乱针绣风格写意机绣产品的研发

温 润， 张小荷， 周思佳， 马颜雪

(1. 东华大学 纺织学院， 上海 201620； 2. 东华大学 纺织面料技术教育部重点实验室， 上海 201620)

中国刺绣久负盛名，以四大名绣为代表，具有针法活泼、线条流畅、色彩丰富、层次感强、风格独特等特点[1]，蕴含精美的艺术价值和深厚的文化底蕴。乱针绣创立于20世纪30年代，又称画绣。其突破了传统刺绣“密接其线，排比其针”的拘束[2]，吸收了西方绘画中的光影和色彩表现方法，形成了“长短参差，斜线交叉，分层搀色”的乱针技法[3]，可以自由表达情感，乱而不散，可谓中国手工刺绣的又一次创新，已被列入世界非物质文化遗产名录[4]。为保护这一非遗技艺，学术界着力于研究乱针绣的数字化模拟，有研究从计算机算法角度定义了乱针绣针法[5-6]，并利用图像形变、分割、编辑等技术设计实现了乱针绣的绣稿生成方法[7-8]，对乱针绣的数字化传承起到了很大作用。

机器刺绣，以其高效率、低成本、可复制等优势，有效弥补了手工刺绣的不足，越来越普遍地出现在人们生活当中。然而，相较于传统刺绣丰富多元的表现形式和艺术效果，机器刺绣受现有针法工艺限制而形式单一，效果生硬[9]。现有机绣产品除在花型设计上寻求突破，鲜有因工艺革新引致产品风格拓展的探索。本文从点彩派绘画原理获取灵感，依托现有机绣软件、硬件设备，开发具有乱针绣特点的写意机绣产品，以探求机绣多元风格的创新路径。

1 写意机绣工艺设计

乱针绣与传统刺绣主要区别在于借鉴了西方光影绘画方法，使其与中国传统刺绣技法完美融合。乱针绣从西方点彩派的绘画原理中得到启发，利用人眼分辨率低的特点在视网膜上实现色点的空间混合[10]，在一定距离光照下自然形成立体图像，乱针绣正是借鉴了这种原理，画绣结合，用针作画，以线达意。

写意机绣工艺的设计亦从乱针绣创立的灵感源——点彩派入手，首先在机绣软件中定义刺绣基本单元，即为基点针，并以针代笔，通过针对应点彩派中的点，经数量、大小、疏密等不同参数变化组合来塑造图案，呈现具有点彩意味的写意效果。基点针作为画笔，其形状、大小、数量等因素的相互制约与平衡，将直接关系绣品效果。其次，为体现乱针绣“分层搀色”的绣制特点，按其绣制过程进行分层组合设计，通过图像灰度等级的对应实现针法参数转换，使绣品具有层次感与饱满感。据此，本文提出基于乱针绣风格的写意机绣工艺设计模型，如图1所示。

图1 写意机绣工艺设计模型

2 写意机绣针法探究

基点针是写意机绣针法的基本单元。基于对工艺便捷的考量，基点针形状可为三角形、方形、圆形等基础几何图形。为适应各类图案的复杂变化，本文选择等边三角形为基点针形状。较之方形和圆形，等边三角形能通过各三角之间不同角度的旋转切合，实现更多曲面和形状，更为贴近目标图案，参数设定更方便。图2示出3种等边三角形基点针，其大小取决于等边三角形边长，相邻奇数或偶数针脚间距离是基点针针迹间距。

图2 等边三角形基点针

将图案塑造各要素与点彩派、写意机绣相对应，可推导出写意机绣的实现要点：基点针大小、基点针数量、基点针针迹间距及绣线颜色。对于图案轮廓，基点针的大小和数量直接关联“点”的大小和疏密，从而影响轮廓的成形；图案明暗除作用于基点针的大小和数量外，基点针针迹间距亦是重要影响因素，因其可直接决定“点”的明暗，从而影响整体明暗效果；图案色相由绣线颜色决定，可在绣线色谱中直接选取。因此，在写意机绣的针法设计中，基点针大小、基点针数量以及基点针针迹间距是关键因素。

2.1 基点针大小与针迹间距

等边三角形基点针的大小取决于边长，而边长会限制基点针针迹间距的改变。通过控制变量设计多组实验，获得基点针大小与针迹间距对于写意机绣图案轮廓和明暗的影响关系。

2.1.1 基点针大小单因素实验

为探究基点针大小对比以及自身变化，对图案轮廓与疏密的影响，设置3种大小的基点针，每种基点针分别调控20种不同针迹间距，通过控制变量进行打样实验，如表1所示。图3示出3种大小基点针对应实验组1～3的打样效果图。

表1 基点针大小实验

图3 基点针大小实验打样图

通过打样对比发现，在基点针针迹间距一定的条件下，边长越小，基点针密度越低，形状越模糊，针迹过渡越不自然；而在基点针大小不变，随着针迹间距从小到大，基点针形状由清晰至模糊，并呈现由深至浅的明暗变化。

2.1.2 基点针大小与针迹间距关系

为探究基点针大小与针迹间距的协同作用，在相同面积区域内，设置2组不同大小基点针实验，每种基点针分别调控5种不同针迹间距，进行打样对比，如表2所示。在面积为50 mm×50 mm区域内进行针迹排列，打样效果如图4所示。

表2 基点针大小与针迹间距关系实验

图4 基点针大小与针迹间距关系打样图

通过打样对比可知：1)当基点针大小不变时，随着针迹间距的增大，基点针形状趋于模糊，图案轮廓感随之减弱，基点针之间衔接愈加连贯；2)以基点针边长与针迹间距比值接近2∶1为分界，比值越低则基点针形状越清晰，越适合图案轮廓或小面积清晰表现，反之则基点针形状趋于模糊，变化显著度降低，更适合表现均匀细腻或渐变图案。

2.2 基点针数量与基点针大小

单位面积内基点针个数决定“点”的疏密，其数值受基点针大小影响。通过公式推导和控制变量设计实验，获得基点针数量与大小对于写意机绣图案轮廓和明暗的影响关系。

2.2.1 单位面积基点针个数

单位面积个数与基点针大小及单位面积内基点针覆盖率相关，根据单位面积内基点针大小及基点针覆盖率，可推导出该覆盖区域内基点针个数，如下式所示：

(1)

式中：S为单位面积，mm2；S′为单个基点针面积，mm2；Z为基点针覆盖率，%；N为基点针个数。当基点针边长已知，可通过式(2)计算S′：

(2)

式中：a为基点针边长，mm。将式(2)代入式(1)，可得

(3)

由式(3)可知，当Z趋于100%时，N为单位面积基点针最大个数，排列最密，图案越密集；当Z趋于0时，N最小，图案越疏松，Z值的确定可根据图案疏密需要决定。

2.2.2 基点针大小和数量关系

当基点针针迹间距和覆盖率一定时，单位面积内基点针数量与基点针大小成负相关。通过设计实验，改变基点针大小及对应数量，获得相同覆盖面积内基点针大、数量少的图形表现效果，与基点针小、数量多的效果之差异，如表3所示。

表3 基点针大小和数量关系实验

在面积为50 mm×50 mm区域内进行针迹排列，分别对应不同基点针大小与数量对比实验组6～8的打样效果，如图5所示。

图5 基点针大小与数量关系打样图

通过打样对比可知：1)在基点针覆盖率和针迹间距一定的条件下，当基点针越小，数量越多时，基点针形状越模糊，基点针排列更为均匀，衔接更连贯；2)当基点针覆盖面积低于S/2时，基点针越大，数量越小，会造成基点针松散孤立，不适合图案轮廓的塑造。

2.3 写意机绣针法小结

通过基点针大小与针迹间距、基点针数量与大小2组关系的对比打样实验，分析了基点针大小、数量及针迹间距对于图案疏轮廓、明暗及适用面等的影响。基点针在写意机绣图案表现上应注意：较大的基点针或较大针迹间距的基点针，可用于大面积无细节表现的图像，如大图、远景图以及图像过渡阶段等；较小的基点针或较小针迹间距的基点针，适用于需要精细描绘的图像，如小图、近景图、图像精细部分等。当然，写意机绣针法探究属于单层塑造范畴，图案层次感、立体感等需通过分层组合设计加以实现。

3 写意机绣分层组合设计

乱针绣将刺绣过程主要分为3个阶段：铺底、粗绣、精绣[11]，使图案饱满、细腻有层次。对此，写意机绣在单层针法研究基础上，尝试通过分层组合设计，实现“分层搀色”。图6示出写意机绣分层组合设计路线，即对数码图像进行分层解析，根据图像灰度等级与基点针参数建立对应关系，将分层针迹叠加后，完成写意机绣绣制。

图6 分层组合设计路线图

3.1 分色分层

运用WILCOM刺绣软件中减色分层功能，对已获取的数码图像进行减色，可在0～255 RGB色彩区间选择，获得多个不同层级的单色图像。随后，按照铺底、粗绣、精绣要求，并结合图案明暗层次、色彩关系及细腻程度，选择3个层级的单色图像实现分层。如图7(a)～(e)所示，由于花瓣与花托属于2种完全不同的色系，分别进行减色处理后，选择2、4、8色3层作为后续处理对象。

图7 花卉分色图与灰度图

3.2 灰度处理

经分色分层处理后，利用Photoshop软件分别将每个单层图像转换为只有黑、白、灰的灰度图，即灰度处理。图7(f)～(h)所示为花卉图案各单层图案的灰度图，3层分别对应2、4和8个灰度等级，用以后续排针。

3.3 针迹排布

根据铺底、粗绣和精绣的图像特征选择具有相应风格效果的针法参数。在相同面积内，设计不同基点针大小、数量及针迹间距参数，依次打样后统计整理，初步构建针法参数库。即在50 mm×50 mm面积(S)范围内，基点针覆盖面积为S/2，3组基点针大小(5、10、20 mm)，每组基点针的针迹间距设置从0.2～5.9 mm(跨度均为0.3 mm)，依次打样形成60组针迹效果图，如图8所示。

图8 不同基点针针迹效果图

基于此，对60组基点针针迹打样图进行数码图像采集，运用MatLab语言测定相应图像灰度值，如图9所示。灰度值越大表示图像颜色越浅，即明度越高。分析可知，3种大小基点针的灰度值均在针迹间距为0.1～1.3 mm的区间内变化较快，即该区间属高区分度明暗区；针迹间距为5.0～6.0 mm区间内，灰度值变化不明显，即该区间的针迹参数对图案明暗影响较小。因而在产品开发中，对于灰度值区分度较小的针迹参数筛选，可根据图案轮廓、明暗特点以及绣制层级要求合理选择。

图9 基点针针迹打样图与灰度值分布图

3.4 组合叠加

根据图像层次与明暗效果，依照针法参数库选定与各层灰度值相对应的针法参数后，根据铺底、粗绣、精绣顺序依此叠加打样，完成写意机绣分层组合设计。例如上述花卉图案，经灰度处理后进行针法参数选择：在边长为20 mm基点针的参数库中选择第8组和第20组，即针迹间距分别为2.3和5.9 mm(铺底层2个灰度等级)；在边长为10 mm基点针的参数库中选择第4、7、15和20组，即针迹间距分别为1.1、2.0、4.4和5.9 mm(粗绣层4个灰度等级)；在边长为5 mm基点针的参数库中选择第3、4、5、7、10、14、15和20组(精绣层8个灰度等级)。随后按基点针边长和针迹间距由大到小的绣制顺序逐层打样，效果如图10所示。可见写意机绣效果优于常规机绣。

图10 花卉图案打样对比图

3.5 写意机绣分层组合设计小结

通过写意机绣实物图与常规机绣实物图的对比得到，前者通过分层分色、灰度处理、针迹排布、组合叠加和色纱绣制五步法实现的三层组合设计，赋予图案饱满自然的层次感与立体感，较常规机绣更为轻松自如，尤其花卉图案在表现风格上呈现出写意、抽象的艺术效果。此外，由于针迹错落的排布及写意的效果要求，留白成为写意机绣的风格特点，因此底布颜色至关重要，可通过底布颜色与绣线相结合，塑造出愈加协调的写意机绣产品，使其更具表现力。

4 结 论

本文从点彩派绘画原理获取灵感，基于乱针绣风格与绣制特点，开发了一种可表现写意效果的机绣工艺，实现因工艺革新引致的产品风格拓展，得到以下主要结论。

1)提出了基点针概念，以新的工艺开发思路，突破传统以线为基本单元的绣制模式。

2)基点针大小、数量及针迹间距协同作用于图案效果，控制基点针大小与针迹间距的比值，可调控图案清晰度；控制基点针大小和数量关系，可影响图案轮廓的表现；控制基点针数量和针迹间距，可实现图案明暗的自然过渡。

3)提出写意机绣分层组合设计，构建针法参数库，实现了各层灰度等级与基点针参数的有效对应，使分层组合设计赋予图案饱满自然的层次感与立体感，为常规机绣工艺的延伸与完善提供参考。

未来研究方向主要在2个方面。一是丰富并细化图案塑造要素的基点针参数，如排列方向，提高绣品的精细度；二是继续完善针法参数库，建立有对应效果的图案样本，实现基点针针法参数的快速提取。