刺繡針法對繡品光澤度的影響機制

中圖分類號：TS141 文獻標志碼：A 文章編號：1009-265X（2025）07-0128-09

考究中國刺繡三千年歷史，平針繡（平繡）始于東漢末年或三國前期，唐中期逐漸興盛，明清時進入全盛，直至近代，都是占據(jù)中國刺繡半壁江山的主流繡種1。平繡以“平、齊、光、亮”為工藝標準，光澤度是影響平繡整體視覺風格的重要因素之一[2]隨著社會的變化革新，針法的多元化極大地豐富了平繡的表現(xiàn)形式[3]，光澤效果也隨之而變。亂針繡作為平繡技法現(xiàn)代化轉型代表[4]，改變了平繡“密接其針、排比其線”的常規(guī)針法，通過向不一、絲線交疊的特色針法[1]，進發(fā)出與平繡截然不同的明暗光澤[5]。

在織物光澤研究領域，紡織品的織造密度[6]組織結構[7]和浮長[8]都是影響光澤的重要因素；而刺繡作為更復雜的織物，其光澤度的影響因素值得細化研究。有學者認為在確保外在因素，如繡地顏色、光源角度、位置視角一致的情況下，影響刺繡光澤度的內(nèi)在因素主要包括繡線和針法[9]。現(xiàn)有研究則表明，針法屬性中的排線方向、針腳長度及疏密程度對平繡光澤度有顯著影響[10]，但這些研究并未深入探討針法因素如何影響光澤度。

隨著計算機技術的發(fā)展，刺繡針法逐步實現(xiàn)數(shù)字化。研究者通過基于特征提取算法（SIFT）的針法特征提取算法[11]和手繡針法的數(shù)字化模擬[12]等技術，推動了刺繡工藝的數(shù)字化保護。計算機輔助的亂針繡制作技術已實現(xiàn)了繡線顏色的自動選擇，并通過優(yōu)化算法減少了成品與原圖的色差[13]。基于圖像分解的亂針繡效果模擬及針法庫的建立[14]為亂針繡數(shù)字化傳承奠定了基礎。然而，這些研究主要集中于針法的數(shù)字化模擬，未涉及刺繡的光澤屬性，也未探討針法與光澤度之間的關聯(lián)。

本文借助機繡模擬針法參數(shù)，基于交互正交實驗分析影響平繡光澤度的常規(guī)針法要素，探究影響平繡光澤度的最佳針法組合，并以亂針繡為特例，重點探討在特色針法與常規(guī)針法交互作用下，刺繡光澤度的影響機制以及不同針法條件下亂針繡光澤表現(xiàn)的數(shù)學擬合模型的構建。

1實驗

1. 1 材料與儀器

材料：白壞布； 120tex/2 的藍色滌綸繡線，該規(guī)格繡線的細度與刺繡中最基礎的1根真絲手繡紗線接近， 86.67dtex 。

軟件與儀器：Wilcom繡花軟件（WilcomEmbroideryStudio，Wilcom公司）、Mana繡花機（諸暨瑪娜機械制造有限公司）、YG268三角度光澤度計（選擇孔徑 3cm×3cm ，通用型 60^° 角，廣東三恩時科技有限公司）。

1. 2 實驗方案

1. 2. 1 平繡實驗設計

GlossUnits（光澤單位）是衡量物體表面反射光線能力的一個無量綱單位，故本文選擇 G 代表光澤度。基于文獻檢索與亂針繡傳承人調研結果，本文選取3項常規(guī)針法因素進行交互正交實驗設計，分別為針腳長度、疏密程度、排線方向，并設置3個不同水平。針腳長度與疏密程度的水平選取實際刺繡中傳承人常用的代表性規(guī)格，排線方向則通過單因素實驗設定。

單因素實驗設置 0^°～165^° 的角度范圍，順時針以 15^° 為檔差，共計12個排線方向。使用刺繡打版軟件Wilcom繪制排線方向為 0^°，15^°，30^°，45^° 60^°，75^° 的6塊刺繡樣板，并采用Mana繡花機制備試樣，縫制過程與最終試樣如圖1所示。剩余90^°?105^°?120^°?135^°?150^°?165^° 由上述6試樣旋轉 90^° 獲得。采用YG268三角度光澤度計測量試樣，每塊測3次，做均值處理。通過分析比對，設置水平1、水平2、水平3所對應的排線方向，分別記為 X₁，X₂，X₃ 。

Fig.1Preparationand physical presentationof samples for single-factor experiments in flat stitch embroidery

選擇正交表 L₂₇（3¹³） ，3、4列為A、B的交互列，6、7列為A、C的交互列，8、11列為B、C的交互列，9、10、11、12列為空白列，用于分析誤差。交互正交實驗方案設計如表2所示。數(shù)據(jù)分析采用SPSS進行方差和極差分析。

1. 2.2 亂針繡實驗設計

由于平繡與亂針繡針跡間存在差異，針跡對比如圖2所示，本文在上述常規(guī)針法因素的基礎上，增加了亂針繡特色針法因素一交叉角度進行交互正交實驗設計。亂針繡通常表現(xiàn)為滿鋪，即繡線交叉覆蓋不留空隙，因此，繡線長度和疏密程度這兩項常規(guī)針法因素并不適用，將重點探討排線方向與交叉角度兩個因素對亂針繡光澤度的影響機制，同樣通過單因素實驗設定交叉角度的3個水平。

圖1平繡單因素實驗試樣制備與實物呈現(xiàn)

圖2平繡與亂針繡針跡對比

Fig.2Comparison of stitch patterns between flat stitch embroidery and disordered stitch embroidery

實驗中，設置交叉角度范圍為 0^°～165^° ，以 15^° 為檔差，共計12個交叉角度。7個不同交叉角度的刺繡樣板與實物如圖3所示，制備 0^°，15^°，30^°，45^° 60^°，75^° ！ 90^° 的7塊刺繡試樣。剩余 165^°，150^° ，135^°?120^° 、 105^° 的5塊試樣分別由 5^°，30^°，45^° ）60^°?75^° 旋轉 90^° 所得。測量試樣并分析對比，設置水平1、水平2、水平3所對應的交叉角度，分別記為Y₁，Y₂，Y₃ 。

圖37個不同交叉角度的刺繡樣板與實物

Fig.3Seven embroidered samples and their physical counterparts with different crossing angles

選擇正交表為 L₉（3⁴） ，3列為 _A，B 的交互列，4列為空白列，用于分析誤差。交互正交實驗方案設計如表4所示。數(shù)據(jù)分析采用SPSS進行方差和極差分析。

2 結果與分析

2.1 平繡光澤度實驗

2. 1. 1 因素和實驗水平確認

基于排線方向單因素實驗可知，不同排線方向下的試樣光澤度存在顯著差異，如圖4所示。排線方向為 0^° 時，光澤度最高。排線方向為 90^° 時，光澤度最低。 G 在 1.63～3.07 之間變化，二者的差值為1.44，最大值約為最小值的1.9倍。則 0^° 為高水平， 90^° 為低水平，考慮水平間檔差的一致性，選擇45^° 作為中水平，即排線方向的三水平中， X₁=0 ，X₂=45 X₃=90 。由此可得，在平繡光澤度交互正交實驗下，3因素和與之對應的3水平如表1所示。

圖4排線方向對刺繡光澤的影響 Fig.4Influence of thread arrangement direction on the glossiness of embroidery

表1針法屬性中影響光澤度的變量及水平

Tab.1Variables and levels influencing glossiness withinstitchattributes

2.1.2 極差與方差分析

根據(jù) L₂₇（3¹³） 正交表制備如圖5所示共27塊刺繡試樣，實驗結果見表2。

分析正交實驗結果，不同針法條件下刺繡光澤度表現(xiàn)出顯著差異， G 數(shù)值變動范圍介于 1.50～ 3.17之間，二者的差值為1.67，最大值約為最小值的2.1倍。這表明刺繡的光澤度與針法條件密切相關，因此，判斷針法條件對光澤度的影響具有重要意義。為了明確各因素及其交互作用對刺繡光澤度的影響程度，進行了極差分析。極差越大，表明該因素的影響越顯著，反之影響則較弱。針腳長度（A）、疏密程度（B）和排線方向（C）所產(chǎn)生的極差值 （R） 分別為：0.04、0.13和0.83。 A×B、A×C、B×C 所產(chǎn)生的 R 值分別為：0.09、0.74和0.18。因此，不同因素及其交互作用對刺繡光澤度的影響按大小順序依次為： C_AxC，B×C，B，A×B，A 。這表明，排線方向對刺繡光澤度的影響最為顯著，是影響刺繡光澤度針法因素中的重要因素

表3為正交實驗方差分析表，經(jīng)分析可得，在所研究的3個針法條件因素中，疏密程度（B）的顯著性水平 Plt;0.05 ，表明疏密程度（B）對光澤度的影響顯著。排線方向（C）的顯著性水平 Plt;0.05 ，說明排線方向（C）對光澤度的影響顯著。針腳長度（A）的顯著性水平 P=0.381gt;0.05 ，表明針腳長度（A）對光澤度的影響不顯著。分析結果還表明，針腳長度（A）與排線方向（C）的顯著性水平 Plt;0.05 ，表明針腳長度（A）與排線方向（C）間的交互作用對光澤度具有顯著影響。針腳長度（A）與疏密程度（B）、疏密程度（B）與排線方向（C）間的交互作用可忽略不計。因此，后續(xù)重點分析針腳長度（A）和排線方向（C）間不同水平的組合方式對于光澤度的影響。

圖5二十七個不同規(guī)格的刺繡樣板與試樣

Fig.5Twenty-seven embroidered samples and test specimens of different specifications

表2針法屬性 ）正交實驗

Tab.2Stitch attributes orthogonal test

表3正交實驗方差分析結果

Tab.3Results of variance analysis for orthogonal experiments

組合A、C因素的不同水平，結果如圖6所示。

圖6針腳長度（A）和排線方向（C）相應水平組合下的光澤度

分析可得，A1C3、A2C3和A3C1組合下的光澤度平均值分別為2.93、2.97和3.09，優(yōu)于其他水平組合，其中 _{A3C1gt;A2C3gt;A1C3} ，A3C1組合的光澤度平均值為3.09優(yōu)于其它水平組合。進一步探討3因素下最佳水平組合，根據(jù)圖7分析，在A3C1條件下，疏密程度為B3水平時光澤度達到最佳，A3B3C1為最佳針法參數(shù)水平組合，即在刺繡針法屬性中，當針腳長度為 12mm ，疏密程度為 0.25mm ，排線方向為 0^° 時，刺繡光澤度最佳。

圖7A3C1條件下不同B水平的光澤度Fig.7Glossiness at different levels of B undertheconditionof A3C1

2.2 亂針繡光澤度實驗

2.2.1 因素和實驗水平確認

基于交叉角度單因素實驗可知，不同排線方向下的試樣光澤度存在顯著差異。如圖8所示，當交叉角度為 0^° 時，光澤度達到最大值 G=3.13 ，而在90^° 時，光澤度降至最低值 G=0.90 。光澤度 G 的均值在 0.90～3.13 之間波動，最大值與最小值的差值為2.23，且最大值約為最小值的3.5倍。基于這些結果，將 0^° 設為高光水平， 90^° 設為低光水平，并考慮水平間檔差的一致性，選擇 45^° 作為中光水平，即交叉角度的三水平中， Y₁=0，Y₂=45，Y₃=90 。由此，在亂針繡光澤度交互正交實驗下，2因素與對應3水平見表4。

Fig.6Glossiness under corresponding combinations of stitch length （A） and thread arrangement direction （C）

圖8交叉角度對刺繡光澤的影響 Fig.8Influence of crossing angle on the glossiness of embroidery

表4影響亂針繡光澤度的變量及水平

Tab.4Variables and levels affecting the glossiness of disordered stitch embroidery

2.2.2 極差與方差分析

根據(jù) L₉（3⁴） 正交表制備如圖9所示，共9塊刺繡試樣，實驗結果見表5。

分析正交實驗結果，刺繡光澤度在不同針法條件下差異顯著， G 的范圍為 1.08～3.18 ，差值為2.10，最大值約為最小值的2.9倍。極差分析表明，交叉角度（B）的影響最大，其極差值 R 為1.11，其次是排線方向與交叉角度的交互作用（ A×B. ），極差值 R 為0.55，而排線方向（A）的極差值 R 為0.47。因此，不同因素及其交互作用對亂針繡光澤度的影響按大小排序依次為： B?A×B?A 。由此可見，在亂針繡中，交叉角度的變化對光澤度的影響最為顯著，甚至超過了排線方向的影響。

圖9不同規(guī)格的刺繡樣板與試樣

Fig.9Embroidered samples and test specimens of varying specifications

Tab.5Stitch attributes orthogonal test

表5針法屬性 L₉（3⁴） 正交實驗

表6正交實驗方差分析結果

Tab.6Results of variance analysis for orthogonal experiments

表6為正交實驗方差分析表，經(jīng)分析可得，排線方向（A）和交叉角度（B）的顯著性水平均為 Plt; 0.05，表明這兩個因素對光澤度的影響均顯著。排線方向（A）與交叉角度（B）之間的交互作用也顯示出顯著性，顯著性水平為 Plt;0.05 。因此，后續(xù)重點分析排線方向（A）和交叉角度（B）不同水平組合對光澤度的影響。

組合 因素的不同水平，從圖10可知，組合A1B1的光澤度平均值為3.17，明顯優(yōu)于其它水平組合，為亂針繡最佳針法參數(shù)水平組合，即當排線方向為 0^° ，交叉角度為 0^° 時，亂針繡光澤度最佳。

2.2.3 數(shù)學模型

本文基于亂針繡針法屬性的實驗結果，分別構建了排線方向與光澤度、交叉角度與光澤度，以及排線方向與交叉角度的交互作用與光澤度的數(shù)學模型。這些模型進一步量化針法屬性對亂針繡光澤度的影響，并為預測不同針法條件下刺繡作品的光澤表現(xiàn)提供系統(tǒng)的分析工具。

圖10排線方向（A）和交叉角度（B）相應水平組合下的光澤度

基于單因素實驗的結果，構建了排線方向與光澤度之間的數(shù)學模型，如圖11所示。通過二維散點圖的分析，選擇擬合度較高的五階多項式（1）進行擬合，并提供 95% 的預測帶和 95% 的置信帶。

式中：Intercept是常量。

圖11光澤度在不同排線方向下的擬合結果 Fig.11Fitting results of glossiness under different threadarrangementdirections

模型調整后 R² 為0.97387，即變量光澤度 G 的變化程度有 97.4% 受排線方向影響，模型的解釋能力較強。根據(jù)表7顯示，該模型通過了聯(lián)合顯著性檢驗（ Plt;0.05， ），表明模型具有統(tǒng)計顯著性。最終得到的數(shù)學模型為式（2）：

G=3.065-0.004×α-0.001×α²+2.630× 10^-5×α³-1.810×10^-7×α⁴+4.729×10^-10×α⁵ 式中： G 代表光澤度， α 代表排線方向。

表7不同排線方向下的模型摘要

Tab.7Model summary under different thread arrangement directions

針對交叉角度與光澤度的關系，構建了四階多項式（3）的數(shù)學模型，如圖12所示。

式中：Intercept 是常量。

Fig.10Glossiness under corresponding combinations of threadarrangement direction （A）and crossing angle（B）

圖12光澤度在不同交叉角度下的擬合結果 Fig.12Fitting results of glossiness under different crossing angles

通過同樣的擬合方法和分析，結果顯示，光澤度G 的 97.9% 變化可以由交叉角度解釋，模型的顯著性也得到了統(tǒng)計驗證（ Plt;0.05） 。最終的數(shù)學模型為式（4）， R²=0.97929 ，進一步驗證了模型的有效性。

G=3.072-0.081×β+0.001×β²-

8.060×10^-6×β³+2.020×10^-4×β⁴ 式中： G 代表光澤度， δ_?β 代表交叉角度。

結合排線方向和交叉角度的交互作用，構建了刺繡光澤度的三維數(shù)學模型，如圖13所示。采用擬合度較高的Exponential2D函數(shù)（5）進行曲面擬合，模型顯示因變量光澤度 G 的 80.6% 變化可以由排線方向和交叉角度共同解釋，模型的顯著性通過了檢驗（ Plt;0.05） 。

最終模型為式（6）， R²=0.80595 ，表明該模型對光澤度的預測能力較為準確

式中： G 代表光澤度， α 代表排線方向， β 代表交叉角度。

圖13光澤度在不同排線方向與交叉角度下的擬合結果 Fig.13Fitting results of glossiness under different combinations of thread arrangement directions and crossing angles

3結論

本文借助機繡模擬針法參數(shù)，基于正交實驗分析影響平繡光澤度的常規(guī)針法因素，獲得影響平繡光澤度的最佳針法組合。同時，以亂針繡為特例，重點探討在特色針法與常規(guī)針法交互作用對刺繡光澤度的影響機制，并構建數(shù)學擬合模型。主要結論如下：

平繡的光澤度受針法屬性顯著影響，其中排線方向對光澤度的影響最大。當排線方向為 0^° 時，光澤度最高（ G=3.07 ），而在 90^° 時最低（ G=1.63 ）。此外，排線方向與針腳長度、疏密程度等因素的交互作用對光澤度也有顯著影響。最佳針法參數(shù)組合為：針腳長度 12mm ，疏密程度 0.25mm ，排線方向 0^° 。

對亂針繡而言，排線方向和交叉角度是影響光澤度的主要因素。當交叉角度為 0^° 時，光澤度最高（ G=3.13AA ），而在 90^° 時最低（ G=0.90 ）。最佳針法參數(shù)組合為：排線方向 0^° ，交叉角度 0^° 。相關數(shù)學模型表明，排線方向與光澤度、交叉角度與光澤度之間均有較強的非線性關系，且交互作用對光澤度有顯著影響。

影響亂針繡光澤度的因素極為復雜，不僅涉及針法屬性，還與繡線的顏色、材質、粗細，以及外部因素如繡地顏色、視角位置和光源位置密切相關。亂針繡光澤度研究仍有廣闊空間。本文對針法屬性的重要性進行了分析，為織繡類非物質文化遺產(chǎn)的保護提供了理論依據(jù)和方法路徑。未來研究將進一步探索如何從針法角度對亂針繡進行數(shù)字保護，以及其他因素對光澤度的影響。

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Influence mechanism of embroidery stitches on the glossiness of embroidered products

CHEN Xuanyun°， PU Yuhang\"， FANG Fanga，b （a.College of Fashion and Design；b.Key Laboratory of Clothing Design and Technology， Ministry of Education，Donghua University，Shanghai 2Ooo51，China）

Abstract：Glossiness plays a crucial role in determining the visual style and aesthetic appeal of Chinese embroidery，influencing both traditional flat stitch embroidery（plain embroidery）and innovative disordered stitch embroidery.This paper explores the impact of three common stitch elements—stitch length，stitch density，and thread arrangement direction—on the glossiness of plain embroidery.Additionally，it studies the influence of cross anglesand thread arrangement directions on the glossiness of disordered stitch embroidery when combining traditional plain stitch techniques with the unique stitches of disordered stitch embroidery.A mathematical model is constructed to analyze and optimize the visual effects of embroidery based on stitch parameters.

This study aims to investigate the impact of stitch length，stitch density，and thread arangement direction on theglossinessinflat stitch embroidery.Through interactive orthogonal tests，the individualandcombined ffectsof these factors are analyzed to determine their relative importanceon glossiness and identifythe stitch combination thatachievesthe optimal glossy efect.Theresults show thatthread arrangement direction has the greatest influence on glossiness，folowed by stitch density，and stitch length ranks last.In flat stitch embroidery，theoptimal combination for achieving the best glossy effect is： stitch length of 12mm ，stitch density of 0.25mm ，and a thread arrangement direction of 0^° . These findings emphasize the significance of controlling thread arrangement direction and stitch density in traditional flat stitch embroidery to achieve the desired glosiness.

In disordered stitch embroidery，the research focus shifts to the interaction between crossing anglesand thread arrangement directions.Unlike flat stitch embroidery，the crossing angle has the most significant effecton glossness，followed by the thread arrangement direction.The interaction between these two factors also plays a crucial role in determining glosiness.In disordered stitch embroidery，the optimal combination achieves the best glossy effect when both the thread arrangement direction and the crossing angle are 0^° . A key contribution of this studyisthedevelopment of amathematical model thatpredicts the glossinessof embroidery based on stitch parameters，ofering a systematic tool for guiding embroidery design. This model can not only be applied to embroidery but also extended to other textile arts，providing valuable insights into how stitch techniques influence visual aesthetics.

Keywords：flat stitch embroidery；disordered stitch embroidery；glossiness； stitch；interactive orthogonal; influence mechanism