緯二重漸變全遮蓋結構設計研究與實踐

周 赳， 白琳琳

(浙江理工大學 先進紡織材料與制備技術教育部重點實驗室， 浙江 杭州 310018)

緯二重提花織物是傳統經典提花織物品種之一，由1組經線與2組緯線交織而成。它主要有一梭地上紋、組合地上紋、共口地上紋3種地紋結構，其中：一梭地上紋結構的緯二重提花織物，其地部由甲緯與經線交織成表組織，乙緯背襯，花部以甲、乙兩色緯起花為主，每色緯花下背襯另一色緯；組合地上紋結構的緯二重提花織物的地部由甲乙緯組合與經線交織，地部沒有背襯緯；共口地上紋結構的緯二重提花織物的地部由相同組織的甲乙緯與經線交織，地部也沒有背襯緯[1-5]。

緯二重提花織物設計以經一色、緯三色(甲緯色、乙緯色、甲乙混色)為基準，通過單一的緯二重組織設計來表現織物色彩，緯二重組織數一般小于10，只能表現色彩數少于10套色的紋樣。緯二重提花織物通常只注重織物正面的紋飾和色彩效果，因此，大多為單面紋飾效果，其背面浮長往往較長，織紋粗糙，且結構及色彩較單一，紋飾效果差；雙面緯二重織物大多為平素效果，也僅限于色彩和組織紋理的變化。

傳統緯二重提花織物通過意匠色與組織一一對應進行緯二重結構設計[6]，設計過程煩瑣復雜，效率低。數碼提花設計技術的提出和應用，為緯二重提花織物的創新設計提供了可能。目前，采用數碼提花設計技術的條件下緯二重提花織物可實現單面花紋、雙面同形異色、雙面異形異色3種織物效果。單面緯二重提花織物通常采用變化投梭的方法進行緯向變化設計來豐富織紋效果；雙面同形異色緯二重提花織物正反面采用緯面效應的組織進行結構設計；雙面異形異色緯二重提花織物則先對正反面圖案進行透疊處理后再進行紋制工藝設計，且只適合相對概括的圖案[7]。上述緯二重提花織物設計方法雖然提高了設計效率，但其變化的色彩數目有限，圖案選擇受限，沒有真正體現數碼技術的創新優勢，其關鍵問題在于組織結構的設計創新。

本文基于緯二重結構提出2種設計方法，可實現緯二重提花織物單面影光、雙面影光變化效果，且保證全遮蓋結構不被破壞，以豐富緯二重提花織物的組織結構及色彩表現形式。

1 緯二重漸變全遮蓋結構設計原理

緯二重結構由表組織和里組織組合交織而成，其主要的結構特點是表緯對里緯的完全遮蓋(稱之為全遮蓋)效果，即任何1組緯可遮蓋其相鄰的2組緯線，織物表面只顯示長浮長緯紗的色彩信息。

要在緯二重全遮蓋結構上實現影光變化效果，以傳統的影光組織設計方法進行組織變化時，全遮蓋效果不易掌控，組織點之間會出現遮蓋和不遮蓋共存的現象，織物綢面的覆蓋程度及顯色效果存在隨機性。要解決影光變化和全遮蓋共存的問題，設計的緯二重結構要在2組緯紗任意變化組合后，仍有1組紗線全遮蓋另外1組紗線，這樣的結構才可稱為緯二重漸變全遮蓋結構。

1.1 單面緯二重漸變全遮蓋結構設計原理

單面緯二重提花織物只考慮正面的紋飾效果，通過對表組織進行影光變化設計并建立組織庫，來滿足不同影光級別的緯二重結構設計需要。根據表、里組織的相互遮蓋關系設計一種全遮蓋技術點來保證全遮蓋效果的實現，在全遮蓋技術點存在的前提下對表組織進行設計變化，與里組織組合后都能滿足全遮蓋的技術要求。其中，全遮蓋技術點是指使組合結構中1組緯全遮蓋，另外1組緯的組織點集合。

基于數碼提花設計技術的單面緯二重提花織物結構設計原理為：先選定表組織、里組織；根據組織特征及遮蓋原理對表組織進行全遮蓋技術點的設計；在不破壞全遮蓋技術點的情況，以表組織為基礎設計1組影光組織完成全息組織的設計，并建立相應的表層組織庫；將表層組織庫中的組織和里組織按特定的組合方法組合，完成緯二重提花織物的結構設計；配以合適的紗線和經緯密度完成單面緯二重提花織物的設計。設計流程如圖1所示。由于全遮蓋技術點的存在，在織物組合結構中，不管組織點如何變化，緯向長浮長始終遮蓋短浮長，實現緯二重漸變全遮蓋的效果。

圖1 單面緯二重提花織物結構設計流程Fig.1 Structure design process of single face weft-backed jacquard fabric

1.2 雙面緯二重漸變全遮蓋結構設計原理

雙面緯二重提花織物只有1組經線，對于異形異色雙面緯二重提花織物，結構設計時要對正反面圖案進行透疊處理以確保兩面同時兼顧，這就限制了圖案的選擇。色彩數目大時，設計過程復雜且易混淆，限制了圖案細膩色彩效果的表達。雙面緯二重提花織物沒有表、里層的概念，但其遮蓋原理不變，在此稱表組織、里組織為基本組織。

采用數碼提花設計技術，雙面緯二重提花織物可將任意2幅數碼圖像設計成圖案完整、色彩豐富、層次細膩的雙面緯二重提花織物。其結構設計時無需對基本組織設計全遮蓋技術點，可直接進行影光組織變化設計；但是組合后會出現全遮蓋與不遮蓋共存的情況，因此，需要從中篩選出符合全遮蓋結構的組織構建組織庫。

基于數碼提花設計技術的雙面緯二重提花織物結構設計原理為：先選定2組基本組織；以2組基本組織為基礎設計各自的影光組織構建全息組織庫；從2組全息組織庫中按照特定的方法進行組合，并從中篩選出符合全遮蓋結構的組織組合，建立相應的組織庫；用組織庫中的組織組合完成正反面圖案的結構設計；配合合適的紗線和經緯密度完成雙面緯二重提花織物的設計。設計流程如圖2所示。

圖2 雙面緯二重提花織物結構設計流程Fig.2 Structure design process of double face weft-backed jacquard fabric

2 緯二重漸變全遮蓋結構設計方法

2.1 單面緯二重

根據上述原理，先選定表組織、里組織，二者的配置要滿足組織點相互遮蓋不露底[8]的重緯組織結構設計原則，20枚緯緞(黑)和20枚經緞(灰)沿緯向1∶1交替排列組合，固定20枚經緞(起始點為(1，4))保持不變，20枚緯緞逐點向右位移，產生20種組合，有全遮蓋和并列不遮蓋2種效果[9]。其中起始點為(1，n)的20枚緯緞與20枚經緞組合后滿足全遮蓋效果，n表示起始點所在經線的位置，n=1、2、3、5、6、8、9、10、11、12、13、14、15、16、18、19、20。當n=1、10、20時，組織點分布比較均勻合理，遮蓋效果好，可提高織紋細膩度，如圖3所示。本文選用起始點為(1，1)的20枚緯緞為緯二重漸變全遮蓋結構的表組織A，里組織B的起始點為(1，4)，如圖4(a)、(b)所示。組織圖中，白點表示緯組織點，黑點或灰點表示經組織點。

圖3 遮蓋效果好的緯二重全遮蓋結構Fig.3 Cover effect of weft-full-backed structure.(a) Starting point (1,1); (b) Starting point (1,10);(c) Starting point (1,20)

圖4 表組織、里組織和全遮蓋技術點Fig.4 Surface weave and inner weave and full-backed points.(a)Surface wave A; (b)Inner weave B;(c)Full-backed points of A

為使組合結構的表緯遮蓋相鄰的上下2根緯，需要對表組織進行全遮蓋技術點的設計。設計方法為：將里組織的緯點向上沿經向加強1，圖4(c)中的緯點即為表組織A的全遮蓋技術點。其中，1個組織循環內1根緯紗上的全遮蓋技術點數為J，此處J=2。

以圖4中表組織的組織點為起始點設計1組影光組織，稱之為表層基礎組織庫。在規避全遮蓋技術點的前提下，按照一定的加強方向和加強點數設計全息組織，建立從緯面逐步過渡到經面的系列組織。采用橫向過渡增加組織點，使緯浮點盡可能連續。1次組織點的增加數N決定了組織庫中組織的數量[10-13]，即色彩過渡的細膩程度。當N=R時，基礎組織的數量最小為R-J；當N=1時，基礎組織的數量最大為(R-J)+(R-3)(R-1)，可建立表組織的全息組織庫，其中R為組織循環數，J為1個組織循環內1根緯線上的全遮蓋技術點數。表組織A的基礎組織數量最小值為R-J=20-2=18。圖5示出表組織A的最小基礎組織設計。

圖5 緯二重最小表層基礎組織庫(緯向加強，N=R)Fig.5 Minimum database of surface weaves of weft-backed structure (weft-reinforcing, N=R)

為確保影光變化時緯二重全遮蓋效果的有效性，需要對遮蓋效果進行檢驗。用表層基礎組織庫中的第1個組織和最后1個組織分別與里組織組合[10]，組合時要固定2個組織的起始點，對圖6中的組合結構進行判斷，全部符合全遮蓋的技術要求，據此，表層基礎組織庫中的所有組織與里組織按上述實施方法組合后完全滿足全遮蓋的技術要求。

圖6 表層基礎組織與里組織組合后全遮蓋效果圖Fig.6 Full-backed effect of surface weaves and inner weaves.(a) Compound structure of first basic weave and inner weave;(b) Compound structure of last basic weave and inner weave

2.2 雙面緯二重

雙面緯二重提花織物的基本組織也要符合組織點相互遮蓋不露底的重緯組織結構設計原則。和單面緯二重提花織物組織設計相似，以20枚3飛緯面緞紋為基本組織Ⅰ(黑)，起始點為(1，1)，通過起始點的逐點位移，獲得具有相同組織規律的基本組織Ⅱ(灰)。將2組相同的組織1∶1組合，1組不變，另外1組向右逐點位移，產生20種不同的組合，其中起始點為(1，1)、(1，4)的組織與基本組織Ⅰ組合后產生遮蓋效果，如圖7所示。

圖7 20枚緞紋起始點位移示意圖Fig.7 Starting point displacement diagram of 20-thread stains.(a) Starting point (1,1); (b) Starting point (1,4)

由圖7可知，基本組織Ⅰ和基本組織Ⅱ相同或基本組織Ⅱ為基本組織Ⅰ下移一緯的組織，這樣才能保證遮蓋效果的產生。本文中基本組織Ⅰ、Ⅱ相同。

基本組織確定后，按照一定的加強方向和加強點數建立組織庫。為保證全遮蓋效果的有效性，基本組織組織點加強時必須保持加強方向的一致性。圖8中，以基本組織Ⅰ、Ⅱ為基礎設計一系列影光組織，1次增加的組織點數N為組織循環數R=20，向右逐點加強，有19個影光級別?；窘M織Ⅰ影光組織分別命名為1a，2a，3a，……，19a，如圖8(a)所示；基本組織Ⅱ影光組織分別命名為1b，2b，3b，……，19b，如圖8(b)所示。

圖8 基本組織Ⅰ、Ⅱ最小值組織庫(向右加強，N=R)Fig.8 Minimum database of primary weaves Ⅰ and Ⅱ(right-reinforcing, N=R). (a) Database of primary weaveⅠ; (b) Database of primary weave Ⅱ; (c) Derivative database of primary weave Ⅱ

緯二重結構兩色緯交替在織物正反面：基本組織Ⅰ在織物正面甲緯顯色時，基本組織Ⅱ背襯在織物反面乙緯顯色；基本組織Ⅰ在織物正面乙緯顯色時，基本組織Ⅱ背襯在織物反面甲緯顯色，此時基本組織Ⅱ需上移1緯才能保證全遮蓋的效果，其影光組織庫內的組織也要上移1緯，如圖8(c)所示，分別命名為1c，2c，3c，……，19c。

圖9示出圖8(a)中基本組織Ⅰ、Ⅱ 2組影光組織沿緯向1∶1組合后的局部示意圖。圖9(a)中固定基本組織Ⅰ，基本組織Ⅱ向右逐點增加3個組織點達到全遮蓋結構；圖9(b)中固定基本組織Ⅱ，基本組織Ⅰ向右逐點增加17個組織點達到全遮蓋結構。

圖9 組合結構圖Fig.9 Compound structure. (a) Fix primary weave Ⅰ;(b) Fix primary weave Ⅱ

觀察圖9可知，以2組基本組織為基礎的變化組織組合時會產生不遮蓋的情況且無法避免，所以要從中篩選出符合全遮蓋結構的變化組織構成緯二重雙面全遮蓋結構組織庫。由于緯二重結構是由2組緯紗交替在織物正反面，只需其中1組緯紗在滿足全遮蓋結構的前提下影光組織數目最大即可，因此，以1a-4b為組織庫的起始位置，此時有1個過渡層次。接著，基本組織Ⅱ增加至5個組織點時，基本組織Ⅰ有2個過渡層次(即1a-5b，2a-5b)；基本組織Ⅱ增加至6個組織點時，基本組織Ⅰ有3個過渡層次(即1a-6b，2a-6b，3a-6b)，如圖10示。以此類推，組織庫呈階梯狀排列，如圖11所示。

圖10 全遮蓋結構組合結構圖Fig.10 Compound structure diagram of full-backed structure

圖11中，斜線兩側為1組色緯全遮蓋另外1組色緯的漸變全遮蓋結構組織庫，斜線兩側特征相同，在布面上顏色不同。其特征為：1)斜線兩側同一列的顯色組織相同，同一行的背襯組織相同，可實現一面影光變化，另一面不變的織紋效果；2)正反面的最小影光級別均為16，在進行紋制工藝設計時可根據需要進行靈活選擇。

圖11 雙面緯二重漸變全遮蓋結構組織庫Fig.11 Database of double face jacquard fabric with gradient weft-full-backed structure

3 設計實例

緯二重提花織物常用花草、動物等圖案，紋樣題材相對單一，而采用數碼設計技術后其紋樣題材不受限制且能表現色彩過渡效果。根據單面、雙面緯二重漸變全遮蓋結構設計原理，同形異色雙面緯二重提花織物結構設計時不需要對正反面圖案分開單獨處理，其設計流程和單面緯二重提花織物相同，可直接對數碼圖案進行紋制工藝處理；異形異色雙面緯二重提花織物則是分別完成正反面織物的結構設計，再將正反面結構進行組合設計，流程圖見圖12。

圖12 異形異色雙面緯二重提花織物設計流程Fig.12 Design process of double face jacquard fabric with pattern effect based on weft-backed structure

圖13示出同形異色雙面緯二重提花織物設計圖及織物效果圖。圖13(a)為同形異色雙面緯二重提花織物正面設計圖，將設計圖2種漸變色分別處理成16級及以下的色彩模式，并與圖11中的組織進行替換，配合1組白色經線，綠、橙2組緯線并設置合適的密度進行織造。圖13(b)、(c)分別示出同形異色雙面緯二重提花織物的正面、反面織物效果。可以看出，織物色彩豐富艷麗，漸變效果細膩自然，且任一組緯在顯色時，另一組緯被完全遮蓋，滿足全遮蓋的技術要求。

圖14(a)、(b)分別為異形異色雙面緯二重提花織物正面、反面設計圖，同樣將正反面設計圖處理成16級及以下的色彩模式后與圖11中的組織進行替換，配合1組白色經線，綠、橙2組緯線并設置合適的經緯密度進行織造。在進行影光組織結構設計時，由于正反兩面圖像任意疊加，組織設計時只能從圖11斜線的一側選擇組織才能保證組合結構的全遮蓋效果。本例中，正面圖選擇1a～8a共8個影光級別，要保證正反面完全遮蓋，反面圖的影光級別只能從9a～16a所對應的背襯組織11b～19b中選擇；因此，織物效果不如設計圖色彩對比強烈，但突破了雙面緯二重提花織物不能進行影光變化的限制。

圖13 同形異色雙面緯二重提花織物設計圖及織物效果圖Fig.13 Design pattern of double face fabric with weft-backed structure. (a) Design pattern; (b) Fabric effect of face; (c) Fabric effect of back

圖14 異形異色雙面緯二重提花織物設計圖Fig.14 Design patterns of double face fabric with pattern effect based on weft-backed structure. (a) Face pattern; (b) Back pattern; (c) Fabric effect of face; (d) Fabric effect of back

4 結 論

采用數碼提花設計技術的條件下，緯二重漸變全遮蓋結構設計實現了全遮蓋結構和影光變化的有效結合，突破了傳統緯二重提花織物的設計局限，二者相比：1)依托結構創新拓展了織紋圖案色彩創新的空間；2)全遮蓋結構與影光組織巧妙結合，結構設計以全息組織為基礎，實現了傳統緯二重提花織物無法實現的漸變全遮蓋效果；3)紋樣設計題材不受限制，滿足了設計師對織物藝術創新效果的追求；4)設計的提花織物既有傳統風格又有數碼化細節，提升了產品的趣味性。本文提出的創新設計原理和方法是基于數碼提花設計技術對傳統提花技藝的傳承和創新，為傳統緯重提花織物創新設計提供了思路和借鑒。

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