacturingTechnology,MinistryofEducation,ZhejiangSci-TechUniversity,Hangzhou,Zhejiang310018，China)

For innovating weave structure and surface effect of fabric, this paper presents a design method of combined half-backed structure based on layered-combination design mode and partial-backed structure. This design method include selection of primary weaves, design of half-backed points and half-backed weave databases. The process of half-backed weave design, verification of combination effect and half-backed jacquard structure design method were analyzed, and Jacquard fabric with half-backed effect using this structure was designed. The results show that the unique surface effect of fabrics cannot be copied, so this design method can protects designers′rights in the matter of technology. Combined half-backed structure can not only meets the jacquard fabric design need of different digital images and effectively improves the efficiency of structural design, but also puts forward new theory and method for the innovative design of digital jacquard fabrics.

layered-combination design mode; structure design; digital jacquard; half-backed structure

10.13475/j.fzxb.20160604606

2016-06-20

2016-11-29

國家科技支撐計劃項目(2013BAH58F03); “紡織科學與工程”浙江省高校重中之重紡織科學與工程一級學科優(yōu)秀研究生學位論文培育基金項目(11110832271603)

周赳(1969—)，男，教授，博士。主要研究方向為紡織品設計。E-mail：zhoujiu34@126.com。

TS 941.26； TS 105.1

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