艾德萊斯傳統織造工藝的3D數字模擬

摘 要：受到現代紡織工業化進程的影響，中華民族諸多傳統織造工藝面臨著較大傳承困境。為給艾德萊斯傳統織造工藝提供搶救性保護，通過田野考察新疆維吾爾自治區和田市吉亞鄉，并結合相關文獻資料，對艾德萊斯組織、織機結構、織造原理進行分析，應用3D Max技術平臺精確創建艾德萊斯傳統織機數字模型，聯動Keyshot技術軟件對織機模型賦予仿真材質，制作織造工藝模擬動畫。通過3D模型精確地記錄傳統織機的結構細節，生成織造模擬動畫以及形成交互展示，生動地解析艾德萊斯傳統織造工藝。文章實現了傳統工藝數字可視化記錄，使人們更便捷、直觀地學習和了解織造工藝，對艾德萊斯傳統織造工藝在現代科技時代中傳承發展有一定的促進作用。

關鍵詞：艾德萊斯；織造工藝；數字模型；模擬技術；保護與傳承

中圖分類號：TS105.1

文獻標志碼：A

文章編號：1009-265X（2024）08-0127-08

收稿日期：20231219

網絡出版日期：20240320

基金項目：新疆大學研究生課程思政示范課程項目（XJDX2023YKCSZ04）

作者簡介：秦小婷（1998—），女，四川達州人，碩士研究生，主要從事紡織科學與工程方面的研究。

通信作者：張瑜，E-mail：562759500@qq.com

艾德萊斯是一種有近兩千年歷史、具有濃郁地域特色的傳統手工絲織品^［1］，是絲綢之路文化交融的“活化石”^［2］。艾德萊斯顏色絢麗，紋樣圖案充滿了動感且富有生命力，如一幅生動的畫卷，形成了新疆獨特的民族文化印象^［3］?！鞍氯R斯織染工藝”在2008年列入國家第二批“非遺”名錄^［4］。艾德萊斯傳統織造工藝是中國傳統工藝的珍貴代表，承載著民族的創造力和藝術智慧，蘊含著深厚的文化價值和藝術內涵。而到了現代社會，艾德萊斯傳統織造工藝因學習周期較長，工作生活單調乏味，年輕一代相對較少研習這一傳統工藝，目前從業者年齡偏大。工藝傳承主要依靠老一代的工匠口頭教授和實際實踐，缺乏書面記錄和體系化的教材。當代智能制造工業的迅速發展，又使艾德萊斯傳統織造技藝逐漸被自動機械織造替代。這些情況對傳統艾德萊斯織造工藝的保護與傳承構成了嚴峻的挑戰。

近年來，三維數字模擬技術的發展為非遺傳統工藝的保護與傳承帶來了新的路徑。目前已有許多學者在這方面做了探索，如盧毅^［5］在三維軟件Maya中根據實際測量的數據對織機進行三維建模，創建3D織機以及還原織造過程，讓使用者獲得身臨其境的體驗；于寒等^［6］針對柯爾克孜族約爾麥克，利用數字化技術建立約爾麥克數據庫和織造工具三維模型，實現織造技藝的動態展示，增強了非遺約爾麥克傳承與保護，擴大了傳播范圍?；谖墨I資料和實地考察，本文以艾德萊斯傳統織造工藝為研究對象，創建3D織機模型來進行織造工藝的模擬，為傳統工藝與現代數字化技術結合提供一定的理論參考。

1 艾德萊斯傳統織造工藝

艾德萊斯是一種經過千年歷史長河沉淀而發明創造的傳統織造工藝產品，是中國先民在勞動制作中的智慧凝結。在對艾德萊斯相關文獻資料收集查閱的基礎上，結合田野考察艾德萊斯主要產地，包括新疆維吾爾自治區和田市吉亞鄉吉亞麗人艾特萊斯絲綢生產基地、和田市冠士絲綢艾德來斯專業合作社、和田博物館等地，同時對艾德萊斯的組織結構、傳統織造工具、工藝的制作流程進行了梳理與分類研究。和田市吉亞鄉織造艾德萊斯的工廠多是私人企業，有的也只能稱作是“家庭作坊”，吉亞麗人艾特萊斯綢有限公司是當地最大的艾德萊斯生產基地。吉亞鄉的艾德萊斯作坊雖然多，不過大都改成了使用較現代的電動機器，吉亞麗人艾特萊斯生產基地是現存唯一一家完整保留了全手工制作艾德萊斯的手工作坊。因此，重點對和田市吉亞麗人艾特萊斯絲綢生產基地進行了調研，與傳承工匠進行訪談，深入學習艾德萊斯的織造工藝，并測量艾德萊斯織機的具體尺寸數據，以便在創建三維織機模型時作為參照。

1.1 艾德萊斯組織結構

傳統艾德萊斯的獨特之處在于織物圖案全靠扎染經線顯花，緯線為單色，不用經、緯線起花，扎染經線和單色緯線實物圖如圖1（a）—（b）所示。傳統艾德萊斯組織結構為6枚不規則經面緞紋^［7］，織物組織結構如圖2所示。艾德萊斯的組織結構使得經線盡可能露在布面，而使大部分緯線隱于布背，凸顯出了經線的彩色圖案紋樣。艾德萊斯花紋圖案種類和形式很多，但總體而言主要分成了花卉植物、器物、自然物象以及幾何紋樣^［8］。

1.2 艾德萊斯傳統織機構造

新疆維吾爾自治區和田地區吉亞鄉使用的艾德萊斯傳統織造設備為有梭木制織機。艾德萊斯傳統織機側立面如圖3（a）所示，從圖中可以看出，織機的主要結構部件有：機身架、綜框、木踏板、筘、卷布軸、梭、分經器具和墜經裝置，織機從墜經架到綜框之間經線有些傾斜，但和典型的斜織機相比，傾斜度平緩了很多。艾德萊斯傳統織機側立面結構繪制如圖3（b）所示，織機根據艾德萊斯的組織結構配置6頁綜框，并且每頁綜框都用對應的木踏板來控制升降。經線面上安置了3根分經器具，靠近墜經架一側的分經桿，將經線平行地、成股地分隔；另外2根分經桿靠近織機機身，將經線上下交叉地平鋪。

艾德萊斯傳統織機正面如圖4（a）所示，從圖中可以看出，機身部分由機身架、筘、綜框、木踏板、彈簧、卷布軸等組成?；跈C身各部件的位置關系和連接方式，傳統織機正面結構繪制如圖4（b）所示，其中筘、綜框、木踏板和彈簧之間組成織造過程的聯動裝置，綜框安裝在機身的中部，上桿用線繩與彈簧連接懸掛在橫桿上，下桿用線繩與木踏板相連接。

墜經架固定在地面上，正立面呈梯形，木架中間位置安裝了一轉軸，轉軸帶動圓木轉動，艾德萊斯的經線均勻地平鋪在圓木上，被下面墜經石的力量拉得很緊，經線的另一端連在織布機上。艾德萊斯織機墜經裝置如圖5所示。

1.3 織造原理

艾德萊斯經線開梭口如圖6所示?？椩鞎r，由單腳踩一根木踏板，牽引與其相連的一頁綜框同時向下移動，使經線上下分開完成開梭口動作，每織入1根緯紗只有1頁綜框下降。由于綜框與木踏板是通過線繩連接進行工作的，為了避免線繩間相互干擾，踩木踏板的順序并不是按木踏板的排列順序自左向右或者自右向左地進行，而是從右開始，先踩兩側的木踏板，然后逐漸踩向中間的木踏板。具體操作是先踩木踏板1，再踩木踏板6，再是木踏板2和5，最后是木踏板3和4。織機木踏板與綜框的對應關系如圖7所示，將綜框從前至后編成1號至6號的順序號，與其相連的木踏板編號分別對應為5號、1號、6號、3號、4號、2號。

2 艾德萊斯傳統織機3D模擬

目前三維數字模擬軟件較多，應用較普遍的技術軟件有3D Max^［9］、Solidworks^［10］、Maya^［11］等。尋找較好的技術軟件對艾德萊斯織造工藝進行三維模擬至關重要。Autodesk公司出品的3D Max三維建模軟件具有全能的建模工具^［12］、強大的動畫制作能力^［13］，能與支持多種材質和光源渲染^［14］、逼真的陰影和反射效果的KeyShot軟件聯動^［15］，使得創建結構復雜的艾德萊斯傳統織機三維模型成為可能。確定3D模型創建技術軟件后，按照以下步驟創建艾德萊斯傳統織機3D數字模型： 織機各部件數據測量、繪制織機側面、正面、背面視圖的矢量圖、3D Max軟件分組塊1∶1建模、Keyshot軟件模擬織機材質。艾德萊斯傳統織機3D模擬流程如圖8所示。

2.1 建立3D織機模型

艾德萊斯傳統織機主要構件為機身架、一筘、一卷布軸、一梭、六頁綜框、六個木踏板、分經桿、墜經木架、圓木轉軸、墜經石。在3D Max軟件中按照測量的數據1∶1創建織機3D模型，對織機的各個部件從簡單到繁雜、從下往上地創建三維模型?？棛C三維模型構建步驟如圖9所示，以機身、織物和經

線、墜經裝置3大組塊分步驟建模，具體建模步驟為：先創建機身組塊部件，包括機身立面、坐板、卷布軸、筘、綜框、腳踏板、彈簧和固定桿等；然后創建墜經裝置組塊，包括立面木架、圓木轉軸、墜經石和線繩等；最后創建織物和經線組塊，包括織物、經線、分經桿、經線捆等。為便于后期制作織造模擬動畫，需在建模過程中檢查織機各個機構成組是否精準。

2.2 織機模型材質仿真制作

艾德萊斯傳統織機的3D模型仿真模擬要以實際織機的材質和色彩為出發點，對各個部件分別賦予對應的材質。首先將創建的艾德萊斯織機三維模型導入Keyshot軟件中，點擊材質球拖拽至對應部件上，并調節顏色、反射參數、表面紋理、機身底座、機身立面、墜經架、筘、卷布軸和腳踏板等賦予木紋材質，再統一調節顏色和表面紋理參數；綜框、彈簧等賦予金屬材質；織物賦予面料材質，模擬制作面料圖案貼圖，原圖來自中國國家博物館，織機3D模型各材質調節參數如圖10所示。

調整材質各項參數后，再對艾德萊斯織機各部件的紋理貼圖位置進行調整，讓織機整體的材質和外觀紋理都更為細膩真實，從而把傳統木質織布機中不同部件的材質、紋理、造型等特點清晰地顯示出來，并添加環境燈光hdr模擬，最終完成艾德萊斯織機3D模型材質模擬如圖11所示。

3 織造工藝三維模擬

3.1 織機工藝模擬動畫制作

運用三維數字動畫技術，展示艾德萊斯傳統織機的結構部件，模擬織機織造過程，實現多角度、可視化地觀看和學習艾德萊斯織造工藝。通過對艾德萊斯傳統織造工藝進行歸納分析，總結出艾德萊斯傳統織機織造過程中的關鍵動作：降綜開口運動、投梭引緯運動、打緯運動的循環操作。艾德萊斯織造過程關鍵步驟如圖12所示，首先踩一個腳踏板牽引一頁綜框下降，與此同時另外五頁綜框位置不變，從而經紗上下分開形成開口；然后緯線經木梭從開口穿過；最后用筘打緯。

數字模擬動畫的制作流程包括：設定關鍵幀、分鏡頭與腳本設計、渲染輸出、動畫合成、后期剪輯等^［16］。考慮到渲染的時間和序列幀總數量，將幀速率定為24幀/秒。模擬動畫展示內容包括艾德萊斯織機各部件介紹、部件組裝和織造工藝過程，其中涵蓋的動作較多，因此在動畫制作前先設計和撰寫分鏡頭腳本，以理清整體制作思路，模擬動畫分鏡頭腳本如表1所示。

根據分鏡頭腳本的設計，在3D Max中模型部件添加骨骼綁定，聯動Keyshot軟件設置好畫面鏡頭視角; 確定每一個視角的動畫時間長度，并細分單個部件展示、織造動作大致需要的幀數；然后手動調整好所有的動畫效果，將分鏡頭的動畫渲染輸出為mp4格式；導入Adobe After Effects軟件中剪輯制作，后期添加文字字幕、配音和配樂；完成艾德萊斯織造工藝數字模擬動畫。織造動畫如圖13—圖15所示。

3.2 織造工藝模擬展示

相對于艾德萊斯工藝坊現場織造演示在時間和地域方面的局限，織造工藝數字以數字技術模擬展示和記錄，讓工藝傳承者和民眾更自由、便捷地觀看與理解艾德萊斯傳統織造工藝的精髓。將織機模型在Keyshot軟件中輸出XR和VR交互文件，設置模型的交互程序，包括旋轉、平移、放大局部細節的手勢動作，實現艾德萊斯織機3D數字模型人機可操作性互動。制作艾德萊斯織造工藝展示界面，界面呈現4個版塊，分別是“艾德萊斯織機3D數字模型”“織機各部件展示動畫”“織機部件組裝動畫”和“織造工藝過程動畫展示”。在“艾德萊斯織機3D數字模型”版塊中，讓用戶全方位、多角度直觀地了解艾德萊斯織機的結構構造，主要通過用戶與展示界面之間的人機交互操作，如移動，縮放等手勢動作，數字交互展示界面如圖16所示。對于“織機各部件展示動畫”版塊，先以定格的展示視角讓用戶直觀詳細地了解織機各個部件的名稱和功能，再360°旋轉展示各個部件的細節結構。在“織機部件組裝動畫”版塊中，織機各個部件分別從不同方向移動至場景中央，組裝成織機模型，讓用戶清晰地了解織機各部件之間的聯接構成?！翱椩旃に囘^程動畫展示”版塊展示織機織造過程，包括降綜開口、投梭引緯、筘打緯運動，將織機織造過程各個部件的運作原理和步驟進行清晰明了地展示出來。艾德萊斯織造工藝數字交互展示的實現，給民眾帶來了生動有趣的觀看和學習體驗，觀者可以根據個人興趣觸摸選項，從各個角度觀察織機各部件細節以及觀看模擬動畫。

4 結語

結合3D數字模擬技術，實現艾德萊斯傳統織造工藝數字化存儲，將在工坊里復雜的織造工藝理論普及大眾，讓這項寶貴工藝在新的科技時代中傳承下去。本文以文獻資料和實地考察為基礎，對艾德萊斯組織結構、傳統織機結構、織造原理進行了分析歸納；應用3D Max技術軟件輸入各個部件的具體尺寸數據，結合技術軟件的建模命令工具精確構建織機三維數字模型；聯動Keyshot軟件針對傳統織機各部件的真實材質，調整3D模型材質顏色、紋理、粗糙度、漫反射等參數設置，實現織機模型仿真表現；制作艾德萊斯織造工藝數字模擬動畫，包括織機各部件的介紹與組裝、艾德萊斯織造過程；創建艾德萊斯織造工藝人機交互展示界面，結合織機模型XR和VR交互文件實現織造艾德萊斯織機3D數字模型人機可操作性互動，并展示織機部件介紹、織機組裝和織造過程動畫來解析艾德萊斯傳統織造工藝。

3D數字模擬讓民眾更直觀、方便地學習與理解傳統織造工藝，促進了艾德萊斯傳統織造工藝的可持續發展。此外，在這個數字科技新時代，也可以參照本文思路，利用3D數字模擬技術對于其他非遺傳統工藝進行保護與傳承。

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3D digital simulation of traditional weaving technology of Aidelaisi

QIN Xiaoting¹， ZHANG Yu¹， WANG Shuai²

（1.School of Textiles and Clothing， Xinjiang University， Urumqi 830000， China; 2.School of Construction Machinery， Chang'an University， Xi'an 710064， China）

Abstract： "The traditional weaving technique of Aidelaisi has rich historical， cultural and technical value and is a precious intangible cultural heritage of the Chinese nation. Aidelaisi has bright colors and vibrant patterns， representing the unique national culture of Xinjiang. Its concentrated production area is in Jiya township， Hotan prefecture， Xinjiang. However， in the contemporary era of rapid development of intelligent manufacturing， the protection and inheritance of Aidelaisi weaving technology is facing greater difficulties because the traditional weaving technology of Aidelaisi is extremely complex and the main inheritance method is backward.

To improve this situation， three-dimensional digital simulation technology was used to digitally simulate the traditional Aidelaisi weaving process， making the recording and presentation of the weaving process more vivid. This article first reviewed and sorted out relevant literature on Aidelaisi， and investigated Giya township， Hotan prefecture where Aidelaisi is produced， and collected and organized the relevant information on Aidelaisi weaving technology through photography， audio and video for classification and storage. Based on the collected data， the fabric structure， loom structure and weaving principle of Aidelaisi were analyzed. Then， 3D Max modeling technology software was used to group the loom parts into blocks， and a 1：1 digital model of Aidelaisi's traditional loom was created from being simple to being complex and from bottom to top. The linked Keyshot technology software was used to give the loom model corresponding materials， accurately simulating every detail and texture of the loom. The material， color， shape， length， width， height and other characteristics of each component were clearly presented to achieve simulation effects. Subsequently， the digital simulation animation of Aidelaisi weaving process was produced through the process of key frame setting， storyboard and script design， rendering output， animation synthesis， and post-editing. The digital simulation animation content included the assembly of loom components and the weaving process， clearly demonstrating the operational relationship between the various components of the loom. A human-computer interactive display interface for Aidelaisi's weaving process was created， allowing one to observe the details of each component of the loom and watch weaving simulation animations from all angles.

By displaying 3D digital loom models and weaving animation results on Internet platforms such as digital libraries， digital recording of the Aidelaisi weaving process can be achieved. Such digital records not only facilitate learning and research， but can also serve as important materials for craft inheritance. The application of 3D simulation technology to digitally display the difficult traditional weaving process that can only be demonstrated by on-site weaving in the weaving craft workshop breaks through the limitations of time and space， allowing people to learn and understand the process in a more convenient and intuitive way anytime， anywhere， so that they can quickly master the principles of weaving and its inherent laws. The combination of traditional Aidelaisi weaving technology and three-dimensional digital simulation technology gives this traditional handicraft a new vitality in modern society and is better protected and inherited. This three-dimensional digital technology with intuitive visualization， dynamic display and good interactivity can also be applied to the inheritance of other intangible cultural heritage weaving techniques.

Keywords： Aidelaisi; weaving technology; digital modeling; simulation technique; conservation and heritage