计算机辅助配色模纹教学软件的开发

2018-06-07宋远丁倪庆清刘新华

安徽工程大学学报 2018年2期

王旭，宋远丁，倪庆清，刘新华

(1.纺织面料安徽省高校重点实验室, 安徽工程大学,安徽芜湖 241000;2.安徽工程大学纺织行业科技公共服务平台,安徽芜湖 241000；3.信州大学纤维学部, 日本长野 3868567)

绘图演示过程是“织物结构与设计”课程的重要环节，目的是增加学生对织物成形的理解．尤其针对色纱和织物组织相互配合才能表现织物外观效果的配色模纹，教学过程中绘图往往占用大量课堂时间．配色模纹的外观不仅受到色纱排列、织物组织变化的影响，还受到颜色搭配带来的配色模纹形状变化的影响[1-2]，影响条件一旦发生变化，必须重新绘图．由于传统手工黑板绘图存在绘图质量低、效率低的弊端，开发相应的绘图软件以提高绘图质量和效率成为当前“织物结构与设计”课程教学需要解决的问题[3]．近年来配色模纹设计及相关绘图软件的开发成为该领域的研究热点之一．在配色模纹设计方面，顾平[4-5]等给出了条形、菱形点、犬牙、梯形和格形等5种典型配色模纹的设计方法．谢光银[6]等提出配色模纹花型设计中如何巧妙运用色纱排列、组织图等实现文字图案等特殊效果的设计思路．韩慧敏[7]等将配色模纹设计与表里换层组织相结合开发出图案美观且具有类似毛麻效果的新型装饰织物．上述研究拓宽了传统配色模纹的设计方法和产品种类．在绘图软件开发方面，许璀莹[8]等根据角联锁组织的交织特点，开发了实口重纬结构角联锁组织计算机绘图软件．陈浩文[9]等和郑飞[10]等分别基于Visual Basic6.0、Visual C++6.0开发了配色模纹设计软件．上述研究表明，运用计算机辅助设计可极大地提高配色模纹的设计及绘图效率．目前针对教学使用的配色模纹绘图软件开发研究尚不多见,故研究根据配色模纹的构成原理，以Visual Basic 6.0为工具，建立了配色模纹矩阵模型，并开发适合教学演示用绘图软件．

1 配色模纹的矩阵模型

配色模纹的影响因素包括色纱排列和组织图．配色模纹及矩阵示意图如图1所示.由图1可知，左侧完整的配色模纹图包括3个部分，组织图、色纱排列图和配色模纹图．组织图在配色模纹图的左上角，用来反映经纬交织规律，经组织点用“×”表示，纬浮点则空白．图1所示为2/2右斜纹组织．配色模纹图的上方和左方分别为色经、色纬排列图，分别用两种不同颜色区分．如灰色、白色分别代表颜色A、颜色B，那么色经、色纬排列均为BBAAAABB(或2B4A2B)．

图1b为矩阵模型，组织矩阵中元素“1”“0”分别代表组织图中经、纬组织点．色经排列矩阵中元素“A”“B”所在的列分别表示该列经纱颜色为A或B．色纬排列矩阵中元素“A”“B”所在的行分别表示该行纬纱颜色为A或B．配色模纹矩阵中元素“A”“B”分别表示该处组织点的颜色为A或B．

根据图1可令组织图对应矩阵Z，其完全组织循环的行数、列数分别为rZ、cZ．令色经排列对应矩阵J，其一个色经排列循环行数为1，列数为cJ．色纬排列对应矩阵W，其一个色纬排列循环行数为rW，列数为1．令配色模纹对应矩阵P，其完全循环对应的行数rP为rz与rw的最小公倍数，列数cP为cZ与cJ的最小公倍数．配色模纹某点的颜色由该点的组织点性质和对应的色经、色纬颜色共同决定．在已知组织图和色纱排列后，可按照下列3个步骤分析：①填绘组织图、色经排列图、色纬排列图，并确定配色模纹循环数；②在配色模纹中填绘经浮点标记；③根据色经、色纬及组织点性质，逐个判断并绘制配色模纹方格的颜色．其判断原则是，如当前方格为经组织点则填绘对应列色经的颜色，当前方格为纬组织点则填绘对应行色纬的颜色．

2 配色模纹绘图软件的开发

2.1 软件功能设计

根据配色模纹教学需要，绘图软件应具有功能：①具有输入经、纬纱数，自动产生配色模纹方格区域的功能；②具有鼠标点击输入组织图及常用组织图的自动读入功能；③具有鼠标点击输入色经和色纬排列规律的功能；④具有根据色纱排列和织物组织自动生成配色模纹的功能．此外，应具有配色模纹数据和图像存储功能．

2.2 软件界面设计

图2 配色模纹软件界面

运用Visual Basic 6.0开发配色模纹教学绘图软件的过程包括界面设计和代码编写．配色模纹软件界面如图2所示.由图2可知，配色模纹软件界面由窗体(Form)、图片框(PictureBox)、框架(Frame)、单选按钮(OptionButton)、命令按钮(CommandButton)、组合框(ComboBox)、文本框(TextBox)及标签(Label)等构成．窗体内包括色经排列、色纬排列、配色模纹等3个图片框．配色模纹图片框下侧为参数选择区和状态显示区，前者包括经点标记和颜色、经纬纱数输入文本框、组织图选择和色纱颜色选择，后者可显示当前时间及鼠标所在的经纬纱位置等信息．配色模纹图片框右侧为命令按钮，包括绘图、配色模纹、保存图像、保存组织矩阵、保存配色模纹矩阵、帮助和退出等．

2.3 软件代码设计

(1)总体设计思路.Visual Basic 6.0属于面向对象程序(Object-oriented programming)设计语言，其执行机制是消息驱动(Message-driven)，即对象之间的联系依靠消息驱动对应过程的发生．过程是完成某个目的需要执行的代码段．配色模纹教学软件代码设计思路如下：①程序初始化过程，包括为参数设定预置值，为各控件属性设置预定值等；②输入经纬纱数并选择组织图(或自定义)，点击绘图按钮，则配色模纹图片框产生输入经纬纱数的方格，同时色经、色纬排列区也产生对应的方格及预置颜色；③组织图可从组合框中选择常用组织，或以自定义方式，通过鼠标点击配色模纹图片框相应的方格产生组织点并记录组织矩阵Z，其中状态区能提示当前经纬位置以方便绘图；④鼠标点击色经、色纬方格区域可编辑色经、色纬排列，并记录相应的色纱排列矩阵J、W．如单击处当前已存在A色(或B色)，则使其变为B色(或A色)；⑤点击配色模纹按钮，则根据色纱排列矩阵J、W和组织图矩阵Z，产生配色模纹矩阵P并绘制配色模纹组织；⑥点击保存图像按钮可以图像形式存储配色模纹图，点击组织矩阵、配色矩阵按钮，可将组织矩阵、配色矩阵保存为文本文件；⑦点击效果图按钮，则以循环排列的方式方便观察配色模纹的整体效果；⑧帮助和退出按钮，分别执行操作提示和退出功能．

(2)矩阵生成代码.组织矩阵Z、色经排列矩阵J、色纬排列矩阵W和配色模纹矩阵P，均用Visual Basic 6.0的二维数组建立，其中Z为数值型数组，其元素1、0分别表示经、纬组织点，J、W和P均为字符型数组，其元素A、B分别代表颜色A及颜色B．先预定义动态数组Z、J、W、P，当数组维数的变量确定后，数组申明语句如下：

ReDimZ(1 tocz,1 torz) as Integer

ReDimJ(1 tocj, 1 to 1) as String

ReDimW(1 to 1, 1 torw) as String

ReDimP(1 tocp, 1 torp) as String

其中，rz、cz分别表示组织矩阵行数、列数；cj表示色经列数；rw表示色纬行数；rp、cp分别表示配色模纹矩阵行数、列数；Integer、String分别表示整形、字符型．需要注意的是，Visual Basic 6.0对数组的序号规定是：列号在前，行号在后．

当J、W和Z已知，且cp=cz=cj，rp=rz=rw时，下列二重循环可实现数组P的生成．

Fori= 1 Tocp

Forj= 1 Torp

IfZ(i,j) = 1 Then

P(i,j) =J(i, 1)

Else

P(i,j) =W(1,j)

End If

Nextj

Nexti

上述代码，即当数组Z第i列第j行为1，则将数组J第1行第i列元素，赋值给数组P的第i列第j行元素．否则将数组W第1列第j行元素，赋值给数组P的第i列第j行元素．

(3)配色模纹绘图代码.配色模纹矩阵P生成后，可运用二重循环逐列逐行判断元素的颜色属性，并执行line方法实现在图片框控件Picture1内的绘图．

Fori= 1 Tocp

Forj= 1 Torp

IfP(i,j) = "A" Then

Picture1.Line (x1+(i-1)*w,y1+(j-1)*h)-(x2+i*w,y2+j*h), color1, BF

End If

IfP(i,j) = "B" Then

Picture1.Line (x1+(i-1)*w,y1+(j-1)*h)-(x2+i*w,y2+j*h), color2, BF

End If

Nextj

Nexti

其中，w、h分别为正方形的宽度和高度；color1、color2分别表示两种颜色．当P的元素为“A”时，当前位置的正方形填充颜色color1，当P的元素为“B”时，当前位置的正方形填充颜色color2．

图像保存、矩阵文本文件保存及颜色设置均调用Windows通用对话框控件(CommonDiaglog)实现，这里不再赘述．

3 绘图实例

打开软件后，首先输入经纬纱数和确定织物组织，点击“绘图”按钮，则产生相应的组织图．接着，用鼠标点击设置色经排列和色纬排列，点击配色模纹按钮，则生成配色模纹图案．如同时勾选“显示组织”，则既显示配色模纹图案，又显示经浮点，否则仅显示配色模纹图案．

配色模纹教学软件运行实例如图3所示.图3a的经、纬纱数均设置为32，织物组织选择平纹，设置色经、色纬排列均[1B1A]4[1A1B]4，点击配色模纹按钮，则出现条格纹图案．图3b的经、纬纱数均设置为24，织物组织选择2/2右斜纹，设置色经、色纬排列均[4B4A]，点击配色模纹按钮，则出现千鸟纹图案．图3c的经、纬纱数均设置为16，织物组织选择2/2右斜纹，色经、色纬排列均[1A1B]，点击配色模纹按钮，则出现小阶梯纹图案．图3d的经、纬纱数均设置为24，织物组织选择2/2方平，设置色经排列[1A1B]6[1B 1A]6，设置色纬排列[1B 1A]6[1A1B]6，点击配色模纹按钮，则出现由阶梯纹组合形成的菱形纹图案．图3e为运用自定义方式设计的组织，经、纬纱数均设置为18，设置色经、色纬排列均[1A1B]9，点击配色模纹按钮，则出现大阶梯纹图案．图3f为点击“效果图”按钮，将图3e产生的配色模纹图按照3×3的规模扩大后排列的效果图．