數(shù)碼紡循環(huán)漸變色紗設(shè)計(jì)及漸變色織物的織制

張 震，薛 元，徐志武，曾德軍

(1.江南大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122；2.巢湖雅戈?duì)柹徔萍加邢薰荆不?巢湖 253000)

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的視覺(jué)效果傳達(dá)中，顏色的表現(xiàn)方式是人們探索的重要因素之一，漸變色的使用極大地豐富了產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)效果[1]。漸變色是指某物體的顏色由明到暗、由深至淺，亦或由一種顏色向另外一種顏色緩慢過(guò)渡，神秘柔和且變化多端。通過(guò)色彩的變化可以讓人處于柔性的韻律之美中。漸變模式可根據(jù)色彩調(diào)控模式分為色相漸變、飽和度漸變、明度漸變和灰度漸變[2]，也可根據(jù)色相環(huán)上顏色的組合搭配分為相似色漸變、互補(bǔ)色漸變、分離補(bǔ)色漸變、對(duì)比色漸變等[3]。

色紡紗在同一根紗線上能顯現(xiàn)出多種顏色，色彩豐富、飽滿柔和，用色紡紗織成的面料具有朦朧的立體效果，低調(diào)而內(nèi)斂[4]。色紡紗染色工藝獨(dú)特，在纖維染色、配色及多纖維混紡方面具有較高的科技含量。漸變色紗作為花式色紡紗的一種，其紗線表面的顏色在紗線長(zhǎng)度方向發(fā)生連續(xù)變化，具有柔和感和立體感，有很大的商業(yè)開發(fā)價(jià)值[5]，本文基于多元基色數(shù)字化混色模型，進(jìn)行漸變色紗與漸變色織物的設(shè)計(jì)，以期開發(fā)出風(fēng)格獨(dú)特的漸變色織物。

1 流行色選擇及混色色譜構(gòu)建

根據(jù)流行色選取紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫、黑、白8種基色，根據(jù)色調(diào)冷暖可分為三大類型：①冷色：綠色、藍(lán)色、黑色；②暖色：紅色、橙色、黃色；③中性色：紫色、白色。冷暖色是使人產(chǎn)生不同溫度感覺(jué)的色彩，暖色可以帶給人溫暖、熱烈、興奮、活力的感覺(jué)，而冷色則帶給人寒冷、沉穩(wěn)、冷靜的感覺(jué)，具體顏色效果圖和顏色值如表1所示。

表1 流行色效果圖及顏色值

1.1 數(shù)字化混色模型構(gòu)建

在8種基色中隨意選取P、Q、S3種顏色進(jìn)行雙向耦合混色，混色結(jié)果用Ti,j表示(i=1，2，…，11，j=1，2，…，11，i+j≤11)，基色P、Q、S的混合比分別用x、y、z表示：x=(12-i-j)/10;y=(i-1)/10;z=(j-1)/10。

若Tij中用i代表橫向耦合，j代表縱向耦合，可根據(jù)混色方法建立具象的雙向耦合混色數(shù)字化模型。雙向耦合混色數(shù)字模型圖如圖1所示。

圖1 雙向耦合混色數(shù)字化模型圖

基于上述建立的三色雙向耦合混色數(shù)字化模型，假設(shè)3種基色P、Q、S在RGB顏色空間的數(shù)值表達(dá)為：(RP,GP,BP)、(RQ,GQ,BQ)、(RS,GS,BS)，其混合比分別為x、y、z(x+y+z=1)，按照相應(yīng)混合比混合后得到的混合體T顏色值為(RT,GT,BT)。根據(jù)顏色混合原理及其相應(yīng)混合比之間的關(guān)系可得到下列公式：

RT=RP×x+RQ×y+RS×z

(1)

GT=GP×x+GQ×y+GS×z

(2)

BT=BP×x+BQ×y+BS×z

(3)

為了簡(jiǎn)化表達(dá)，可通過(guò)矩陣來(lái)表達(dá)：

(4)

1.2 混色色譜構(gòu)建

將本次設(shè)計(jì)選取的8種流行色以10%為梯度構(gòu)建雙向耦合混色數(shù)字化模型進(jìn)行混色模擬，根據(jù)顏色的組合模式可分為色相組合、飽和度組合、明度組合和灰度組合，混色色譜如圖2所示。

1.3 漸變色彩設(shè)計(jì)

不同色彩的組合對(duì)漸變的視覺(jué)效果有很大影響，為此從上述全系列混色色譜中選取4個(gè)不同色彩模式的混色色譜，對(duì)每個(gè)色譜進(jìn)行不同的漸變路徑規(guī)劃進(jìn)行漸變色譜設(shè)計(jì)。

1.3.1 單色漸變

基于混色色譜的漸變路徑設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖3，綠黑白漸變色譜見(jiàn)圖4。從中選取12個(gè)相鄰色塊進(jìn)行組合形成漸變色，其中黑色和白色分別用于調(diào)節(jié)飽和度和明度，因此這種漸變屬于單色漸變，單色漸變是一種比較穩(wěn)重的漸變，也就是比較保守的漸變，單色漸變給人穩(wěn)重、整潔的感覺(jué)，當(dāng)用單色漸變紡制漸變色紗時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)出淡雅清新、簡(jiǎn)約時(shí)尚的感覺(jué)。除綠黑白外，所有的灰度偏色漸變均屬于單色漸變。圖5列出所有單色漸變色譜。

圖5 單色漸變色譜

1.3.2 相似色三色漸變

基于混色色譜的漸變路徑設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖6，紅橙黃3色漸變色譜見(jiàn)圖7。從中選取12個(gè)相鄰色塊進(jìn)行組合形成漸變色，紅橙黃3色在色相環(huán)上處于相鄰位置，因此紅橙黃屬于相似色，若用相似色進(jìn)行漸變紗設(shè)計(jì)，則色彩的過(guò)渡會(huì)產(chǎn)生柔和的效果，漸變自然銜接，3種顏色漸變會(huì)非常融洽，視覺(jué)上使人感到十分舒適。除紅橙黃漸變外，同理還有紅橙紫、紅藍(lán)紫、橙黃綠、橙黃紫、橙藍(lán)紫、橙綠藍(lán)、黃綠藍(lán)、綠藍(lán)紫漸變，圖8為所有相似色3色漸變色譜。

圖6 基于混色色譜的漸變路徑設(shè)計(jì)圖

圖7 紅橙黃3色漸變色譜

1.3.3 互補(bǔ)色雙色漸變

基于混色色譜的漸變路徑設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖9，黃紫白漸變色譜見(jiàn)圖10。從中分別選取5個(gè)相鄰色塊進(jìn)行組合形成漸變色，其中白色只起到了調(diào)節(jié)明度的作用，實(shí)際調(diào)控色相的為黃色和紫色，黃色和紫色在色相環(huán)上處于相對(duì)位置，因此屬于2色互補(bǔ)漸變。2色互補(bǔ)可使顏色對(duì)比更加強(qiáng)烈，可以同時(shí)凸顯出2種不同的顏色，加入白色調(diào)節(jié)明度使得顏色變得柔和，紡出的漸變紗漸變效果更加有朦朧感。除上述例子外，同理還有紅綠白、紅綠黑、橙藍(lán)白、橙藍(lán)黑、紫黃白、紫黃黑漸變，圖11列出所有互補(bǔ)雙色漸變色譜。

圖10 黃紫白漸變色譜

圖11 互補(bǔ)雙色漸變色譜

1.3.4 分離補(bǔ)色3色漸變

基于混色色譜的漸變路徑設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖12，紅黃藍(lán)3色漸變色譜見(jiàn)圖13。從中選取21個(gè)相鄰色塊進(jìn)行組合形成漸變色，紅黃藍(lán)3色在色相環(huán)上間隔120°組成互補(bǔ)色，屬于分離補(bǔ)色，互補(bǔ)色形成的漸變色更加多樣化，給人更加活潑、跳躍、創(chuàng)新的感覺(jué)，在實(shí)際運(yùn)用中更加廣泛，并且可以實(shí)現(xiàn)由冷色至暖色或由暖色至冷色的自然漸變過(guò)渡。由于分離補(bǔ)色所具有天生的動(dòng)感，因此定位在時(shí)尚、青春、活力、動(dòng)感的漸變紗設(shè)計(jì)時(shí)可以采用這種配色方案。除紅黃藍(lán)漸變外，同理還有橙綠紫漸變，圖14為分離補(bǔ)色3色漸變色譜圖。

圖12 基于混色色譜的漸變路徑設(shè)計(jì)圖

圖13 紅黃藍(lán)3色漸變色譜

圖14 分離補(bǔ)色漸變色譜

2 數(shù)碼紡循環(huán)漸變色紡紗機(jī)制

三通道數(shù)碼環(huán)錠紡紗系統(tǒng)采取組合式后羅拉結(jié)構(gòu)，紡紗時(shí)可通過(guò)PLC伺服控制各組分粗紗喂入，有3種喂入方式，分別為單通道單基色喂入、雙通道2基色組合喂入、三通道3基色組合喂入，然后再通過(guò)牽伸、加捻、卷繞機(jī)構(gòu)紡制成型[6]?？筛鶕?jù)紗線的設(shè)計(jì)要求改變3個(gè)通道的組合模式和單個(gè)通道的牽伸倍數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)成紗的混紡比按照一定的規(guī)律分段變化，從而紡制線密度、捻度恒定，各通道混紡比沿著紗線長(zhǎng)度方向呈連續(xù)分段變化的漸變色紗線[7]。

根據(jù)紗線的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，漸變色紗成紗分段線密度為ρi(tex)，捻度為Twi(捻/m)，分段長(zhǎng)度為L(zhǎng)i(m)，分段各通道混紡比為αi、βi、γi，每段紗線顏色值為Ri、Gi、Bi，其中i=1，2，…，n?？傻玫綕u變色紗數(shù)字化模型如下：

(ρ1,Tw1,α1,β1,γ1,L1,R1,G1,B1)

(ρ2,Tw2,α2,β2,γ2,L2,R2,G2,B2)

(ρ3,Tw3,α3,β3,γ3,L3,R3,G3,B3)

表達(dá)成通式為：

(ρi,Twi,αi,βi,γi,Li,Ri,Gi,Bi)

(i=1，2，…，n)

設(shè)喂入3個(gè)通道的粗紗定量分別為ρα、ρβ、ργ(g/(10 m))，通過(guò)伺服電動(dòng)機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的前、中、后1、后2、后3(后羅拉由3個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的嵌套式羅拉組成)的線速度分別為：Vq、Vz、Vhα、Vhβ、Vhγ(m/min)，錠子轉(zhuǎn)速為nd(rad/min)，由此可得到各段漸變色紗紡制時(shí)間、牽伸倍數(shù)、成紗線密度、成紗捻度及各通道混紡比參數(shù)：

分段紡制時(shí)間Ti為：

Ti=Li/Vq

(5)

各通道牽伸倍數(shù)Eα、Eβ、Eγ分別為：

Eα=Vq/Vhα

(6)

Eβ=Vq/Vhβ

(7)

Eγ=Vq/Vhγ

(8)

成紗線密度ρ為：

(9)

成紗捻度TZ為：

TZ=nd/Vq

(10)

成紗混紡比αλ、βλ、γλ分別為：

(11)

(12)

(13)

3 數(shù)碼紡循環(huán)漸變色紗工藝設(shè)計(jì)

根據(jù)3色雙向耦合混色數(shù)字化模型結(jié)合八元基色漸變色設(shè)計(jì)，可得到各通道粗紗的混紡比參數(shù)。在江南大學(xué)與經(jīng)緯紡機(jī)聯(lián)合研制的JWF1511三通道數(shù)碼環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上進(jìn)行漸變色紗紡制，選擇定量為4.1 g/(10 m)的精梳長(zhǎng)絨棉粗紗，設(shè)計(jì)紡制的漸變色紗線密度為21.0 tex，捻系數(shù)為320、Z捻，各分段紡制長(zhǎng)度L設(shè)置為400 cm，紡紗錠速設(shè)為6 000 rad/min，4種漸變色設(shè)計(jì)方案的各分段長(zhǎng)度內(nèi)的混紡比參數(shù)與牽伸倍數(shù)工藝方案見(jiàn)表2～5。

表2 設(shè)計(jì)方案1的混紡比與牽伸倍數(shù)工藝方案

4 循環(huán)漸變色紗織物

通過(guò)織物的布面效果可更直觀和更有效地觀察漸變色紗色彩漸變的效果。緯編針織物在日常生產(chǎn)中最常用到，采用無(wú)錫宏成紡織機(jī)械電子有限公司生產(chǎn)的HC21K系列染色實(shí)驗(yàn)編織機(jī)將設(shè)計(jì)好的漸變色紗線進(jìn)行試織，將編織好的平針織物放進(jìn)佳能9000F型掃描儀下進(jìn)行掃描，觀察不同顏色的組合與循環(huán)段數(shù)對(duì)漸變色織物的布面觀感影響，織物樣品圖如圖15所示。

圖15 循環(huán)漸變色紗織物

從圖15(a)的布面效果圖可看出，綠色是很冷的色調(diào)，單色漸變通過(guò)讓1個(gè)顏色與調(diào)節(jié)明度的白色和調(diào)節(jié)飽和度的黑色進(jìn)行混合，讓綠色在保持冷色調(diào)的同時(shí)賦予其灰度值的變化。由于規(guī)劃的漸變路徑所設(shè)計(jì)的色塊是靠近混色譜中心的1個(gè)小循環(huán)漸變，所以從整個(gè)布面視覺(jué)效果來(lái)說(shuō)漸變效果是很柔和的。

從圖15(b)的布面效果圖可看出，因?yàn)榧t、橙、黃這3個(gè)顏色在色相環(huán)上的位置靠的特別近，同時(shí)都是暖色調(diào)，所以是相似3色，從布面上幾乎看不出很明顯的顏色過(guò)渡效果。選擇漸變色塊整體在混色色譜靠下的位置，布面偏紅色調(diào)。分段數(shù)12讓3個(gè)顏色的過(guò)渡長(zhǎng)度不會(huì)太長(zhǎng)，視覺(jué)效果像是一整片綿延的金黃稻田在夕陽(yáng)下交相輝映，顯現(xiàn)出強(qiáng)烈的鮮明感和畫面感。

從圖15(c)的布面效果可看出，因?yàn)檫x擇的漸變路徑靠近紫色且是循環(huán)對(duì)稱式漸變模式，而紫色代表著優(yōu)雅和高貴，所以布面整體給人安寧、優(yōu)雅、穩(wěn)重又不失新意的感覺(jué)。黃色至紫色的漸變，呈現(xiàn)出時(shí)下流行的馬卡龍色系的風(fēng)格，視覺(jué)上不會(huì)有很強(qiáng)的沖擊感，反而會(huì)讓人倍感舒適和自然。

從圖15(d)的布面效果可看出，紅、黃、藍(lán)3色在色相上分別間隔180°為分離補(bǔ)色，選擇的漸變路徑也是沿色譜外圍的大三角漸變模式，雖然共分有21個(gè)色段來(lái)完成漸變，但布面上還是能看出顏色之間過(guò)渡不是很自然，能明顯看到藍(lán)色和紅色的橫杠效應(yīng)。這組設(shè)計(jì)包含的顏色最多，整體看起來(lái)像彩虹的配色，中間經(jīng)歷了由冷至暖至中性色再至冷色的過(guò)渡，仿佛經(jīng)歷了多重冰與火的強(qiáng)烈碰撞，令人印象十分深刻。

5 結(jié)束語(yǔ)

三通道數(shù)碼環(huán)錠細(xì)紗機(jī)可紡制混紡比沿紗線長(zhǎng)度方向分段連續(xù)變化的漸變色紗線，根據(jù)漸變模式選擇了色相環(huán)上8種流行色紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫、黑、白進(jìn)行漸變色設(shè)計(jì)?；跀?shù)碼環(huán)錠細(xì)紗機(jī)三通道紡紗模式構(gòu)建了三元基色雙向耦合混色數(shù)字化模型，選取了4種漸變模式：?jiǎn)紊珴u變、相似色漸變、互補(bǔ)色漸變和分離補(bǔ)色漸變，針對(duì)每種漸變?cè)O(shè)計(jì)分別規(guī)劃了不同的漸變路徑。通過(guò)漸變路徑的設(shè)計(jì)得到每種漸變色紗的分段時(shí)間內(nèi)各通道的混紡比，后通過(guò)計(jì)算得到其牽伸倍數(shù)，從而紡制出對(duì)應(yīng)的漸變色紗。為觀察其布面漸變效果用緯編針織機(jī)進(jìn)行了織造，分析了不同顏色搭配和漸變模式設(shè)計(jì)對(duì)布面的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出：不同顏色組合下選擇靠近色譜中心的漸變路徑紡制出的漸變色織物，風(fēng)格獨(dú)特富有神秘感，漸變效果更加柔和。漸變色紗的新型數(shù)字化紡制方法的研究，對(duì)我國(guó)紡織行業(yè)花式紗線開發(fā)領(lǐng)域具有重大意義，符合當(dāng)前我國(guó)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，制造業(yè)數(shù)字化、智能化的發(fā)展需求。