蝴蝶書簽現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的研究

張翠翠 黎書文 古文全 李英 孫茂銀 吳澤宏 吳建 郭光平

摘 要：對(duì)貴州苗族圖騰文化進(jìn)行實(shí)地考察與數(shù)據(jù)采集，通過圖形圖像關(guān)鍵技術(shù)對(duì)蝴蝶紋進(jìn)行矢量化提取，結(jié)合貴州形象標(biāo)識(shí)“貴”，經(jīng)過計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品創(chuàng)新方法進(jìn)行美化、抽象化等技術(shù)處理得到蝴蝶書簽數(shù)字化模型，利用光化學(xué)蝕刻工藝加工出具備貴州苗族特色的蝴蝶書簽。

關(guān)鍵詞：圖騰文化；蝴蝶媽媽；矢量化；創(chuàng)新設(shè)計(jì)；光化學(xué)蝕刻

中圖分類號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)志碼：文章編號(hào)：

引言

旅游商品是旅游資源的重要組成部分，在旅游業(yè)中有著突出的地位，是民族文化的重要載體[1]。貴州風(fēng)光秀麗，少數(shù)民族文化濃厚，有著豐富的民族旅游工藝品資源和背景材料，但貴州多年來多以觀光為主，作為景區(qū)專屬的特色旅游商品幾乎空白，旅游商品同質(zhì)化現(xiàn)象也比較嚴(yán)重，景區(qū)沒有地方特色旅游工藝品，相當(dāng)于沒有途徑宣傳自我文化價(jià)值。又由于大多數(shù)旅游商品設(shè)計(jì)制作不精細(xì)，缺乏文化底蘊(yùn)和品味，再加上包裝粗糙、品種不多、層次薄弱，導(dǎo)致旅游商品開發(fā)滯后，很難適應(yīng)市場(chǎng)需求[2]。

課題利用數(shù)字化技術(shù)、工業(yè)設(shè)計(jì)與加工制造的方法，將現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造技術(shù)同貴州苗族特色旅游商品結(jié)合，在苗族圖騰文化中提取設(shè)計(jì)元素-蝴蝶紋[3]，運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)手段—圖像識(shí)別與矢量提?。ǘS圖像高仿真與數(shù)字化修復(fù)技術(shù)），基于計(jì)算機(jī)輔助造型創(chuàng)新方法、結(jié)合現(xiàn)代生產(chǎn)工藝（光化學(xué)蝕刻工藝）[4]對(duì)蝴蝶書簽進(jìn)行研究、優(yōu)化、創(chuàng)新設(shè)計(jì)研發(fā)與制造，賦予蝴蝶書簽貴州苗族文化特色，實(shí)現(xiàn)蝴蝶書簽的規(guī)模化生產(chǎn)。

i1貴州苗族圖騰文化

圖騰崇拜是一種古老的宗教形式，圖騰多為動(dòng)物植物，苗族人相信圖騰與祖先有某種血緣關(guān)系，是自己的始祖之一。根據(jù)《十二個(gè)蛋》的苗族神話記載[5]（如圖1），楓樹生蝴蝶媽媽，蝴蝶媽媽生十二個(gè)蛋，十二個(gè)蛋由鵲宇鳥孵化成自然萬物和人類的過程，蝴蝶媽媽被苗民視為人類之祖。

蝴蝶紋也存在于其他民族中，通常作為剪紙、刺繡、蠟染等工藝的構(gòu)圖主題之一對(duì)于苗族 來說，蝴蝶是其始祖之一的“蝴蝶媽媽”，是楓樹生出的“妹傍留”，是生出孵化世界宇宙萬物十二蛋的“妹傍留”[6]，其歷史文化淵源。

2蝴蝶紋的數(shù)據(jù)采集與矢量提取

課題以組織團(tuán)隊(duì)攝影、收集攝影投稿的形式對(duì)貴州苗族工藝品（刺繡、蠟染）進(jìn)行數(shù)字化采集，獲得海量的原始二維位圖和數(shù)字影像，對(duì)圖片進(jìn)行歸類與篩選；基于非細(xì)化的矢量化方法[7]，對(duì)選好的圖片進(jìn)行圖像修復(fù)與圖像處理，利用Adobe Illustrator對(duì)處理好的蝴蝶紋進(jìn)行矢量化提取與矯正，得到蝶紋的矢量文件。

矢量圖占用存儲(chǔ)空間小，便于存儲(chǔ)、分類、檢索，能夠?qū)崿F(xiàn)高精輸出，且能夠在現(xiàn)代CAD＼CAE＼CAM、計(jì)算機(jī)輔助藝術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。圖形矢量化方法大致分為兩種：基于細(xì)化的矢量化方法以及基于非細(xì)化的矢量化方法?；诜羌?xì)化的矢量化方法同基于細(xì)化的矢量化方法相比，無需先對(duì)位圖圖像中所感興趣的區(qū)域提取中心骨架，而是直接捕捉位圖圖像中所感興趣區(qū)域的輪廓，再找到兩條邊間的中心，通過邊界曲線來描述感興趣區(qū)域的結(jié)構(gòu)[8]。這種算法更能夠準(zhǔn)確表達(dá)出圖像的信息，課題采用基于非細(xì)化的矢量化方法對(duì)蝶紋進(jìn)行矢量化提取，得到蝶紋原始圖形。為了更好的實(shí)現(xiàn)后處理，利用Adobe Illustrator矢量提取蝶紋后進(jìn)行色彩賦值，采用RGB。

蝴蝶紋樣的矢量化提取過程如圖2所示，首先基于非細(xì)化的矢量化方法，對(duì)原始圖像進(jìn)行預(yù)處理來改善圖像的質(zhì)量，然后采用adobeillustrator軟件對(duì)圖像紋樣進(jìn)行自動(dòng)提取，以得到初步的矢量圖形，最后針對(duì)線條復(fù)雜，縱橫交錯(cuò)的地方進(jìn)行手動(dòng)描繪，用手工操作的方法來實(shí)現(xiàn)蝴蝶紋樣矢量化的完整化、清晰化。按這個(gè)方法將蝴蝶紋逐一提取出來，提取出的蝴蝶紋如圖3所示。

3蝴蝶書簽數(shù)字化模型的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

創(chuàng)新設(shè)計(jì)有自動(dòng)組裝方式與人工組裝方式[9]，由于以上步驟已經(jīng)根據(jù)語義特征選取出滿足語義的蝴蝶紋樣且在組裝前已有大致創(chuàng)新紋樣的輪廓，為了靈活方便，課題選用人工組裝創(chuàng)新方法。蝴蝶媽媽是所有苗族人共同的祖先，為了進(jìn)一步凸顯貴州苗族特色，課題將貴州形象標(biāo)識(shí)與貴州苗族蝴蝶紋相結(jié)合，從美觀、精巧、形象方面出發(fā)，在人機(jī)交互的界面進(jìn)行人工組裝。

貴州形象標(biāo)識(shí)（如圖4所示），以“走遍大地神舟，醉美多彩貴州”為核心廣告語，以符號(hào)化的“貴州”兩個(gè)漢字為主體，形象地將貴州基于喀斯特地貌的自然景觀、民族風(fēng)情、物產(chǎn)資源、多樣化的文化以及貴州的酒、貴州的山、貴州的民族風(fēng)情、貴州的名勝古跡以大寫意的揮灑融合其中，“貴州”標(biāo)識(shí)蘊(yùn)含了貴州豐富多彩的民族民間文化。將已提取的蝴蝶矢量，在滿足設(shè)計(jì)語義的情況下再設(shè)計(jì)，與“貴”字重新組裝，得到蝴蝶書簽數(shù)字化模型，如圖5所示。采用RGB，進(jìn)行色彩賦值，效果圖如圖6所示。

“蝴蝶書簽”將苗族圖騰“蝴蝶媽媽”與貴州形象標(biāo)識(shí)“貴”字相結(jié)合。代表了貴州特色的苗族文化，寓意“保佑村寨安寧，子孫繁衍，五谷豐登”。蝴蝶書簽除了本身的實(shí)用性、美觀性，也被賦予了貴州苗族特色文化，兼具了紀(jì)念性與獨(dú)特的地域文化內(nèi)涵。

4蝴蝶書簽的制造加工

4.1 光化學(xué)蝕刻工藝

光化學(xué)蝕刻（PCM）是指利用攝影技術(shù)生成的掩膜，通過選擇性化學(xué)侵蝕生產(chǎn)無毛刺、無應(yīng)力的平整金屬元件的工程生產(chǎn)技術(shù)[10]。其加工過程一般包括涂敷光致抗蝕劑、曝光、顯影、腐蝕和去除殘余抗蝕劑膜及檢測(cè)等步驟。

光化學(xué)蝕刻技術(shù)在工藝品制備中的成功應(yīng)用主要與蝕刻設(shè)備-搖擺噴淋蝕刻機(jī)的推廣應(yīng)用有關(guān)，在書簽制作工藝中的蝕刻工序，即通過蝕刻液去除掉基板表面不需要的材質(zhì)，影響基材蝕刻效果主要與蝕刻液的選擇、蝕刻機(jī)的噴淋結(jié)構(gòu)選擇等有關(guān)，搖擺噴淋蝕刻機(jī)主要采用了水平擺動(dòng)式的噴淋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，F(xiàn)eCl3蝕刻液，其具備了噴嘴數(shù)量少，刻蝕液消耗量節(jié)約等優(yōu)點(diǎn)，可較好的應(yīng)用于工藝品書簽的表面蝕刻。

4.2 蝴蝶書簽生產(chǎn)工藝

以上步驟已經(jīng)完成書簽造型數(shù)字化設(shè)計(jì)及效果圖品鑒，剩下的加工步驟主要有：

（1）設(shè)計(jì)圖案通過輸出為菲林膠片；

（2）將菲林放在涂有金屬感光油墨（感光抗蝕劑：環(huán)氧-聚丙烯酸酯型光致抗蝕劑）的銅質(zhì)片材上，利用曬板機(jī)曝光3-4分鐘；曝光過程，銅質(zhì)基板表面覆蓋菲林，經(jīng)過光照射曝光，使照射過的油墨發(fā)生交聯(lián)聚合反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)精密圖形轉(zhuǎn)移至片材上；

（3）將曝光后的片材放入顯影液（1%Na2CO3）中，浸滌2-3分鐘，溶除未感光的光致抗蝕劑，留下感光部分，從而顯現(xiàn)出所需要的圖形。

（4）檢測(cè)片材顯影質(zhì)量，檢測(cè)合格后清洗；

（5）將銅質(zhì)片材放入搖擺噴淋蝕刻機(jī)中，通過一定噴淋壓力，刻蝕液濃度，溫度等方式對(duì)金屬進(jìn)行局部快速蝕刻（FeCl3蝕刻劑：FeCl3 40wt%，HCl 5wt%，NaCl+KCl 1.2wt%；蝕刻機(jī)溫度：25℃；噴淋壓力1.2 kg/cm2；），獲取凹凸半刻或者鏤空成型的設(shè)計(jì)圖案；

（6）蝕刻完畢，將書簽放入10%氫氧化鈉水溶液2-3分鐘，用清水清洗處理，去除感光油墨，使書簽表面清潔；

（7）書簽表面電鍍處理，烘烤后進(jìn)行品檢，合格后包裝。

加工后的蝴蝶書簽如圖7所示：

5結(jié)語

蝴蝶紋不僅在苗族工藝品中具有不可替代的裝飾功能，也是苗族宗教文化及遠(yuǎn)古圖騰崇拜觀念的視覺化呈現(xiàn)。當(dāng)涉足苗族文化時(shí)不可能回避他們的歷史傳說和遠(yuǎn)古世界起源的哲學(xué)觀念，要關(guān)注這些抽象的哲學(xué)觀念，就會(huì)遇到苗族著名的“蝴蝶媽媽”傳說，和千姿百態(tài)的蝴蝶紋飾圖案，這個(gè)直觀造型在黔東南苗族生活中流傳至今，被當(dāng)?shù)孛缱迦嗣褚暈檎鋵殹?/p>

論文從貴州苗族圖騰文化-蝴蝶媽媽著手，從紀(jì)念性、創(chuàng)新性、精美性、實(shí)用性以及獨(dú)特的地域文化內(nèi)涵等方面出發(fā)，通過對(duì)貴州苗族進(jìn)行實(shí)地調(diào)研與分析，提取蝴蝶媽媽的矢量化文件結(jié)合貴州形象標(biāo)識(shí)“貴”州，利用數(shù)字化技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新方法和現(xiàn)代加工制造技術(shù)，設(shè)計(jì)和制造出具有貴州苗族特色的旅游商品—蝴蝶書簽。這為貴州少數(shù)民族文化的保護(hù)與開發(fā)提供了借鑒，為貴州特色旅游商品的開發(fā)與研究提供了一種可供參考的方法。

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作者簡(jiǎn)介

張翠翠（1989-），女，研究生，主要研究方向?yàn)榉沁z數(shù)字化保護(hù)與開發(fā)，E-mail：867955173@qq.com；黎書文（1988-），男，通訊作者，講師，主要研究方向?yàn)?，先進(jìn)制造模式與制造信息系統(tǒng)。

（作者單位：貴州省冶金化工研究所）