基于数码技术的现代图案设计

胡飞

摘  要： 针对传统现代图案设计方法受到图案细节缺失的影响，以提高现代图案设计性能为目的，提出基于数码技术的现代图案设计。在引入数码技术的基础上，利用各种计算机软件和图案纹理计算手段，处理设计过程中的现代图案，通过现代图案数码模型的构建过程，完成现代图案数码模型的构建;由于数码模型导出的现代图案与现代图案原设计图之间存在少量误差，通过优化现代图案设计参数，保证了现代图案设计的完整性;最后通过现代图案程序设计，实现了现代图案设计。实验结果表明，与其他两种现代图案设计方法相比，基于数码技术的现代图案设计方法的现代图案设计性能更好，符合现代图案的设计要求。

关键词： 现代图案设计; 数码技术; 数码模型; 模型构建; 设计参数优化; 误差计算; 程序设计

中图分类号： TN141.6?34; TP619                 文献标识码： A                      文章编号： 1004?373X（2020）22?0148?04

Abstract： In allusion to influence of detail missing of pattern on modern pattern design methods， a modern pattern design method based on digital technology is proposed to improve the performance of modern pattern design. With the digital technology， the modern patterns in the design process are processed by means of the various computer software and pattern texture calculation methods. The construction of modern pattern digital model is completed. As there is a small amount of error between the modern pattern derived from the digital model and the original design drawing of modern pattern， the design parameters of the modern pattern is optimized to ensure the integrity of modern pattern design. The modern pattern design is realized by means of the modern pattern program design. The experimental results show that， in comparison with the other two modern pattern design methods， the modern pattern design method based on digital technology has better design performance of modern pattern and can meet the design requirements of modern pattern.

Keywords： modern pattern design; digital technology; digital model; model establishment; design parameter optimization; error calculation; program design

0  引  言

現代图案在设计过程中，图案的数字化观念会经常出现在设计师脑海中。如今，国内针对现代图案的设计越来越重视，但是很多大型企业仍然把现代图案设计归属于平面设计阶段，一般只用于现代图案完成后的辅助装饰上，国内对于现代图案设计的错误定位，使现代图案与产品之间的关系被分割，同时现代图案的作用也受到了限制[1];国外对于现代图案设计的重视程度远远高于国内，国外企业通常采用现代图案设计增加企业利润，利用现代图案设计开拓市场，在市场中占领一定份额，从而实现企业品牌形象的树立[2]。

基于多媒体技术的现代图案设计方法是通过阐述多媒体技术与现代图案设计之间的关系，并对多媒体技术在现代图案设计中的意义进行描述，最后通过现代图案设计方法的实际应用，激发了该设计方法在市场中的巨大潜力[3];基于遗传算法的现代图案设计方法是将现代图案草图导入到现代图案的三维建模中，并使用遗传算法优化了现代图案三维模型的构建细节，根据现代图案的纹理特征，完成现代图案设计[4]。以上两种现代图案设计方法在图案像素误差方面得到了提高，但是现代图案的设计效果相对较差。

基于以上背景，本文将数码技术应用到现代图案设计中，以增强现代图案的设计效果。

1  基于数码技术的现代图案设计方法

在现代图案设计中，数码技术的应用可有效地缩短现代图案开发研究的周期，从而在工作效率上得到提高，节约大量的工作时间[5]。当修改原始的现代图案时，由于现代图案的基础设计部分通常由计算机完成，使计算机在整个设计过程中保留了整个现代图案的设计过程，后期修改变得十分方便。在具有强大建模功能的数码技术背景下，设计基于数码技术的现代图案设计框架，以获得最好的实用效果，并对其进行分析[6]。现代图案设计框架如图1所示。

在现代图案设计框架的基础上，完成现代图案的数码设计。利用各种计算机软件和图案纹理计算手段，实现了设计过程中的现代图案处理，这样就会影响现代图案设计成果的完整性。为了确保现代图案设计结果的完整性，在整个图案设计过程中加入了数码图案模型的优化部分，并利用数码技术对数码图案模型的细节部分进行优化，保证现代图案设计结果更符合现代图案的设计要求[7]。

1.1  建立现代图案数码模型

现代图案数码模型的建立包括标定摄像机、 图案纹理解算、图案边缘的空中三角测量、匹配现代图案稠密点、生成纹理模型以及建立现代图案数码模型等。模型的生成软件是俄罗斯某电子公司基于现代图案开发的数码扫描软件[8]。图2中显示了现代图案数码模型的构建过程。

按照现代图案数码模型的构建过程，完成了现代图案数码模型的构建。先将标定好的现代图案草图作为基本轮廓输入到建模软件中进行坐标清除，防止模型构建过程中的标定误差引起图案的像素点移动和位置坐标变化。建模软件上以1∶1的比例构造现代图案的基底轮廓。选取自定义单元模块设计，并设定现代图案单元模块的大小与现代图案设计方案相匹配，使数码模型能够以相同比例导入图案资料库中[9]。对现代图案数码模型的精度进行了建模计算，当完成以上建模准备工作以后，将相同精度的现代图案进行类别分组，根据建模软件的图案压缩功能和拉伸功能，用数码技术计算出模型的精度来设定数码模型精度。利用数码技术截取现代图案最真实的纹理图案，根据现代图案草图的着色结果提取出现代图案的纹理部分，利用图案修复工具在建模软件中进行逆向选择，将最终得到的现代图案存储在图案库中[10]。通过图案映射原理实现了现代图案数码模型的构建，现代图案的细节由纹理图案进行控制。现代图案的绘图过程中，通过控制图案纹理方向，消除一些比较明显的图案纹理误差，使建模精度得到提高。

采用数码技术构建的现代图案数码模型，可能会出现与现代图案原设计图之间存在的少量误差，但是为了保证现代图案设计的完整性，对现代图案数码模型进行相应优化，才能实现现代图案的设计。

1.2  优化现代图案设计参数

在优化现代图案数码模型的细节之前，利用现代图案参数绘制现代图案简图，结合数码技术建立图案像素点协作模型，如下：

1.3  设计现代图案

现代图案设计不仅可以提高产品在用户眼中的审美品位，还可以获得更大的经济回报。采用数码技术设计现代图案的具体步骤如下：

Step1：现代图案的市场定位。在市场上收集不同用户对现代图案的喜好与要求，了解现代图案面临的新设想，初步确定现代图案在色彩搭配方面的具体要求。

Step2：現代图案设计的构思。明确现代图案的市场定位后，在现代图案数码模型中绘制现代图案的彩色效果图。

Step3：设计产品图案。按照绘图比例绘制现代图案的草图，在现代图案草图中标注出现代图案的大小、位置，并利用不同形式标出现代图案纹理特征、图案线条颜色代号等指标。

Step4：评审现代图案。组织现代图案评审团，现代图案的设计人员向评审团介绍图案设计的构想，同时说明现代图案颜色与实际图案的效果差别，评审团给出现代图案设计方案的评审结果，给出适当的意见[14]。

利用现代图案设计步骤可以检查出设计出来的现代图案与最初的市场定位之间是否吻合。现代图案设计程序如图4所示。

2  实验对比分析

2.1  设置实验参数

为了缩小现代图案设计过程中的精度误差，实验前需要设置相关参数，如表1所示。

2.2  现代图案设计时间对比实验

利用第2.1节中设置的实验参数，采用现代图案的复杂程度为自变量，以基于多媒体技术的现代图案设计方法和基于遗传算法的现代图案设计方法为实验对比对象，得到了现代图案设计时间对比结果，如图5所示。

由图5的实验结果可以看出，采用基于多媒体技术的现代图案设计方法来设计现代图案时，随着现代图案复杂程度的逐渐提高，现代图案设计时间也随着不断变长，得到的现代图案设计结果也不能满足企业对现代图案的设计要求，这样在很大程度上降低了企业的经济效益。经计算，基于多媒体技术的现代图案设计方法的现代图案设计时间平均值为0.54 s。基于遗传算法的现代图案设计方法在图案设计时间方面有了一定提高，基本上可以满足企业对现代图案设计效率方面的要求，但是较长的图案设计时间会给企业带来更大的技术成本。经计算，基于遗传算法的现代图案设计方法的现代图案设计时间平均值为0.32 s。而基于数码技术的现代图案设计方法在图案设计时间方面明显优于其他两种传统设计方法，整个实验的现代图案设计时间基本都控制到了0.2 s以内，完全可以满足企业对现代图案设计的要求。经计算，基于数码技术的现代图案设计方法的现代图案设计时间平均值为0.15 s，提高现代图案设计效率的同时也降低了企业的技术成本。

2.3  现代图案像素误差对比实验

利用第2.1节中设置的实验参数，采用现代图案的复杂程度为自变量，以基于多媒体技术的现代图案设计方法和基于遗传算法的现代图案设计方法为实验对比对象，得到了现代图案像素误差对比结果，如图6所示。

由图6的实验结果可以看出，基于多媒体技术的现代图案设计方法设计出来的现代图案，与现代图案目标像素之间的误差很大，当现代图案的复杂程度达到100%时，现代图案的像素误差超过了7 500像素，造成了现代图案的虚化程度大大增加;基于遗传算法的现代图案设计方法设计出来的现代图案，随着现代图案复杂程度的提高，与现代图案目标像素之间的误差有所减小，现代图案的像素误差也达到了7 000像素;而基于数码技术的现代图案设计方法设计出来的现代图案，与现代图案目标像素之间的误差远远低于其他两种设计方法，当现代图案的复杂程度最大时，现代图案像素误差也没有超过6 000像素，不仅提高了现代图案的清晰度，同时图案的饱和度也大大提高了。