基于L系统的缎纹分形组织及其织纹效果设计

贾静静，张 聿

(浙江理工大学 a.材料与纺织学院；b.服装学院，杭州 310018)

基于L系统的缎纹分形组织及其织纹效果设计

贾静静a，张 聿b

(浙江理工大学 a.材料与纺织学院；b.服装学院，杭州 310018)

运用L系统的链式语言生成规则与计算机图形方法，以缎纹为基本组织，提出一种织纹效果设计方法。该方法首先基于L系统生成具有自相似结构的分形组织，再以缎纹组织及缎纹变化组织为填充组织，由此得到具有特殊织纹效果的分形织物组织；然后，结合纺织CAD技术，并借助电子提花机进行相应的织物成形实验。

L系统；缎纹；分形织物组织；织纹效果；织物成型实验

L系统[1-3]是丹麦植物学家A.Lindenmayer于1968年提出的一个用以描述植物形态的模型，是分形理论的重要分支。现在，L系统的研究领域和应用领域已经拓展到生物形态学、人工生命及艺术等各方面。在纺织方面，文献[4-6]分别讨论了L系统在纹样设计上的应用方法，文献[7]在应用L系统设计织物组织方面进行了初步的讨论，并初次提出了分形组织的概念。本文在此基础上针对L系统的自相似特点，以缎纹组织为对象，运用L系统的链式语言生成规则与计算机图形技术,生成具有自相似性特征与相互嵌套、多层次结构的分形组织，目的在于探讨生成的分形织物组织的织纹效果。

1 缎纹分形组织的生成

1.1 缎纹的组织结构

缎纹是三原组织中最复杂的一种组织[8]，是经纱或纬纱在织物中形成一些单独的、互不连续的经组织点或纬组织点，这些单个组织点一般分布均匀，并且会被两旁的另一系统的纱线浮长所遮盖，布面光滑平整、富有光泽、质地柔软。本文以5枚纬缎为例，组织如图1所示。

图1 5枚纬缎组织Fig.1 5-thread weft sateen

1.2 缎纹组织的L系统链式语言

以图1为例进行说明。

定义一个有序三元组：K＝(V，ω，P)，其中：符号集V＝{F，＋，－}；α＝90°；起始符号元ω＝F；

选择特定的生成规则集：

P→FF＋FFF＋＋FF－F＋F＋FFFF，取循环次数为n。

上述生成方法可用表格表示，其中生成规则用链式语言表达，见表1。

表1 L系统链式语言Tab.1 Chain-languages of L-system

运用VB编程，在计算机上生成5枚缎纹的分形组织图，如图2所示。

图2 5枚缎纹的分形组织Fig.2 Fractal weave of 5-thread satin

从图2中可见，在L系统分形方法基础上得到的分形组织图具有严格的自相似性。

2 填充组织与分形组织配合

在实际应用中，上述分形组织的经纬浮长太长，无法正常织造，因此，必须配合其他组织，使其在生产应用中获得具体的织物结构形式。为了使经纬浮长的配置合理，经试验得知，选择配合组织时其组织循环应与分形基本组织的循环相同，由此获得的组织称为分形织物组织。例如，在图3a所示的分形组织基础上，选择改变起点位置及飞数的5枚缎为填充组织(图3b)，生成的分形织物组织见图3c。

图3 缎纹分形织物组织的生成方法一Fig.3 The fi rst way forming fractal fabric weave of satin

为了获得特殊的织纹效果，在图3b所示纬面缎纹的基础上，考虑选择5枚变化缎纹为填充组织进行组织设计。以图4～图6为例：分形组织不变，填充组织选择5枚缎的加强缎纹变化形式，由图4b所示的纬面缎纹经图5b，过渡到图6b所示的经面缎纹，由此生成带有不同形式的分形织物组织，见图4c、5c、6c。

图4 缎纹分形织物组织的生成方法二Fig.4 The second way forming fractal fabric weave of satin

图5 缎纹分形织物组织的生成方法三Fig.5 The third way forming fractal fabric weave of satin

图6 缎纹分形织物组织的生成方法四Fig.6 The fourth way forming fractal fabric weave of satin

3 织物成形实验结果

将选定的纹样导入JCAD纹织软件，对数码图像进行编辑、修改、分色处理。运用色彩功能对图像中的杂色进行修改，以达到意匠的处理要求，进行小样参数的设置，如图7为分色处理后的纹样。

根据所确定的实际应用的分形织物组织，可通过纹织CAD进行处理，将其处理成一个循环内的组织，用于铺设于纹织物意匠图上，或作为素织物组织应用。本文则选取图3c、图4c、图5c、图6c所示的分形织物组织作为图7所示纹样的花部组织应用，即对该纹样花部不同色彩的4个区域分别铺设这四种不同的分形织物组织(地部采用8枚经缎)，然后经过纹织软件制成纹版文件。具体织造工艺如表2所示。

图7 纹 样Fig.7 Pattern

表2 实验数据Tab.2 Experiment dates

将文件拷贝到电子提花织机上进行织造，所得织物样品的实物如图8所示。

图8 织物实物照片Fig.8 Photograph of fabric example

从织物实物照片中可见，在织物花部的确呈现出了由上述分形织物组织带来的特殊纹理，这种纹理显然是传统组织所无法产生的。

4 结 论

1)以缎纹为基础组织，根据L系统绘图，获得缎纹分形组织，并由此设计填充组织，从而通过提花织造在织物上表现出特殊的纹理效果是可行的。

2)应用缎纹分形组织进行设计，通过选择合适的填充组织进行配合，生成分形织物组织，将在织物上产生独特的颗粒状纹理。

[1] 齐旭东.分形及其计算机生成[M].北京：科学出版社，1994：32-52.

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[4] 杨旭红，李栋高，颜晓华，等.基于分形L系统的纺织品图案的自动生成[J].纺织学报，2003，24(3)：13-15.

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[8] 蔡陛霞.织物结构与设计[M].4版.北京：中国纺织出版社，2004：37-39.

Method of designing fractal satin weave and its fabric texture based on L-system

JIA Jing-jinga, ZHANG Yub
(a. College of Materials and Textiles; b. School of Fashion Design & Engineering, Zhejiang Sci-Tech university , Hangzhou 310018, China)

In this paper, with the satin as basic weave, a method of designing fabric texture is presented by using L-System chain-languages and computer graphics technology. First the graphics of fractal weave with selfsimilar structure is drawn based on L-system, then satin and varied satin are selected as filling weaves to obtain the fractal fabric weaves with unique fabric texture. Combining with fabric CAD technology, the initial effort is made for applying the fractal theory of L-system to design a new type of fabrics with some jacquard weaving experiments.

L-System; Satin; Fractal weave; Fabric texture; Jacquard weaving experiments

TS146.4

A

1001-7003(2011)05-0032-03

2011-01-18；

2011-03-09

浙江省自然科学基金项目(Y4100644)；浙江省重大科技专项项目(210C1024)

贾静静(1986－ )，女，硕士研究生，研究方向为服用及装饰用面料的开发。通讯作者：张聿，教授，hzzy11111@163.com。