基于分形软件的丝巾图案设计

陈秀芳

基于分形软件的丝巾图案设计

陈秀芳

（安徽职业技术学院 纺织服装系，安徽 合肥 230011)

介绍分形软件JWildfire 的操作界面，并利用该软件进行丝巾图案设计。添加仿射变换并设置函数后，调整仿射变换的函数值、色彩值、灰度系数、权重及其在坐标系的位置、大小、形状等，可设计既符合丝巾构图、又能千变万化的分形图案。分形图案经数码喷墨印花，能完美呈现其精细的结构和丰富的色彩。利用分形软件设计丝巾图案并进行数码印花加工，能满足当前个性化、定制化、时尚化和快反应的市场需求，应用前景广阔。

分形软件；图案设计；真丝方巾；数码印花

分形概念最初用于描述自然界不规则、而又具有自相似性和精细结构的现象，比如山川、河流、闪电、海岸线、花椰菜、鹦鹉螺等，自上世纪七十年代由法国数学家芒德勃罗提出以来，引起了人们的浓厚兴趣和广泛关注。人们重新审视世界，发现世界是非线性的，分形无处不在。美国物理学家惠勒说：“谁不知道熵的概念就不能被认为是科学上的文化人，将来谁不知道分形概念，也不能称为有知识。”分形正越来越多地帮助人们研究和解决自然科学领域的问题[1-3]，而随着计算机技术的发展和各种分形软件的出现，分形在艺术设计领域的应用也正蓬勃兴起[4-6]。

目前常用的分形软件包括Apophysis、Chaotica、Incendia、JWildfire、Mandelbulb3D、Ultra Fractal和Visions of Chaos等。本文将使用JWildfire进行丝巾图案设计。丝巾作为服装配饰，可以系戴于脖颈、手腕、发辫、帽子、裤腰及提包等处，是深受都市潮人喜爱的一种时尚单品。丝巾图案设计一般是先经过设计师的想象和构思，然后由手工或者借助绘图软件进行描绘[7-9]，分形软件JWildfire是采用迭代函数系统，借助几何对象局部与整体的自相似性，通过不同变换规则反复迭代生成复杂图形。分形图案具有自相似性、自仿射性和精细结构，同时在形式美感上具有对称与均衡、奇异与和谐、重复与渐变、节奏与韵律、简单与繁复等特点[10]，有些图案甚至不为人脑所想象、人手可描绘。

1 分形软件JWildfire简介

分形软件JWildfire为英文界面。打开JWildfire后会出现随机图案，这些图案模糊、杂乱，一般不可直接使用。点击New from scratch新建文件，通过添加仿射变换开始设计图案。每个仿射变换由一个或多个函数组成，多个仿射变换组合形成复杂、完整的图案。JWildfire约有300个函数及多套色谱，每个仿射变换的函数值、色彩值、灰度系数、权重及其在坐标系的位置、大小、形状均可调节，仿射变换之间的映射关系可以在0-1的范围内调节，后置变换、最终变换以及镜头的旋转、倾斜、透视等都会引起图案的变化。可以说，分形软件JWildfire为图案设计提供了全新的方法和无尽的空间。

分形软件JWildfire设计图案主要步骤是：添加仿射变换→选择函数并确定其参数→调整仿射变换色彩数值、权重及其在坐标系的位置、大小、形状→调整多个仿射变换之间的相互映射→调整相机镜头旋转、倾斜、透视及焦外成像参数以形成立体感。下文以正方形中心对称式构图和其他构图为例介绍分形软件JWildfire的丝巾图案设计。

2 分形软件JWildfire的丝巾图案设计

丝巾有正方形、长方形和三角形等形状，其中以正方形最为常见。正方形丝巾构图灵活多样，包括对称式、散点式、发散式、环绕式、分割式、旋转式、自由式、天圆地方式和单独式等。这些构图形式都能通过分形软件JWildfire实现，并能产生更多变化。

2.1 正方形中心对称式构图及其变化

在分形软件JWildfire中，正方形中心对称式图案由四个仿射变换组成，见表1。在同一个色谱内，图案整体结构及色彩主要由四个仿射变换的Color值和Speed值决定，改变Shift值则会改变每个精细结构的色彩，也会引起图案的变化。由于位于正方形对角线上的仿射变换T1和T3色彩取值相同、T2和T4色彩取值相同，得到的正方形图案在对角线上相同、中心对称。

表1 正方形中心对称式图案

在JWildfire中按上述方法生成的正方形中心对称式图案千变万化，但这样的格子图案用于丝巾稍显简单。添加仿射变换square/post­_colormap可将另一分形图案或其他图案导入正方形图案中，通过后置变换调整其在坐标系的位置，使两者完全重叠。添加的仿射变换square/post­_colormap权重越大，原正方形图案就越不明显，见表2。正方形原有四个仿射变换与其存在映射关系，导入的图案在每个四分之一正方形都有显现。同样地，在这一色谱中，不同的Shift值也有不同的图案效果。表2中最终图案1的Shift=0，最终图案2的Shift=240。

表2 正方形中心对称式图案变化（1）

如果将仿射变换square/post­_colormap 中square的取值由1改为0.503，导入图案显示比例缩小，通过选择色谱、调整权重可使其在正方形中心位置更加突出，见表3。其中最终图案1的Shift=-253，最终图案2的Shift=87。

表3 正方形中心对称式图案变化（2）

如果将仿射变换square/post­_colormap的模式由正常改为隐藏，导入图案在其自身位置处会消失，而由于其对原正方形的四个仿射变换之间的映射，导入图案在每个四分之一正方形处能正常显现，见表4。其中最终图案1Shift=0，最终图案2的Shift=59。

如果将仿射变换square/post­_colormap中square的取值由1改为0.33，同时将其模式由正常改为隐藏，最终图案既具有中心对称的特点、又具有散点式构图的特点，见表5。其中最终图案1的Shift= -229，最终图案2的Shift=61。由于导入图案显示比例被缩小，最终图案出现空白区域，所选择的背景色对图案影响较大。最终图案1、2的背景色为橙色，最终图案3是将1的橙色改为紫粉色，最终图案4是将2的橙色改为深蓝色。

表4 正方形中心对称式图案变化（3）

表5 正方形中心对称式图案变化（4）

如果将组成正方形图案的四个仿射变换之一替换成square/post­_colormap，并通过后置变换调整其在坐标系的大小和位置，使导入图案与所替换的四分之一正方形图案重合，同时调整其权重，导入图案在其所替换的位置完全显现，同时由于映射关系，在其他四分之一正方形处也有显现，且在一条对角线上相同。见表6。其中最终图案1的Shift=0，最终图案2的Shift=-48。

表6 正方形中心对称式图案变化（5）

2.2 其他构图

在分形软件JWildfire中，除上述生成正方形的lienar为线性函数外，其余均为非线性函数，通过添加仿射变换将多个函数组合可生成不同构图方式的图案，见表7。其中1-4给出该图案在同一色谱下两个不同shift值的效果。当仿射变换及函数选定后，除函数的取值、权重、色彩外，函数中参数的变化以及函数在坐标系的位置、大小、形状等对图案也有很大的影响。表7中图案5仿射变换T1的函数waves3有六个参数，如果除freqy外其他参数相同，将freqy的大小由5改为7，图案发生明显变化。另外，在JWildfire中，还设置有相机镜头的旋转、倾斜、透视、聚焦、缩放及焦外成像，焦外成像可选择不同的形状、缩放比例和旋转角度等。图案6将透视角度从0.194改为1，图案远近效果发生改变。

3 分形图案的数码印花丝巾

纺织品数码喷墨印花是将数字化图形输入计算机，通过数码印花软件将图形信息转变为电子指令，由喷墨印花系统以按需喷墨的方式将墨水经喷嘴喷印到纺织品表面，再经过固色、水洗等后处理得到印花成品。数码喷墨印花生产加工过程实现数字化，生产批量不受限制，同时图案花卉大小和套色多少也不受限制，印花精度高，图案细腻、清晰。无需分色、制版、调浆、打样等工序，生产效率高、交货周期短。采用按需喷墨的方式，染料及助剂利用率高、废水排放少。可以说，数码喷墨印花顺应纺织品市场由大批量生产模式向个性化、定制化、时尚化、快反应转化的发展趋势，也能为印花产业的节能减排做出重要贡献[11]。在智能制造背景下，纺织品数码印花技术与云计算、物联网、大数据等信息技术相结合，将为印花纺织品个性化定制C2M模式的发展、为纺织行业的转型升级提供有力支撑[12]。

表7 不同构图方式的图案

分形图案经分形软件批量生成，结构精细、色彩丰富，按丝巾构图并确定尺寸后即可进行数码印花加工。丝巾面料主要包括斜纹绸、乔其纱和素绉缎等，其中斜纹绸厚实、挺括，乔其纱轻薄、飘逸，素绉缎柔软、细腻，应根据图案特点及佩戴季节进行选择。数码喷墨印花的墨水包括活性染料墨水、酸性染料墨水、分散染料墨水和涂料墨水，真丝丝巾主要选择活性染料墨水，印花图案色泽鲜艳、染色牢度好[13-14]。数码印花能完美呈现分形图案精细的结构和丰富的色彩，上面表1-表7中部分分形图案的数码印花丝巾实物见图1。

进一步以表2为例，其中的原正方形图案较为简单，通过添加仿射变换square/post­_colormap，将另一图案导入并与原正方形图案结合，调节权重可以使导入图案更加明显，原正方形图案仅作为背景，两者之间的相互叠加与映射使整个图案更具层次，细节和色彩也更加丰富。表2中最终图案1的原图与其数码印花丝巾实物的局部放大图见图2（左1为原图）：

图1 分形图案的数码印花丝巾

图2 分形图案与其数码印花丝巾的局部放大图

由此可见，不仅分形图案本身可用于丝巾设计，其他任何一种图案都可以导入分形图案，借此可将传统图案与分形图案结合进行创新设计（不局限于丝巾产品）。如上文所述，仅正方形格子图案已千变万化，再与其他图案结合自然能生成众多新的图案、设计更多更新的产品！

4 结语

利用分形软件JWildfire设计图案时可自由添加多个仿射变换，每个仿射变化可以由一个或多个函数组成，而该软件内置约300个函数，同时具有多套色谱（设计者还可以通过gradient功能下的create from image从其他图案生成新的色谱），调整仿射变换的函数值、色彩值、灰度系数、权重及其在坐标系的位置、大小、形状，改变仿射变换之间的映射关系，运用后置变换、最终变换以及镜头的旋转、倾斜、透视，等等，可以设计出无穷无尽的图案。仿射变换square/post­_colormap又可在原有分形图案中导入另一图案（比如另一个分形图案、或另一个传统图案、甚至一张照片）。这为人们提供了全新的设计方法和无尽的创作空间。

分形图案的自相似性、自仿射性和精细结构，完全不同于通过人脑构思、人手描绘的图案，给人以新奇、惊艳的第一印象。按真丝方巾构图得到的分形图案在确定尺寸后进行数码印花，因数码印花分辨率高、套色无极限，能完美呈现分形图案精细的结构和丰富的色彩，两者的结合相得益彰。从分形图案到数码印花，是数字化设计到数字化生产的过程，具有新颖独特、快速高效和低碳环保的显著特点，能充分满足当前个性化、定制化、时尚化和快反应的市场需求，发展前景广阔。

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Pattern Design of Silk Scarves based on Fractal Software

CHEN Xiu-fang

(Department of Textile & Garment Engineering, Anhui Vocational and Technical College，Hefei Anhui 230011, China）

This paper introduces the operation interface of a fractal software JWildfire and how to apply the software to silk scarf pattern design. After adding the affine transformation and setting the function, by adjusting the function value, color, gray-scale and weight of the affine transformation as well as its position, size and shape in the coordinate system etc., the fractal pattern can be designed to conform to the silk scarf composition and be ever-changing. Through digital inkjet printing, the fractal pattern can perfectly present its fine structures and rich color registration. Applying fractal software to design silk scarf patterns and performing digital printing processing can meet the current market demand for individualization, customization, fashion and quick response, which has a broad application prospect.

fractal software；pattern design；square silk scarves；digital printing

陈秀芳（1968-），女，教授，硕士，研究方向：纺织品数字化设计与生产.

安徽省高等学校自然科学研究项目（KJ2020ZD75）；安徽省高等学校质量工程项目（2020kfkc287）.

TS194.1；TP319

A

2095－414X(2022)02－0067－06