基于L系統的緞紋分形組織及其織紋效果設計

賈靜靜，張 聿

(浙江理工大學 a.材料與紡織學院；b.服裝學院，杭州 310018)

基于L系統的緞紋分形組織及其織紋效果設計

賈靜靜a，張 聿b

(浙江理工大學 a.材料與紡織學院；b.服裝學院，杭州 310018)

運用L系統的鏈式語言生成規則與計算機圖形方法，以緞紋為基本組織，提出一種織紋效果設計方法。該方法首先基于L系統生成具有自相似結構的分形組織，再以緞紋組織及緞紋變化組織為填充組織，由此得到具有特殊織紋效果的分形織物組織；然后，結合紡織CAD技術，并借助電子提花機進行相應的織物成形實驗。

L系統；緞紋；分形織物組織；織紋效果；織物成型實驗

L系統[1-3]是丹麥植物學家A.Lindenmayer于1968年提出的一個用以描述植物形態的模型，是分形理論的重要分支。現在，L系統的研究領域和應用領域已經拓展到生物形態學、人工生命及藝術等各方面。在紡織方面，文獻[4-6]分別討論了L系統在紋樣設計上的應用方法，文獻[7]在應用L系統設計織物組織方面進行了初步的討論，并初次提出了分形組織的概念。本文在此基礎上針對L系統的自相似特點，以緞紋組織為對象，運用L系統的鏈式語言生成規則與計算機圖形技術,生成具有自相似性特征與相互嵌套、多層次結構的分形組織，目的在于探討生成的分形織物組織的織紋效果。

1 緞紋分形組織的生成

1.1 緞紋的組織結構

緞紋是三原組織中最復雜的一種組織[8]，是經紗或緯紗在織物中形成一些單獨的、互不連續的經組織點或緯組織點，這些單個組織點一般分布均勻，并且會被兩旁的另一系統的紗線浮長所遮蓋，布面光滑平整、富有光澤、質地柔軟。本文以5枚緯緞為例，組織如圖1所示。

圖1 5枚緯緞組織Fig.1 5-thread weft sateen

1.2 緞紋組織的L系統鏈式語言

以圖1為例進行說明。

定義一個有序三元組：K＝(V，ω，P)，其中：符號集V＝{F，＋，－}；α＝90°；起始符號元ω＝F；

選擇特定的生成規則集：

P→FF＋FFF＋＋FF－F＋F＋FFFF，取循環次數為n。

上述生成方法可用表格表示，其中生成規則用鏈式語言表達，見表1。

表1 L系統鏈式語言Tab.1 Chain-languages of L-system

運用VB編程，在計算機上生成5枚緞紋的分形組織圖，如圖2所示。

圖2 5枚緞紋的分形組織Fig.2 Fractal weave of 5-thread satin

從圖2中可見，在L系統分形方法基礎上得到的分形組織圖具有嚴格的自相似性。

2 填充組織與分形組織配合

在實際應用中，上述分形組織的經緯浮長太長，無法正常織造，因此，必須配合其他組織，使其在生產應用中獲得具體的織物結構形式。為了使經緯浮長的配置合理，經試驗得知，選擇配合組織時其組織循環應與分形基本組織的循環相同，由此獲得的組織稱為分形織物組織。例如，在圖3a所示的分形組織基礎上，選擇改變起點位置及飛數的5枚緞為填充組織(圖3b)，生成的分形織物組織見圖3c。

圖3 緞紋分形織物組織的生成方法一Fig.3 The fi rst way forming fractal fabric weave of satin

為了獲得特殊的織紋效果，在圖3b所示緯面緞紋的基礎上，考慮選擇5枚變化緞紋為填充組織進行組織設計。以圖4～圖6為例：分形組織不變，填充組織選擇5枚緞的加強緞紋變化形式，由圖4b所示的緯面緞紋經圖5b，過渡到圖6b所示的經面緞紋，由此生成帶有不同形式的分形織物組織，見圖4c、5c、6c。

圖4 緞紋分形織物組織的生成方法二Fig.4 The second way forming fractal fabric weave of satin

圖5 緞紋分形織物組織的生成方法三Fig.5 The third way forming fractal fabric weave of satin

圖6 緞紋分形織物組織的生成方法四Fig.6 The fourth way forming fractal fabric weave of satin

3 織物成形實驗結果

將選定的紋樣導入JCAD紋織軟件，對數碼圖像進行編輯、修改、分色處理。運用色彩功能對圖像中的雜色進行修改，以達到意匠的處理要求，進行小樣參數的設置，如圖7為分色處理后的紋樣。

根據所確定的實際應用的分形織物組織，可通過紋織CAD進行處理，將其處理成一個循環內的組織，用于鋪設于紋織物意匠圖上，或作為素織物組織應用。本文則選取圖3c、圖4c、圖5c、圖6c所示的分形織物組織作為圖7所示紋樣的花部組織應用，即對該紋樣花部不同色彩的4個區域分別鋪設這四種不同的分形織物組織(地部采用8枚經緞)，然后經過紋織軟件制成紋版文件。具體織造工藝如表2所示。

圖7 紋 樣Fig.7 Pattern

表2 實驗數據Tab.2 Experiment dates

將文件拷貝到電子提花織機上進行織造，所得織物樣品的實物如圖8所示。

圖8 織物實物照片Fig.8 Photograph of fabric example

從織物實物照片中可見，在織物花部的確呈現出了由上述分形織物組織帶來的特殊紋理，這種紋理顯然是傳統組織所無法產生的。

4 結 論

1)以緞紋為基礎組織，根據L系統繪圖，獲得緞紋分形組織，并由此設計填充組織，從而通過提花織造在織物上表現出特殊的紋理效果是可行的。

2)應用緞紋分形組織進行設計，通過選擇合適的填充組織進行配合，生成分形織物組織，將在織物上產生獨特的顆粒狀紋理。

[1] 齊旭東.分形及其計算機生成[M].北京：科學出版社，1994：32-52.

[2] 金以文，魯世杰.分形幾何原理及其應用[M].杭州：浙江大學出版社，1998：93-128.

[3] 胡瑞安，胡紀陽，徐樹公.分形的計算機圖象及其應用[M].北京：中國鐵道出版社，1995：117-120.

[4] 楊旭紅，李棟高，顏曉華，等.基于分形L系統的紡織品圖案的自動生成[J].紡織學報，2003，24(3)：13-15.

[5] 李琴，岑科軍.基于L系統的印花圖案設計[J].絲綢，2008(7).12-13.

[6] 張聿，李棟高.基于L系統的紡織紋飾設計初探[J].紡織學報，2003，24(4)：83-84.

[7] 張聿，金耀，孫家武，等.基于L系統的織物分形組織設計方法[J].紡織學報，2007，28(5)：33-34.

[8] 蔡陛霞.織物結構與設計[M].4版.北京：中國紡織出版社，2004：37-39.

Method of designing fractal satin weave and its fabric texture based on L-system

JIA Jing-jinga, ZHANG Yub
(a. College of Materials and Textiles; b. School of Fashion Design & Engineering, Zhejiang Sci-Tech university , Hangzhou 310018, China)

In this paper, with the satin as basic weave, a method of designing fabric texture is presented by using L-System chain-languages and computer graphics technology. First the graphics of fractal weave with selfsimilar structure is drawn based on L-system, then satin and varied satin are selected as filling weaves to obtain the fractal fabric weaves with unique fabric texture. Combining with fabric CAD technology, the initial effort is made for applying the fractal theory of L-system to design a new type of fabrics with some jacquard weaving experiments.

L-System; Satin; Fractal weave; Fabric texture; Jacquard weaving experiments

TS146.4

A

1001-7003(2011)05-0032-03

2011-01-18；

2011-03-09

浙江省自然科學基金項目(Y4100644)；浙江省重大科技專項項目(210C1024)

賈靜靜(1986－ )，女，碩士研究生，研究方向為服用及裝飾用面料的開發。通訊作者：張聿，教授，hzzy11111@163.com。