组合半遮盖提花结构设计原理与方法

周 赳， 张 萌， 金诗怡

(浙江理工大学 先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室， 浙江 杭州 310018)

组合半遮盖提花结构设计原理与方法

周 赳， 张 萌， 金诗怡

(浙江理工大学 先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室， 浙江 杭州 310018)

为从织物组织结构和表面效果方面进一步创新,基于分层组合设计模式和部分遮盖结构，提出一种“组合半遮盖”结构设计方法，包括基本组织的选择、半遮盖技术点的设置和半遮盖组织库的设计。首先对半遮盖组织的设计过程、半遮盖组织的组合效果验证和组合半遮盖结构在提花织物中的设计应用方法进行分析说明，然后进行具有半遮盖效果的提花织物设计实践。结果表明:织物表面独特的外观效果无法被仿制，从技术上保护了设计师的权益；组合半遮盖结构不仅可以满足不同题材的数码图案用于设计提花织物的需要，有效提高结构设计的效率，而且为数码提花织物的设计创新提出新的理论和方法。

分层组合设计模式； 结构设计； 数码提花； 半遮盖结构

传统提花织物织造过程中，由于色彩数的限制、组织和颜色一一对应等因素[1]，图案设计和工艺设计的时间占据了整个提花织物设计周期的很大比例，分层组合设计模式的出现使数码图像能够直接用于提花织物的设计，有效节省了图案设计时间，组合全显色结构的应用也有效地节省了工艺设计时间[2]。基于分层组合设计模式的组合结构可分为3个基本类型：全遮盖、不遮盖和部分遮盖。组合全遮盖结构和组合不遮盖结构已有相关系列的研究和应用，本文在组合部分遮盖结构的基础上提出一种“组合半遮盖”的创新结构，研究该组合结构的设计原理和基本方法。

1 基本原理

1.1 组合半遮盖结构构思设计原理

数码提花织物分层组合设计模式下的3类组合结构-全遮盖、不遮盖和部分遮盖中，组合全遮盖结构是指在数码提花织物分层组合设计模式下，组织经过组合后，相邻两纬浮长短的被浮长长的遮盖，织物表面只表现浮长长的一纬色彩信息的组合结构，如图1(a)所示[3-5]；组合不遮盖结构是指在数码提花织物分层组合设计模式下，组织经过组合后，相邻两纬由于相同位置经纬点的相反配置而不发生滑移，织物表面表现两纬全部色彩信息的组合结构，如图1(b)所示；组合部分遮盖结构是指在数码提花织物分层组合设计模式下，组织经过组合后，织物表面全遮盖、不遮盖效果并存的组合结构。当组合部分遮盖结构中每一纬仅与相邻两纬中的一纬有相同位置经纬点的相反配置不发生滑移，与另一纬是浮长长的遮盖浮长短的关系，织物表面只表现出半数纬相互遮盖效果的组合结构，可称为“组合半遮盖结构”，如图1(c)所示，灰色纬纱Ⅰ和黑色纬纱1互相不遮盖，和黑色纬纱2发生遮盖。

图1 2组纬组合结构设计Fig.1 Compound structure design with two wefts.(a) Backed; (b)Unbacked; (c) Partial-backed

组合部分遮盖结构既不同于组合全遮盖结构设计原理中表组织相对背衬组织显色于织物表面的特征，也不同于组合不遮盖结构设计原理中2个独立的组织相互之间不遮盖并均显色于织物表面的特征，而是综合了全遮盖和不遮盖两者的特征，每一纬与相邻两纬中的一纬保持组合全遮盖结构的特点，与另一纬保持组合不遮盖结构的特点。

组合全显色结构[6-7]由规则性和规律性的全显色组织组合而成，是属于组合不遮盖结构的一部分，本文提出的 “组合半遮盖”创新结构与组合全显色结构相似，也是由具有规则性和规律性的半遮盖组织组合而成。

根据组合半遮盖结构的组合原理，可将用于组合的交替排列的组织点进行单独设计，称为基本组织[2]。设计构思和原理：对基本组织选定和其组合后满足半遮盖效果的另一个基本组织，在2个基本组织上完成半遮盖技术点的设置，并建立相应的影光组织，分别称为基础组织库和配合组织库，只要半遮盖技术点存在，该2个组织库中的所有组织任意组合，组合后的结构都能满足组合半遮盖结构的遮盖要求，设计流程如图2所示。其中半遮盖技术点是指组织组合后满足与相邻两纬其中一纬不遮盖、另一纬遮盖的组织点的集合。确定相同的起始点和相同的组合方法，将这两组影光组织用于提花织物的设计，织物结构图中半遮盖组织依然保持半遮盖效果，也就是该织物结构图织造的织物面料具备组合半遮盖结构的特征。

图2 组合半遮盖结构设计流程Fig.2 Design process of compound half-backed structure

1.2 组合半遮盖结构显色原理

提花织物的显色是由有限个基本色通过色彩混合的方法实现的一种非透明色的混合显色，在一定距离外观察，人们只能看到并列纱线混合后的色彩[2，8]。织物表面的色彩混合由经纬纱交织而成，而经纬纱在织物表面的数量由组织结构决定。由于组合半遮盖结构的半遮盖效果是由2个组织组合实现，因此，组合半遮盖结构应用时纬纱组数需为2的整数倍，即为偶数。

当应用2组纬组合半遮盖结构时，其显色原理如图3所示，由上到下依次为组织效果图、视觉效果图和纬纱遮盖关系图。图3(a)示出为组合全遮盖结构显色，遮盖关系使织物表面存在色彩丢失问题，人们在织物表面只能看到其中浮长长的那一纬的纱线色彩信息，浮长短的那一纬被遮盖而人眼看不到；图3(b)示出组合全显色结构显色，由于两组纬纱相互之间不存在遮盖关系，所以织物表面表现所有纬纱的信息，织物表面能看到两纬的混合色彩；图3(c)示出组合半遮盖结构显色，虽然组织结构具有半遮盖的特征，与全遮盖不同，但显色效果和全遮盖相同，织物表面只能看到浮长长的那一纬色彩信息。由于全遮盖和半遮盖的显色效果相同，因此二者应用于2组纬的提花织物设计时从织物表面上看效果也相同，没有实际应用意义。

图3 2组纬组合结构显色Fig.3 Mixed coloring with two wefts compound structure.(a) Backed; (b)Full-color; (c) Half-backed

当应用4组纬组合半遮盖结构时，其显色原理如图4所示，由上到下依次为组织结构图、表面视觉效果图和纬纱遮盖关系图。图4(a)示出组合全遮盖结构显色，4组纬中浮长最长的一纬遮盖其他3组纬纱，织物表面只能看到1组纬纱的色彩信息；图4(b)示出组合全显色结构显色，4组纬纱相互之间不遮盖，织物表面可看到4组纬纱全部色彩信息的混合效果；图4(c)示出组合半遮盖结构显色，由于半遮盖的结构特点，每一组纬纱仅与相邻两纬中的一纬遮盖，另一纬不遮盖，织物表面可看到4纬中2纬的色彩信息，剩余2纬分别被遮盖，表现在织物表面的两组纬纱会随着浮长的变化而发生变化，但织物表面表现两组纬色彩信息的原则不变。4组纬纱组合结构中全遮盖和半遮盖的显色效果不同，因此，组合半遮盖结构应用于提花织物设计时纬纱最少为4组。

图4 4组纬组合结构显色Fig.4 Mixed coloring with four wefts compound structure. (a) Backed; (b)Full-color; (c) Half-backed

2 设计方法

2.1 组合半遮盖结构设计方法

根据图2的设计流程，组合半遮盖结构设计方法主要有4个步骤：基本组织的选择、半遮盖技术点的设置、基础组织库和配合组织库的设计以及半遮盖组织组合效果验证。

2.1.1 基本组织的选择

基本组织A的选择和全显色基本组织类似，选择范围为原组织中的斜纹或缎纹，但基本组织B的选择和全显色组织不同，为满足组合半遮盖结构的半数纬相互遮盖的特点,当基本组织A确定之后，基本组织B即为确定的[9-11]。图5示出由上到下依次为基本组织A、基本组织A的所有不同起始点组织和二者的组合结构，基本组织A以5枚3飞纬面缎纹为例，通过改变起始点以产生4种不同的缎纹组织，基本组织A与5种不同的组织(包括基本组织A)按照纬向1∶1的方式进行组合，只有2种组合结构符合半遮盖组织的特点，因此当基本组织A确定，基本组织B可以是基本组织A的组织本身或者将基本组织A上移一纬的组织。为使织物表面的浮长不影响织物效果，基本组织循环的最佳选择范围应该在5×5到48×48之间。

图5 基本组织B的选择Fig.5 Selection of primary weave B.(a) Compoundstructure 1; (b) Compound structure 2; (c) Compound structure 3; (d) Compound structure 4; (e) Compound structure 5

2.1.2 半遮盖技术点的设置

基本组织A和B确定之后，需对其设置半遮盖技术点。设计方法是：反转基本组织的组织点，然后将每一纬的纬组织点向上、向下沿经向各加强一个组织点，同时将原来的纬组织点反转，在基本组织A上设计半遮盖技术点A，基本组织B上设计半遮盖技术点B。以12枚5飞缎纹为例，半遮盖技术点的设计如图6、7所示。图6示出基本组织B与基本组织A相同时半遮盖技术点的设置，本文中称第1种半遮盖技术点的设置，由于2个基本组织相同，因此2个半遮盖技术点也相同，图7示出基本组织B为基本组织A上移1纬时半遮盖技术点的设置，本文中称为第2种半遮盖技术点的设置，其中2个基本组织和半遮盖技术点均不同。

图6 第1种半遮盖技术点的设置Fig.6 Design of first kind half-backed points.(a) Primary weave A; (b) Half-backed points A;(c) Primary weave B; (d) Half-backed points B

图7 第2种半遮盖技术点的设置Fig.7 Design of second kind half-backed points.(a) Primary weave A; (b) Half-backed points A;(c) Primary weave B; (d) Half-backed points B

2.1.3 基础组织库和配合组织库的设计

半遮盖技术点设置完成后，以基本组织A的组织点为起始点设计一组影光组织，设计过程中遇到半遮盖技术点A跳过以保证半遮盖技术点不被遮盖，此影光组织称为半遮盖基础组织库；以基本组织B的组织点为起始点设计一组影光组织，设计过程中遇到半遮盖技术点B跳过以保证半遮盖技术点不被遮盖，此影光组织称为半遮盖配合组织库。图8示出基本组织B与基本组织A相同时12枚纬向加强12个点的基础组织库和配合组织库设计效果，由于2个基本组织、2个半遮盖技术点均分别相同，因此基础组织库和配合组织库也相同，本文中基本组织B与基本组织A相同时设计的组合半遮盖结构称为第1种组合半遮盖结构。图9示出基本组织B为基本组织A上移一纬时12枚纬向加强12个点的基础组织库和配合组织库设计效果，本文中称为第2种组合半遮盖结构。

图8 第1种组合半遮盖结构的半遮盖组织设计Fig.8 Design of first kind half-backed weaves.(a) Basic weave-database; (b) Joint weave-database

图9 第2种组合半遮盖结构的半遮盖组织设计Fig.9 Design of second kind half-backed weaves.(a) Basic weave-database; (b) Joint weave-database

2.1.4 半遮盖组织组合效果验证

在2种不同基本组织B的基础上设计完成的基础组织库和配合组织库，需对其组合后的半遮盖组合效果进行验证，以确定其是否满足组合半遮盖结构的特征。将基础组织库和配合组织库进行组合前需确保2个组织的起始点相同，这样才能通过单个组织的组合保证半遮盖技术点在组织设计中的有效性。验证方法是：将基础组织库中的第1个基础组织和最后1个基础组织分别与配合组织库中的第1个配合组织和最后1个配合组织进行纬向1∶1的组合，4种组合结构见图10所示。

图10 组合半遮盖结构的半遮盖组合效果验证Fig.10 Test of half-backed compound structure. (a) Compound structure of the first basic weave and the first joint weave; (b) Compound structure of the first basic weave and the last joint weave; (c) Compound structure of the last basic weave and the first joint weave; (d) Compound structure of the last basic weave and the last joint weave

从图中可看出，第1种组合半遮盖结构的半遮盖组合效果验证，可见组合效果满足组合半遮盖结构半数纬相互遮盖的特征，第2种组合半遮盖结构可用相同的方法进行验证，并且结果相同，均满足组合半遮盖结构的特征，由于组合半遮盖结构中起始点的相同和半遮盖技术点的固定不变，同时可说明第1个基础组织到最后1个基础组织过渡的任意组织与第1个配合组织到最后1个配合组织过渡的任意组织相组合，均满足组合半遮盖结构半数纬相互遮盖的特征。

2.2 半遮盖效果织物结构设计方法

当用4组纬组合半遮盖结构设计提花织物时，按照组合全显色结构在4组纬提花织物中的设计思路[9]，基础组织库用于第1和第3个灰度层的组织替换，配合组织库用于第2和第4个灰度层的组织替换。图11示出第1种组合半遮盖结构中基础组织库的第1个组织和配合组织库的最后1个组织的四纬组合。可发现该组合结构的遮盖特征是每4组纬互相遮盖，不满足组合半遮盖结构的每1纬与相邻两纬中的半数纬相互遮盖的特征条件，第2种组合半遮盖结构用相同的方法证明同样不满足组合半遮盖结构的特征条件，说明当设计4组纬的半遮盖效果提花织物时，以上方法不可行。

图11 半遮盖组织的4纬组合Fig.11 Four wefts compound structure of half-backed weaves

因此选择组合分离的方法来解决4组纬时半遮盖效果织物结构的设计问题，方法如图12所示。将半遮盖基础组织库和配合组织库以能保持半遮盖特征不变的纬向1∶1方式进行组合，然后以4个灰度层甲∶乙∶丙∶丁=1∶1∶1∶1的比例沿纬向进行分离，基础组织库被分离为和第1层、第3层进行组织替换的2个子基础组织库，配合组织库被分离为和第2层、第4层进行组织替换的2个子配合组织库。由于该方法是先组合，保证了组合半遮盖结构的特征不变，之后进行分离，所以4个子组织库进行组合后仍满足组合半遮盖结构的特征要求。

图12 组织库的组合分离Fig.12 Combination and separation of weave-databases

子组织库的设计方法是：将基础组织库中每个组织沿纬向1∶1进行分离，得到基础组织库Ⅰ和基础组织库Ⅱ；将配合组织库中每个组织沿纬向1∶1进行分离，得到配合组织库Ⅰ和配合组织库Ⅱ。

2.3 设计实践

本设计实践以图13所示数码图像为例，织物效果如图14所示。

图13 实例图Fig.13 Design example. (a) Digital image; (b) Color layers

图14 织物效果图Fig.14 Fabric effect. (a) Overall effect; (b) Detailed effect

根据数码图像的色彩分布，该数码图像可被分为棕色、草绿色、黑色和橘色4个颜色层，该4个颜色层各用一组纬纱设计结构，对其进行灰度处理，降低灰度级别到等于或者小于半遮盖组织库中的组织数，确认灰度层中黑到白与纬面组织到经面组织的对应关系，将棕色灰度层和草绿色灰度层分别与基础组织库Ⅰ和基础组织库Ⅱ中的组织一一替换，形成棕色单层结构图和草绿色单层结构图，将黑色灰度层和橘色灰度层分别与配合组织库Ⅰ和配合组织库Ⅱ中的组织一一替换，形成黑色单层结构图和橘色单层结构图，将4个单层组织结构图按照棕色、黑色、草绿色和橘色的顺序沿纬向以1∶1∶1∶1的形式进行组合，得到半遮盖效果提花织物结构图。 半遮盖提花织物结构图配合如表1所示上机参数，其中成分为100%桑蚕丝，组织结构为12枚半遮盖组织。由于采用半遮盖组织结构开发的织物存在纬纱之间的部分遮盖关系，织物表面的显色纬纱数比全显色提花织物少，因此基于半遮盖组织结构开发的提花织物表面的色彩饱和度更高。

表1 提花织物工艺参数

3 结 语

本文在分层组合设计模式下提出“组合半遮盖”提花结构的概念、设计原理和方法，通过基本组织的选择和半遮盖技术点的设置，设计所得的组合结构综合了组合全显色结构和组合全遮盖结构的特征，组织变化性丰富，具有很好的设计应用价值，可将任意题材的数码图案用于半遮盖效果的数码提花织物的设计，不仅创新了提花织物结构设计的方法，并且构建的组织库可循环应用，有效提高了结构设计效率，另外，组合半遮盖结构由于其丰富的变化性可带来与组合全显色结构和组合全遮盖结构截然不同的设计效果，织物表面随机产生的一半全遮盖和一半全显色的效果无法被仿制，所以本研究为设计师提供了一种新的提花织物数码化设计方法，而且能够从技术上充分保护设计师的作品不被侵权。

FZXB

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Design principle and method of combined jacquard half-backed structure

ZHOU Jiu, ZHANG Meng, JIN Shiyi

(KeyLaboratoryofAdvancedTextileMaterialsandManufacturingTechnology,MinistryofEducation,ZhejiangSci-TechUniversity,Hangzhou,Zhejiang310018，China)

For innovating weave structure and surface effect of fabric, this paper presents a design method of combined half-backed structure based on layered-combination design mode and partial-backed structure. This design method include selection of primary weaves, design of half-backed points and half-backed weave databases. The process of half-backed weave design, verification of combination effect and half-backed jacquard structure design method were analyzed, and Jacquard fabric with half-backed effect using this structure was designed. The results show that the unique surface effect of fabrics cannot be copied, so this design method can protects designers′rights in the matter of technology. Combined half-backed structure can not only meets the jacquard fabric design need of different digital images and effectively improves the efficiency of structural design, but also puts forward new theory and method for the innovative design of digital jacquard fabrics.

layered-combination design mode; structure design; digital jacquard; half-backed structure

10.13475/j.fzxb.20160604606

2016-06-20

2016-11-29

国家科技支撑计划项目(2013BAH58F03); “纺织科学与工程”浙江省高校重中之重纺织科学与工程一级学科优秀研究生学位论文培育基金项目(11110832271603)

周赳(1969—)，男，教授，博士。主要研究方向为纺织品设计。E-mail：zhoujiu34@126.com。

TS 941.26； TS 105.1

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