基于分形軟件的絲巾圖案設(shè)計(jì)

陳秀芳

基于分形軟件的絲巾圖案設(shè)計(jì)

陳秀芳

（安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 紡織服裝系，安徽 合肥 230011)

介紹分形軟件JWildfire 的操作界面，并利用該軟件進(jìn)行絲巾圖案設(shè)計(jì)。添加仿射變換并設(shè)置函數(shù)后，調(diào)整仿射變換的函數(shù)值、色彩值、灰度系數(shù)、權(quán)重及其在坐標(biāo)系的位置、大小、形狀等，可設(shè)計(jì)既符合絲巾構(gòu)圖、又能千變?nèi)f化的分形圖案。分形圖案經(jīng)數(shù)碼噴墨印花，能完美呈現(xiàn)其精細(xì)的結(jié)構(gòu)和豐富的色彩。利用分形軟件設(shè)計(jì)絲巾圖案并進(jìn)行數(shù)碼印花加工，能滿足當(dāng)前個(gè)性化、定制化、時(shí)尚化和快反應(yīng)的市場需求，應(yīng)用前景廣闊。

分形軟件；圖案設(shè)計(jì)；真絲方巾；數(shù)碼印花

分形概念最初用于描述自然界不規(guī)則、而又具有自相似性和精細(xì)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，比如山川、河流、閃電、海岸線、花椰菜、鸚鵡螺等，自上世紀(jì)七十年代由法國數(shù)學(xué)家芒德勃羅提出以來，引起了人們的濃厚興趣和廣泛關(guān)注。人們重新審視世界，發(fā)現(xiàn)世界是非線性的，分形無處不在。美國物理學(xué)家惠勒說：“誰不知道熵的概念就不能被認(rèn)為是科學(xué)上的文化人，將來誰不知道分形概念，也不能稱為有知識(shí)。”分形正越來越多地幫助人們研究和解決自然科學(xué)領(lǐng)域的問題[1-3]，而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和各種分形軟件的出現(xiàn)，分形在藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用也正蓬勃興起[4-6]。

目前常用的分形軟件包括Apophysis、Chaotica、Incendia、JWildfire、Mandelbulb3D、Ultra Fractal和Visions of Chaos等。本文將使用JWildfire進(jìn)行絲巾圖案設(shè)計(jì)。絲巾作為服裝配飾，可以系戴于脖頸、手腕、發(fā)辮、帽子、褲腰及提包等處，是深受都市潮人喜愛的一種時(shí)尚單品。絲巾圖案設(shè)計(jì)一般是先經(jīng)過設(shè)計(jì)師的想象和構(gòu)思，然后由手工或者借助繪圖軟件進(jìn)行描繪[7-9]，分形軟件JWildfire是采用迭代函數(shù)系統(tǒng)，借助幾何對(duì)象局部與整體的自相似性，通過不同變換規(guī)則反復(fù)迭代生成復(fù)雜圖形。分形圖案具有自相似性、自仿射性和精細(xì)結(jié)構(gòu)，同時(shí)在形式美感上具有對(duì)稱與均衡、奇異與和諧、重復(fù)與漸變、節(jié)奏與韻律、簡單與繁復(fù)等特點(diǎn)[10]，有些圖案甚至不為人腦所想象、人手可描繪。

1 分形軟件JWildfire簡介

分形軟件JWildfire為英文界面。打開JWildfire后會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)圖案，這些圖案模糊、雜亂，一般不可直接使用。點(diǎn)擊New from scratch新建文件，通過添加仿射變換開始設(shè)計(jì)圖案。每個(gè)仿射變換由一個(gè)或多個(gè)函數(shù)組成，多個(gè)仿射變換組合形成復(fù)雜、完整的圖案。JWildfire約有300個(gè)函數(shù)及多套色譜，每個(gè)仿射變換的函數(shù)值、色彩值、灰度系數(shù)、權(quán)重及其在坐標(biāo)系的位置、大小、形狀均可調(diào)節(jié)，仿射變換之間的映射關(guān)系可以在0-1的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，后置變換、最終變換以及鏡頭的旋轉(zhuǎn)、傾斜、透視等都會(huì)引起圖案的變化?？梢哉f，分形軟件JWildfire為圖案設(shè)計(jì)提供了全新的方法和無盡的空間。

分形軟件JWildfire設(shè)計(jì)圖案主要步驟是：添加仿射變換→選擇函數(shù)并確定其參數(shù)→調(diào)整仿射變換色彩數(shù)值、權(quán)重及其在坐標(biāo)系的位置、大小、形狀→調(diào)整多個(gè)仿射變換之間的相互映射→調(diào)整相機(jī)鏡頭旋轉(zhuǎn)、傾斜、透視及焦外成像參數(shù)以形成立體感。下文以正方形中心對(duì)稱式構(gòu)圖和其他構(gòu)圖為例介紹分形軟件JWildfire的絲巾圖案設(shè)計(jì)。

2 分形軟件JWildfire的絲巾圖案設(shè)計(jì)

絲巾有正方形、長方形和三角形等形狀，其中以正方形最為常見。正方形絲巾構(gòu)圖靈活多樣，包括對(duì)稱式、散點(diǎn)式、發(fā)散式、環(huán)繞式、分割式、旋轉(zhuǎn)式、自由式、天圓地方式和單獨(dú)式等。這些構(gòu)圖形式都能通過分形軟件JWildfire實(shí)現(xiàn)，并能產(chǎn)生更多變化。

2.1 正方形中心對(duì)稱式構(gòu)圖及其變化

在分形軟件JWildfire中，正方形中心對(duì)稱式圖案由四個(gè)仿射變換組成，見表1。在同一個(gè)色譜內(nèi)，圖案整體結(jié)構(gòu)及色彩主要由四個(gè)仿射變換的Color值和Speed值決定，改變Shift值則會(huì)改變每個(gè)精細(xì)結(jié)構(gòu)的色彩，也會(huì)引起圖案的變化。由于位于正方形對(duì)角線上的仿射變換T1和T3色彩取值相同、T2和T4色彩取值相同，得到的正方形圖案在對(duì)角線上相同、中心對(duì)稱。

表1 正方形中心對(duì)稱式圖案

在JWildfire中按上述方法生成的正方形中心對(duì)稱式圖案千變?nèi)f化，但這樣的格子圖案用于絲巾稍顯簡單。添加仿射變換square/post-_colormap可將另一分形圖案或其他圖案導(dǎo)入正方形圖案中，通過后置變換調(diào)整其在坐標(biāo)系的位置，使兩者完全重疊。添加的仿射變換square/post-_colormap權(quán)重越大，原正方形圖案就越不明顯，見表2。正方形原有四個(gè)仿射變換與其存在映射關(guān)系，導(dǎo)入的圖案在每個(gè)四分之一正方形都有顯現(xiàn)。同樣地，在這一色譜中，不同的Shift值也有不同的圖案效果。表2中最終圖案1的Shift=0，最終圖案2的Shift=240。

表2 正方形中心對(duì)稱式圖案變化（1）

如果將仿射變換square/post-_colormap 中square的取值由1改為0.503，導(dǎo)入圖案顯示比例縮小，通過選擇色譜、調(diào)整權(quán)重可使其在正方形中心位置更加突出，見表3。其中最終圖案1的Shift=-253，最終圖案2的Shift=87。

表3 正方形中心對(duì)稱式圖案變化（2）

如果將仿射變換square/post-_colormap的模式由正常改為隱藏，導(dǎo)入圖案在其自身位置處會(huì)消失，而由于其對(duì)原正方形的四個(gè)仿射變換之間的映射，導(dǎo)入圖案在每個(gè)四分之一正方形處能正常顯現(xiàn)，見表4。其中最終圖案1Shift=0，最終圖案2的Shift=59。

如果將仿射變換square/post-_colormap中square的取值由1改為0.33，同時(shí)將其模式由正常改為隱藏，最終圖案既具有中心對(duì)稱的特點(diǎn)、又具有散點(diǎn)式構(gòu)圖的特點(diǎn)，見表5。其中最終圖案1的Shift= -229，最終圖案2的Shift=61。由于導(dǎo)入圖案顯示比例被縮小，最終圖案出現(xiàn)空白區(qū)域，所選擇的背景色對(duì)圖案影響較大。最終圖案1、2的背景色為橙色，最終圖案3是將1的橙色改為紫粉色，最終圖案4是將2的橙色改為深藍(lán)色。

表4 正方形中心對(duì)稱式圖案變化（3）

表5 正方形中心對(duì)稱式圖案變化（4）

如果將組成正方形圖案的四個(gè)仿射變換之一替換成square/post-_colormap，并通過后置變換調(diào)整其在坐標(biāo)系的大小和位置，使導(dǎo)入圖案與所替換的四分之一正方形圖案重合，同時(shí)調(diào)整其權(quán)重，導(dǎo)入圖案在其所替換的位置完全顯現(xiàn)，同時(shí)由于映射關(guān)系，在其他四分之一正方形處也有顯現(xiàn)，且在一條對(duì)角線上相同。見表6。其中最終圖案1的Shift=0，最終圖案2的Shift=-48。

表6 正方形中心對(duì)稱式圖案變化（5）

2.2 其他構(gòu)圖

在分形軟件JWildfire中，除上述生成正方形的lienar為線性函數(shù)外，其余均為非線性函數(shù)，通過添加仿射變換將多個(gè)函數(shù)組合可生成不同構(gòu)圖方式的圖案，見表7。其中1-4給出該圖案在同一色譜下兩個(gè)不同shift值的效果。當(dāng)仿射變換及函數(shù)選定后，除函數(shù)的取值、權(quán)重、色彩外，函數(shù)中參數(shù)的變化以及函數(shù)在坐標(biāo)系的位置、大小、形狀等對(duì)圖案也有很大的影響。表7中圖案5仿射變換T1的函數(shù)waves3有六個(gè)參數(shù)，如果除freqy外其他參數(shù)相同，將freqy的大小由5改為7，圖案發(fā)生明顯變化。另外，在JWildfire中，還設(shè)置有相機(jī)鏡頭的旋轉(zhuǎn)、傾斜、透視、聚焦、縮放及焦外成像，焦外成像可選擇不同的形狀、縮放比例和旋轉(zhuǎn)角度等。圖案6將透視角度從0.194改為1，圖案遠(yuǎn)近效果發(fā)生改變。

3 分形圖案的數(shù)碼印花絲巾

紡織品數(shù)碼噴墨印花是將數(shù)字化圖形輸入計(jì)算機(jī)，通過數(shù)碼印花軟件將圖形信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮又噶睿蓢娔』ㄏ到y(tǒng)以按需噴墨的方式將墨水經(jīng)噴嘴噴印到紡織品表面，再經(jīng)過固色、水洗等后處理得到印花成品。數(shù)碼噴墨印花生產(chǎn)加工過程實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，生產(chǎn)批量不受限制，同時(shí)圖案花卉大小和套色多少也不受限制，印花精度高，圖案細(xì)膩、清晰。無需分色、制版、調(diào)漿、打樣等工序，生產(chǎn)效率高、交貨周期短。采用按需噴墨的方式，染料及助劑利用率高、廢水排放少?？梢哉f，數(shù)碼噴墨印花順應(yīng)紡織品市場由大批量生產(chǎn)模式向個(gè)性化、定制化、時(shí)尚化、快反應(yīng)轉(zhuǎn)化的發(fā)展趨勢，也能為印花產(chǎn)業(yè)的節(jié)能減排做出重要貢獻(xiàn)[11]。在智能制造背景下，紡織品數(shù)碼印花技術(shù)與云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)相結(jié)合，將為印花紡織品個(gè)性化定制C2M模式的發(fā)展、為紡織行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供有力支撐[12]。

表7 不同構(gòu)圖方式的圖案

分形圖案經(jīng)分形軟件批量生成，結(jié)構(gòu)精細(xì)、色彩豐富，按絲巾構(gòu)圖并確定尺寸后即可進(jìn)行數(shù)碼印花加工。絲巾面料主要包括斜紋綢、喬其紗和素縐緞等，其中斜紋綢厚實(shí)、挺括，喬其紗輕薄、飄逸，素縐緞柔軟、細(xì)膩，應(yīng)根據(jù)圖案特點(diǎn)及佩戴季節(jié)進(jìn)行選擇。數(shù)碼噴墨印花的墨水包括活性染料墨水、酸性染料墨水、分散染料墨水和涂料墨水，真絲絲巾主要選擇活性染料墨水，印花圖案色澤鮮艷、染色牢度好[13-14]。數(shù)碼印花能完美呈現(xiàn)分形圖案精細(xì)的結(jié)構(gòu)和豐富的色彩，上面表1-表7中部分分形圖案的數(shù)碼印花絲巾實(shí)物見圖1。

進(jìn)一步以表2為例，其中的原正方形圖案較為簡單，通過添加仿射變換square/post-_colormap，將另一圖案導(dǎo)入并與原正方形圖案結(jié)合，調(diào)節(jié)權(quán)重可以使導(dǎo)入圖案更加明顯，原正方形圖案僅作為背景，兩者之間的相互疊加與映射使整個(gè)圖案更具層次，細(xì)節(jié)和色彩也更加豐富。表2中最終圖案1的原圖與其數(shù)碼印花絲巾實(shí)物的局部放大圖見圖2（左1為原圖）：

圖1 分形圖案的數(shù)碼印花絲巾

圖2 分形圖案與其數(shù)碼印花絲巾的局部放大圖

由此可見，不僅分形圖案本身可用于絲巾設(shè)計(jì)，其他任何一種圖案都可以導(dǎo)入分形圖案，借此可將傳統(tǒng)圖案與分形圖案結(jié)合進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)（不局限于絲巾產(chǎn)品）。如上文所述，僅正方形格子圖案已千變?nèi)f化，再與其他圖案結(jié)合自然能生成眾多新的圖案、設(shè)計(jì)更多更新的產(chǎn)品！

4 結(jié)語

利用分形軟件JWildfire設(shè)計(jì)圖案時(shí)可自由添加多個(gè)仿射變換，每個(gè)仿射變化可以由一個(gè)或多個(gè)函數(shù)組成，而該軟件內(nèi)置約300個(gè)函數(shù)，同時(shí)具有多套色譜（設(shè)計(jì)者還可以通過gradient功能下的create from image從其他圖案生成新的色譜），調(diào)整仿射變換的函數(shù)值、色彩值、灰度系數(shù)、權(quán)重及其在坐標(biāo)系的位置、大小、形狀，改變仿射變換之間的映射關(guān)系，運(yùn)用后置變換、最終變換以及鏡頭的旋轉(zhuǎn)、傾斜、透視，等等，可以設(shè)計(jì)出無窮無盡的圖案。仿射變換square/post-_colormap又可在原有分形圖案中導(dǎo)入另一圖案（比如另一個(gè)分形圖案、或另一個(gè)傳統(tǒng)圖案、甚至一張照片）。這為人們提供了全新的設(shè)計(jì)方法和無盡的創(chuàng)作空間。

分形圖案的自相似性、自仿射性和精細(xì)結(jié)構(gòu)，完全不同于通過人腦構(gòu)思、人手描繪的圖案，給人以新奇、驚艷的第一印象。按真絲方巾構(gòu)圖得到的分形圖案在確定尺寸后進(jìn)行數(shù)碼印花，因數(shù)碼印花分辨率高、套色無極限，能完美呈現(xiàn)分形圖案精細(xì)的結(jié)構(gòu)和豐富的色彩，兩者的結(jié)合相得益彰。從分形圖案到數(shù)碼印花，是數(shù)字化設(shè)計(jì)到數(shù)字化生產(chǎn)的過程，具有新穎獨(dú)特、快速高效和低碳環(huán)保的顯著特點(diǎn)，能充分滿足當(dāng)前個(gè)性化、定制化、時(shí)尚化和快反應(yīng)的市場需求，發(fā)展前景廣闊。

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Pattern Design of Silk Scarves based on Fractal Software

CHEN Xiu-fang

(Department of Textile & Garment Engineering, Anhui Vocational and Technical College，Hefei Anhui 230011, China）

This paper introduces the operation interface of a fractal software JWildfire and how to apply the software to silk scarf pattern design. After adding the affine transformation and setting the function, by adjusting the function value, color, gray-scale and weight of the affine transformation as well as its position, size and shape in the coordinate system etc., the fractal pattern can be designed to conform to the silk scarf composition and be ever-changing. Through digital inkjet printing, the fractal pattern can perfectly present its fine structures and rich color registration. Applying fractal software to design silk scarf patterns and performing digital printing processing can meet the current market demand for individualization, customization, fashion and quick response, which has a broad application prospect.

fractal software；pattern design；square silk scarves；digital printing

陳秀芳（1968-），女，教授，碩士，研究方向：紡織品數(shù)字化設(shè)計(jì)與生產(chǎn).

安徽省高等學(xué)校自然科學(xué)研究項(xiàng)目（KJ2020ZD75）；安徽省高等學(xué)校質(zhì)量工程項(xiàng)目（2020kfkc287）.

TS194.1；TP319

A

2095－414X(2022)02－0067－06