計算機輔助配色模紋教學軟件的開發

王 旭，宋遠丁，倪慶清，劉新華

(1.紡織面料安徽省高校重點實驗室, 安徽工程大學,安徽 蕪湖 241000;2.安徽工程大學 紡織行業科技公共服務平臺,安徽 蕪湖 241000；3.信州大學 纖維學部, 日本 長野 3868567)

繪圖演示過程是“織物結構與設計”課程的重要環節，目的是增加學生對織物成形的理解．尤其針對色紗和織物組織相互配合才能表現織物外觀效果的配色模紋，教學過程中繪圖往往占用大量課堂時間．配色模紋的外觀不僅受到色紗排列、織物組織變化的影響，還受到顏色搭配帶來的配色模紋形狀變化的影響[1-2]，影響條件一旦發生變化，必須重新繪圖．由于傳統手工黑板繪圖存在繪圖質量低、效率低的弊端，開發相應的繪圖軟件以提高繪圖質量和效率成為當前“織物結構與設計”課程教學需要解決的問題[3]．近年來配色模紋設計及相關繪圖軟件的開發成為該領域的研究熱點之一．在配色模紋設計方面，顧平[4-5]等給出了條形、菱形點、犬牙、梯形和格形等5種典型配色模紋的設計方法．謝光銀[6]等提出配色模紋花型設計中如何巧妙運用色紗排列、組織圖等實現文字圖案等特殊效果的設計思路．韓慧敏[7]等將配色模紋設計與表里換層組織相結合開發出圖案美觀且具有類似毛麻效果的新型裝飾織物．上述研究拓寬了傳統配色模紋的設計方法和產品種類．在繪圖軟件開發方面，許璀瑩[8]等根據角聯鎖組織的交織特點，開發了實口重緯結構角聯鎖組織計算機繪圖軟件．陳浩文[9]等和鄭飛[10]等分別基于Visual Basic6.0、Visual C++6.0開發了配色模紋設計軟件．上述研究表明，運用計算機輔助設計可極大地提高配色模紋的設計及繪圖效率．目前針對教學使用的配色模紋繪圖軟件開發研究尚不多見,故研究根據配色模紋的構成原理，以Visual Basic 6.0為工具，建立了配色模紋矩陣模型，并開發適合教學演示用繪圖軟件．

1 配色模紋的矩陣模型

配色模紋的影響因素包括色紗排列和組織圖．配色模紋及矩陣示意圖如圖1所示.由圖1可知，左側完整的配色模紋圖包括3個部分，組織圖、色紗排列圖和配色模紋圖．組織圖在配色模紋圖的左上角，用來反映經緯交織規律，經組織點用“×”表示，緯浮點則空白．圖1所示為2/2右斜紋組織．配色模紋圖的上方和左方分別為色經、色緯排列圖，分別用兩種不同顏色區分．如灰色、白色分別代表顏色A、顏色B，那么色經、色緯排列均為BBAAAABB(或2B4A2B)．

圖1b為矩陣模型，組織矩陣中元素“1”“0”分別代表組織圖中經、緯組織點．色經排列矩陣中元素“A”“B”所在的列分別表示該列經紗顏色為A或B．色緯排列矩陣中元素“A”“B”所在的行分別表示該行緯紗顏色為A或B．配色模紋矩陣中元素“A”“B”分別表示該處組織點的顏色為A或B．

根據圖1可令組織圖對應矩陣Z，其完全組織循環的行數、列數分別為rZ、cZ．令色經排列對應矩陣J，其一個色經排列循環行數為1，列數為cJ．色緯排列對應矩陣W，其一個色緯排列循環行數為rW，列數為1．令配色模紋對應矩陣P，其完全循環對應的行數rP為rz與rw的最小公倍數，列數cP為cZ與cJ的最小公倍數．配色模紋某點的顏色由該點的組織點性質和對應的色經、色緯顏色共同決定．在已知組織圖和色紗排列后，可按照下列3個步驟分析：①填繪組織圖、色經排列圖、色緯排列圖，并確定配色模紋循環數；②在配色模紋中填繪經浮點標記；③根據色經、色緯及組織點性質，逐個判斷并繪制配色模紋方格的顏色．其判斷原則是，如當前方格為經組織點則填繪對應列色經的顏色，當前方格為緯組織點則填繪對應行色緯的顏色．

2 配色模紋繪圖軟件的開發

2.1 軟件功能設計

根據配色模紋教學需要，繪圖軟件應具有功能：①具有輸入經、緯紗數，自動產生配色模紋方格區域的功能；②具有鼠標點擊輸入組織圖及常用組織圖的自動讀入功能；③具有鼠標點擊輸入色經和色緯排列規律的功能；④具有根據色紗排列和織物組織自動生成配色模紋的功能．此外，應具有配色模紋數據和圖像存儲功能．

2.2 軟件界面設計

圖2 配色模紋軟件界面

運用Visual Basic 6.0開發配色模紋教學繪圖軟件的過程包括界面設計和代碼編寫．配色模紋軟件界面如圖2所示.由圖2可知，配色模紋軟件界面由窗體(Form)、圖片框(PictureBox)、框架(Frame)、單選按鈕(OptionButton)、命令按鈕(CommandButton)、組合框(ComboBox)、文本框(TextBox)及標簽(Label)等構成．窗體內包括色經排列、色緯排列、配色模紋等3個圖片框．配色模紋圖片框下側為參數選擇區和狀態顯示區，前者包括經點標記和顏色、經緯紗數輸入文本框、組織圖選擇和色紗顏色選擇，后者可顯示當前時間及鼠標所在的經緯紗位置等信息．配色模紋圖片框右側為命令按鈕，包括繪圖、配色模紋、保存圖像、保存組織矩陣、保存配色模紋矩陣、幫助和退出等．

2.3 軟件代碼設計

(1)總體設計思路.Visual Basic 6.0屬于面向對象程序(Object-oriented programming)設計語言，其執行機制是消息驅動(Message-driven)，即對象之間的聯系依靠消息驅動對應過程的發生．過程是完成某個目的需要執行的代碼段．配色模紋教學軟件代碼設計思路如下：①程序初始化過程，包括為參數設定預置值，為各控件屬性設置預定值等；②輸入經緯紗數并選擇組織圖(或自定義)，點擊繪圖按鈕，則配色模紋圖片框產生輸入經緯紗數的方格，同時色經、色緯排列區也產生對應的方格及預置顏色；③組織圖可從組合框中選擇常用組織，或以自定義方式，通過鼠標點擊配色模紋圖片框相應的方格產生組織點并記錄組織矩陣Z，其中狀態區能提示當前經緯位置以方便繪圖；④鼠標點擊色經、色緯方格區域可編輯色經、色緯排列，并記錄相應的色紗排列矩陣J、W．如單擊處當前已存在A色(或B色)，則使其變為B色(或A色)；⑤點擊配色模紋按鈕，則根據色紗排列矩陣J、W和組織圖矩陣Z，產生配色模紋矩陣P并繪制配色模紋組織；⑥點擊保存圖像按鈕可以圖像形式存儲配色模紋圖，點擊組織矩陣、配色矩陣按鈕，可將組織矩陣、配色矩陣保存為文本文件；⑦點擊效果圖按鈕，則以循環排列的方式方便觀察配色模紋的整體效果；⑧幫助和退出按鈕，分別執行操作提示和退出功能．

(2)矩陣生成代碼.組織矩陣Z、色經排列矩陣J、色緯排列矩陣W和配色模紋矩陣P，均用Visual Basic 6.0的二維數組建立，其中Z為數值型數組，其元素1、0分別表示經、緯組織點，J、W和P均為字符型數組，其元素A、B分別代表顏色A及顏色B．先預定義動態數組Z、J、W、P，當數組維數的變量確定后，數組申明語句如下：

ReDimZ(1 tocz,1 torz) as Integer

ReDimJ(1 tocj, 1 to 1) as String

ReDimW(1 to 1, 1 torw) as String

ReDimP(1 tocp, 1 torp) as String

其中，rz、cz分別表示組織矩陣行數、列數；cj表示色經列數；rw表示色緯行數；rp、cp分別表示配色模紋矩陣行數、列數；Integer、String分別表示整形、字符型．需要注意的是，Visual Basic 6.0對數組的序號規定是：列號在前，行號在后．

當J、W和Z已知，且cp=cz=cj，rp=rz=rw時，下列二重循環可實現數組P的生成．

Fori= 1 Tocp

Forj= 1 Torp

IfZ(i,j) = 1 Then

P(i,j) =J(i, 1)

Else

P(i,j) =W(1,j)

End If

Nextj

Nexti

上述代碼，即當數組Z第i列第j行為1，則將數組J第1行第i列元素，賦值給數組P的第i列第j行元素．否則將數組W第1列第j行元素，賦值給數組P的第i列第j行元素．

(3)配色模紋繪圖代碼.配色模紋矩陣P生成后，可運用二重循環逐列逐行判斷元素的顏色屬性，并執行line方法實現在圖片框控件Picture1內的繪圖．

Fori= 1 Tocp

Forj= 1 Torp

IfP(i,j) = "A" Then

Picture1.Line (x1+(i-1)*w,y1+(j-1)*h)-(x2+i*w,y2+j*h), color1, BF

End If

IfP(i,j) = "B" Then

Picture1.Line (x1+(i-1)*w,y1+(j-1)*h)-(x2+i*w,y2+j*h), color2, BF

End If

Nextj

Nexti

其中，w、h分別為正方形的寬度和高度；color1、color2分別表示兩種顏色．當P的元素為“A”時，當前位置的正方形填充顏色color1，當P的元素為“B”時，當前位置的正方形填充顏色color2．

圖像保存、矩陣文本文件保存及顏色設置均調用Windows通用對話框控件(CommonDiaglog)實現，這里不再贅述．

3 繪圖實例

打開軟件后，首先輸入經緯紗數和確定織物組織，點擊“繪圖”按鈕，則產生相應的組織圖．接著，用鼠標點擊設置色經排列和色緯排列，點擊配色模紋按鈕，則生成配色模紋圖案．如同時勾選“顯示組織”，則既顯示配色模紋圖案，又顯示經浮點，否則僅顯示配色模紋圖案．

配色模紋教學軟件運行實例如圖3所示.圖3a的經、緯紗數均設置為32，織物組織選擇平紋，設置色經、色緯排列均[1B1A]4[1A1B]4，點擊配色模紋按鈕，則出現條格紋圖案．圖3b的經、緯紗數均設置為24，織物組織選擇2/2右斜紋，設置色經、色緯排列均[4B4A]，點擊配色模紋按鈕，則出現千鳥紋圖案．圖3c的經、緯紗數均設置為16，織物組織選擇2/2右斜紋，色經、色緯排列均[1A1B]，點擊配色模紋按鈕，則出現小階梯紋圖案．圖3d的經、緯紗數均設置為24，織物組織選擇2/2方平，設置色經排列[1A1B]6[1B 1A]6，設置色緯排列[1B 1A]6[1A1B]6，點擊配色模紋按鈕，則出現由階梯紋組合形成的菱形紋圖案．圖3e為運用自定義方式設計的組織，經、緯紗數均設置為18，設置色經、色緯排列均[1A1B]9，點擊配色模紋按鈕，則出現大階梯紋圖案．圖3f為點擊“效果圖”按鈕，將圖3e產生的配色模紋圖按照3×3的規模擴大后排列的效果圖．

圖3 配色模紋教學軟件運行實例

點擊“保存圖像”按鈕，則彈出Windows通用對話框，實現圖像保存．點擊“組織矩陣”“配色矩陣”按鈕，則彈出Windows通用對話框，實現數據保存，其中組織矩陣元素“1”“0”分別表示緯、經浮點，配色矩陣元素“A”“B”分別代表兩種不同顏色．

4 結論

通過分析配色模紋的構成規律，建立了相應的矩陣模型，并開發了配色模紋教學軟件．教學實踐表明，開發的軟件以鼠標點擊的方式即可實現色紗排列、組織圖的輸入，并自動產生配色模紋，既方便了課程的教學，又提高了繪圖質量和效率．

[1] 楊遠志.織物配色模紋設計方法初探[J].棉紡織技術,2017,45(9):35-38.

[2] 楊遠志,王國和.紗線色彩配置對織物配色模紋影響的探討[J].絲綢,2008(11):11-13，17.

[3] 潘如如，王鴻博，高衛東.“織物結構設計”課程教學軟件的設計與應用探討[J].紡織服裝教育，2015，30(4)：324-326.

[4] 顧平.織物的配色模紋效應及其設計[J].國外絲綢,2007(6):31-34.

[5] 周亦清,顧平.織物飾紋效應-配色模紋的設計與創新[J].絲綢,2004(10):10-11.

[6] 謝光銀.配色模紋織物的花形設計探討[J].毛紡科技,2002(1):29-31.

[7] 韓慧敏.表里換層小提花織物的配色模紋設計[J].棉紡織技術,2016,44(12):57-60.

[8] 許璀瑩,顧冬娟,張玲妹,等.實口結構重緯角聯鎖織物組織圖計算機輔助繪制[J].絲綢,2010(8):45-46.

[9] 陳浩文,馮岑.織物配色模紋的計算機輔助設計[J].絲綢,2006(9):11-13.

[10] 鄭飛,李逢玲.面向對象的配色花紋CAD系統的設計與實現[J].絲綢,2006(5):6-7.