基于數碼技術的現代圖案設計

胡飛

摘? 要： 針對傳統現代圖案設計方法受到圖案細節缺失的影響，以提高現代圖案設計性能為目的，提出基于數碼技術的現代圖案設計。在引入數碼技術的基礎上，利用各種計算機軟件和圖案紋理計算手段，處理設計過程中的現代圖案，通過現代圖案數碼模型的構建過程，完成現代圖案數碼模型的構建;由于數碼模型導出的現代圖案與現代圖案原設計圖之間存在少量誤差，通過優化現代圖案設計參數，保證了現代圖案設計的完整性;最后通過現代圖案程序設計，實現了現代圖案設計。實驗結果表明，與其他兩種現代圖案設計方法相比，基于數碼技術的現代圖案設計方法的現代圖案設計性能更好，符合現代圖案的設計要求。

關鍵詞： 現代圖案設計; 數碼技術; 數碼模型; 模型構建; 設計參數優化; 誤差計算; 程序設計

中圖分類號： TN141.6?34; TP619? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號： 1004?373X（2020）22?0148?04

Abstract： In allusion to influence of detail missing of pattern on modern pattern design methods， a modern pattern design method based on digital technology is proposed to improve the performance of modern pattern design. With the digital technology， the modern patterns in the design process are processed by means of the various computer software and pattern texture calculation methods. The construction of modern pattern digital model is completed. As there is a small amount of error between the modern pattern derived from the digital model and the original design drawing of modern pattern， the design parameters of the modern pattern is optimized to ensure the integrity of modern pattern design. The modern pattern design is realized by means of the modern pattern program design. The experimental results show that， in comparison with the other two modern pattern design methods， the modern pattern design method based on digital technology has better design performance of modern pattern and can meet the design requirements of modern pattern.

Keywords： modern pattern design; digital technology; digital model; model establishment; design parameter optimization; error calculation; program design

0? 引? 言

現代圖案在設計過程中，圖案的數字化觀念會經常出現在設計師腦海中。如今，國內針對現代圖案的設計越來越重視，但是很多大型企業仍然把現代圖案設計歸屬于平面設計階段，一般只用于現代圖案完成后的輔助裝飾上，國內對于現代圖案設計的錯誤定位，使現代圖案與產品之間的關系被分割，同時現代圖案的作用也受到了限制[1];國外對于現代圖案設計的重視程度遠遠高于國內，國外企業通常采用現代圖案設計增加企業利潤，利用現代圖案設計開拓市場，在市場中占領一定份額，從而實現企業品牌形象的樹立[2]。

基于多媒體技術的現代圖案設計方法是通過闡述多媒體技術與現代圖案設計之間的關系，并對多媒體技術在現代圖案設計中的意義進行描述，最后通過現代圖案設計方法的實際應用，激發了該設計方法在市場中的巨大潛力[3];基于遺傳算法的現代圖案設計方法是將現代圖案草圖導入到現代圖案的三維建模中，并使用遺傳算法優化了現代圖案三維模型的構建細節，根據現代圖案的紋理特征，完成現代圖案設計[4]。以上兩種現代圖案設計方法在圖案像素誤差方面得到了提高，但是現代圖案的設計效果相對較差。

基于以上背景，本文將數碼技術應用到現代圖案設計中，以增強現代圖案的設計效果。

1? 基于數碼技術的現代圖案設計方法

在現代圖案設計中，數碼技術的應用可有效地縮短現代圖案開發研究的周期，從而在工作效率上得到提高，節約大量的工作時間[5]。當修改原始的現代圖案時，由于現代圖案的基礎設計部分通常由計算機完成，使計算機在整個設計過程中保留了整個現代圖案的設計過程，后期修改變得十分方便。在具有強大建模功能的數碼技術背景下，設計基于數碼技術的現代圖案設計框架，以獲得最好的實用效果，并對其進行分析[6]。現代圖案設計框架如圖1所示。

在現代圖案設計框架的基礎上，完成現代圖案的數碼設計。利用各種計算機軟件和圖案紋理計算手段，實現了設計過程中的現代圖案處理，這樣就會影響現代圖案設計成果的完整性。為了確保現代圖案設計結果的完整性，在整個圖案設計過程中加入了數碼圖案模型的優化部分，并利用數碼技術對數碼圖案模型的細節部分進行優化，保證現代圖案設計結果更符合現代圖案的設計要求[7]。

1.1? 建立現代圖案數碼模型

現代圖案數碼模型的建立包括標定攝像機、 圖案紋理解算、圖案邊緣的空中三角測量、匹配現代圖案稠密點、生成紋理模型以及建立現代圖案數碼模型等。模型的生成軟件是俄羅斯某電子公司基于現代圖案開發的數碼掃描軟件[8]。圖2中顯示了現代圖案數碼模型的構建過程。

按照現代圖案數碼模型的構建過程，完成了現代圖案數碼模型的構建。先將標定好的現代圖案草圖作為基本輪廓輸入到建模軟件中進行坐標清除，防止模型構建過程中的標定誤差引起圖案的像素點移動和位置坐標變化。建模軟件上以1∶1的比例構造現代圖案的基底輪廓。選取自定義單元模塊設計，并設定現代圖案單元模塊的大小與現代圖案設計方案相匹配，使數碼模型能夠以相同比例導入圖案資料庫中[9]。對現代圖案數碼模型的精度進行了建模計算，當完成以上建模準備工作以后，將相同精度的現代圖案進行類別分組，根據建模軟件的圖案壓縮功能和拉伸功能，用數碼技術計算出模型的精度來設定數碼模型精度。利用數碼技術截取現代圖案最真實的紋理圖案，根據現代圖案草圖的著色結果提取出現代圖案的紋理部分，利用圖案修復工具在建模軟件中進行逆向選擇，將最終得到的現代圖案存儲在圖案庫中[10]。通過圖案映射原理實現了現代圖案數碼模型的構建，現代圖案的細節由紋理圖案進行控制。現代圖案的繪圖過程中，通過控制圖案紋理方向，消除一些比較明顯的圖案紋理誤差，使建模精度得到提高。

采用數碼技術構建的現代圖案數碼模型，可能會出現與現代圖案原設計圖之間存在的少量誤差，但是為了保證現代圖案設計的完整性，對現代圖案數碼模型進行相應優化，才能實現現代圖案的設計。

1.2? 優化現代圖案設計參數

在優化現代圖案數碼模型的細節之前，利用現代圖案參數繪制現代圖案簡圖，結合數碼技術建立圖案像素點協作模型，如下：

1.3? 設計現代圖案

現代圖案設計不僅可以提高產品在用戶眼中的審美品位，還可以獲得更大的經濟回報。采用數碼技術設計現代圖案的具體步驟如下：

Step1：現代圖案的市場定位。在市場上收集不同用戶對現代圖案的喜好與要求，了解現代圖案面臨的新設想，初步確定現代圖案在色彩搭配方面的具體要求。

Step2：現代圖案設計的構思。明確現代圖案的市場定位后，在現代圖案數碼模型中繪制現代圖案的彩色效果圖。

Step3：設計產品圖案。按照繪圖比例繪制現代圖案的草圖，在現代圖案草圖中標注出現代圖案的大小、位置，并利用不同形式標出現代圖案紋理特征、圖案線條顏色代號等指標。

Step4：評審現代圖案。組織現代圖案評審團，現代圖案的設計人員向評審團介紹圖案設計的構想，同時說明現代圖案顏色與實際圖案的效果差別，評審團給出現代圖案設計方案的評審結果，給出適當的意見[14]。

利用現代圖案設計步驟可以檢查出設計出來的現代圖案與最初的市場定位之間是否吻合。現代圖案設計程序如圖4所示。

2? 實驗對比分析

2.1? 設置實驗參數

為了縮小現代圖案設計過程中的精度誤差，實驗前需要設置相關參數，如表1所示。

2.2? 現代圖案設計時間對比實驗

利用第2.1節中設置的實驗參數，采用現代圖案的復雜程度為自變量，以基于多媒體技術的現代圖案設計方法和基于遺傳算法的現代圖案設計方法為實驗對比對象，得到了現代圖案設計時間對比結果，如圖5所示。

由圖5的實驗結果可以看出，采用基于多媒體技術的現代圖案設計方法來設計現代圖案時，隨著現代圖案復雜程度的逐漸提高，現代圖案設計時間也隨著不斷變長，得到的現代圖案設計結果也不能滿足企業對現代圖案的設計要求，這樣在很大程度上降低了企業的經濟效益。經計算，基于多媒體技術的現代圖案設計方法的現代圖案設計時間平均值為0.54 s。基于遺傳算法的現代圖案設計方法在圖案設計時間方面有了一定提高，基本上可以滿足企業對現代圖案設計效率方面的要求，但是較長的圖案設計時間會給企業帶來更大的技術成本。經計算，基于遺傳算法的現代圖案設計方法的現代圖案設計時間平均值為0.32 s。而基于數碼技術的現代圖案設計方法在圖案設計時間方面明顯優于其他兩種傳統設計方法，整個實驗的現代圖案設計時間基本都控制到了0.2 s以內，完全可以滿足企業對現代圖案設計的要求。經計算，基于數碼技術的現代圖案設計方法的現代圖案設計時間平均值為0.15 s，提高現代圖案設計效率的同時也降低了企業的技術成本。

2.3? 現代圖案像素誤差對比實驗

利用第2.1節中設置的實驗參數，采用現代圖案的復雜程度為自變量，以基于多媒體技術的現代圖案設計方法和基于遺傳算法的現代圖案設計方法為實驗對比對象，得到了現代圖案像素誤差對比結果，如圖6所示。

由圖6的實驗結果可以看出，基于多媒體技術的現代圖案設計方法設計出來的現代圖案，與現代圖案目標像素之間的誤差很大，當現代圖案的復雜程度達到100%時，現代圖案的像素誤差超過了7 500像素，造成了現代圖案的虛化程度大大增加;基于遺傳算法的現代圖案設計方法設計出來的現代圖案，隨著現代圖案復雜程度的提高，與現代圖案目標像素之間的誤差有所減小，現代圖案的像素誤差也達到了7 000像素;而基于數碼技術的現代圖案設計方法設計出來的現代圖案，與現代圖案目標像素之間的誤差遠遠低于其他兩種設計方法，當現代圖案的復雜程度最大時，現代圖案像素誤差也沒有超過6 000像素，不僅提高了現代圖案的清晰度，同時圖案的飽和度也大大提高了。