蝴蝶書簽現(xiàn)代設計與制造技術的研究

張翠翠 黎書文 古文全 李英 孫茂銀 吳澤宏 吳建 郭光平

摘 要：對貴州苗族圖騰文化進行實地考察與數(shù)據(jù)采集，通過圖形圖像關鍵技術對蝴蝶紋進行矢量化提取，結合貴州形象標識“貴”，經(jīng)過計算機輔助產(chǎn)品創(chuàng)新方法進行美化、抽象化等技術處理得到蝴蝶書簽數(shù)字化模型，利用光化學蝕刻工藝加工出具備貴州苗族特色的蝴蝶書簽。

關鍵詞：圖騰文化；蝴蝶媽媽；矢量化；創(chuàng)新設計；光化學蝕刻

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引言

旅游商品是旅游資源的重要組成部分，在旅游業(yè)中有著突出的地位，是民族文化的重要載體[1]。貴州風光秀麗，少數(shù)民族文化濃厚，有著豐富的民族旅游工藝品資源和背景材料，但貴州多年來多以觀光為主，作為景區(qū)專屬的特色旅游商品幾乎空白，旅游商品同質(zhì)化現(xiàn)象也比較嚴重，景區(qū)沒有地方特色旅游工藝品，相當于沒有途徑宣傳自我文化價值。又由于大多數(shù)旅游商品設計制作不精細，缺乏文化底蘊和品味，再加上包裝粗糙、品種不多、層次薄弱，導致旅游商品開發(fā)滯后，很難適應市場需求[2]。

課題利用數(shù)字化技術、工業(yè)設計與加工制造的方法，將現(xiàn)代設計與制造技術同貴州苗族特色旅游商品結合，在苗族圖騰文化中提取設計元素-蝴蝶紋[3]，運用先進技術手段—圖像識別與矢量提?。ǘS圖像高仿真與數(shù)字化修復技術），基于計算機輔助造型創(chuàng)新方法、結合現(xiàn)代生產(chǎn)工藝（光化學蝕刻工藝）[4]對蝴蝶書簽進行研究、優(yōu)化、創(chuàng)新設計研發(fā)與制造，賦予蝴蝶書簽貴州苗族文化特色，實現(xiàn)蝴蝶書簽的規(guī)?；a(chǎn)。

i1貴州苗族圖騰文化

圖騰崇拜是一種古老的宗教形式，圖騰多為動物植物，苗族人相信圖騰與祖先有某種血緣關系，是自己的始祖之一。根據(jù)《十二個蛋》的苗族神話記載[5]（如圖1），楓樹生蝴蝶媽媽，蝴蝶媽媽生十二個蛋，十二個蛋由鵲宇鳥孵化成自然萬物和人類的過程，蝴蝶媽媽被苗民視為人類之祖。

蝴蝶紋也存在于其他民族中，通常作為剪紙、刺繡、蠟染等工藝的構圖主題之一對于苗族 來說，蝴蝶是其始祖之一的“蝴蝶媽媽”，是楓樹生出的“妹傍留”，是生出孵化世界宇宙萬物十二蛋的“妹傍留”[6]，其歷史文化淵源。

2蝴蝶紋的數(shù)據(jù)采集與矢量提取

課題以組織團隊攝影、收集攝影投稿的形式對貴州苗族工藝品（刺繡、蠟染）進行數(shù)字化采集，獲得海量的原始二維位圖和數(shù)字影像，對圖片進行歸類與篩選；基于非細化的矢量化方法[7]，對選好的圖片進行圖像修復與圖像處理，利用Adobe Illustrator對處理好的蝴蝶紋進行矢量化提取與矯正，得到蝶紋的矢量文件。

矢量圖占用存儲空間小，便于存儲、分類、檢索，能夠?qū)崿F(xiàn)高精輸出，且能夠在現(xiàn)代CAD＼CAE＼CAM、計算機輔助藝術創(chuàng)新設計等領域廣泛應用。圖形矢量化方法大致分為兩種：基于細化的矢量化方法以及基于非細化的矢量化方法?；诜羌毣氖噶炕椒ㄍ诩毣氖噶炕椒ㄏ啾?，無需先對位圖圖像中所感興趣的區(qū)域提取中心骨架，而是直接捕捉位圖圖像中所感興趣區(qū)域的輪廓，再找到兩條邊間的中心，通過邊界曲線來描述感興趣區(qū)域的結構[8]。這種算法更能夠準確表達出圖像的信息，課題采用基于非細化的矢量化方法對蝶紋進行矢量化提取，得到蝶紋原始圖形。為了更好的實現(xiàn)后處理，利用Adobe Illustrator矢量提取蝶紋后進行色彩賦值，采用RGB。

蝴蝶紋樣的矢量化提取過程如圖2所示，首先基于非細化的矢量化方法，對原始圖像進行預處理來改善圖像的質(zhì)量，然后采用adobeillustrator軟件對圖像紋樣進行自動提取，以得到初步的矢量圖形，最后針對線條復雜，縱橫交錯的地方進行手動描繪，用手工操作的方法來實現(xiàn)蝴蝶紋樣矢量化的完整化、清晰化。按這個方法將蝴蝶紋逐一提取出來，提取出的蝴蝶紋如圖3所示。

3蝴蝶書簽數(shù)字化模型的創(chuàng)新設計

創(chuàng)新設計有自動組裝方式與人工組裝方式[9]，由于以上步驟已經(jīng)根據(jù)語義特征選取出滿足語義的蝴蝶紋樣且在組裝前已有大致創(chuàng)新紋樣的輪廓，為了靈活方便，課題選用人工組裝創(chuàng)新方法。蝴蝶媽媽是所有苗族人共同的祖先，為了進一步凸顯貴州苗族特色，課題將貴州形象標識與貴州苗族蝴蝶紋相結合，從美觀、精巧、形象方面出發(fā)，在人機交互的界面進行人工組裝。

貴州形象標識（如圖4所示），以“走遍大地神舟，醉美多彩貴州”為核心廣告語，以符號化的“貴州”兩個漢字為主體，形象地將貴州基于喀斯特地貌的自然景觀、民族風情、物產(chǎn)資源、多樣化的文化以及貴州的酒、貴州的山、貴州的民族風情、貴州的名勝古跡以大寫意的揮灑融合其中，“貴州”標識蘊含了貴州豐富多彩的民族民間文化。將已提取的蝴蝶矢量，在滿足設計語義的情況下再設計，與“貴”字重新組裝，得到蝴蝶書簽數(shù)字化模型，如圖5所示。采用RGB，進行色彩賦值，效果圖如圖6所示。

“蝴蝶書簽”將苗族圖騰“蝴蝶媽媽”與貴州形象標識“貴”字相結合。代表了貴州特色的苗族文化，寓意“保佑村寨安寧，子孫繁衍，五谷豐登”。蝴蝶書簽除了本身的實用性、美觀性，也被賦予了貴州苗族特色文化，兼具了紀念性與獨特的地域文化內(nèi)涵。

4蝴蝶書簽的制造加工

4.1 光化學蝕刻工藝

光化學蝕刻（PCM）是指利用攝影技術生成的掩膜，通過選擇性化學侵蝕生產(chǎn)無毛刺、無應力的平整金屬元件的工程生產(chǎn)技術[10]。其加工過程一般包括涂敷光致抗蝕劑、曝光、顯影、腐蝕和去除殘余抗蝕劑膜及檢測等步驟。

光化學蝕刻技術在工藝品制備中的成功應用主要與蝕刻設備-搖擺噴淋蝕刻機的推廣應用有關，在書簽制作工藝中的蝕刻工序，即通過蝕刻液去除掉基板表面不需要的材質(zhì)，影響基材蝕刻效果主要與蝕刻液的選擇、蝕刻機的噴淋結構選擇等有關，搖擺噴淋蝕刻機主要采用了水平擺動式的噴淋系統(tǒng)結構，F(xiàn)eCl3蝕刻液，其具備了噴嘴數(shù)量少，刻蝕液消耗量節(jié)約等優(yōu)點，可較好的應用于工藝品書簽的表面蝕刻。

4.2 蝴蝶書簽生產(chǎn)工藝

以上步驟已經(jīng)完成書簽造型數(shù)字化設計及效果圖品鑒，剩下的加工步驟主要有：

（1）設計圖案通過輸出為菲林膠片；

（2）將菲林放在涂有金屬感光油墨（感光抗蝕劑：環(huán)氧-聚丙烯酸酯型光致抗蝕劑）的銅質(zhì)片材上，利用曬板機曝光3-4分鐘；曝光過程，銅質(zhì)基板表面覆蓋菲林，經(jīng)過光照射曝光，使照射過的油墨發(fā)生交聯(lián)聚合反應，從而實現(xiàn)精密圖形轉(zhuǎn)移至片材上；

（3）將曝光后的片材放入顯影液（1%Na2CO3）中，浸滌2-3分鐘，溶除未感光的光致抗蝕劑，留下感光部分，從而顯現(xiàn)出所需要的圖形。

（4）檢測片材顯影質(zhì)量，檢測合格后清洗；

（5）將銅質(zhì)片材放入搖擺噴淋蝕刻機中，通過一定噴淋壓力，刻蝕液濃度，溫度等方式對金屬進行局部快速蝕刻（FeCl3蝕刻劑：FeCl3 40wt%，HCl 5wt%，NaCl+KCl 1.2wt%；蝕刻機溫度：25℃；噴淋壓力1.2 kg/cm2；），獲取凹凸半刻或者鏤空成型的設計圖案；

（6）蝕刻完畢，將書簽放入10%氫氧化鈉水溶液2-3分鐘，用清水清洗處理，去除感光油墨，使書簽表面清潔；

（7）書簽表面電鍍處理，烘烤后進行品檢，合格后包裝。

加工后的蝴蝶書簽如圖7所示：

5結語

蝴蝶紋不僅在苗族工藝品中具有不可替代的裝飾功能，也是苗族宗教文化及遠古圖騰崇拜觀念的視覺化呈現(xiàn)。當涉足苗族文化時不可能回避他們的歷史傳說和遠古世界起源的哲學觀念，要關注這些抽象的哲學觀念，就會遇到苗族著名的“蝴蝶媽媽”傳說，和千姿百態(tài)的蝴蝶紋飾圖案，這個直觀造型在黔東南苗族生活中流傳至今，被當?shù)孛缱迦嗣褚暈檎鋵殹?/p>

論文從貴州苗族圖騰文化-蝴蝶媽媽著手，從紀念性、創(chuàng)新性、精美性、實用性以及獨特的地域文化內(nèi)涵等方面出發(fā)，通過對貴州苗族進行實地調(diào)研與分析，提取蝴蝶媽媽的矢量化文件結合貴州形象標識“貴”州，利用數(shù)字化技術、計算機輔助創(chuàng)新方法和現(xiàn)代加工制造技術，設計和制造出具有貴州苗族特色的旅游商品—蝴蝶書簽。這為貴州少數(shù)民族文化的保護與開發(fā)提供了借鑒，為貴州特色旅游商品的開發(fā)與研究提供了一種可供參考的方法。

參考文獻

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作者簡介

張翠翠（1989-），女，研究生，主要研究方向為非遺數(shù)字化保護與開發(fā)，E-mail：867955173@qq.com；黎書文（1988-），男，通訊作者，講師，主要研究方向為，先進制造模式與制造信息系統(tǒng)。

（作者單位：貴州省冶金化工研究所）