張愛(ài)丹, 周 赳
(浙江理工大學(xué) 材料與紡織學(xué)院、 絲綢學(xué)院, 浙江 杭州 310018)
由經(jīng)緯紗線垂直交織形成的機(jī)織物,主要通過(guò)織物組織使交織結(jié)構(gòu)有規(guī)律的變化,實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形與圖像色彩的表達(dá)。色彩仿真是提花織物設(shè)計(jì)中技術(shù)含量較高的研究領(lǐng)域,包括黑白仿真和彩色仿真2個(gè)方向。從一種意匠色對(duì)應(yīng)一種織物組織的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式到基于影光組織庫(kù)的分層組合設(shè)計(jì)模式,使提花織物對(duì)圖像色彩的表達(dá)從幾十種增長(zhǎng)至數(shù)千種,甚至是百萬(wàn)數(shù)量級(jí)[1]。在紗線配色理論基本達(dá)成共識(shí)的情況下[2-3],織物組織庫(kù)的設(shè)計(jì)及其組合應(yīng)用方式成了當(dāng)前提花織物色彩仿真設(shè)計(jì)的核心,也為織物效果的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了技術(shù)支持[4-5]。
然而,組織點(diǎn)均勻過(guò)渡的織物組織庫(kù),雖能在織物表面呈現(xiàn)漸變的色彩效果,卻絕不是理想中的均勻過(guò)渡[6-7]??椢锝M織點(diǎn)的均勻分布和等量增加,并不能保證織物結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出來(lái)的混色效果也同樣是均勻的。譬如同向紗線之間的相互滑移而產(chǎn)生隨機(jī)的過(guò)度顯色,或是本應(yīng)顯露在織物表面的色紗卻被遮蓋等現(xiàn)象。對(duì)于這些問(wèn)題,目前已有的解決思路主要有2種:一是設(shè)計(jì)附加的組織點(diǎn),盡可能避免隨機(jī)遮蓋現(xiàn)象的產(chǎn)生[8-9];二是在研究組織庫(kù)顯色規(guī)律的基礎(chǔ)上,進(jìn)行分級(jí)設(shè)計(jì)和組合應(yīng)用,改善組織庫(kù)織物顯色效果與原始圖像在明度基調(diào)和對(duì)比強(qiáng)弱關(guān)系上的擬合度[10]。上述研究在一定程度上完善了織物組織庫(kù)的顯色效果,但都是在織物組織庫(kù)的內(nèi)部尋找解決問(wèn)題的辦法。本文嘗試將研究思路轉(zhuǎn)移到圖像色的設(shè)計(jì)處理上,采取圖像色的網(wǎng)點(diǎn)化設(shè)計(jì),探討運(yùn)用盡可能少的織物組織甚至不用組織的方法,在滿足織物結(jié)構(gòu)漸變呈色的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提升織物結(jié)構(gòu)呈色均勻度的可能性。
將連續(xù)調(diào)圖像離散為網(wǎng)點(diǎn)形態(tài),用二色值網(wǎng)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像色階的再現(xiàn),如圖1所示。這是一種利用了人眼視覺(jué)特性以及圖像呈色特點(diǎn)的圖像再現(xiàn)技術(shù),也稱為數(shù)字半色調(diào)技術(shù)[11],被廣泛應(yīng)用于印刷制品。將該原理應(yīng)用于提花織物設(shè)計(jì),將連續(xù)調(diào)的數(shù)碼圖像轉(zhuǎn)化為網(wǎng)點(diǎn)形式,通過(guò)網(wǎng)點(diǎn)的尺寸或聚集密度的變化,實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像階調(diào)層次的表現(xiàn)。
圖1 15級(jí)連續(xù)調(diào)漸變圖像色和網(wǎng)點(diǎn)色階Fig.1 Fifteen grades grayscale of continuous tone and halftone. (a) Continuous tone grayscale; (b) Halftone grayscale
網(wǎng)點(diǎn)形態(tài)主要由網(wǎng)點(diǎn)形狀和分布形式2個(gè)方面設(shè)定。網(wǎng)點(diǎn)形狀指單個(gè)網(wǎng)點(diǎn)的幾何形狀,如印刷網(wǎng)點(diǎn)形狀有方形、圓形、菱形、橢圓和同心圓等[12];網(wǎng)點(diǎn)分布則根據(jù)加網(wǎng)技術(shù)的不同,主要有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)幅調(diào)頻混合等類型[13]。調(diào)頻網(wǎng)點(diǎn)是在網(wǎng)點(diǎn)大小不變的情況下,通過(guò)網(wǎng)點(diǎn)的疏密排列表現(xiàn)階調(diào)的濃淡層次;調(diào)幅網(wǎng)點(diǎn)是在網(wǎng)點(diǎn)中心位置不變的情況下,改變網(wǎng)點(diǎn)大小來(lái)表現(xiàn)圖像色的漸變效果;而調(diào)幅調(diào)頻混合型則是將二者進(jìn)行了綜合運(yùn)用。
網(wǎng)點(diǎn)的大小變化和規(guī)律性排列,具備了類似織物組織庫(kù)對(duì)圖像色的表現(xiàn)功能?;诳椢锝M織庫(kù)的數(shù)碼提花織物,在紋制工藝設(shè)計(jì)方面,主要通過(guò)織物組織庫(kù)控制顯露于織物表面的紗線浮長(zhǎng)和顯色紗線的比例,而圖像色保持為連續(xù)調(diào)關(guān)系。例如,一幅黑白照片,需根據(jù)選用的組織庫(kù)數(shù)量,將圖像色歸納為與組織庫(kù)數(shù)量相等的一系列黑白灰漸變色[14]。在這個(gè)過(guò)程中,圖像色的作用是為織物組織庫(kù)提供了一種依次替換的秩序信息。圖像色不直接決定織物色,而決定織物表面呈色效果的是織物組織。文中將圖像色進(jìn)行了網(wǎng)點(diǎn)化設(shè)計(jì)后,在顏色數(shù)上只有網(wǎng)點(diǎn)色和地色2種。相對(duì)應(yīng)地,在織物組織上最多也只需要花組織和地組織2種。由此使圖像色真正發(fā)揮了決定性作用。
對(duì)于黑白仿真提花織物設(shè)計(jì),將圖像轉(zhuǎn)化為網(wǎng)點(diǎn)圖時(shí),在理論上,通過(guò)單層網(wǎng)點(diǎn)自身大小的變化,即可完成對(duì)織物色漸變過(guò)渡;而色彩仿真提花織物設(shè)計(jì),則需要在網(wǎng)點(diǎn)大小變化的基礎(chǔ)上,對(duì)不同網(wǎng)點(diǎn)圖層進(jìn)行組合,以滿足不同色相的混合呈色。此外,通過(guò)網(wǎng)點(diǎn)形狀、網(wǎng)點(diǎn)分布角度、網(wǎng)點(diǎn)的聚集形態(tài)等的變化,還可為提花織物的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供新思路。本文研究主要圍繞將圖像色網(wǎng)點(diǎn)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于黑白仿真提花織物設(shè)計(jì)而展開(kāi)。
由于調(diào)幅網(wǎng)點(diǎn)在表現(xiàn)色階的變化規(guī)律方面與織物組織的構(gòu)成形式有著內(nèi)在的相通性,因此文中選擇調(diào)幅網(wǎng)點(diǎn)類型為研究對(duì)象。其次,對(duì)于調(diào)幅網(wǎng)點(diǎn)而言,設(shè)計(jì)參數(shù)主要有3項(xiàng),分別是網(wǎng)點(diǎn)大小、分布角度和網(wǎng)點(diǎn)形狀。三者中網(wǎng)點(diǎn)形狀采用印刷中較為普遍的圓形,而另外2項(xiàng)則是此次研究的主要考察對(duì)象。網(wǎng)點(diǎn)尺寸采用加網(wǎng)線數(shù)(頻率)表示,頻率越高則單位面積內(nèi)網(wǎng)點(diǎn)數(shù)量越多,而單個(gè)網(wǎng)點(diǎn)面積越小,反之,加網(wǎng)線數(shù)越低則單位面積網(wǎng)點(diǎn)數(shù)量越少,而單個(gè)網(wǎng)點(diǎn)面積越大。加網(wǎng)線數(shù)以線數(shù)/cm為單位。本文實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了3種加網(wǎng)線數(shù),分別為8、16和24 線數(shù)/cm;以及在每種加網(wǎng)線數(shù)下各有4種不同分布角度,分別為0°、15°、45°和75°[15],如圖2所示。
圖2 4種排列角度Fig.2 Four types of distribution angle
將上述3種加網(wǎng)線數(shù)與4種網(wǎng)點(diǎn)分布角度應(yīng)用于15級(jí)的黑白漸變色階,如圖3(a)所示,產(chǎn)生12小組網(wǎng)點(diǎn)漸變色階,每小組對(duì)應(yīng)有15級(jí),見(jiàn)表1。進(jìn)行織物樣品設(shè)計(jì)時(shí),分2種情況:1)將12小組網(wǎng)點(diǎn)色階圖直接作為織物組織圖,不鋪設(shè)任何織物組織;2)采用一對(duì)24枚經(jīng)面和緯面緞紋組織進(jìn)行織物設(shè)計(jì)。在第1種情況下,由于黑和白兩色不產(chǎn)生網(wǎng)點(diǎn),黑、白2色所對(duì)應(yīng)的織物因其經(jīng)緯兩向紗線沒(méi)有實(shí)質(zhì)性交織,實(shí)際只產(chǎn)生13塊織物樣品,如圖3(b)所示,即編號(hào)為1和15的2色對(duì)應(yīng)的樣品,其經(jīng)緯紗線不產(chǎn)生交織,未能形成織物。在第2種情況下,所有色階均產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的織物,如圖3(c)所示。另外,基于比較分析的需要,采用緞紋影光組織庫(kù)進(jìn)行織物樣品的設(shè)計(jì)與織造,其組織庫(kù)的基本組織為16枚3飛,過(guò)渡方向分別采用緯向過(guò)渡和經(jīng)向過(guò)渡2種,2組組織庫(kù)數(shù)量與網(wǎng)點(diǎn)漸變等級(jí)數(shù)保持一致,均為15級(jí)。因此,本文實(shí)驗(yàn)網(wǎng)點(diǎn)織物樣品共計(jì)24小組,其中鋪設(shè)織物組織和不鋪設(shè)織物組織各12組;影光組織織物樣品2組。
圖3 黑白漸變色階及其對(duì)應(yīng)的網(wǎng)點(diǎn)織物樣品Fig.3 Grayscale with continuous tone and two groups of halftone fabric samples with gradual change effect.(a) Continuous tone grayscale with level 15; (b) Fabric sample group without using weave; (c) Fabric sample group using a pair of weave
表1 網(wǎng)點(diǎn)色階的組數(shù)與級(jí)數(shù)Tab.1 Grade and group numbers of halftone grayscale
所有織物樣品由1組白經(jīng)和1組黑緯交織而成,經(jīng)、緯線均采用23.3 dtex ×2桑蠶絲;且經(jīng)、緯密也均為1 100根/(10 cm)。本文實(shí)驗(yàn)織造織物樣品26小組,共計(jì)366塊,其中2小組織物樣品如圖3(b)、(c)所示。為便于測(cè)色,對(duì)織物樣品進(jìn)行托裱處理,托裱材料:托膠腹背紙;托裱溫度:100~125℃。最后將每塊樣品裁剪成4 cm×4 cm的織物色卡。
織物樣品均采用美國(guó)X-rite愛(ài)色麗 Color i7 臺(tái)式分光測(cè)色儀進(jìn)行測(cè)色和數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集條件:顏色系統(tǒng)為CIEL*a*b*,光源為脈沖氙燈D65,觀測(cè)角度為10°,測(cè)量孔徑為25 mm。每塊織物樣品測(cè)3次,取其平均值。
從樣品的織物結(jié)構(gòu)來(lái)看,不鋪設(shè)組織的織物樣品中,網(wǎng)點(diǎn)排列角度為0°的3小組織物均無(wú)法成立;而網(wǎng)點(diǎn)排列角度為45°的3小組中,8線數(shù)/cm組有9塊,16 線數(shù)/cm和24 線數(shù)/cm小組各有7塊織物無(wú)法成立??梢?jiàn),在圓形網(wǎng)點(diǎn)的情況下,0°和45°的網(wǎng)點(diǎn)排列角度無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)緯紗線的交織作用。下面就余下的18小組網(wǎng)點(diǎn)織物樣品和2小組影光組織織物樣品進(jìn)行階調(diào)變化的比較分析。
2.3.1 明度均值的比較分析
由于織物樣品為黑白漸變色織物,因此僅就織物樣品的明度值進(jìn)行比較分析,如表2所示。首先,根據(jù)3種網(wǎng)點(diǎn)大小規(guī)格,計(jì)算4種不同網(wǎng)點(diǎn)角度織物樣品組的明度均值,再計(jì)算4組總的明度均值,分別見(jiàn)表2中A組和B組數(shù)據(jù)。其中A組為未鋪設(shè)織物組織的網(wǎng)點(diǎn)織物,B組為鋪設(shè)了一對(duì)24枚5飛經(jīng)面和緯面組織的網(wǎng)點(diǎn)織物。同時(shí),計(jì)算2組影光組織織物樣品的明度均值,見(jiàn)表2中C組和D組數(shù)據(jù),其中C組為緯向加強(qiáng),D組為經(jīng)向加強(qiáng)。
表2 織物樣品組明度均值Tab.2 Mean value of lightness of fabric sample groups
注:/表示不涉及該項(xiàng)數(shù)值。
根據(jù)將黑色(明度值為0)到白色(明度值為100)分為15等分,其平均明度值仍為50為參照值,發(fā)現(xiàn)采用緯向加強(qiáng)組織庫(kù)的織物樣品C組的明度平均值最接近50;其次是鋪設(shè)組織的B組中網(wǎng)點(diǎn)規(guī)格為24線數(shù)/cm的織物樣品組;未鋪設(shè)組織的A組的明度平均值總體偏高。這是由于其中缺少黑色和白色2種色階的織物樣品。
由此可知,依靠網(wǎng)點(diǎn)的排布而不鋪設(shè)織物組織,可滿足織物結(jié)構(gòu)對(duì)圖像漸變色的表現(xiàn),但因黑、白2色沒(méi)有網(wǎng)點(diǎn),只能表現(xiàn)為經(jīng)浮長(zhǎng)和緯浮長(zhǎng),在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的交織。所以當(dāng)圖像存在大面積的黑色或白色,則會(huì)嚴(yán)重影響織物品質(zhì),這種情況下必須鋪設(shè)織物組織。如果圖像中沒(méi)有黑白兩色,或黑白兩色在圖像中以小面積的形式存在,即長(zhǎng)寬不超過(guò)織物表面實(shí)際經(jīng)緯密度的1/3,則可考慮不用鋪設(shè)織物組織。此外,在網(wǎng)點(diǎn)排布角度方面,0°和45°角網(wǎng)點(diǎn)排布會(huì)產(chǎn)生空檔,所以不能使用。
通過(guò)對(duì)鋪設(shè)了2種織物組織的15級(jí)網(wǎng)點(diǎn)織物樣品和2組影光組織織物樣品的明度值分布情況的比較,結(jié)果表明除了經(jīng)向加強(qiáng)影光織物一組之外,其他織物樣品組總體上都比較接近,與圖像色度值匹配度相對(duì)較好,如圖4所示。
圖4 織物樣品組與圖像色階的明度值曲線圖Fig.4 Curve graph of lightness of fabric samples and grayscale
2.3.2 明度過(guò)渡的均勻性分析
根據(jù)上述對(duì)織物樣品組明度平均值的分析,雖然從總體上考察了織物樣品組對(duì)圖像漸變色的呈現(xiàn)情況,但并不能全面說(shuō)明圖像色網(wǎng)點(diǎn)化設(shè)計(jì)所具有的優(yōu)勢(shì)。下面從各織物樣品組內(nèi)部明度差變化情況,考察各織物樣品組的漸變呈色均勻性。
從織物樣品組明度變化的離散程度,來(lái)評(píng)價(jià)明度值變化的均勻性。首先采用ΔL=[(Li-Li+1)2]1/2公式計(jì)算各織物樣品小組中每相鄰2塊織物的明度差(式中ΔL為同一織物樣品組中兩個(gè)相織物的明度差,Li、Li+1是同一織物樣品組中兩個(gè)相鄰織物的明度值)。再采用標(biāo)準(zhǔn)差公式對(duì)各組明度差值進(jìn)行離散程度的量化計(jì)算,獲得3種網(wǎng)點(diǎn)大小不同網(wǎng)點(diǎn)排布角度織物樣品明度差的離散值,見(jiàn)表3、4所示。
表3 A組網(wǎng)點(diǎn)織物樣品明度差離散值Tab.3 Standard deviation values of lightness difference of fabric sample group A
表4 B組網(wǎng)點(diǎn)織物樣品明度差離散值Tab.4 Standard deviation values of lightness difference of fabric sample group B
從表3、4可知,8 線數(shù)/cm織物樣品組明度差離散值最小,其次是16 線數(shù)/cm組。這表明網(wǎng)點(diǎn)越大,網(wǎng)點(diǎn)織物明度過(guò)渡越均勻,但網(wǎng)點(diǎn)越大則無(wú)法表現(xiàn)圖像的細(xì)節(jié)。從網(wǎng)點(diǎn)排布角度來(lái)看,未鋪設(shè)組織的網(wǎng)點(diǎn)織物(A組)中75°角織物樣品組明度差的離散值最小,而鋪設(shè)組織的網(wǎng)點(diǎn)織物(B組)中15°角效果最佳??梢?jiàn)不鋪設(shè)組織時(shí)選擇75°角,而鋪設(shè)組織時(shí)采用15°角效果最佳。
在比較了網(wǎng)點(diǎn)織物樣品組中不同網(wǎng)點(diǎn)大小和分布角度之間明度差的離散值后,進(jìn)行各組間的橫向比較分析。以表3中B組明度差離散值為例,將3種加網(wǎng)線數(shù)下4種角度的明度差離散值進(jìn)行平均值計(jì)算,即為0.91、1.27和1.86;再以相同方法計(jì)算A組。同時(shí),計(jì)算2組采用影光組織庫(kù)的織物樣品的明度差離散均值,結(jié)果如表5所示。
表5 4組織物樣品的明度差離散均值Tab.5 Mean values of the standard deviations of lightness difference of four groups
注:/表示不涉及該項(xiàng)數(shù)值。
離散值越小則表明織物漸變色組的過(guò)渡越均勻。從表5可知,所有網(wǎng)點(diǎn)織物中除B組中加網(wǎng)線數(shù)為24線數(shù)/cm小組的數(shù)值略大于緯向加強(qiáng)組外,其余均小于采用影光組織庫(kù)的織物樣品。網(wǎng)點(diǎn)織物樣品總體明度差的離散均值為1.30,而采用影光組織庫(kù)的織物樣品組明度差的離散均值為1.91,前者比后者降低了31.94%??梢?jiàn),在相同的織物規(guī)格和織造條件下,采用網(wǎng)點(diǎn)設(shè)計(jì)方法在表現(xiàn)黑白色階均勻過(guò)渡方面,具有一定的優(yōu)勢(shì)。
基于上述的比較分析,下面將圖像色的網(wǎng)點(diǎn)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于黑白單層提花織物設(shè)計(jì),考察其在具體設(shè)計(jì)實(shí)踐中的應(yīng)用效果。圖像原稿是1幅灰度模式的花卉油畫,見(jiàn)圖5(a),將其從連續(xù)調(diào)轉(zhuǎn)化為半色調(diào)的網(wǎng)點(diǎn)樣式后,一組不鋪設(shè)織物組織;另一組網(wǎng)點(diǎn)色和地色分別鋪設(shè)24枚的緯面和經(jīng)面緞紋兩種織物組織。圖像網(wǎng)點(diǎn)的大小設(shè)有3種,分別為8、12和24線數(shù)/cm,其他織物規(guī)格和織造條件均與上述織物樣品保持一致。其中鋪設(shè)了織物組織的1組織物效果見(jiàn)圖5(b)~(d)所示。
圖5 基于網(wǎng)點(diǎn)過(guò)渡的黑白仿真提花織物效果Fig.5 Colorless simulative jacquard fabric effect based on halftone dot transition. (a) Original image; (b) 8 line/cm fabric effect; (c) 12 line/cm fabric effect; (d) 24 line/cm fabric effect
從2組織物的實(shí)物效果來(lái)看,鋪設(shè)了2種織物組織的3幅織物圖像,其織物結(jié)構(gòu)均勻,網(wǎng)點(diǎn)大小為8線數(shù)/cm的織物圖像網(wǎng)點(diǎn)清晰可辨,隨著網(wǎng)點(diǎn)從12線數(shù)/cm增加至24線數(shù)/cm,網(wǎng)點(diǎn)感逐漸變?nèi)?,直至基本無(wú)法辨別。而未鋪設(shè)織物組織的一組,圖像最亮部為經(jīng)浮長(zhǎng),最暗部為緯浮長(zhǎng),織物結(jié)構(gòu)較松。其他分部織物效果尚好。總之,隨著加網(wǎng)線數(shù)的增加,織物結(jié)構(gòu)緊實(shí)度隨之加強(qiáng),同時(shí),織物圖像的明度對(duì)比強(qiáng)度也有所提高,主要表現(xiàn)為暗部加深,但暗部階調(diào)過(guò)渡的豐富性有所降低。
從網(wǎng)點(diǎn)大小角度而言,在原始數(shù)碼圖像的長(zhǎng)寬像素符合提花織物設(shè)計(jì)要求的情況下,將其轉(zhuǎn)換為網(wǎng)點(diǎn)圖像時(shí),加網(wǎng)線數(shù)為16線數(shù)/cm左右較為理想。小于此數(shù)值時(shí),單純表現(xiàn)漸變色階則織物漸變色的均勻度將會(huì)提高;但用于表現(xiàn)圖像,由于網(wǎng)點(diǎn)較大,轉(zhuǎn)化為二色值圖像后,圖像細(xì)節(jié)信息無(wú)法得到呈現(xiàn)。大于此數(shù)值時(shí),織物色階的漸變過(guò)渡均勻性有所減低;同時(shí)在表現(xiàn)圖像時(shí),由于網(wǎng)點(diǎn)過(guò)小對(duì)織物結(jié)構(gòu)的呈色造成干擾,反而不利于呈現(xiàn)圖像階調(diào)的豐富層次性,尤其是圖像暗部,不僅色調(diào)加深且圖像細(xì)節(jié)也會(huì)略有丟失。因此從連續(xù)調(diào)圖像色轉(zhuǎn)化為網(wǎng)點(diǎn)圖像時(shí),加網(wǎng)線數(shù)的設(shè)置非常關(guān)鍵。
從4種網(wǎng)點(diǎn)分布角度來(lái)看,其中15°和75° 2種角度可滿足不鋪設(shè)織物組織的提花織物設(shè)計(jì),但加網(wǎng)線數(shù)需適度調(diào)高使網(wǎng)點(diǎn)變小,以提高織物結(jié)構(gòu)的緊密度。圖像中如有大面積黑色和白色,則必須鋪設(shè)織物組織,因此,在單層織物結(jié)構(gòu)條件下,圖像色網(wǎng)點(diǎn)化設(shè)計(jì)可以結(jié)合一對(duì)具有正反效應(yīng)的織物組織,即可滿足絕大多數(shù)情況的黑白仿真提花織物設(shè)計(jì)要求。
圖像色的網(wǎng)點(diǎn)化設(shè)計(jì),一方面為原始圖像的分色提供了一條新的途徑,在不影響圖像階調(diào)濃淡變化層次的前提下,通過(guò)將連續(xù)調(diào)的圖像色轉(zhuǎn)化為只有黑白兩色的圖像,在最大程度上降低了對(duì)織物組織的依賴性;另一方面,由于圖像色的網(wǎng)點(diǎn)化設(shè)計(jì),產(chǎn)生了類似織物組織庫(kù)作用,為織物設(shè)計(jì)開(kāi)創(chuàng)了新思路。
FZXB