無彩數(shù)碼提花織物的創(chuàng)新設(shè)計原理和方法

1、第27卷第4期2006年4月文章編號:025329721(2006)0420001205紡織學報JournalofTextileResearchVol.27No.4Apr.2006無彩數(shù)碼提花織物的創(chuàng)新設(shè)計原理和方法周赳,吳文正(香港理工大學紡織及制衣學系,香港)摘要根據(jù)數(shù)碼設(shè)計原理,提花織物的創(chuàng)新設(shè)計原理和方法進行深入分析,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)實現(xiàn)織物結(jié)構(gòu)的自動設(shè)計,該設(shè)計原理和方。關(guān)鍵詞數(shù)碼;126:AInnovativeprincipleandmethodofcolorlessdigitaljacquardfabricdesignZHOUJiu,Franki

2、eNg(InstituteofTextilesandClothing,TheHongKongPolytechnicUniversity,HongKong,China)AbstractTheresearchoninnovativedesignofdigitaljacquardfabricscanbedividedintotwopartsaccording提花織物的設(shè)計一直是采取依樣仿制的設(shè)計模式,也就是先畫稿再進行仿真結(jié)構(gòu)設(shè)計。數(shù)碼提花織物是計算機技術(shù)與提花技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,其設(shè)計理念和設(shè)計流程完全建立在計算機識別和處理的數(shù)碼設(shè)計技術(shù)的基礎(chǔ)上,設(shè)計對象直接采用計算機的圖像和色彩模式。這樣數(shù)碼提花

3、織物的創(chuàng)新設(shè)計效果完全超越了手繪圖案的表達極限,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)計研究在設(shè)計方法上歸為無彩和有彩兩種類型,這里的無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)計的模式。本文對無彩數(shù)碼提花織物的創(chuàng)新原理和方法進行了深入剖析。1無彩數(shù)碼提花織物的創(chuàng)新設(shè)計背景111傳統(tǒng)提花織物的設(shè)計方法和主要特點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種基本類型。從傳統(tǒng)提花織物的整個設(shè)計流程看,紋樣和色彩的手繪設(shè)計是整個設(shè)計流程的起點

4、,工藝和織物結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的在于紋樣和色彩效果的復(fù)制(見圖1),受手繪技術(shù)作者簡介:周赳(1969-),男,副教授,博士生。主要研究領(lǐng)域為紡織產(chǎn)品,特別是數(shù)碼紡織品的研究與開發(fā)。【2】紡織學報第27卷的局限,傳統(tǒng)提花織物的設(shè)計一直是一種被動的設(shè)計,是一種依樣仿制的藝術(shù)設(shè)計模式,其設(shè)計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真只能是相對的仿真。設(shè)計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)計分為無彩和有彩兩種類型,用于區(qū)分數(shù)碼圖像的類型和對應(yīng)的設(shè)計方法。這里的無彩不僅僅是指提花織物色彩,更代表一種結(jié)合無彩模式數(shù)碼圖像設(shè)計原理的提花織物設(shè)計

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

6、織物設(shè)計獨有的技術(shù)和藝術(shù)特點,但由于提花織物的意匠設(shè)計繁瑣復(fù)雜,富,都是以經(jīng)驗傳帶的方法進行繼承CAD要目的,紋織CAD圖的制約,在設(shè)計理念上沒有更多的創(chuàng)新,無法真正體現(xiàn)數(shù)碼技術(shù)應(yīng)用所帶來的創(chuàng)新優(yōu)勢。112數(shù)碼提花織物與無彩數(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)計技術(shù)和以電子提花機與新型織機為代表的數(shù)碼生產(chǎn)技術(shù),其設(shè)計、生產(chǎn)在全數(shù)字控制的過程中完成,提花織物從設(shè)計數(shù)據(jù)到提花信息數(shù)據(jù)均在計算機中處理、控制和傳輸,為提花織物的數(shù)碼創(chuàng)新設(shè)2計提供了技術(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)計色彩學中的混色原理,是織物結(jié)構(gòu)和原料色彩的完美結(jié)合,具體地說就是通過紡織技術(shù)的物化

7、手段對紡織材料進行審美加工的一種美的創(chuàng)造,完全符合藝術(shù)設(shè)計的概念表述,只要擺脫手繪紋樣的技術(shù)局限,直接面對客觀物象進行提花工藝處理,就能夠?qū)崿F(xiàn)提花織物真正意義上的創(chuàng)新設(shè)計。由于計算機提花技術(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)碼圖像直接進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的構(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)計貫穿整個設(shè)計流程,為數(shù)碼提花織物的創(chuàng)新設(shè)計開辟了廣闊的空間。數(shù)據(jù)碼提花織物設(shè)計流程如圖2所示。設(shè)計數(shù)碼化計算機品種工藝有無樣卡紋板數(shù)碼設(shè)計彩圖像數(shù)碼組織庫對象圖像2無彩數(shù)碼提花織物的創(chuàng)新設(shè)計原理211色彩設(shè)計原理根據(jù)設(shè)計學的色彩原理,無彩色系(

8、achromatic3color)由黑白和一系列的中性灰形成,而在計算機數(shù)碼色彩原理中,對應(yīng)的“無彩色”圖像可以用灰度色彩模式來表示和處理,灰度色彩模式中沒有色相、飽和度等色彩信息,只有一個亮度參數(shù),亮度值為最大時顯示白色;亮度值為最小時顯示黑色,此外所有的彩色圖像都可以通過色彩模式轉(zhuǎn)換形成“無彩色效果”,計算機對無彩圖像的表示是以不同的灰度級4別來實現(xiàn)的,灰度級別由灰度圖像的位長來控制。表1為灰度圖像位長與灰度級別的關(guān)系。表1灰度圖像位長與灰度級別的關(guān)系位長位124灰度級別級2416位長位68灰度級別級64256圖2數(shù)碼提花織物的創(chuàng)新設(shè)計流程根據(jù)表1的數(shù)據(jù),8位256級灰度的“無彩色”圖像可

9、以滿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。在正常的視覺條件下,肉眼可以分辨出64級灰度的圖像,設(shè)定64256級的灰第4期周赳等:無彩數(shù)碼提花織物的創(chuàng)新設(shè)計原理和方法【3】度級別基本可以滿足所有利用“無彩”數(shù)碼圖像進行數(shù)碼提花織物設(shè)計的需要。關(guān)鍵的問題是如何將計算機對無彩圖像的處理方法與提花織物的結(jié)構(gòu)設(shè)計相結(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)計后根據(jù)設(shè)計的需要進行經(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)計的五枚緞紋的全息組織,產(chǎn)生的效果與計算機灰度圖像的處理方法完全一致,在實際應(yīng)用中,全息組織的設(shè)計方法可以

10、千變?nèi)f化,但其組織數(shù)目是不變的。這就為建立無彩數(shù)碼提花織物的數(shù)碼全息組織庫提供了依據(jù),同時點,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)滿足小于256灰度級別處理的要求,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彩圖像的處理方法有著一定的共性,。計,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)生的灰度級別灰度級別組織

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

12、級別為:2(N-1)-1;當M=N4,灰度級別為:22(N-1)-1-1;當M=1,灰度級別為N(N-2)+1;N表示組織循環(huán)數(shù)。該計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,當M為1時,建立的數(shù)碼組織庫就是該組織的數(shù)碼全息組織庫,組織庫中包含了該組織的所有變化。圖4中數(shù)碼圖像可以通過攝像、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級灰度圖像,并根據(jù)圖像特點進行灰度調(diào)整。因為沒有色彩差別,所以需要將灰度的對比加大,確?；叶燃墑e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、加大每一灰度級別的級差從而減少灰度級別。如256級灰度亮度級差為1,128級灰度亮度級差為2,64級灰度亮度級差為4,經(jīng)灰度歸并的計【4】紡織學報第27卷算機圖像具有明確的灰度階層。與傳統(tǒng)提花織物計算機輔助設(shè)計不同,該圖像沒有必要如手工意匠處理一樣對圖像邊緣進行修改,相反數(shù)碼圖像頻繁的灰度交叉細節(jié),不僅不會影響數(shù)碼結(jié)構(gòu)的設(shè)計效果,而且會減少織紋圖案塌邊等病疵的產(chǎn)生。312結(jié)構(gòu)設(shè)計方法圖5影光組織3無彩數(shù)碼提花織物的結(jié)構(gòu)設(shè)計不是被動地根據(jù)意匠色單個設(shè)計組織,而是研究建立數(shù)碼全息組織庫的方法,以不變的組織庫組織去滿足不同灰度級別數(shù)碼圖像的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要。31211數(shù)碼組織庫建立的方法,但相同組織循環(huán)

14、的組織庫。根據(jù)影光組織設(shè)計原理,以緞紋或斜紋原組織為基礎(chǔ)組織,建立從經(jīng)面(緯面)5逐步過渡到緯面(經(jīng)面)的組織系列,過渡的方向主要有斜向、橫向和縱向過渡,見圖5。斜向過渡由于組織結(jié)構(gòu)平衡能力差而較少使用;橫向過渡主要用于設(shè)計經(jīng)密小于緯密的品種;縱向過渡主要用,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的組織點增加方式(自上而下)建立的組織庫。無彩數(shù)碼提花織物的組織庫根據(jù)影光組織的組織點增(減)值M來確定,M取該組織完全循環(huán)數(shù)時,形成的組織庫組織數(shù)目最少;當M取1時,組織庫組織數(shù)目最大,形成該基礎(chǔ)組織的全息組織庫。圖7為八枚緞紋組織的全息數(shù)碼組織庫,組織庫

15、中有49個組織?；A(chǔ)組織的組織循環(huán)越大,可設(shè)計出的全息組織庫的組織數(shù)目越多。圖6影光組織過渡的組織點增加方法圖7八枚緞紋組織無彩數(shù)碼提花織物組織庫31212數(shù)碼組織庫的應(yīng)用方法從全息數(shù)碼組織庫的設(shè)計原理和設(shè)計方法可以看出,某一類型組織的全息數(shù)碼組織庫包含了該組織的所有組織變化,如圖7中的組織庫包含了八枚緞紋的所有變化,利用該組織庫中的組織可以對無彩數(shù)碼圖像進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,無彩數(shù)碼圖像中灰度的亮度值是進行組織對應(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,可以分別對應(yīng)組織庫中兩端的緯面、經(jīng)面或經(jīng)面、緯面組織,中間的灰度則根據(jù)其亮度值的級差大小可以在組織庫中找到相應(yīng)的組織,該方法完全滿

16、足數(shù)碼圖像灰度和組織庫組織智能配對的技術(shù)要求。從工藝角度看,數(shù)碼組織庫中的組織由于組織循環(huán)相同,結(jié)構(gòu)緊度相近,能自動滿足結(jié)構(gòu)平衡的要第4期周赳等:無彩數(shù)碼提花織物的創(chuàng)新設(shè)計原理和方法【5】求。另外,不同組織循環(huán)的組織庫在結(jié)構(gòu)設(shè)計時的選用標準只與設(shè)計織物的經(jīng)緯密度有關(guān),因此,只要建立合適的數(shù)碼全息組織庫,就能實現(xiàn)無彩數(shù)碼提花織物的智能設(shè)計,且與數(shù)碼灰度圖像的具體內(nèi)容無關(guān),也就是對數(shù)碼圖像可以進行沒有限制的創(chuàng)新效果設(shè)計,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,也為提花織物計算機智能化設(shè)計的技術(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)計概念的提出和完善,必然

17、會迎來一輪提花織物創(chuàng)新設(shè)計的新潮流。FZXB參考文獻:1浙江絲綢工學院,蘇州絲綢工學院.織物組織與紋織學(下冊)M.北京:,1997.387-409.2北京:中國4結(jié)語無彩數(shù)碼提花織物創(chuàng)新設(shè)計研究,結(jié)構(gòu)學、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)計原理J.紡織學報,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.紡織學報,2003,24(3):17-18.我刊論文榮獲第三屆中國科協(xié)期刊優(yōu)秀學術(shù)論文獎由紡織學報推薦的論文“人造血管的生物力學性能表征”(作者:王璐、丁辛、DurandBernard,刊登于紡織學報2003年第1期)榮獲第三屆中國科協(xié)期刊優(yōu)秀學術(shù)論文獎。中國科協(xié)期刊優(yōu)秀學術(shù)論文評選活動由中國科學技術(shù)協(xié)會主辦,從2003年起每年一屆,每屆評出100篇優(yōu)秀學術(shù)論文