Red-Green-Blue分色域仿真的數碼提花織物設計

張愛丹， 周 赳

(浙江理工大學， 浙江 杭州 310018)

Red-Green-Blue分色域仿真的數碼提花織物設計

張愛丹， 周 赳

(浙江理工大學， 浙江 杭州 310018)

針對Red-Green-Blue (RGB)分色模式不能直接作為數碼提花織物分色模式的問題，通過對RGB色彩模式下單一色彩通道顯色色域的分析，研究了三色通道對應的紗線色彩選擇范圍。并結合一組經三緯組合全顯色織物組織結構，進行了數碼提花織物的設計實踐，對織物顯色效果進行優(yōu)化實驗。結果表明：按照R、G、B分別對應藍、紅、黃三色緯的規(guī)則，直接使用經RGB三色通道分色產生的灰度圖進行提花織物設計，可基本實現圖像色彩的對應顯色；各灰度圖明度值分別適度提高之后，可滿足三色仿真數碼提花織物的設計要求，為充分利用RGB色彩模式的分色設計方法提供了參考。

RGB色彩模式； 通道分離； 仿真設計； 提花織物

Red-Green-Blue(RGB)色彩模式是一種用于屏幕顯色的色光模式，由光源(電子束)和三色介質以某種組構形式實現三色光的成像顯色[1]。RGB色彩模式屬于加色模式，即色光三原色(紅、綠、藍)相互疊加之后，不僅產生新的色相，且色相的明度值隨著疊加的色光總量的增加而提高，最后成為明度值最高的白色。而非發(fā)光的提花織物是由不透明的經緯色紗，進行交織重疊與并置排列顯色，主要利用了人眼視覺的局限性而產生的空間混色效應，其顯色模式屬于減色色彩模式，因此，在較早期的文獻中，RGB色彩模式被認為是不適宜作為提花織物色彩設計的借鑒對象[2-3]。

隨著數碼信息時代的到來，使各種不同顯色模式之間有了更多可借鑒、轉化產生新事物的機會。RGB色彩模式、CMYK色彩模式、Lab色彩模式與HSL色彩模式是目前4種較為主要的圖像色彩模式[4]。其中CMYK與RGB模式屬于原色混合生色的色彩模式[5-6]，在這個角度上，二者與提花織物顯色模式有著共性。這個共性的發(fā)現，從根本上推動了提花織物設計的數碼化、智能化進程[7-8]。然而二者之中，僅CMYK色彩模式在分層組合數碼仿真提花織物設計領域中有較多的應用研究[9-10]，卻少見有學者從提花織物色彩仿真的層面，對RGB色彩模式進行過相關的研究，因此，本文試圖從符合織物顯色表達的角度，對RGB色彩模式的顯色機制進行研究，并通過提花織物設計實踐，進一步探討基于RGB色彩通道分色的數碼提花織物的優(yōu)化設計方法。

1 RGB三色通道顯色域分析

1.1 色彩通道的色彩信息分離

計算機顯示器屏幕在原理上由排列規(guī)則的像素單位構成，每個像素點由紅、綠、藍3個可獨立發(fā)光的點組成，每個點的發(fā)光強度從0到255共有256個級別，因此1個像素點的色彩由3個不同等級強度的發(fā)光點組合產生[11]。根據上述原理設計一幅圖像作為RGB色彩模式分色研究的對象，圖像包含7種RGB三色值最高和最低強度值的不同組合色：從左到右分別為黑(0，0，0)白(255,255,255)漸變色，紅(255,0,0)白漸變色、綠(0,255，0)白漸變色、藍(0,0,255)白漸變色、青(0,255,255)白漸變色、黃(255,255,0)白漸變色與紫(255,0,255)白漸變色，見圖1。

對圖1進行RGB色彩通道分離，產生3個通道的灰度圖像，見圖2。每個通道分別記錄了圖像的紅、綠、藍單一色光的基本信息。灰度圖中越接近黑色，表示色光強度越弱；反之，則強度越強。圖2(a)示出R通道的色光信息，因紅色、黃色和紫色含有最高強度的紅色光，灰度圖中此三色區(qū)域表現為白色；同理，圖2(b)示出G通道的的色光信息，綠色、青色和黃色區(qū)域均含有最高強度的綠色，此三色區(qū)域顯示為白色；圖2(c)示出B通道的色光信息，含有最高強度藍色光的藍色、青色和紫色區(qū)域，在灰度圖中均顯示為白色。可見，計算機圖像中任一種顏色，當含有三色光中任一種色光最高強度的發(fā)光值時，在色彩分離之后，對應通道灰度圖像中就表現為白色。

1.2 色彩通道的對應紗線色彩分析

根據圖2得出RGB色彩模式不同通道的顯色色域，結果見表1。由表可知：R通道與黑色、綠色、藍色、青色有關系，而與紅色、黃色、紫色無關；G通道與黑色、紅色、藍色、紫色有關系，而與綠色、青色、黃色無關；而B通道與黑色、紅色、綠色、黃色有關系，而與藍色、青色、紫色無關。R通道在色光顯色中是紅色相，對應經、緯線顯色域是綠色、藍色、青色和黑色；同理，G通道在色光顯色中是綠色相，對應經、緯線顯色域是紅色、藍色、紫色和黑色；B通道在色光顯色中是藍色相，對應經、緯線顯色域是紅色、綠色、黃色和黑色。可見，RGB色彩模式經通道分離后，單一色彩通道顯色范圍是除自身色相外的一段色域。

表1 RGB色彩模式不同通道的顯色色域

注：表示有；○表示無。

通過對單一色彩通道顯色色域的分析，可以推出三色通道對應的紗線色彩：1)R通道的紗線色選擇范圍是青藍色區(qū)域；2)G通道的紗線色選擇范圍是紅色區(qū)域；3)B通道的紗線色選擇范圍是黃色區(qū)域。

1.3 色彩通道的對應緯紗排列組合分析

基于分層組合設計模式的數碼提花織物的設計，在計算機圖像經過色彩通道分離后，形成灰度圖像。之后再經單色色階歸納，產生組織灰度圖分別與不同的經緯色紗對應。以圖1為例，經RGB色彩模式分色之后，由1組白色經紗和3組分別為藍色、紅色、黃色的緯紗交織而成。通過對緯向紗線色彩排列順序的調整，將產生6種不同的配色效果，見表2。

表2 三色緯不同組合順序的織物顯色

注：B、R、Y分別表示藍、紅和黃緯色，J表示經紗色。

經過對上述1組經3組緯組合全顯色織物所有緯紗排列變化的研究，其顯色規(guī)律可歸納如下：1)三緯組合顯色：黑色；2)二緯組合顯色：紅色、綠色、藍色；3)一緯顯色：青色、黃色、紫色；4)經紗顯色：白。可見，色光三原色紅、綠、藍所代表的是二緯混合色，而青、黃、紫色所代表的卻是單緯顯色，黑色是三緯共同顯色。

2 三色緯全顯色數碼提花織物設計

本文采用1組經3組緯進行組合全顯色數碼提花織物設計實踐，對上述分析結果進行驗證。

2.1 圖像的選擇

由于不同圖像類型對色彩仿真的具體要求是不相同的，其中人像題材對色彩的仿真要求最高，其次是風景與靜物題材，最后是裝飾性紋樣，因此，文中選擇人物圖像，作為檢驗RGB分色模式對織物色彩仿真效果實現程度的圖像。

2.2 3組緯全顯色組織結構的設計

以16枚5飛緞紋為基礎組織，通過組織起始點的位移產生3組16枚5飛緞紋組織。之后對3組基礎組織進行全顯色組織點的設定，并建立各自的組織庫(見圖3)，滿足3組緯全展開混合顯色的技術要求。將組織庫中的3組組織分別鋪入對應的經RGB色彩通道分離后的灰度圖中，產生3個單層組織結構圖，之后將其進行合并，形成組合組織結構圖，具體設計流程如圖4所示。

2.3 織物仿真效果及其優(yōu)化方法

采用RGB分色模式的織物樣品，為1組經3色緯的蠶絲單層織物，經密114根/cm；緯密84根/cm。R通道對應藍色緯紗，G通道對應紅色緯紗，B通道對應黃色緯線。從織物仿真效果來看，基本能對應顯色，織物圖像略偏灰暗,色彩鮮艷度稍差，見圖5(a)。

為了進一步改善織物的仿真效果，對分色后的灰度圖進行亮度調節(jié)。方法1，提高一色通道灰度圖亮度，其他二色保持不變；方法2，三色通道灰度圖亮度均提高，見表3。

表3 織物仿真效果的優(yōu)化方法及評價

方法2模擬仿真的綜合效果優(yōu)于方法1，效果見圖5。因此，采用方法2進行試樣，經緯密度與組合參數與優(yōu)化前樣品相同，織物仿真效果理想，色彩較之前鮮艷，色相感真實，如圖6所示。

亮度值的調整，主要影響織物色彩的飽和度，其原因在于：RGB色彩模式無專門黑色通道，黑色由三色共同分擔，適度提高分色后全部灰度圖的亮度值，將提升織物色彩仿真效果。

3 結 論

由于提花交織織物與計算機屏幕顯色的介質性質不同，決定了二者顯色原理的根本差異。而本文通過對RGB色彩模式下，各色彩通道顯色色域的分析，以及數碼提花織物的設計實踐，證明RGB色彩模式下的分色處理，能滿足三色緯全顯色仿真提花織物的設計要求，特別是當圖像沒有或只有少量黑色的情況下，尤為適合采用RGB色彩模式的分色處理。但需要強調的是： R、G、B三色通道分別對應的是織物的藍色、紅色和黃色緯紗線的色彩信息；其次，數碼圖像經RGB色彩模式分色后，產生的灰度圖需進行明度調節(jié)，才能得到理想的織物顯色效果。

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Simulation design of digital jacquard fabric based on separated color gamut of Red-Green-Blue

ZHANG Aidan, ZHOU Jiu

(ZhejiangSci-TechUniversity,Hangzhou,Zhejiang310018,China)

Since the Red-Green-Blue(RGB) color separation mode can′t be used as a method to obtain color information for the design of the digital jacquard fabric directly, the weft color selection range to match the color of three channels separately was studied according to the analysis on color field of the single color channel. The experiment of jacquard fabric design was carried out by utilizing triple-weft combination weave structure with full-color effect, then the solution to optimize the color effect of the jacquard fabric was studied. The results prove that, according to the rule of R,G,B corresponding to blue, red and yellow weft color, the monochrome image can be applied directly for the design of digital jacquard fabric. By reasonable increase of the bright parameter of the three gray pictures, respectively, the demand of three-color simulation design for digital jacquard fabric could be met. The experiment results provide references for taking advantage of the design value of the RGB color channel separation mode.

RGB color mode; channel separation; simulation design; jacquard fabric

10.13475/j.fzxb.20150701205

2015-07-06

2016-03-01

張愛丹(1979—)，女，副教授，博士生。主要研究方向為數碼紡織品設計。E-mail:zad.andan@163.com。

TS 941.26；TS 105.1

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