張愛丹，郭珍妮，汪陽子

(1.浙江理工大學 紡織科學與工程學院(國際絲綢學院)，浙江 杭州 310018；2.浙江理工大學 浙江省絲綢與時尚文化研究中心，浙江 杭州 310018)

在色彩仿真提花織物的眾多設計因素中，織物組織結構是影響織物色彩的主要因素[1]。由于現(xiàn)代數(shù)碼提花織物設計越來越趨向與計算機圖像的同構關系，致使織物組織、紗線色與數(shù)碼圖像色三者之間的聯(lián)系更加直接化。然而，目前被普遍應用的基于印刷四原色的圖像分色法，在很大程度上設定了織物的組織結構由偶數(shù)組基本組織構成，而紗線色也相應地采用藍、紅、黃和黑等4色[2-4]。對于色彩仿真提花織物在紗線配色模型方面，已有研究者提出了五色法[5]，但基于單層結構的組合全顯色組織的偶數(shù)組特性，使二者的結合還存在一定的探討空間。

已有文獻提出的奇數(shù)組組合全顯色結構設計方法，采取與所需色緯(經)組數(shù)直接對應的基本組織進行組合全顯色結構設計，難以與應用已較為普遍的偶數(shù)組組合全顯色組織庫兼用[6]。此外，有文獻采用CMYKRGB七色進行提花織物的色彩仿真設計[7]，但從織物組織結構角度而言，該文獻所討論的組織結構組合，沒有全顯色技術點的設計，并不屬于組合全顯色結構的范疇。所謂全顯色主要是指織物組織結構對呈現(xiàn)經、緯紗線色交織變化的全面性，以及結構自身的穩(wěn)定性[8]，而不是直接指織物色彩，盡管二者存在著內在的關聯(lián)。組合全顯色結構的一個關鍵特征是全顯色技術點的設計。對全顯色技術點的強調，是出于解決高經緯密提花織物存在同向紗線隨機相互遮蓋問題。但如果遵循這一設計原則，在組合全顯色結構的設計上相應也就受到了這一原則的制約，所以問題不僅與采用幾種原色、獲取幾種原色圖有關，更在于設計合適的織物組織結構以支撐非偶數(shù)組顏色對圖像色彩的表現(xiàn)?，F(xiàn)在無論是紡織品印花技術還是印刷技術，為使產品色彩更理想，都應用專用油墨和染料色，并不僅限于青、品紅、黃和黑等4種基礎原色[9-10]。對于單層結構的組合全顯色提花織物的色彩仿真設計，這也是一個值得探討的問題。因此文中以具有特殊色調傾向的圖像為提花織物色彩仿真對象，嘗試在偶數(shù)組組合全顯色結構基礎上進行變化設計，為進一步提升提花織物的色彩仿真效果提供加強設計參考。

1 模塊組合全顯色結構設計原理

1.1 基礎模塊設計

組合全顯色結構的變化設計建立在模塊化設計方法基礎上。將基于2組基本組織的組合全顯色結構設定為1組基礎模塊單元，再設計1組既符合組合全顯色設計原則，又可與其靈活組合的輔助模塊單元。基礎模塊單元的組合全顯色結構，包含3方面：一是由2個具有相同組織循環(huán)數(shù)和飛數(shù)的緞紋組織組合構成，2個基本組織的唯一不同是組織點的起始位置，如圖1(a)、(c)所示；二是具有全顯色技術點，如圖1(b)、(d)所示；三是在上述2組基本組織按一定排列比組合的框架結構內，進行組織點連續(xù)加強設計，形成2組相互配合的影光組織庫。

圖1 2組基本組織和全顯色技術點Fig.1 Two basic weaves and their holography technical points.(a)Weave A；(b)Technical points A ；(c )Weave B；(d)Technical points B

1.2 輔助模塊設計

彩色圖像經過印刷四原色的分色處理，產生分別代表青、品紅、黃和黑4種原色分色量的4幅圖像。但圖像色彩是千變萬化的，除四色都具備的情況之外，還存在只有三色，或是常規(guī)四色不足以全面反映圖像色彩效果的情況。鑒于此，輔助模塊的提出主要用于表現(xiàn)多于或少于四色分色圖所需的奇數(shù)組顯色紗線對組合全顯結構的設計需求。

1.2.1 加法設計

奇、偶數(shù)的轉化主要有2種情況，或是在偶(奇)數(shù)基礎上增加1組，或是減少1組，即作加法或作減法均可實現(xiàn)轉變。但需要注意的是增加或減少1組織物組織，不能破壞組合全顯色結構。加法設計是指在基礎模塊之外，增加1組作為輔助模塊的基本組織。其設計同樣包含基本組織、技術點和組織點加強設計3個方面。具體設計方法如下：一是基本組織的選擇，可直接采用基礎模塊中與之不直接相鄰的1組基本組織，如圖2(a)所示；二是全顯色技術點設計，首先將基礎模塊中排列在前的基本組織經緯組織點反轉，再將第1緯移到組織的最后一緯的位置，獲得每緯1個技術點，如圖2(b)所示；其次，將基礎模塊中排列在后的基本組織的經緯組織點反轉，獲得每一緯1個技術點，如圖2(c)；最后，將兩個組織進行疊加組合，形成輔助組織的技術點，如圖2(d)所示。三是對設有技術點的輔助基本組織進行組織點加強設計，形成1組影光組織，而技術點所在位置保持緯組織點狀態(tài)。

圖2 輔助組織和技術點Fig.2 Supplementary weave and its technical points.(a)Weave C；(b)Reversed weave of weave A ；(c)Reversed weave of weave B；(d)Technical points C

1.2.2 減法設計

減法設計是將構成基礎模塊的2組基本組織中的1組變成1種結構性存在，使其不具有顯色作用。具體設計方法是將選中的1組基本組織的漸變功能去除，僅保留1種交織狀態(tài)的織物組織，即1種經面組織，即與組織B(見圖1(c))的技術點組織相同(見圖1(d))。這種設計方法在黑白仿真提花織物設計中，已有研究者對其進行實踐應用，即將2組基本組織中的一組作為輔助結構不表現(xiàn)圖像色，僅用其中一組緯線與經線交織，以表現(xiàn)黑白圖像的灰度漸變層次[11]。但在彩色仿真設計領域，未見有相關的研究文獻。

1.3 組合設計方法

采用加法設計產生的輔助模塊，與基礎模塊的組合設計可分為3種，分別為“2+1”、“4+1”和“6+1”模式，即基礎模塊分別應用1次、2次和3次，輔助模塊均用1次，以此形成3、5、7組的組合全顯色結構。以12枚5飛為基本組織進行組合應用為例，首先進行組合全顯色結構的基礎模塊設計見圖1；其次，采用加法設計輔助模塊見圖2；最后將基礎模塊重復應用2次之后，增加1組輔助模塊，形成組織A∶組織B∶組織C為2∶2∶1的排列組合，如圖3所示，其他組合形式依此類推。

圖3 “4+1”模式的4種組織組合結構(局部)Fig.3 Four combined weave structures of 4+1mode (part).(a)Weave A,B and C all sateen weaves;(b)Weave A satin weave and B,C sateen weaves;(c )Weave A,B satin weaves and C sateen weave;(d)Weave A,B and C all satin weaves

采用減法設計的輔助模塊，實際上內含于基礎模塊。在由2組基本組織構成組合全顯色結構基礎上進行重復設計，形成由4、6等偶數(shù)組基本組織構成的組合全顯色結構，再將其中1組基本組織設定為不參與顯色的組織結構，而形成“4-1”和“6-1”模式，如圖4所示。通過基礎模塊與輔助模塊的組合設計，可以滿足非偶數(shù)組圖像分色圖對組合全顯結構的需求。

圖4 “4-1”模式的4種組織組合結構(局部)Fig.4 Four combined weave structures of “4-1”mode (part).(a)Weave D;(b)Combined structure 1 ;(c )Combined structure 2;(d)Combined structure 3;(e)Combined structure 4

2 實驗設計

文中以法國畫家保羅·塞尚的4幅油畫作品為提花織物的色彩仿真表現(xiàn)對象。4幅油畫作品的共同特點是綠色傾向明顯，綠色成分在圖像中占有絕對優(yōu)勢。綠色盡管在理論上可以通過黃、藍紗線混合產生，但在色彩仿真提花織物設計實踐中，這2種紗線色混合產生的綠色效果并不理想，其原因可能是藍、黃二色本身明度差距較大，視覺差異感明顯，致使最后的混色效果不均勻；其次綠色相對于橙、紫2種混合色而言，色相具有多樣化的特點，如橄欖綠、墨綠、翠綠、祖母綠等，多數(shù)情況下難以通過4種原色紗線色的混合產生。為滿足更高要求的色彩仿真，在印刷四原色基礎上增加特定的綠色，顯得十分必要。

其次，為比較考察加法與減法設計方法產生的變化組合全顯色組織結構的應用效果，本次實驗將同時采用這2種設計方法，即選擇“4+1”和“6-1”模式；此外，采用常規(guī)4組組合全顯色結構，進行提花織物樣品的設計與織造，作為比較前2種變化組合全顯色結構色彩仿真效果的參照樣。

2.1 圖像處理與分色

用平板掃描儀對油畫印刷品進行掃描。掃描儀型號為佳能(Cannon)E568；掃描參數(shù)為：RGB色彩模式，分辨率600 dpi。用PS圖像處理軟件對掃描獲取的圖像進行矯正、長寬修剪等初步處理；再根據所使用提花織機的經密與最終織物樣品的尺寸，對掃描圖像的長寬像素進行調整，4幅圖像尺寸如表1所示，其中增加邊框是為協(xié)調最終織物樣品的尺寸與紙質印刷品圖像保持一致，同時又符合提花機紋針數(shù)的規(guī)格要求而設計；最后將圖像的色彩模式轉化為CMYK模式，并進行原色分離，獲取青、品紅、黃、黑四色分色圖；之后對青、黃兩色分色圖進行疊加組合，產生綠色分色圖。

表1 原始圖像尺寸Tab.1 Original image sizes

2.2 模塊組合組織結構設計

以24枚7飛緞紋為基本組織進行基礎模塊和輔助模塊的織物組織設計。其中基礎模塊的2個基本組織的起始點位置分別為(1，1)和(1，20)，見圖5(a)、(e)。其中橫坐標表示緯向組織點位置，從左至右，為1至24；縱坐標表示經向組織點位置，從下到上，為1至24，因此(1，1)表示第1橫緯上的第1個經組織點，如圖5(a)a1中第1緯上起始組織點位置。以此類推，(1，20)即第1橫緯上的第20個經組織點位置，如圖5(e)b1組織圖的起始點位置。以a1和b1為基本組織設計2組影光組織庫，分別設為Sa和Sb。采用加法設計的輔助模塊，以c1為基本組織，其起始組織點位置為(1，15)，見圖5(i)，影光組織庫設為Sc。采用減法設計方法則直接應用基礎模塊的設計，由其中一組基本組織變化而來的輔助組織，設為Sd，文中采用的見圖5(h)所示，為單一的經面組織?；A模塊與加法輔助模塊都包含43個影光漸變組織，組織加強方向均為緯向，每次增加經組織點為12個，每緯均保留2個緯組織點作為全顯色技術點,如圖5所示。具體組合情況如表2。

圖5 影光組織庫 Sa、Sb和ScFig.5 Shaded weave database Sa,Sb and Sc

表2 3組織物樣品的組織及組合設計Tab.2 Weaves and combination design of three groups of Jacquard fabric samples

2.3 織物規(guī)格與樣品織造

由于主要考察組織結構對提花織物顯色效果的影響，因此，除與組合組織結構所采用的基本組織組數(shù)相對應的顯色緯組數(shù)不同之外，其他規(guī)格參數(shù)盡可能保持一致。

織物樣品的工藝規(guī)格具體有3種。其中相同的參數(shù)有：1)經密：1 100根/(10 cm)；2)經組合：23.3 dtex×2 桑蠶絲；3)緯組合：23.3 dtex×3 桑蠶絲；4)經線1組，白色。不同的參數(shù)有：1)四組結構，緯線4組，分別為甲緯藍、乙緯紅、丙緯黃、丁緯黑；緯密為1 080根/(10 cm)。2)五組結構，緯線5組，其中前4組與四組結構的完全相同，增加五緯綠色；緯密為1 050根/(10 cm)。3)六組結構，緯線6組，其中前5組與五組結構完全相同，增加六緯白色；緯密為1 080根/(10 cm)。

對應上述3種規(guī)格，采用紋針數(shù)為6 000針的電子提花機進行樣品織造。最后獲得3組樣品，其中每組均有4幅提花織物，共計12幅樣品?？椢飿悠肪珊贾莺陝?chuàng)紡織有限公司織造生產。

2.4 測色數(shù)據采集

對紙質印刷品和提花織物實物樣品進行測色數(shù)據采集，測色點的選取分2種：一是綠色區(qū)域隨機選取5個測色點；二是非綠色區(qū)域隨機選取3個。為使印刷品圖像與其對應的3組織物樣品所選取的測色點一一對應，制作了紙質的測色點模板，如圖6所示，圖中黑點為綠色區(qū)域測色點，白點為非綠色區(qū)域測色點。

圖6 測色點模板圖Fig.6 Formwork drawings of colourimetry points

將紙質測色點模板與印刷品、織物樣品貼合之后再用測色儀測色。4幅油畫圖像所取的測色區(qū)域各不相同。但每幅均有8個測色點，4組(包含紙質印刷品)共計128個測色點，每個測色點測3次，取其平均值。

測色儀器：美國愛色麗X-rite Color i7臺式分光光度儀；數(shù)據采集條件：顏色空間CIEL*a*b*,光源為脈沖氙燈D65，觀測角度10°，測色孔徑為6 mm。

3 結果與討論

3.1 整體視覺效果與分析

3組提花織物樣品的色彩效果基本符合預期設想。相對于印刷品圖像(見圖7)，采用常規(guī)四組結構的4色緯提花織物(見圖8(a))，其織物樣品的色調偏暖色，綠色感弱，而五、六組結構的提花織物樣品綠色效果明顯改善，如圖8(b)、(c)所示。采用四組結構的4色緯提花織物，因缺少綠色紗線，在色彩仿真上不如其他2組織物樣品。六組結構提花織物雖實際起花顯色為5色緯，但當所有織物樣品的總緯密基本相同的前提條件下，相對于四組結構織物，所用5種色緯結構織物中有4種均減少了90根/(10 cm)；而相較于五組結構織物，每種色緯都減少30根/(10 cm)，所以織物整體略微發(fā)白，且織物紋理也較前兩者略粗?？傊?，五組結構的5色緯提花織物，對印刷品圖像的色彩仿真效果最佳。

圖7 4幅油畫印刷品圖像Fig.7 Four printing images of Oil painting

圖8 3種不同組合全顯色結構提花織物樣品Fig.8 Jacquard fabric samples based on three different types of compound full-color structure.(a)Structure with 4 groups of basic weaves;(b)Structure with 5 groups of basic weaves;(c)Structure with 6 groups of basic weaves

3.2 紅綠值色差和總色差比較分析

根據織物樣品的色彩效果基本可推測綠色區(qū)域的測色數(shù)據，對證明增加綠色緯有助于改善提花織物色彩仿真是有利的，而非綠色區(qū)域的測色結果并非一定如此，也有可能是不利于提花織物的色彩仿真。因此，文中對圖像進行分區(qū)域測色數(shù)據的比較分析，這樣不僅可大致掌握增加綠色緯對圖像的綠色和非綠色圖像區(qū)域的色彩仿真的不同影響，且可以通過綜合考慮2種不同圖像區(qū)域的測色數(shù)據，相對全面地掌握增加綠色緯對提花色彩仿真的改善程度。其次，對于測色數(shù)據的選擇，文中主要采用紅綠值色差和總色差2項參數(shù)進行比較分析。紅綠值(a*)是反映織物樣品綠色成分的最直接的數(shù)據，總色差則綜合考慮了測色區(qū)域顏色的明度值(L*)、紅綠值和黃藍值(b*)3方面的數(shù)值。其中紅綠值差將作為主要評價依據，而總色差則作為補充評價依據。

3.2.1 紅綠值色差比較與分析

a*是表示所測樣品顏色偏紅或偏綠的數(shù)值，正值表示偏紅，負值表示偏綠。以2#油畫作品為例，其印刷品圖像及其3幅提花織物圖像綠色區(qū)域的5個測色點與非綠色區(qū)域的3個測色點的a*值，見表3所示。由表可見：印刷品圖像綠色區(qū)域5個測色點均為負值，而四組結構織物全部正值，五組、六組結構織物則全部為負值；非綠色區(qū)域3個測色點中六組結構提花織物有1個測色點偏綠，說明增加綠色緯使綠色區(qū)域色彩仿真效果有了明顯提升，但對非綠色區(qū)域的影響則需視具體情況而定。測色數(shù)據表明其余3幅印刷品圖像與其各自對應的3組提花織物同樣符合這一規(guī)律。

表3 2#油畫作品及其3幅提花織物樣品對應測色點的a*值Tab.3 a* values of 2# oil painting image and its 3 jacquard fabric samples

以印刷品圖像所測得的紅綠值為標準值，與3幅提花織物圖像的對應測色點的測色數(shù)據進行紅綠值的色差計算；再按四、五和六組結構分別獲得基于不同組織結構的提花織物紅綠值色差的均值，結果見表4。紅綠值的色差計算公式為

Δa*=∣ai*-asta*∣

Δa*值越小，表明提花織物樣品與印刷品圖像的紅綠值越接近，即仿真效果越好。無論是綠色區(qū)域還是非綠色區(qū)域，都是五組結構的提花織物圖像測色點的Δa*值最小，其次是六組結構，不含綠色緯的四組結構提花織物紅綠值色差最大。相對于所有四組結構提花織物，五組結構提花織物綠色區(qū)域的紅綠值色差平均降低了44.22%，而非綠色區(qū)域則降低了12.62%；六組結構提花織物綠色區(qū)域紅綠值色差降低了37.78%，而非綠色區(qū)域紅綠值色差卻提高了2.14%，結果見表4。

表4 3組不同組織結構提花織物的Δa*及其均值Tab.4 Δa* and their average values of 3 group of jacquard fabrics with different weave structures

上述數(shù)據表明，五組結構織物樣品無論在綠色還是非綠色區(qū)域，在紅綠色調方面的色彩仿真效果較基于四組結構的常規(guī)四色緯織物都有較大程度提升，而六組結構在綠色區(qū)域有較大提升，但非綠色區(qū)域則較四組結構的略差。

3.2.2 總色差的比較分析

表5 3組不同組織結構提花織物的ΔEab及其均值Tab.5 ΔEab and their average values of 3 group of jacquard fabrics with different weave structures

從表5可知：在綠色區(qū)域，與各自對應印刷品測色點總色差最小的是五組結構提花織物，其次是六組結構，四組結構色差最大；而非綠色區(qū)域，總色差最小是四組結構，其次是五組結構。相對于四組結構提花織物，五組結構提花織物在綠色區(qū)域的總色差平均值降低了16%，六組結構則降低了10.55%；而非綠色區(qū)域，五組與六組結構提花織物總色差平均分別提高了8%和18.9%。

從總色差的角度比較分析表明，綠色區(qū)域五組、六組結構織物樣品較基于四組結構的常規(guī)四色緯織物都也有較大程度提升，但不如單一紅綠值顯著；而非綠色區(qū)域則是四組結構較其他2組理想。導致非綠色區(qū)域總色差提高的主要原因可解釋為在總緯密基本相同的情況下，增加一組綠色緯線，意味著其他顏色紗線的排列密度降低，從而影響色彩仿真效果。雖然非綠色區(qū)域的總色差相對于四組結構提花織物有所上升，但因非綠色區(qū)域在圖像中所占面積較少；其次綠色區(qū)域仿真度的大幅度提高，相對而言更加重要和關鍵。

4 結 論

色彩仿真提花織物若要增加1種紗線色，不僅要有相應的分色圖像為設計依據，同時要有合適的組合全顯色結構的支持。文中在現(xiàn)有偶數(shù)組組合全顯色結構基礎上，增設1組符合組合全顯色設計原則的輔助組織，為增加1組專用紗線色提供了2種模塊組合全顯色結構設計方法。實驗表明，2種方法均可用于五組顯色緯提花織物色彩仿真設計。

從視覺評價角度而言，基于模塊組合方法設計的五組、六組結構配合五組顯色緯，較常規(guī)四組結構配合四組色緯，對有特殊色相傾向圖像的色彩仿真效果提升明顯。而根據測色數(shù)據的色差比較分析：五組結構織物除非綠色區(qū)域的總色差較四組結構差一些，其他3項色差值都有明顯改善；六組結構雖在色彩仿真效果上較五組結構略差一些，也是可以采用的，其優(yōu)勢是無需進行額外的組織設計，沿用常規(guī)偶數(shù)組組合結構即可?？傊诨鞠嗤目椢镌O計條件下，采用加法設計的五組結構對綠色調印刷品圖像的色彩仿真效果，較采用減法設計的六組結構更理想。