數碼紡循環漸變色紗設計及漸變色織物的織制

張 震，薛 元，徐志武，曾德軍

(1.江南大學 紡織科學與工程學院，江蘇 無錫 214122；2.巢湖雅戈爾色紡科技有限公司，安徽 巢湖 253000)

在產品設計的視覺效果傳達中，顏色的表現方式是人們探索的重要因素之一，漸變色的使用極大地豐富了產品的外觀設計效果[1]。漸變色是指某物體的顏色由明到暗、由深至淺，亦或由一種顏色向另外一種顏色緩慢過渡，神秘柔和且變化多端。通過色彩的變化可以讓人處于柔性的韻律之美中。漸變模式可根據色彩調控模式分為色相漸變、飽和度漸變、明度漸變和灰度漸變[2]，也可根據色相環上顏色的組合搭配分為相似色漸變、互補色漸變、分離補色漸變、對比色漸變等[3]。

色紡紗在同一根紗線上能顯現出多種顏色，色彩豐富、飽滿柔和，用色紡紗織成的面料具有朦朧的立體效果，低調而內斂[4]。色紡紗染色工藝獨特，在纖維染色、配色及多纖維混紡方面具有較高的科技含量。漸變色紗作為花式色紡紗的一種，其紗線表面的顏色在紗線長度方向發生連續變化，具有柔和感和立體感，有很大的商業開發價值[5]，本文基于多元基色數字化混色模型，進行漸變色紗與漸變色織物的設計，以期開發出風格獨特的漸變色織物。

1 流行色選擇及混色色譜構建

根據流行色選取紅、橙、黃、綠、藍、紫、黑、白8種基色，根據色調冷暖可分為三大類型：①冷色：綠色、藍色、黑色；②暖色：紅色、橙色、黃色；③中性色：紫色、白色。冷暖色是使人產生不同溫度感覺的色彩，暖色可以帶給人溫暖、熱烈、興奮、活力的感覺，而冷色則帶給人寒冷、沉穩、冷靜的感覺，具體顏色效果圖和顏色值如表1所示。

表1 流行色效果圖及顏色值

1.1 數字化混色模型構建

在8種基色中隨意選取P、Q、S3種顏色進行雙向耦合混色，混色結果用Ti,j表示(i=1，2，…，11，j=1，2，…，11，i+j≤11)，基色P、Q、S的混合比分別用x、y、z表示：x=(12-i-j)/10;y=(i-1)/10;z=(j-1)/10。

若Tij中用i代表橫向耦合，j代表縱向耦合，可根據混色方法建立具象的雙向耦合混色數字化模型。雙向耦合混色數字模型圖如圖1所示。

圖1 雙向耦合混色數字化模型圖

基于上述建立的三色雙向耦合混色數字化模型，假設3種基色P、Q、S在RGB顏色空間的數值表達為：(RP,GP,BP)、(RQ,GQ,BQ)、(RS,GS,BS)，其混合比分別為x、y、z(x+y+z=1)，按照相應混合比混合后得到的混合體T顏色值為(RT,GT,BT)。根據顏色混合原理及其相應混合比之間的關系可得到下列公式：

RT=RP×x+RQ×y+RS×z

(1)

GT=GP×x+GQ×y+GS×z

(2)

BT=BP×x+BQ×y+BS×z

(3)

為了簡化表達，可通過矩陣來表達：

(4)

1.2 混色色譜構建

將本次設計選取的8種流行色以10%為梯度構建雙向耦合混色數字化模型進行混色模擬，根據顏色的組合模式可分為色相組合、飽和度組合、明度組合和灰度組合，混色色譜如圖2所示。

1.3 漸變色彩設計

不同色彩的組合對漸變的視覺效果有很大影響，為此從上述全系列混色色譜中選取4個不同色彩模式的混色色譜，對每個色譜進行不同的漸變路徑規劃進行漸變色譜設計。

1.3.1 單色漸變

基于混色色譜的漸變路徑設計圖見圖3，綠黑白漸變色譜見圖4。從中選取12個相鄰色塊進行組合形成漸變色，其中黑色和白色分別用于調節飽和度和明度，因此這種漸變屬于單色漸變，單色漸變是一種比較穩重的漸變，也就是比較保守的漸變，單色漸變給人穩重、整潔的感覺，當用單色漸變紡制漸變色紗時，會呈現出淡雅清新、簡約時尚的感覺。除綠黑白外，所有的灰度偏色漸變均屬于單色漸變。圖5列出所有單色漸變色譜。

圖5 單色漸變色譜

1.3.2 相似色三色漸變

基于混色色譜的漸變路徑設計圖見圖6，紅橙黃3色漸變色譜見圖7。從中選取12個相鄰色塊進行組合形成漸變色，紅橙黃3色在色相環上處于相鄰位置，因此紅橙黃屬于相似色，若用相似色進行漸變紗設計，則色彩的過渡會產生柔和的效果，漸變自然銜接，3種顏色漸變會非常融洽，視覺上使人感到十分舒適。除紅橙黃漸變外，同理還有紅橙紫、紅藍紫、橙黃綠、橙黃紫、橙藍紫、橙綠藍、黃綠藍、綠藍紫漸變，圖8為所有相似色3色漸變色譜。

圖6 基于混色色譜的漸變路徑設計圖

圖7 紅橙黃3色漸變色譜

1.3.3 互補色雙色漸變

基于混色色譜的漸變路徑設計圖見圖9，黃紫白漸變色譜見圖10。從中分別選取5個相鄰色塊進行組合形成漸變色，其中白色只起到了調節明度的作用，實際調控色相的為黃色和紫色，黃色和紫色在色相環上處于相對位置，因此屬于2色互補漸變。2色互補可使顏色對比更加強烈，可以同時凸顯出2種不同的顏色，加入白色調節明度使得顏色變得柔和，紡出的漸變紗漸變效果更加有朦朧感。除上述例子外，同理還有紅綠白、紅綠黑、橙藍白、橙藍黑、紫黃白、紫黃黑漸變，圖11列出所有互補雙色漸變色譜。

圖10 黃紫白漸變色譜

圖11 互補雙色漸變色譜

1.3.4 分離補色3色漸變

基于混色色譜的漸變路徑設計圖見圖12，紅黃藍3色漸變色譜見圖13。從中選取21個相鄰色塊進行組合形成漸變色，紅黃藍3色在色相環上間隔120°組成互補色，屬于分離補色，互補色形成的漸變色更加多樣化，給人更加活潑、跳躍、創新的感覺，在實際運用中更加廣泛，并且可以實現由冷色至暖色或由暖色至冷色的自然漸變過渡。由于分離補色所具有天生的動感，因此定位在時尚、青春、活力、動感的漸變紗設計時可以采用這種配色方案。除紅黃藍漸變外，同理還有橙綠紫漸變，圖14為分離補色3色漸變色譜圖。

圖12 基于混色色譜的漸變路徑設計圖

圖13 紅黃藍3色漸變色譜

圖14 分離補色漸變色譜

2 數碼紡循環漸變色紡紗機制

三通道數碼環錠紡紗系統采取組合式后羅拉結構，紡紗時可通過PLC伺服控制各組分粗紗喂入，有3種喂入方式，分別為單通道單基色喂入、雙通道2基色組合喂入、三通道3基色組合喂入，然后再通過牽伸、加捻、卷繞機構紡制成型[6]。可根據紗線的設計要求改變3個通道的組合模式和單個通道的牽伸倍數來調節成紗的混紡比按照一定的規律分段變化，從而紡制線密度、捻度恒定，各通道混紡比沿著紗線長度方向呈連續分段變化的漸變色紗線[7]。

根據紗線的結構參數設計，漸變色紗成紗分段線密度為ρi(tex)，捻度為Twi(捻/m)，分段長度為Li(m)，分段各通道混紡比為αi、βi、γi，每段紗線顏色值為Ri、Gi、Bi，其中i=1，2，…，n。可得到漸變色紗數字化模型如下：

(ρ1,Tw1,α1,β1,γ1,L1,R1,G1,B1)

(ρ2,Tw2,α2,β2,γ2,L2,R2,G2,B2)

(ρ3,Tw3,α3,β3,γ3,L3,R3,G3,B3)

表達成通式為：

(ρi,Twi,αi,βi,γi,Li,Ri,Gi,Bi)

(i=1，2，…，n)

設喂入3個通道的粗紗定量分別為ρα、ρβ、ργ(g/(10 m))，通過伺服電動機獨立驅動的前、中、后1、后2、后3(后羅拉由3個獨立驅動的嵌套式羅拉組成)的線速度分別為：Vq、Vz、Vhα、Vhβ、Vhγ(m/min)，錠子轉速為nd(rad/min)，由此可得到各段漸變色紗紡制時間、牽伸倍數、成紗線密度、成紗捻度及各通道混紡比參數：

分段紡制時間Ti為：

Ti=Li/Vq

(5)

各通道牽伸倍數Eα、Eβ、Eγ分別為：

Eα=Vq/Vhα

(6)

Eβ=Vq/Vhβ

(7)

Eγ=Vq/Vhγ

(8)

成紗線密度ρ為：

(9)

成紗捻度TZ為：

TZ=nd/Vq

(10)

成紗混紡比αλ、βλ、γλ分別為：

(11)

(12)

(13)

3 數碼紡循環漸變色紗工藝設計

根據3色雙向耦合混色數字化模型結合八元基色漸變色設計，可得到各通道粗紗的混紡比參數。在江南大學與經緯紡機聯合研制的JWF1511三通道數碼環錠細紗機上進行漸變色紗紡制，選擇定量為4.1 g/(10 m)的精梳長絨棉粗紗，設計紡制的漸變色紗線密度為21.0 tex，捻系數為320、Z捻，各分段紡制長度L設置為400 cm，紡紗錠速設為6 000 rad/min，4種漸變色設計方案的各分段長度內的混紡比參數與牽伸倍數工藝方案見表2～5。

表2 設計方案1的混紡比與牽伸倍數工藝方案

4 循環漸變色紗織物

通過織物的布面效果可更直觀和更有效地觀察漸變色紗色彩漸變的效果。緯編針織物在日常生產中最常用到，采用無錫宏成紡織機械電子有限公司生產的HC21K系列染色實驗編織機將設計好的漸變色紗線進行試織，將編織好的平針織物放進佳能9000F型掃描儀下進行掃描，觀察不同顏色的組合與循環段數對漸變色織物的布面觀感影響，織物樣品圖如圖15所示。

圖15 循環漸變色紗織物

從圖15(a)的布面效果圖可看出，綠色是很冷的色調，單色漸變通過讓1個顏色與調節明度的白色和調節飽和度的黑色進行混合，讓綠色在保持冷色調的同時賦予其灰度值的變化。由于規劃的漸變路徑所設計的色塊是靠近混色譜中心的1個小循環漸變，所以從整個布面視覺效果來說漸變效果是很柔和的。

從圖15(b)的布面效果圖可看出，因為紅、橙、黃這3個顏色在色相環上的位置靠的特別近，同時都是暖色調，所以是相似3色，從布面上幾乎看不出很明顯的顏色過渡效果。選擇漸變色塊整體在混色色譜靠下的位置，布面偏紅色調。分段數12讓3個顏色的過渡長度不會太長，視覺效果像是一整片綿延的金黃稻田在夕陽下交相輝映，顯現出強烈的鮮明感和畫面感。

從圖15(c)的布面效果可看出，因為選擇的漸變路徑靠近紫色且是循環對稱式漸變模式，而紫色代表著優雅和高貴，所以布面整體給人安寧、優雅、穩重又不失新意的感覺。黃色至紫色的漸變，呈現出時下流行的馬卡龍色系的風格，視覺上不會有很強的沖擊感，反而會讓人倍感舒適和自然。

從圖15(d)的布面效果可看出，紅、黃、藍3色在色相上分別間隔180°為分離補色，選擇的漸變路徑也是沿色譜外圍的大三角漸變模式，雖然共分有21個色段來完成漸變，但布面上還是能看出顏色之間過渡不是很自然，能明顯看到藍色和紅色的橫杠效應。這組設計包含的顏色最多，整體看起來像彩虹的配色，中間經歷了由冷至暖至中性色再至冷色的過渡，仿佛經歷了多重冰與火的強烈碰撞，令人印象十分深刻。

5 結束語

三通道數碼環錠細紗機可紡制混紡比沿紗線長度方向分段連續變化的漸變色紗線，根據漸變模式選擇了色相環上8種流行色紅、橙、黃、綠、藍、紫、黑、白進行漸變色設計。基于數碼環錠細紗機三通道紡紗模式構建了三元基色雙向耦合混色數字化模型，選取了4種漸變模式：單色漸變、相似色漸變、互補色漸變和分離補色漸變，針對每種漸變設計分別規劃了不同的漸變路徑。通過漸變路徑的設計得到每種漸變色紗的分段時間內各通道的混紡比，后通過計算得到其牽伸倍數，從而紡制出對應的漸變色紗。為觀察其布面漸變效果用緯編針織機進行了織造，分析了不同顏色搭配和漸變模式設計對布面的影響。通過實驗得出：不同顏色組合下選擇靠近色譜中心的漸變路徑紡制出的漸變色織物，風格獨特富有神秘感，漸變效果更加柔和。漸變色紗的新型數字化紡制方法的研究，對我國紡織行業花式紗線開發領域具有重大意義，符合當前我國產業升級，制造業數字化、智能化的發展需求。