一緯全顯織物結構設計要素與其顯色規(guī)律的關系

張愛丹， 周 赳

(浙江理工大學 材料與紡織學院、絲綢學院, 浙江 杭州 310018)

一緯全顯織物結構設計要素與其顯色規(guī)律的關系

張愛丹， 周 赳

(浙江理工大學 材料與紡織學院、絲綢學院, 浙江 杭州 310018)

為充分利用一緯全顯組織以提升和細化數(shù)碼提花織物對圖像色彩的仿真表現(xiàn)，系統(tǒng)分析了一緯全顯組織在單層黑白織物中的顯色規(guī)律與其設計要素之間的關系。通過對一緯全顯組織的基礎組織、組織點的過渡方向與增加速率等3方面設計要素的性質(zhì)研究，結合織物色卡的織造與測色數(shù)據(jù)分析，論述了三要素對組織結構顯色規(guī)律的影響程度和方式。結果表明:組織點過渡方向決定了一緯全顯組織的主要顯色特征；基礎組織飛數(shù)值對不同組織點過渡方向一緯全顯組織的顯色影響差異明顯；而組織點增加速率是控制織物整體明度值區(qū)間細分的參數(shù)，但不能決定明度值的變化走向。

織物結構； 一緯全顯組織； 設計要素； 顯色規(guī)律； 基礎組織； 組織點

一緯全顯組織是指以一種原組織為基礎，通過有規(guī)律地增減組織點而創(chuàng)建的系列織物組織，也稱影光組織。由于系列組織在結構上具有連續(xù)性，且表現(xiàn)為組織點數(shù)量的遞增(減)關系，與數(shù)碼圖像的色彩漸變在原理上相通，為計算機圖像向織物圖像的轉(zhuǎn)換架起了橋梁，成為數(shù)碼提花織物仿真設計及其智能化的關鍵技術因素[1-2]。目前對一緯全顯組織的研究主要涉及結構交織點的加強設計方向、組織點的增減速率以及在組合全顯色提花織物設計中的應用等[3-5]。一緯全顯組織不僅是分層組合數(shù)碼提花織物設計模式的重要組成部分，更是構建多緯組合全顯色組織的結構基礎[6-7]。本文在3種不同組織循環(huán)數(shù)及飛數(shù)的基礎組織上，進行不同組織點加強方向一緯全顯組織的設計與織物色卡織造，并對織物色卡進行測色分析。通過對一緯全顯組織設計要素的參數(shù)設置，研究其對組織結構顯色規(guī)律的影響方式和程度，系統(tǒng)掌握一緯全顯組織織物的顯色規(guī)律。

1 一緯全顯織物結構的設計要素

一緯全顯組織的設計要素包含3方面：基礎組織、組織點過渡方向、組織點增減速率。

1.1基礎組織

基礎組織是一緯全顯組織的構建基礎，由組織循環(huán)數(shù)和組織點排列規(guī)律2方面的參數(shù)設定。目前一緯全顯組織通常建立在緯面緞紋組織之上，其原因可概括為以下3點： 1)組織結構的拓展性能強。在三原組織中，緞紋組織具有組織循環(huán)大、變化范圍廣的特點，使一緯全顯組織具備寬廣的表現(xiàn)色域。2)交織平衡性能穩(wěn)定。經(jīng)緯紗線上下沉浮交織產(chǎn)生收縮，當每根紗線縮率相近時，即為交織平衡[8]。經(jīng)緯紗線交織次數(shù)懸殊，不僅對組織庫的應用造成諸多限制，甚至會導致織物無法正常生產(chǎn)。在這個方面，緞紋組織同樣具有明顯優(yōu)勢。3)組織點分布均勻。織物經(jīng)緯紗線交織點分布均勻，不僅使織物結構平穩(wěn)，且有利于混色均勻。在3種原組織中，1個循環(huán)的平紋組織不能作為基礎組織，斜紋和緞紋組織則可以。斜紋組織雖可作為一緯全顯組織的基礎組織，但有明顯的斜向紋路，會影響織物的顯色效果。相對而言，緞紋組織不僅循環(huán)數(shù)最大，且組織點排列均勻，無明顯紋路，為經(jīng)緯紗的色彩混合提供了理想的結構基礎。

緞紋基礎組織的設計由循環(huán)數(shù)(R)、飛數(shù)(S)以及起始點位置等參數(shù)值構成。根據(jù)織物的品種風格和經(jīng)緯密度，基礎組織循環(huán)數(shù)的選擇范圍一般為5～40枚之間[9]。循環(huán)數(shù)值越大，經(jīng)緯最長浮長越長，織物結構越松軟。緞紋基礎組織飛數(shù)的設計范圍需滿足1

1.2組織點的設計方向與速率

一緯全顯組織的組織點增減方向主要有3種：縱向、橫向和斜向[10]。縱向加強設計方法的經(jīng)向組織點連續(xù)增減，緯向間隔與連續(xù)增減并存；橫向加強設計方法的緯向組織點連續(xù)增減，而經(jīng)向間隔與連續(xù)并存；斜向設計方法的組織點經(jīng)緯兩向均先間隔增加，在交織次數(shù)達到最高值后，再連續(xù)增減，見圖1。在基礎組織循環(huán)數(shù)一定的情況下，一緯全顯組織庫的容量由組織點增減的速率決定，即由每次增減的組織點數(shù)量(M)所決定。當每次僅增加1個組織點時，即M=1時，可得到該基礎組織的一緯全顯全息組織庫；當每次增加的數(shù)量為基礎組織循環(huán)數(shù)時，即M=R時，可得到該基礎組織的最小值組織庫。

圖1 一緯全顯組織3種組織點加強方向Fig.1 Three transition directions of one-weft shaded weaves.(a) Vertical transition; (b) Horizontal transition;(c) Diagonal transition

2 織物色卡的設計織造與測色

2.1一緯全顯組織設計

以16枚緯面緞紋為基礎組織，分別取Sw=3、5、7，設計經(jīng)向、緯向和斜向加強的一緯全顯組織庫。以24枚緯面緞紋為基礎組織，分別取Sw=5、7、11，設計經(jīng)、緯兩向漸變過渡的一緯全顯組織庫。以32枚緯面緞紋為基礎組織，分別取Sw=5、13，設計經(jīng)向、緯向加強的一緯全顯組織庫。16枚5飛和24枚5飛經(jīng)、緯兩向加強設計的組織庫，組織點增加速率分別為M=R/4、M=R/2，其他組織庫每次增加的組織點數(shù)量均為各自的組織循環(huán)數(shù)，見表1。

基于不同組織點過渡方向的一緯全顯組織庫，其交織結構特征可概括為： 1) 縱向加強經(jīng)向交織次數(shù)(Ij)為1；橫向加強緯向交織次數(shù)(Iw)為1。2)緯向加強，當1

表1 不同設計參數(shù)值的一緯全顯組織列表Tab.1 One-weft shaded weaves designed with different parameters

注：★表示有；—表示無。

時，Ij(max)=R-Sw。3) 經(jīng)向加強，當1

2.2織物色卡織造與測色

根據(jù)上述分析，基礎組織的飛數(shù)和循環(huán)數(shù)變化對斜向加強一緯全顯組織庫交織次數(shù)規(guī)律沒有影響，但循環(huán)數(shù)增加會造成嚴重的交織平衡問題，因此，本文僅對16枚5飛斜向加強組織庫進行織物色卡織造。橫向和縱向加強組織，以16枚和24枚緞紋為基礎組織的飛數(shù)值各取3種，32枚取2種，共16種組織，見表1。本文研究的對象是組織結構的顯色規(guī)律，對織物顯色效果有影響的其他參數(shù)都盡可能保持一致；但因斜向加強組織庫在相同規(guī)格條件下無法正常織造，因此，緯密調(diào)整為400根/10 cm，其他均相同，見表2。

實驗共織造了240塊織物色卡，每塊色卡尺寸為3.5 cm×4.5 cm，采用美國X-rite愛色麗 Color i7 臺式分光測色儀進行測色和數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集條件：顏色系統(tǒng)為CIE L*a*b*，光源為脈沖氙燈D65，觀測角度為10°，紫外光模式[11]，測量孔徑為25 mm。由于樣品為無彩色織物，測色結果僅取明度值(L*)。

表2 織物色卡規(guī)格參數(shù)Tab.2 Color card fabric specification parameters

注：A為橫向和縱向加強組織庫所采用的緯密；B為斜向加強組織庫所采用的緯密；“級”表示組織庫中一緯全顯組織的具體數(shù)量。

3 結果與討論

圖2示出不同織物色卡的明度值曲線。其中：m表示基礎組織循環(huán)，其之前的數(shù)字為具體循環(huán)數(shù)值；f表示飛數(shù)，其之前的數(shù)字為具體飛數(shù)值；W表示橫向加強；J表示縱向加強；X表示斜向加強；三者之后的數(shù)字表示組織庫的具體數(shù)量。基礎組織對橫向加強織物色卡明度產(chǎn)生的影響，在組織循環(huán)數(shù)和飛數(shù)2個方面均有體現(xiàn)。隨著組織循環(huán)數(shù)的增加，平均色卡明度值逐漸降低；當緯向飛數(shù)值接近組織循環(huán)數(shù)的中值時，織物色卡明度值最低；當逐漸偏離中間值時，則明度值逐漸提升。由圖2(a)～(c)可知，基礎組織對縱向加強織物色卡明度值的影響，無論是組織循環(huán)數(shù)還是飛數(shù)都不如緯向加強織物色卡明顯；但隨著基礎組織循環(huán)數(shù)的增加，其影響略趨明顯。

圖2 織物的色卡明度值曲線Fig.2 L* values of fabrics. (a) 16-Thread fabric(R=16,M=R); (b) 24-Thread fabric(R=24,M=R); (c) 32-Thread fabric(R=32,M=R); (d) 16-Thread fabric with 57 grades(R=16,M=R、R/4)

組織點加強方向?qū)椢锷鞫戎底兓a(chǎn)生主要影響。緯向加強織物色卡，明度值普遍較低；經(jīng)向加強織物色卡，明度值普遍較高；而斜向加強織物色卡，因緯密僅為橫、縱向加強緯密的1/3左右，平均明度值在三者中最高，且高低變化不明顯，見圖2(a)。組織點增加速率的變化，與一緯全顯織物色卡明度值的的關系，主要體現(xiàn)在對明度值區(qū)間的細分。這種細分是基于其他2個設計要素對組織結構顯色規(guī)律的規(guī)定之上，緯向加強織物色卡明度值細分之后出現(xiàn)輕微偏離現(xiàn)象，而縱向加強細分效果相對較好，見圖2(d)。

基于16枚緞紋的織物色卡明度值，整體變化趨勢平穩(wěn)，沒有明顯的高低起伏，色卡明度漸變效果最為理想(見圖2)。基于24、32枚緞紋的織物色卡明度值起伏變化明顯，尤其是緯向加強情況非常突出，色卡明度漸變效果整體不理想(見圖2(b)、(c))。通過比較分析發(fā)現(xiàn)，這種波浪狀的起伏變化與基礎組織飛數(shù)值有關，且有一定的規(guī)律性。24枚5飛緯向加強曲線可分為4段，其中前3段有明顯起伏；24枚7飛緯向加強曲線可分為3段，其中前2段起伏變化明顯；而24枚11飛緯向加強曲線可分為2段，前一段明度值提升緩慢，后一段提升明顯(見圖2(b))。32枚緞紋織物色卡也呈現(xiàn)出相同的明度值變化規(guī)律(見圖2(c))。將組織循環(huán)數(shù)除以飛數(shù)值，即可得到緯向加強織物色卡明度值起伏變化的段數(shù)。當飛數(shù)值較小時，前面幾段起伏變化明顯，最后一段較平穩(wěn)；當飛數(shù)值接近組織循環(huán)數(shù)的中間值時，前一段明度值變化緩慢，后一段提升加快。

實驗結果表明，在一緯全顯組織的3個設計要素中，基礎組織循環(huán)數(shù)值主要決定組織庫總量，雖對組織庫內(nèi)經(jīng)面組織和緯面組織的顯色明度值略有影響，但不能決定明度值的走向與路徑，而基礎組織飛數(shù)值對緯向加強組織的顯色特性產(chǎn)生重要影響。組織點增減的速率是控制組織庫明度值區(qū)間細分的參數(shù)，但同樣不能決定織物明度值的變化路徑。組織點增減方向是三者中最主要的設計因素，發(fā)揮著決定性的作用。

組織點加強方向是一緯全顯交織結構產(chǎn)生移動的方向。橫向、縱向2種組織點過渡方向，相應的緯向和經(jīng)向交織始終為1次，產(chǎn)生的織縮和克制交織結構滑移的阻力均最少，為紗線移動創(chuàng)造了最大空間。組織結構的滑移造成同向紗線相互聚集，減少背景孔隙率，并遮蓋異向紗線，產(chǎn)生顯色偏離。紗線浮線越長，產(chǎn)生的遮蓋效應越突出。反之，組織結構交織狀態(tài)變化次數(shù)越頻繁，可供滑移的空間越小，由浮長產(chǎn)生的遮蓋率越小。緯向加強因緯向紗線浮長連續(xù)增加，浮長的遮蓋率隨之加強，緯紗色是顯色主體。反之亦然，經(jīng)向加強則經(jīng)紗色占主導地位。由于本文實驗中經(jīng)紗為白色，緯紗為黑色，縱向加強織物色卡明度值普遍較橫向加強織物高。斜向加強的織物由于緯密低于經(jīng)密，因此，織物色卡明度值受經(jīng)紗色影響突出，平均明度值高達68。基礎組織飛數(shù)值是分割最長浮長的參數(shù)。緯向飛數(shù)值處于最長緯浮長的中點時，左右2段浮長各自產(chǎn)生最大遮蓋力，因此，對緯向加強組織結構顯色規(guī)律產(chǎn)生較強的影響。

4 結 論

織物組織結構圖與織物實際顯色效果既關系密切，又不等同。在白經(jīng)黑緯的單層織物設計條件下，一緯全顯組織庫的顯色效果首先取決于組織點的增減方向，其次是基礎組織的飛數(shù)和組織循環(huán)數(shù)，最后是組織點增減的速率，三者相互制約，又相互影響。三大設計要素對織物顯色規(guī)律的影響概括如下：

1)采用橫向加強一緯全顯組織，織物色由緯紗色決定；循環(huán)數(shù)越高，織物平均明度值越低，明度漸變易不穩(wěn)定；飛數(shù)變化，可在不影響織物最低和最高明度值的基礎上，改變織物明度值的變化路徑；組織點數(shù)值越高，在理論上可對織物明度值區(qū)間進行細分的數(shù)值越大，但這種細分首先是建立在由組織點過渡方向和基礎組織參數(shù)值所規(guī)定的明度變化曲線之上，如若這條曲線本身變化不平穩(wěn)，細分再多也是如此，再者細分越多易出現(xiàn)顯色游離的情況。

2)采用縱向加強一緯全顯組織，織物色由經(jīng)紗色決定；循環(huán)數(shù)和飛數(shù)的變化對顯色規(guī)律略有影響，但不明顯。

3)斜向過渡設計方法，在經(jīng)緯密度相同的情況下，由二者共同決定，否則由密度大的一向紗線色決定。循環(huán)數(shù)和飛數(shù)對顯色效果影響不明顯。一緯全顯組織的基礎組織循環(huán)數(shù)、過渡級別數(shù)的設計，均不是越高越好，而飛數(shù)值的選擇也不是隨意的，需綜合考慮各方面的設計要素，合理配置才能獲得最佳織物顯色效果。

FZXB

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Relationshipbetweendesignelementsandcolorrenderinglawofone-weftshadedweaves

ZHANG Aidan, ZHOU Jiu

(SilkInstitute,CollegeofMaterialsandTextiles,ZhejiangSci-TechUniversity,Hangzhou,Zhejiang310018,China)

In order to make full use of the one-weft shaded weaves to improve and refine the digital simulative jacquard fabric design, the relationship between the design elements of the shaded weaves and its color rendering law in the monochrome single-layer fabrics was analyzed. Basic weave, transition directions and increasing rate of interlacing points are three key design elements of the shaded weave structure. The influences of those three design elements on the color rendering law were analyzed by means of the studies of their properties and the color values of fabric specimens. The results proves that the transition directions of interlacing points decides the color rendering law of shaded weaves, the step number of basic weave plays different role in the law when the shaded weaves designed with different transition directions; and the increasing rate of interlacing point is a parameter that subdivides the lightness value range of fabric specimens, but it is incapable of deciding the variation of the lightness value.

fabric structure; one-weft shaded weave; design element; color rendering law; basic weave; weave point

TS 105.1

：A

2016-12-02

：2017-01-24

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

10.13475/j.fzxb.20161200505