一纬全显织物结构设计要素与其显色规律的关系

张爱丹， 周 赳

(浙江理工大学 材料与纺织学院、丝绸学院, 浙江 杭州 310018)

一纬全显织物结构设计要素与其显色规律的关系

张爱丹， 周 赳

(浙江理工大学 材料与纺织学院、丝绸学院, 浙江 杭州 310018)

为充分利用一纬全显组织以提升和细化数码提花织物对图像色彩的仿真表现，系统分析了一纬全显组织在单层黑白织物中的显色规律与其设计要素之间的关系。通过对一纬全显组织的基础组织、组织点的过渡方向与增加速率等3方面设计要素的性质研究，结合织物色卡的织造与测色数据分析，论述了三要素对组织结构显色规律的影响程度和方式。结果表明:组织点过渡方向决定了一纬全显组织的主要显色特征；基础组织飞数值对不同组织点过渡方向一纬全显组织的显色影响差异明显；而组织点增加速率是控制织物整体明度值区间细分的参数，但不能决定明度值的变化走向。

织物结构； 一纬全显组织； 设计要素； 显色规律； 基础组织； 组织点

一纬全显组织是指以一种原组织为基础，通过有规律地增减组织点而创建的系列织物组织，也称影光组织。由于系列组织在结构上具有连续性，且表现为组织点数量的递增(减)关系，与数码图像的色彩渐变在原理上相通，为计算机图像向织物图像的转换架起了桥梁，成为数码提花织物仿真设计及其智能化的关键技术因素[1-2]。目前对一纬全显组织的研究主要涉及结构交织点的加强设计方向、组织点的增减速率以及在组合全显色提花织物设计中的应用等[3-5]。一纬全显组织不仅是分层组合数码提花织物设计模式的重要组成部分，更是构建多纬组合全显色组织的结构基础[6-7]。本文在3种不同组织循环数及飞数的基础组织上，进行不同组织点加强方向一纬全显组织的设计与织物色卡织造，并对织物色卡进行测色分析。通过对一纬全显组织设计要素的参数设置，研究其对组织结构显色规律的影响方式和程度，系统掌握一纬全显组织织物的显色规律。

1 一纬全显织物结构的设计要素

一纬全显组织的设计要素包含3方面：基础组织、组织点过渡方向、组织点增减速率。

1.1基础组织

基础组织是一纬全显组织的构建基础，由组织循环数和组织点排列规律2方面的参数设定。目前一纬全显组织通常建立在纬面缎纹组织之上，其原因可概括为以下3点： 1)组织结构的拓展性能强。在三原组织中，缎纹组织具有组织循环大、变化范围广的特点，使一纬全显组织具备宽广的表现色域。2)交织平衡性能稳定。经纬纱线上下沉浮交织产生收缩，当每根纱线缩率相近时，即为交织平衡[8]。经纬纱线交织次数悬殊，不仅对组织库的应用造成诸多限制，甚至会导致织物无法正常生产。在这个方面，缎纹组织同样具有明显优势。3)组织点分布均匀。织物经纬纱线交织点分布均匀，不仅使织物结构平稳，且有利于混色均匀。在3种原组织中，1个循环的平纹组织不能作为基础组织，斜纹和缎纹组织则可以。斜纹组织虽可作为一纬全显组织的基础组织，但有明显的斜向纹路，会影响织物的显色效果。相对而言，缎纹组织不仅循环数最大，且组织点排列均匀，无明显纹路，为经纬纱的色彩混合提供了理想的结构基础。

缎纹基础组织的设计由循环数(R)、飞数(S)以及起始点位置等参数值构成。根据织物的品种风格和经纬密度，基础组织循环数的选择范围一般为5～40枚之间[9]。循环数值越大，经纬最长浮长越长，织物结构越松软。缎纹基础组织飞数的设计范围需满足1

1.2组织点的设计方向与速率

一纬全显组织的组织点增减方向主要有3种：纵向、横向和斜向[10]。纵向加强设计方法的经向组织点连续增减，纬向间隔与连续增减并存；横向加强设计方法的纬向组织点连续增减，而经向间隔与连续并存；斜向设计方法的组织点经纬两向均先间隔增加，在交织次数达到最高值后，再连续增减，见图1。在基础组织循环数一定的情况下，一纬全显组织库的容量由组织点增减的速率决定，即由每次增减的组织点数量(M)所决定。当每次仅增加1个组织点时，即M=1时，可得到该基础组织的一纬全显全息组织库；当每次增加的数量为基础组织循环数时，即M=R时，可得到该基础组织的最小值组织库。

图1 一纬全显组织3种组织点加强方向Fig.1 Three transition directions of one-weft shaded weaves.(a) Vertical transition; (b) Horizontal transition;(c) Diagonal transition

2 织物色卡的设计织造与测色

2.1一纬全显组织设计

以16枚纬面缎纹为基础组织，分别取Sw=3、5、7，设计经向、纬向和斜向加强的一纬全显组织库。以24枚纬面缎纹为基础组织，分别取Sw=5、7、11，设计经、纬两向渐变过渡的一纬全显组织库。以32枚纬面缎纹为基础组织，分别取Sw=5、13，设计经向、纬向加强的一纬全显组织库。16枚5飞和24枚5飞经、纬两向加强设计的组织库，组织点增加速率分别为M=R/4、M=R/2，其他组织库每次增加的组织点数量均为各自的组织循环数，见表1。

基于不同组织点过渡方向的一纬全显组织库，其交织结构特征可概括为： 1) 纵向加强经向交织次数(Ij)为1；横向加强纬向交织次数(Iw)为1。2)纬向加强，当1

表1 不同设计参数值的一纬全显组织列表Tab.1 One-weft shaded weaves designed with different parameters

注：★表示有；—表示无。

时，Ij(max)=R-Sw。3) 经向加强，当1

2.2织物色卡织造与测色

根据上述分析，基础组织的飞数和循环数变化对斜向加强一纬全显组织库交织次数规律没有影响，但循环数增加会造成严重的交织平衡问题，因此，本文仅对16枚5飞斜向加强组织库进行织物色卡织造。横向和纵向加强组织，以16枚和24枚缎纹为基础组织的飞数值各取3种，32枚取2种，共16种组织，见表1。本文研究的对象是组织结构的显色规律，对织物显色效果有影响的其他参数都尽可能保持一致；但因斜向加强组织库在相同规格条件下无法正常织造，因此，纬密调整为400根/10 cm，其他均相同，见表2。

实验共织造了240块织物色卡，每块色卡尺寸为3.5 cm×4.5 cm，采用美国X-rite爱色丽 Color i7 台式分光测色仪进行测色和数据采集。数据采集条件：颜色系统为CIE L*a*b*，光源为脉冲氙灯D65，观测角度为10°，紫外光模式[11]，测量孔径为25 mm。由于样品为无彩色织物，测色结果仅取明度值(L*)。

表2 织物色卡规格参数Tab.2 Color card fabric specification parameters

注：A为横向和纵向加强组织库所采用的纬密；B为斜向加强组织库所采用的纬密；“级”表示组织库中一纬全显组织的具体数量。

3 结果与讨论

图2示出不同织物色卡的明度值曲线。其中：m表示基础组织循环，其之前的数字为具体循环数值；f表示飞数，其之前的数字为具体飞数值；W表示横向加强；J表示纵向加强；X表示斜向加强；三者之后的数字表示组织库的具体数量。基础组织对横向加强织物色卡明度产生的影响，在组织循环数和飞数2个方面均有体现。随着组织循环数的增加，平均色卡明度值逐渐降低；当纬向飞数值接近组织循环数的中值时，织物色卡明度值最低；当逐渐偏离中间值时，则明度值逐渐提升。由图2(a)～(c)可知，基础组织对纵向加强织物色卡明度值的影响，无论是组织循环数还是飞数都不如纬向加强织物色卡明显；但随着基础组织循环数的增加，其影响略趋明显。

图2 织物的色卡明度值曲线Fig.2 L* values of fabrics. (a) 16-Thread fabric(R=16,M=R); (b) 24-Thread fabric(R=24,M=R); (c) 32-Thread fabric(R=32,M=R); (d) 16-Thread fabric with 57 grades(R=16,M=R、R/4)

组织点加强方向对织物色卡明度值变化产生主要影响。纬向加强织物色卡，明度值普遍较低；经向加强织物色卡，明度值普遍较高；而斜向加强织物色卡，因纬密仅为横、纵向加强纬密的1/3左右，平均明度值在三者中最高，且高低变化不明显，见图2(a)。组织点增加速率的变化，与一纬全显织物色卡明度值的的关系，主要体现在对明度值区间的细分。这种细分是基于其他2个设计要素对组织结构显色规律的规定之上，纬向加强织物色卡明度值细分之后出现轻微偏离现象，而纵向加强细分效果相对较好，见图2(d)。

基于16枚缎纹的织物色卡明度值，整体变化趋势平稳，没有明显的高低起伏，色卡明度渐变效果最为理想(见图2)。基于24、32枚缎纹的织物色卡明度值起伏变化明显，尤其是纬向加强情况非常突出，色卡明度渐变效果整体不理想(见图2(b)、(c))。通过比较分析发现，这种波浪状的起伏变化与基础组织飞数值有关，且有一定的规律性。24枚5飞纬向加强曲线可分为4段，其中前3段有明显起伏；24枚7飞纬向加强曲线可分为3段，其中前2段起伏变化明显；而24枚11飞纬向加强曲线可分为2段，前一段明度值提升缓慢，后一段提升明显(见图2(b))。32枚缎纹织物色卡也呈现出相同的明度值变化规律(见图2(c))。将组织循环数除以飞数值，即可得到纬向加强织物色卡明度值起伏变化的段数。当飞数值较小时，前面几段起伏变化明显，最后一段较平稳；当飞数值接近组织循环数的中间值时，前一段明度值变化缓慢，后一段提升加快。

实验结果表明，在一纬全显组织的3个设计要素中，基础组织循环数值主要决定组织库总量，虽对组织库内经面组织和纬面组织的显色明度值略有影响，但不能决定明度值的走向与路径，而基础组织飞数值对纬向加强组织的显色特性产生重要影响。组织点增减的速率是控制组织库明度值区间细分的参数，但同样不能决定织物明度值的变化路径。组织点增减方向是三者中最主要的设计因素，发挥着决定性的作用。

组织点加强方向是一纬全显交织结构产生移动的方向。横向、纵向2种组织点过渡方向，相应的纬向和经向交织始终为1次，产生的织缩和克制交织结构滑移的阻力均最少，为纱线移动创造了最大空间。组织结构的滑移造成同向纱线相互聚集，减少背景孔隙率，并遮盖异向纱线，产生显色偏离。纱线浮线越长，产生的遮盖效应越突出。反之，组织结构交织状态变化次数越频繁，可供滑移的空间越小，由浮长产生的遮盖率越小。纬向加强因纬向纱线浮长连续增加，浮长的遮盖率随之加强，纬纱色是显色主体。反之亦然，经向加强则经纱色占主导地位。由于本文实验中经纱为白色，纬纱为黑色，纵向加强织物色卡明度值普遍较横向加强织物高。斜向加强的织物由于纬密低于经密，因此，织物色卡明度值受经纱色影响突出，平均明度值高达68。基础组织飞数值是分割最长浮长的参数。纬向飞数值处于最长纬浮长的中点时，左右2段浮长各自产生最大遮盖力，因此，对纬向加强组织结构显色规律产生较强的影响。

4 结 论

织物组织结构图与织物实际显色效果既关系密切，又不等同。在白经黑纬的单层织物设计条件下，一纬全显组织库的显色效果首先取决于组织点的增减方向，其次是基础组织的飞数和组织循环数，最后是组织点增减的速率，三者相互制约，又相互影响。三大设计要素对织物显色规律的影响概括如下：

1)采用横向加强一纬全显组织，织物色由纬纱色决定；循环数越高，织物平均明度值越低，明度渐变易不稳定；飞数变化，可在不影响织物最低和最高明度值的基础上，改变织物明度值的变化路径；组织点数值越高，在理论上可对织物明度值区间进行细分的数值越大，但这种细分首先是建立在由组织点过渡方向和基础组织参数值所规定的明度变化曲线之上，如若这条曲线本身变化不平稳，细分再多也是如此，再者细分越多易出现显色游离的情况。

2)采用纵向加强一纬全显组织，织物色由经纱色决定；循环数和飞数的变化对显色规律略有影响，但不明显。

3)斜向过渡设计方法，在经纬密度相同的情况下，由二者共同决定，否则由密度大的一向纱线色决定。循环数和飞数对显色效果影响不明显。一纬全显组织的基础组织循环数、过渡级别数的设计，均不是越高越好，而飞数值的选择也不是随意的，需综合考虑各方面的设计要素，合理配置才能获得最佳织物显色效果。

FZXB

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Relationshipbetweendesignelementsandcolorrenderinglawofone-weftshadedweaves

ZHANG Aidan, ZHOU Jiu

(SilkInstitute,CollegeofMaterialsandTextiles,ZhejiangSci-TechUniversity,Hangzhou,Zhejiang310018,China)

In order to make full use of the one-weft shaded weaves to improve and refine the digital simulative jacquard fabric design, the relationship between the design elements of the shaded weaves and its color rendering law in the monochrome single-layer fabrics was analyzed. Basic weave, transition directions and increasing rate of interlacing points are three key design elements of the shaded weave structure. The influences of those three design elements on the color rendering law were analyzed by means of the studies of their properties and the color values of fabric specimens. The results proves that the transition directions of interlacing points decides the color rendering law of shaded weaves, the step number of basic weave plays different role in the law when the shaded weaves designed with different transition directions; and the increasing rate of interlacing point is a parameter that subdivides the lightness value range of fabric specimens, but it is incapable of deciding the variation of the lightness value.

fabric structure; one-weft shaded weave; design element; color rendering law; basic weave; weave point

TS 105.1

：A

2016-12-02

：2017-01-24

张爱丹(1979—)，女，副教授，博士生。主要研究方向为数码纺织品设计。E-mail:zad.andan@163.com。

10.13475/j.fzxb.20161200505