緯排2比1緯二重漸變顯色結構設計原理與方法

彭 稀， 屠永堅， 周 赳

(1. 浙江理工大學 浙江省絲綢與時尚文化研究中心， 浙江 杭州 310018；2. 巴貝集團有限公司， 浙江 紹興 312400)

地結型重結構織錦是由1個系統的經紗與2個或2個以上系統的緯紗交織而成的緯重結構織錦[1]，因其地經兼作接結經而得名。其結構在唐代以緯排1比1，且花組織為隔多經交織的緯二重結構為主，到明清逐漸發展為緯排2比1，且花組織為隔1經交織的緯二重和緯三重結構，以緯二重為主[2-3]。緯排2比1是其最典型的結構特征，代表品種有妝金庫緞、織金錦和妝花緞[4-5]?；?比1 緯排的地結型重結構織錦受限于織機裝造和單一平面設計模式，存在生產效率低下，織紋色彩數少且織紋色彩數和生產效率成反比的問題。一方面，組織設計時地組織和花組織需分別設計，且二者不能隨意互換，此外需考慮間絲組織與地組織的配合。另一方面，范子和障子的數量限制了織物結構的變化設計[6-7]，進而限制了織紋色彩的表現?；?比1 緯排的地結型重結構織錦一般只能呈現地組織和花組織在織物表面表達的2種織紋色彩，通過挖花妝彩可使色彩達6～9種，多至18種[8-9]，但該方式只能采用手工而無法實現大批量生產，在豐富色彩的同時降低了生產效率。

為解決生產效率低及斷經、起毛等品質問題，可在電子提花機上用棒刀代替范子，雙把吊和棒刀代替障子和牽線[10]，但其結構設計需滿足棒刀組織和紋針組織的配合，以及棒刀組織下的花紋間絲的要求，設計效率仍較低[11]。本文在保留傳統地結型緯二重結構織錦緯排2比1典型結構特點的基礎上，結合數碼提花技術，提出基于2比1緯排的緯二重漸變顯色結構設計原理與方法，可在不破壞緯二重遮蓋結構的前提下，實現2種漸變色彩效果，從而豐富基于2比1緯排的緯二重提花織物的組織結構和色彩表現力。

1 設計原理

在結構設計中，保留地結型緯二重結構織錦緯排2比1的特點，通過數碼提花技術突破原有地、花組織結構設計的限制，將基于2比1緯排的緯二重結構和影光組織相結合，設計出基于2比1緯排的緯二重漸變顯色結構，在同一織物中實現2種漸變色彩效果。其關鍵是在緯排按甲緯∶乙緯為2∶1的單經雙緯結構中解決遮蓋和漸變效果共存的問題。

基于2比1緯排的緯二重結構的遮蓋原理如圖1所示。其由甲、乙緯2個系統的緯紗與1個系統的經紗交織循環而成，且甲緯和乙緯的排列比為2∶1。 甲緯和乙緯都可作為表緯在織物表面顯色，因此，基于2比1緯排的緯二重結構包含表緯為乙緯和表緯為甲緯2種顯色結構。由緯二重組織的構成原理可知[12]，當表緯為乙緯時，乙緯要遮蓋甲緯，即任何1組乙緯都要遮蓋相鄰2組甲緯(乙緯Ⅰ要遮蓋甲緯1和2)，織物表面只顯示乙緯的色彩信息(見圖1(a))；當表緯為甲緯時，甲緯要遮蓋乙緯，即任何1組乙緯要被鄰近的2組甲緯遮蓋(甲緯1和2都要遮蓋乙緯Ⅰ)，織物表面只顯示甲緯的色彩信息(見圖1(b))。

圖1 基于2比1緯排的緯二重結構的遮蓋原理Fig.1 Principle for weft-backed structure based on 2∶1 weft arrangement. (a) Weft B as face weft yarn; (b) Weft A as face weft yarn

由上述可知，2種顯色結構對應的表、里組織和遮蓋原理不同，在結構設計時需針對2種顯色結構設計2組表、里緯組織和對應的遮蓋技術點，通過先選定里組織，再根據里組織的特征和各自的遮蓋原理，設計相應的遮蓋技術點和表組織，保證2種顯色結構中遮蓋效果的實現。在此基礎上，在不破壞各自遮蓋技術點的前提下，分別以2組表組織為基礎組織，通過特定的影光加強法設計2個表層影光組織庫，并將這2個表層影光組織庫中的組織分別與對應的里組織按甲緯∶乙緯為2∶1的緯紗排列比進行組合，完成基于2比1緯排的緯二重漸變顯色結構設計，從而在織物中實現2種漸變色彩效果。圖2示出具體的設計流程。在甲緯∶乙緯為2∶1的單經雙緯結構中，2種遮蓋技術點的存在，保證了乙緯、甲緯在織物表面時都能遮蓋里緯，并實現漸變顯色效果。

圖2 基于2比1緯排的緯二重漸變顯色結構設計流程圖Fig.2 Design process of gradient weft-backed structure based on 2∶1 weft arrangement

2 設計方法

根據上述設計原理，基于2比1緯排的緯二重漸變顯色結構設計需先構建結構模型，如圖3所示。在紗線配置上，織物使用1個系統經紗和2個系統緯紗(甲緯和乙緯)，且甲、乙緯的緯紗排列比是2比1。 甲緯分為奇數甲緯和偶數甲緯。甲緯組織是由甲緯與經紗交織而成(奇、偶數甲緯分解組織分別通過奇、偶數甲緯與經紗交織而成)，乙緯組織是由乙緯與經紗交織而成。乙緯組織的經紗循環數與甲緯組織相等，緯紗循環數是甲緯組織的一半[13]。根據地結型緯二重結構織錦的組織結構特點以及實際生產需求，本文限定甲緯組織的可選組織有斜紋與緞紋，組織循環數是2R×2R(R表示乙緯的緯紗循環數，其取值是正整數，且2≤R≤24)，取值區間是(4×4, 48×48)；乙緯組織的可選組織有隔經平紋、隔經斜紋與隔經緞紋，組織循環數是2R×R，取值區間是(4×2, 48×24)[13]。

甲緯和乙緯的紗線排列有3種方式：乙緯、甲緯、甲緯(簡稱乙甲甲)，甲緯、乙緯、甲緯(簡稱甲乙甲)和甲緯、甲緯、乙緯(簡稱甲甲乙)。這3種排列方式下的結構遮蓋原理相同，不同的只是奇、偶數甲緯和乙緯的相對位置。3種排列方式下的組織結構存在以下關系：將甲乙甲模型的組織全體下移或上移1緯可分別得到乙甲甲和甲甲乙模型的組織；反之，將乙甲甲模型的組織全體上移1緯或2緯可分別得到甲乙甲和甲甲乙模型的組織；將甲甲乙模型的組織全體下移1緯或2緯可分別得到甲乙甲和乙甲甲模型的組織。此外，每種模型根據顯色組合方式的不同又可分為模型一和模型二，因此，基于2比1緯排的緯二重漸變顯色提花織物的結構模型共有6種(見圖3)。模型一(見圖3(a)、(c)和(e))中，表緯為乙緯，乙、甲緯組織分別為表、里組織；模型二(見圖3(b)、(d)和(f))中，表緯為甲緯，甲、乙緯組織分別為表、里組織。由此可知，基于2比1緯排的緯二重漸變顯色結構設計分為表緯為乙緯和表緯為甲緯2部分設計。本文以甲乙甲模型為例展開討論，需針對模型一和模型二設計2組表、里組織和遮蓋技術點，最終完成2個影光組織庫的設計。以下以組織循環數為16×16的甲緯組織為例，對2部分結構設計進行具體說明。由甲、乙緯組織的關系可知乙緯組織的組織循環數為16×8。

2.1 表緯為乙緯的結構設計

當表緯為乙緯時，針對甲乙甲模型一的結構設計方法主要包含以下4個步驟：里組織A的選定，表組織B和遮蓋技術點B的設計，表組織B的表層影光組織庫設計和組合組織庫設計及驗證。

1)里組織A的選定。從甲緯組織的可選組織中選出1個經面組織。本文采用16枚11飛經面緞紋，起始點是左下角(經,緯)=(1,1)。

2)表組織B和遮蓋技術點B的設計。根據里組織A的特征進行設計。遮蓋技術點B的設計流程如圖4所示。

圖4 遮蓋技術點B的設計流程Fig.4 Design process of backed points B

設計方法是：將里組織A反向得到起始點為(1,1)的16枚3飛緯面緞紋作為反向組織IA；再將IA按奇、偶數緯分解成組織IA1和IA2，他們是組織循環數為16×8、飛數為6、起始點分別為(1,1)和(4,1)的隔經緯面緞紋；最后將IA1和IA2的經組織點疊加得到遮蓋技術點B，組織循環數是16×8。

設計表組織B需要確定組織循環數、飛數和起始點位置。當表緯為乙緯時，表組織B就是乙緯組織，組織循環數為16×8。根據組織循環數和飛數的關系可知，表組織B的飛數可選擇2、6、10和14。根據遮蓋原理和遮蓋技術點B的特征進一步確定表組織B的飛數和起始點位置。表組織B的經組織點所有可能存在的地方就是遮蓋技術點B中緯組織點所處的位置。在確保交織平衡的同時，表組織B可在遮蓋技術點B的緯組織點所在的地方每緯挑出1個填充經組織點得到。當表組織B的飛數和IA1或者IA2的一致時，表組織B與遮蓋技術點B每一緯的經組織點相對位置保持一致，在影光加強時最為規律，且通過起始點位移法和遮蓋技術點B經組織點疊加篩選法，獲得的表組織B的備選組織個數最多。表組織B優選飛數為6，在組織循環數是16×8 的格子里先設置一系列組織，第1個組織是起始點為(1,1)的緯面組織，接著將第1個組織的經組織點沿著緯線方向移動1個組織點的位置以獲得第2個組織，依此類推，直至起始點位置變成(16,1)時停止；接著從這一系列組織中除去經組織點與遮蓋技術點B重疊的組織(IA1和IA2)，獲得表組織B的全部備選組織如圖5所示，總共有2R-JB=16-2=14個[13]。JB表示遮蓋技術點B在1個完整的組織循環中單根緯紗上的遮蓋技術點的數量，此處JB=2。從中選擇起始點位置靠近IA1和IA2的組織作為表組織B，即起始點為(5,1)和(16,1)的組織，以使得表層影光組織庫里組織點可增加得更為連續。本文選擇組織循環數為16×8，起始點為(5,1)， 飛數為6的隔經緯面緞紋作為表組織B。

圖5 表組織B的備選組織Fig.5 Options for face weave B

3)表組織B的表層影光組織庫設計。在保證遮蓋技術點B存在的同時，將表組織B從起始點開始按一定的加強方向和加強點數設計1個從緯面過渡到經面組織的影光組織庫[14]。為使緯浮點盡可能連續，加強方向采用緯向過渡[15]，而具體的加強方向(左、右或左右同時)需根據表組織B和遮蓋技術點B的特征而定。表組織B的起始點是(5,1)，遮蓋技術點B第1緯的2個經組織點的位置分別是(1,1)和(4,1)，當表組織B向左加強1個點或向右加強12個點時會遇到遮蓋技術點B的這2個經組織點，因此采用向右加強。組織的加強點數NB決定了表組織B表層影光組織庫里組織的總數量，取值范圍為1≤NB≤R，且NB為正整數，具體取值可根據所需灰度級別而定。當NB=1時，所得表層影光組織庫中的組織總數最多，有R(2R-JB-1)+1個；當NB=R時，所得組織總數最少，有2R-JB個。本文將表組織B從(5,1) 開始沿緯向向右一次加強8個點，遇到遮蓋技術點B時跳過，再繼續加強，獲得1個組織總數量是2R-JB=16-2=14個的最小表層影光組織庫(緯向加強，NB=R)如圖6所示。

圖6 表組織B的最小表層影光組織庫Fig.6 Minimum shaded weave database of face weave B

4)組合組織庫設計及驗證。甲緯和乙緯以2∶1 的比例排列，將里組織A和表組織B分別填充在甲緯和經紗、乙緯和經紗交織的地方，依據該方法將里組織A與表組織B的表層影光組織庫里的所有組織一一組合，獲得表緯為乙緯的組合組織庫(緯向加強，NB=R)如圖7所示。

圖7 表緯為乙緯的組合組織庫Fig.7 Combined weave database with face weft yarn of weft B

為確保遮蓋和漸變效果的有效性，需對所獲得組織庫的有效性進行檢驗，只需檢驗第1個和最后1個組合組織的遮蓋效果即可[14]。結果表明圖7中的這2個組合組織可達到里組織的每緯都被鄰近的表組織遮蓋的要求，據此證實了表組織B的表層影光組織庫中的每個組織和里組織A結合都可確保存在遮蓋效果，且織物表面可實現乙緯漸變顯色效果。

2.2 表緯為甲緯的結構設計

表緯為甲緯時，針對甲乙甲模型二的結構設計方法，同樣包含里組織B的選定，表組織A和遮蓋技術點A的設計，表組織A的表層影光組織庫設計，組合組織庫設計及驗證4個步驟。

1)里組織B的選定。從乙緯組織的可選組織中選出1個經面組織。本文選擇1個隔經經面斜紋，組織循環數是16×8，起始點是(3,1)，緯向飛數是2。

2)表組織A和遮蓋技術點A的設計。根據里組織B的結構特征進行設計。遮蓋技術點A的設計方法如下：先將里組織B反向獲得組織循環為16×8， 起始點為(3,1)，飛數為2的隔經緯面斜紋作為反向組織IB；再將2個IB在經線方向上以1∶1進行排列組合，或者將IB的每一緯在經線方向上向上擴展1緯，得到起始點是(3,1)，飛數是2的16枚隔經緯面加強斜紋作為遮蓋技術點A。

當甲緯作為表緯時，表組織A就是甲緯組織，組織循環數為16×16。根據遮蓋原理和里組織B的特征，進一步確定表組織A的飛數和起始點位置。表組織A的分解組織的經組織點所有可能存在的地方，就是里組織B經組織點所處的位置。在滿足交織平衡的前提下，表組織A的奇(偶)數經分解組織可從里組織B位于奇(偶)數經處的經組織點位置，每緯選擇1個填充經組織點得到，再將這2個分解組織按經向1∶1排列組合得到表組織A。作為優選，表組織A的分解組織其飛數需和IB保持一致，采用2，并通過起始點位移法和IB經組織點疊加篩選法獲得表組織A的備選分解組織。所用的起始點位移法與模型一中設計表組織B時采用的方法相同，不同的是后期疊加篩選法是從所得的系列組織中剔除起始點為(3,1)的IB，獲得表組織A的全部備選分解組織如圖8所示，共有2R-JA=2×8-1=15個。

JA表示遮蓋技術點A在1個完整的組織循環中，單根緯紗上的遮蓋技術點的數量，此處JA=1。將表組織A的備選分解組織按起始點位置為奇、偶數經分為奇數經備選分解組織庫(見圖8(a))和偶數經備選分解組織庫(見圖8(b))，他們分別有R-JO=8-1=7個和R-JE=8-0=8個組織。JO(JE)表示遮蓋技術點A在1個完整的組織循環中，每根緯紗上位于奇(偶)數經上的遮蓋技術點的數量。從表組織A的2個備選分解組織庫中各選1個組織按經向1∶1排列組合可獲得表組織A的所有備選組織如圖9所示，共有2×7×8=112個。為獲得組織點增加更為連續的表層影光組織庫，本文選擇E2-O2組織為表組織A，其是由起始點分別為(4,1)和(5,1)的E2和O2，按經向1∶1排列組合成的起始點為(4,1)的16枚緯面斜紋。

3)表組織A的表層影光組織庫設計。在保證遮蓋技術點A存在的同時，將表組織A從起始點開始沿緯向加強NA點，取得表組織A的1個表層影光組織庫。根據表組織A和遮蓋技術點A的特征確定具體的加強方向，表組織A和遮蓋技術點A的起始點分別是(4,1)和(3,1)，表組織A向左加強1個點或向右加強14個點時遇到遮蓋技術點，因此，采用向右加強。組織加強點數NA決定了表組織A的表層影光組織庫里組織的總數量，取值范圍為1≤NA≤2R， 且NA為正整數，具體取值需根據所需灰度級別確定。當NA=1時，所得表層影光組織庫中的組織總數最多，有2R(2R-JA-1)個；當NA=2R時，所得組織總數最少，有2R-JA個。本文將表組織A從(4,1)開始沿緯向向右一次加強16個點，當碰到遮蓋技術點A時就跳過不加強，最終得到表組織A的1個最小表層影光組織庫(緯向加強，NA= 2R)如圖10所示，組織的總數量是2R-JA=16-1=15個。

圖10 表組織A的最小表層影光組織庫Fig.10 Minimum shaded weave database of face weave A

4)組合組織庫設計及驗證。甲緯和乙緯以2∶1的比例排列，將里組織B和表組織A分別填充在乙緯和經紗、甲緯和經紗交織的地方，依據該方法將里組織B和表組織A的表層影光組織庫里的所有組織一一組合，獲得表緯為甲緯的組合組織庫(緯向加強，NA=2R)如圖11所示。對圖11中第1個和最后1個組合組織進行檢驗，以確保漸變和遮蓋效果的有效性，結果發現這2個組合組織可達到表組織在表面顯色時不受里組織影響的效果，據此證實了表組織A的表層影光組織庫里的每個組織與里組織B結合都可確保遮蓋效果的存在，且織物表面可實現甲緯漸變顯色效果。在實際應用中，圖11最后1個組合組織在織物表面顯示為經浮長，需被剔除，所以可用的組織總數實際為2R-JA-1=16-1-1=14個。

3 設計實踐

圖12示出基于2比1緯排的緯二重漸變顯色提花織物的設計流程。

所設計的數碼紋樣圖由2種漸變色組合而成，將次要漸變色紋樣層的灰度級別處理成14級或以下，并與圖7中的組織一一替換；將主要漸變色紋樣層的灰度級別處理成14級或以下，并與圖11中的前14個組織一一替換獲得組合組織圖，通過工藝設計、上機織造得到具有2種漸變色的織物，具體的工藝參數如表1所示。

表1 基于2比1緯排的緯二重漸變顯色提花織物設計的工藝參數Tab.1 Technological parameters of gradient weft-backed jacquard fabric based on 2∶1 weft arrangement

圖13示出紋樣設計圖及實物正面、反面和細節效果圖?？椢锉砻鎸崿F了黑色漸變到白色。紅色漸變到白色2種顯色效果。其中黑色漸變部分表面 2緯遮蓋背面1緯，既提高了漸變色彩的飽和度和細膩度，又節省了背面乙緯的紗線用量，適合應用于面積占比大的漸變色部分；而紅色漸變部分為表面 1緯遮蓋背面2緯，適合應用于面積占比小的漸變色部分。由上述可知，基于2比1緯排的緯二重漸變顯色提花織物的設計可在同一織物中實現以甲緯漸變為主、乙緯漸變為輔的2種漸變色彩效果，既增加了織物的色彩豐富度又提高了紗線的利用率。

圖13 基于2比1緯排的緯二重漸變顯色提花織物設計圖及織物效果圖Fig.13 Design pattern and fabric effect of gradient weft-backed jacquard fabric based on 2∶1 weft arrangement. (a) Design pattern; (b) Face effect of fabric; (c) Reversed effect of fabric; (d) Gradient effect of fabric

4 結 論

本文基于2比1緯排的緯二重漸變顯色結構設計是基于數碼提花技術對傳統地結型緯二重結構織錦的傳承與創新，打破了傳統裝造在結構設計上的限制，將基于2比1緯排的緯二重遮蓋結構和影光組織有效結合，在織物中實現以甲緯漸變為主、乙緯漸變為輔的2種漸變效果，其中甲緯漸變最大顯色組織數為2R(2R-JA-1) 個，適用于面積占比大的漸變色部分，乙緯漸變最大顯色組織數為R(2R-JB-1)+1個，適用于面積占比小的漸變色部分。本文設計有效提高了紗線利用率和色彩表現能力，可為傳統織錦的結構創新和品種開發提供借鑒思路。