望江挑花针法图案矩阵模型及计算机生成

王 旭, 袁惠芬, 方 妍, 刘新华

(安徽工程大学 a. 纺织服装学院; b. 纺织行业科技公共服务平台, 安徽 芜湖 241000)

望江挑花针法图案矩阵模型及计算机生成

王 旭a, b, 袁惠芬a, 方 妍b, 刘新华a, b

(安徽工程大学 a. 纺织服装学院; b. 纺织行业科技公共服务平台, 安徽 芜湖 241000)

为了加快望江挑花作品的设计过程, 根据不同针法的特点, 建立了针法图案矩阵模型, 并结合计算机编程开发了挑花针法图案设计软件.针法图案矩阵的行、列分别表示底布纬纱及经纱, 3位数字的矩阵元素从左到右依次表示针法类型、x轴方向和y轴方向跨纱长度.元素0表示底布空白.通过Visual Basic 6.0开发了交互式望江挑花针法图案设计软件, 以鼠标单击事件触发相应的绘图代码, 实现针法图案的设计及图案矩阵数据和图像的保存.研究表明, 针法图案矩阵模型能准确反映望江挑花的图案构成, 开发的计算机软件能加快挑花图案的设计过程.研究结果对望江挑花的保护、传承和产品开发具有参考价值.

望江挑花针法; 图案; 矩阵模型

和机绣相比, 传统手工刺绣更具艺术价值,其作品在拍卖会上屡获佳绩[1].2008年入选国家级非物质文化遗产的望江挑花是安徽望江县境内的手工刺绣.近年来, 对刺绣的研究包括图案与民俗及地域性的关系等.文献[2-3]研究发现刺绣图案具有鲜明的民俗特征.文献[4-6]研究表明服饰刺绣纹样表现出明显的地域性特点.对刺绣针法的研究是掌握刺绣技法的重要内容.文献[7]比较了近代民间刺绣中正抢与平套针法在针法技艺、表现方式上的区别, 并综合运用于服装局部装饰.经过多年传承和发展, 望江挑花在针法图案上表现出浓厚的徽文化底蕴.文献[8-9]研究了望江挑花图案造型与布局、色彩形式和针法工艺的特点.文献[10]从题材、产品形式、挑花材质及结合印染技术等方面, 探讨了望江挑花产品开发的新思路.目前对望江挑花的研究主要是图案、针法、色彩、艺术特征等, 而对针法图案建模及计算机生成的研究却不多见.望江挑花的生产流程包括搓条纺纱、染色、针法图案设计、净手挑花等, 其中，针法图案设计主要依靠挑花艺人手工绘图, 设计过程繁琐复杂, 效率低, 且不利于图案的保存和编辑.本文首先根据望江挑花针法的特点, 建立了针法图案矩阵模型, 并开发了相应的针法图案设计软件, 以矩阵数据和数字图像保存针法图案信息.研究结果对望江挑花的保护、传承及加快设计过程和产品开发具有参考价值.

1 望江挑花针法图案矩阵模型

1.1 针法分类

望江挑花的手工刺绣针法分挑、钻、游3种.挑针分为单面挑针和双面挑针, 前者正反异形, 即正面“×”形, 反面“一”或“1”字形, 后者正反同形, 即正反两面均“×”形.挑针适用于块面感强、不规则的图案; 钻针沿水平或垂直方向行针, 形成“一”或“1”字形, 每针跨纱长度形成浮长线, 通过浮长线长短变化, 形成正面是阳花, 反面阴花的效果, 适合规则连续图案; 游针可沿任意方向行针, 分为垂直方向的正针、水平方向的横针及斜方向的切针, 图案正反两面完全一致, 适合细线条图案.

1.2 针法图案矩阵模型

挑花所用的底布可采用十字绣底布, 经纬密度通常较小.望江挑花图案的形成, 实质上是在底布经纬纱交织的孔隙间, 运用针法单元组合形成图案, 即针法单元构成基本图案单元, 如挑针以“×”为图案单元, 钻针以“1”或“一”为图案单元, 游针以不同角度的“/”为图案单元.绣线的粗细、跨纱长度等会对针法单元大小及图案细腻程度产生影响.通常绣线细、跨纱长度小, 则针法单元小且图案更加细腻.根据上述图案形成原理, 建立如图1所示的针法图案矩阵模型.根据针法类型、行针方向和跨纱长度不同, 定义针法图案矩阵A, 其元素ai, j为3位数字, 第一位数字表示针法及行针方向, 第二、三位数字分别表示针法沿x轴、y轴方向的跨纱长度.

(a) 针法图案

(b) 针法图案矩阵图1 望江挑花针法图案矩阵模型Fig.1 Pattern matrix model of Wangjiang cross stitch

对第一位数字做如下约定: 挑针“×”用“1”表示; 上、下行钻针或游针“↑”“↓”, 分别用“2”“3”表示; 左、右行钻针或游针“←”“→”, 分别用“4”“5”表示; 左上、左下、右上、右下游针“↖”“↙”“↗”“↘”, 分别用“6”“7”“8”“9”表示.底布空白网格, 统一用“0”表示.若跨纱参数x=1,y=1, 则矩阵元素放在当前网格对应位置, 若跨纱参数x>1 或y>1, 则矩阵元素放在划线起始和终止网格对应位置.

图1(a)为兔子针法图案, 其中垂直、水平线条分别代表底布经、纬线, 经纬交织的孔隙用圆圈表示.图1(b)为对应的针法图案矩阵A13×19, 其中兔子主体部分均由跨纱x=1和y=1的挑针组成, 其对应位置矩阵元素ai, j=111.兔子耳朵部分采用游针, 根据方向和跨度, 分别在划线起始、终止网格用相应的矩阵元素表示.以左耳为例, 第一笔, 游针为右上“↗”, 跨纱x=1,y=2, 故划线起始、终止网格位置元素a3, 5=812,a2, 5=812; 第二笔, 游针为右下“↘”, 跨纱x=1,y=1, 故对应网格位置元素a2, 6=911; 第三笔, 游针为左下“↙”, 跨纱x=1,y=1, 故对应网格位置元素a3, 6=711.

2 望江挑花针法图案软件开发

2.1 针法图案设计软件流程

根据针法图案矩阵模型, 可开发基于鼠标单击方法的交互式针法图案设计软件, 主要流程如图2所示.

具体流程包括以下步骤：

(1) 输入底布经纬数, 选择笔宽和笔色及底布色.

(2) 绘制经纬纱网格线及交织处孔隙.

(3) 建立底布矩阵, 即全0元素矩阵.

(4) 选择针法类型及跨纱长度.

(5) 鼠标左键点击, 对应矩阵元素值为0, 表明当前网格为空, 则绘制图案单元, 并修改当前元素值; 若元素非0, 表明当前底布网格已有图案, 则擦除原图案, 并修改当前元素为0.

(6) 鼠标左键按住并移动可实现连续绘制, 鼠标右键按住并移动可实现连续擦除.

(7) 针法图案设计完毕, 可保存矩阵及针法图案.

2.2 针法图案设计软件开发

根据针法图案矩阵模型及软件流程, 运用VB 6.0开发了望江挑花针法图案设计软件, 界面如图3所示.窗体左侧为绘图区, 右侧参数设置区包括底布经纬输入、针法类型、跨度、线色、底色及线宽选择等.当绘图按钮点击后绘图区以底布颜色为背景, 绘制灰色经纬纱方格线, 并在交织处绘制圆圈代表孔隙.当鼠标左键单击事件发生后, 根据已选针法及跨纱长度,以及线宽、线色绘制相应的图案单元.当鼠标右键单击事件发生后, 擦除当前网格位置图案.当图案完成后, 可保存数据及图像.

图3 望江挑花针法图案设计软件界面Fig.3 Software interface of stitch pattern design of Wangjiang cross stitch

望江挑花针法图案设计软件基本功能如下：

(1) 底布经纬纱数输入.文本框控件(TextBox)可实现底布经、纬纱数的输入, 并建立相应的元素全部为0的矩阵.

(2) 针法类型选择.单选按钮控件(OptionButton)可实现挑针、钻针、游针及行针方向的选择, 其中按钮“×”代表挑针, 按钮“↑”“↓”“←”“→”分别对应垂直向上、垂直向下、水平向左、水平向右的钻针或游针, 按钮“↖”“↙”“↗”“↘”对应左上、左下、右上、右下方向的游针.

(3) 跨纱长度及线宽选择.采用2个组合框控件(ComboBox)分别预设x轴和y轴方向的跨纱长度范围为1～6,以及线宽参数范围为1～12, 其中，1为最细, 12为最粗.假设x轴和y轴方向的跨纱长度分别用变量kx和ky表示, 其控件名称分别为Combo1和Combo2, 则跨纱长度选择可由以下语句实现.

kx=Combo1.Text

ky=Combo2.Text

假设图片框Picture1内的线宽参数选择控件名称为Combo3, 则线宽选择可由以下语句实现.

Picture1.DrawWidth=Combo3.text

(4) 线色与底色选择.通用对话框控件(CommonDiaglog)调用Windows标准调色盘, 可实现绣线和底布颜色的选择, 调色盘如图4所示.

图4 线色与底色选择调色盘Fig.4 Color palette of thread and back cloth

(5) 绘图/重绘按钮.点击绘图按钮后, 由底布经纬数, 运用PictureBox控件的Line和Circle方法, 绘制底布网格线及经纬交织处的布眼.当在PictureBox控件上发生鼠标单击事件(MouseDown), 若为左键, 则根据所选针法类型、跨纱长度、线宽、线色在单击的位置绘图；若为右键, 则擦除当前位置的绘图.为方便绘图, 当在PictureBox控件上发生鼠标单击并移动事件(MouseMove)时, 可连续实现相同针法图案单元的绘制或擦除.以图片框Picture1的Line方法为例, 其语法如下所述.

Picture1.Line[(x1,y1)- (x2,y2)], [color], [B][F]其中：(x1,y1)、(x2,y2)分别表示起点和终点坐标; color可选, 表示颜色; B可选, 表示以起点和终点坐标画矩形; F可选, 表示用边框颜色填充矩形.

(6) 保存数据和图像按钮.通用对话框控件(CommonDiaglog)调用Windows标准文件保存对话框, 可实现针法矩阵保存为文本文件, 也可将PictureBox内的针法图案以图像的形式保存.

2.3 针法图案单元绘图坐标关系

图5 望江挑花针法图案单元绘制示意图Fig.5 Diagram of stitch pattern unit of Wangjiang cross stitch

望江挑花针法图案单元的绘制过程如图5所示.当鼠标点击经纬交织处的网格, 则根据选择的针法、行针方向及跨纱长度进行绘图.其中，黑色实心圆点代表起始点, 箭头方向表示行针方向.每个网格有4个交织点, 左上角、右上角、左下角、右下角坐标分别为(xi,yj), (xi+1,yj), (xi,yj+1), (xi+1,yj+1).下面以经、纬向跨纱长度均为1时为例, 说明不同针法图案单元的坐标关系.

(1) 如选择挑针“×”按钮, 则两条直线绘图起点-终点坐标分别为(xi,yj)-(xi+1,yj+1), (xi+1,yj)-(xi,yj+1), 并赋值ai, j=111;

(2) 如选择“↑”按钮, 则直线绘图起点-终点坐标为(xi,yj+1)-(xi,yj), 并赋值ai, j=201;

(3) 如选择“↓”按钮, 则直线绘图起点-终点坐标为(xi,yj)-(xi,yj+1), 并赋值ai, j=301;

(4) 如选择“←”按钮, 则直线绘图起点-终点坐标为(xi+1,yj)-(xi,yj), 并赋值ai, j=410;

(5) 如选择“→”按钮, 则直线绘图起点-终点坐标为(xi,yj)-(xi+1,yj), 并赋值ai, j=510;

(6) 如选择“↖”按钮, 则直线绘图起点-终点坐标为(xi+1,yj+1)-(xi,yj), 并赋值ai, j=611;

(7) 如选择“↙”按钮, 则直线绘图起点-终点坐标为(xi+1,yj)-(xi,yj+1), 并赋值ai, j=711;

(8) 如选择“↗”按钮, 则直线绘图起点-终点坐标为(xi,yj+1)-(xi+1,yj), 并赋值ai, j=811;

(9) 如选择“↘”按钮, 则直线绘图起点-终点坐标为(xi,yj)-(xi+1,yj+1), 并赋值ai, j=911.

2.4 软件运行效果实例

望江挑花针法图案设计软件可实现对挑花作品实物仿制设计和创新设计，因此设计时应灵活运用各种针法, 让挑花作品呈现不同的图案效果, 增加挑花工艺的表现力和艺术魅力.

2.4.1 实物仿制设计

图6为作品“孔子出行”针法图案的仿制设计.底布经、纬数分别为80、50, 线宽为4, 线色选蓝黑色, 底色选白色.点击绘图按钮, 则在左侧绘图区绘制网格线和孔隙.作品除了马耳朵部位为游针外, 其余均为挑针, 故先选择挑针“×”, 跨纱长度x和y均为1, 通过按住鼠标左键并移动可实现挑针“×”图案单元的连续填充.然后选择相应的游针方向及跨纱长度, 绘制马耳朵部位, 结束绘图.点击保存数据及保存图像按钮, 则可将已绘制好的针法图案矩阵分别以文本文件和数字图像的形式保存.此外, 线宽、线色及底色, 均可按需要进行修改, 以实现不同的艺术效果.

(a) 挑花实物

(b) 针法图案图6 “孔子出行”针法图案设计Fig.6 Stitch pattern design of “Confucius travel”

图7为作品“徽派民居”针法图案的仿制设计.底布经、纬数分别为180、110，线宽为3, 线色选黑色, 底色选白色.图中屋檐、屋顶、窗户等以挑针“×”表现.墙轮廓线则以游针表现.挑针的块面感和游针线条的合理搭配, 使图案简洁大方.

(a) 挑花实物

(b) 针法图案图7 望江挑花“徽派民居”针法图案设计Fig.7 Stitch pattern design of “folk house of Anhui style”

2.4.2 创新设计

图8为借鉴装饰图案中应用普遍的对称纹样进行的望江挑花作品设计.底布经、纬数分别为53、55, 整幅图案以挑针“×”构成, 其中，图案颜色由大红、中黄、墨绿、紫色4色构成, 块面衔接处用黑色勾边或底布空白.颜色搭配丰富、活泼, 图案简洁、大方.这种突破传统以单一色彩绣线为主的设计, 为挑花产品的开发提供了参考.

图8 针法图案的创新设计Fig.8 Creative design of stitch pattern

由图6～8的实例表明, 本文开发的望江挑花针法图案设计软件, 能方便地实现望江挑花作品的仿制设计和创新设计.

3 结 论

(1) 根据望江挑花针法特点, 建立了针法图案矩阵, 其中矩阵行、列分别代表底布纬、经纱. 3位数字的矩阵元素从左到右依次表示针法类型、x轴方向和y轴方向跨纱长度.

(2) 以针法图案矩阵为基础, 开发了针法图案设计软件, 可进行望江挑花作品的仿制和创新设计, 对加快针法图案的设计过程,以及望江挑花的保护、传承和产品开发具有参考价值.

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(责任编辑：刘园园)

Matrix Model of Wangjiang Cross Stitch Pattern and Computer Generation

WANGXua, b,YUANHuifena,FANGYana,LIUXinhuaa, b

(a. College of Textile and Clothing; b. The Science and Technology Public Service Platform for Textile Industry,Anhui Polytechnic University, Wuhu 241000, China)

In order to accelerate the design process of the Wangjiang cross stitch, the matrix model of Wangjiang cross stitch is established according to different stitch characteristics and a novel computer software is developed to design the pattern of cross stitch. The row and the column of stitch pattern matrix denote the weft and the warp of back cloth respectively. The type of stitch and the length of stitch are denoted by a three digit number. The first number denotes the type of stitch, the second and the third number denote the length of stitch alongxdirection andydirection respectively. Element 0 denotes blank space of back cloth. A interactive software for stitch pattern design is developed based on Visual Basic 6.0, mouse click event will trigger corresponding drawing code to fulfill stitch pattern design and to save pattern matrix and pattern image. The study reveals that the matrix model of stitch pattern can represent the pattern structure of Wangjiang cross stitch and the developed computer software can accelerate the process of pattern design. This result is valueable to protect, inherit and develop Wangjiang cross stitch.

Wangjiang cross stitch; pattern; matrix model

1671-0444 (2017)02-0231-06

2016-04-18

安徽省高校重点实验室开放基金资助项目(2015FZ001)；安徽省高校优秀青年骨干人才国内外访学研修资助项目(gxfx2017045)

王 旭(1973—)，男，安徽六安人，副教授，博士，研究方向为纺织CAD. E-mail: wangxu_ahpu @hotmail.com

TS 101.8

A