計算機輔助配色模紋教學軟件的開發(fā)

王 旭，宋遠丁，倪慶清，劉新華

(1.紡織面料安徽省高校重點實驗室, 安徽工程大學,安徽 蕪湖 241000;2.安徽工程大學 紡織行業(yè)科技公共服務(wù)平臺,安徽 蕪湖 241000；3.信州大學 纖維學部, 日本 長野 3868567)

繪圖演示過程是“織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計”課程的重要環(huán)節(jié)，目的是增加學生對織物成形的理解．尤其針對色紗和織物組織相互配合才能表現(xiàn)織物外觀效果的配色模紋，教學過程中繪圖往往占用大量課堂時間．配色模紋的外觀不僅受到色紗排列、織物組織變化的影響，還受到顏色搭配帶來的配色模紋形狀變化的影響[1-2]，影響條件一旦發(fā)生變化，必須重新繪圖．由于傳統(tǒng)手工黑板繪圖存在繪圖質(zhì)量低、效率低的弊端，開發(fā)相應的繪圖軟件以提高繪圖質(zhì)量和效率成為當前“織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計”課程教學需要解決的問題[3]．近年來配色模紋設(shè)計及相關(guān)繪圖軟件的開發(fā)成為該領(lǐng)域的研究熱點之一．在配色模紋設(shè)計方面，顧平[4-5]等給出了條形、菱形點、犬牙、梯形和格形等5種典型配色模紋的設(shè)計方法．謝光銀[6]等提出配色模紋花型設(shè)計中如何巧妙運用色紗排列、組織圖等實現(xiàn)文字圖案等特殊效果的設(shè)計思路．韓慧敏[7]等將配色模紋設(shè)計與表里換層組織相結(jié)合開發(fā)出圖案美觀且具有類似毛麻效果的新型裝飾織物．上述研究拓寬了傳統(tǒng)配色模紋的設(shè)計方法和產(chǎn)品種類．在繪圖軟件開發(fā)方面，許璀瑩[8]等根據(jù)角聯(lián)鎖組織的交織特點，開發(fā)了實口重緯結(jié)構(gòu)角聯(lián)鎖組織計算機繪圖軟件．陳浩文[9]等和鄭飛[10]等分別基于Visual Basic6.0、Visual C++6.0開發(fā)了配色模紋設(shè)計軟件．上述研究表明，運用計算機輔助設(shè)計可極大地提高配色模紋的設(shè)計及繪圖效率．目前針對教學使用的配色模紋繪圖軟件開發(fā)研究尚不多見,故研究根據(jù)配色模紋的構(gòu)成原理，以Visual Basic 6.0為工具，建立了配色模紋矩陣模型，并開發(fā)適合教學演示用繪圖軟件．

1 配色模紋的矩陣模型

配色模紋的影響因素包括色紗排列和組織圖．配色模紋及矩陣示意圖如圖1所示.由圖1可知，左側(cè)完整的配色模紋圖包括3個部分，組織圖、色紗排列圖和配色模紋圖．組織圖在配色模紋圖的左上角，用來反映經(jīng)緯交織規(guī)律，經(jīng)組織點用“×”表示，緯浮點則空白．圖1所示為2/2右斜紋組織．配色模紋圖的上方和左方分別為色經(jīng)、色緯排列圖，分別用兩種不同顏色區(qū)分．如灰色、白色分別代表顏色A、顏色B，那么色經(jīng)、色緯排列均為BBAAAABB(或2B4A2B)．

圖1b為矩陣模型，組織矩陣中元素“1”“0”分別代表組織圖中經(jīng)、緯組織點．色經(jīng)排列矩陣中元素“A”“B”所在的列分別表示該列經(jīng)紗顏色為A或B．色緯排列矩陣中元素“A”“B”所在的行分別表示該行緯紗顏色為A或B．配色模紋矩陣中元素“A”“B”分別表示該處組織點的顏色為A或B．

根據(jù)圖1可令組織圖對應矩陣Z，其完全組織循環(huán)的行數(shù)、列數(shù)分別為rZ、cZ．令色經(jīng)排列對應矩陣J，其一個色經(jīng)排列循環(huán)行數(shù)為1，列數(shù)為cJ．色緯排列對應矩陣W，其一個色緯排列循環(huán)行數(shù)為rW，列數(shù)為1．令配色模紋對應矩陣P，其完全循環(huán)對應的行數(shù)rP為rz與rw的最小公倍數(shù)，列數(shù)cP為cZ與cJ的最小公倍數(shù)．配色模紋某點的顏色由該點的組織點性質(zhì)和對應的色經(jīng)、色緯顏色共同決定．在已知組織圖和色紗排列后，可按照下列3個步驟分析：①填繪組織圖、色經(jīng)排列圖、色緯排列圖，并確定配色模紋循環(huán)數(shù)；②在配色模紋中填繪經(jīng)浮點標記；③根據(jù)色經(jīng)、色緯及組織點性質(zhì)，逐個判斷并繪制配色模紋方格的顏色．其判斷原則是，如當前方格為經(jīng)組織點則填繪對應列色經(jīng)的顏色，當前方格為緯組織點則填繪對應行色緯的顏色．

2 配色模紋繪圖軟件的開發(fā)

2.1 軟件功能設(shè)計

根據(jù)配色模紋教學需要，繪圖軟件應具有功能：①具有輸入經(jīng)、緯紗數(shù)，自動產(chǎn)生配色模紋方格區(qū)域的功能；②具有鼠標點擊輸入組織圖及常用組織圖的自動讀入功能；③具有鼠標點擊輸入色經(jīng)和色緯排列規(guī)律的功能；④具有根據(jù)色紗排列和織物組織自動生成配色模紋的功能．此外，應具有配色模紋數(shù)據(jù)和圖像存儲功能．

2.2 軟件界面設(shè)計

圖2 配色模紋軟件界面

運用Visual Basic 6.0開發(fā)配色模紋教學繪圖軟件的過程包括界面設(shè)計和代碼編寫．配色模紋軟件界面如圖2所示.由圖2可知，配色模紋軟件界面由窗體(Form)、圖片框(PictureBox)、框架(Frame)、單選按鈕(OptionButton)、命令按鈕(CommandButton)、組合框(ComboBox)、文本框(TextBox)及標簽(Label)等構(gòu)成．窗體內(nèi)包括色經(jīng)排列、色緯排列、配色模紋等3個圖片框．配色模紋圖片框下側(cè)為參數(shù)選擇區(qū)和狀態(tài)顯示區(qū)，前者包括經(jīng)點標記和顏色、經(jīng)緯紗數(shù)輸入文本框、組織圖選擇和色紗顏色選擇，后者可顯示當前時間及鼠標所在的經(jīng)緯紗位置等信息．配色模紋圖片框右側(cè)為命令按鈕，包括繪圖、配色模紋、保存圖像、保存組織矩陣、保存配色模紋矩陣、幫助和退出等．

2.3 軟件代碼設(shè)計

(1)總體設(shè)計思路.Visual Basic 6.0屬于面向?qū)ο蟪绦?Object-oriented programming)設(shè)計語言，其執(zhí)行機制是消息驅(qū)動(Message-driven)，即對象之間的聯(lián)系依靠消息驅(qū)動對應過程的發(fā)生．過程是完成某個目的需要執(zhí)行的代碼段．配色模紋教學軟件代碼設(shè)計思路如下：①程序初始化過程，包括為參數(shù)設(shè)定預置值，為各控件屬性設(shè)置預定值等；②輸入經(jīng)緯紗數(shù)并選擇組織圖(或自定義)，點擊繪圖按鈕，則配色模紋圖片框產(chǎn)生輸入經(jīng)緯紗數(shù)的方格，同時色經(jīng)、色緯排列區(qū)也產(chǎn)生對應的方格及預置顏色；③組織圖可從組合框中選擇常用組織，或以自定義方式，通過鼠標點擊配色模紋圖片框相應的方格產(chǎn)生組織點并記錄組織矩陣Z，其中狀態(tài)區(qū)能提示當前經(jīng)緯位置以方便繪圖；④鼠標點擊色經(jīng)、色緯方格區(qū)域可編輯色經(jīng)、色緯排列，并記錄相應的色紗排列矩陣J、W．如單擊處當前已存在A色(或B色)，則使其變?yōu)锽色(或A色)；⑤點擊配色模紋按鈕，則根據(jù)色紗排列矩陣J、W和組織圖矩陣Z，產(chǎn)生配色模紋矩陣P并繪制配色模紋組織；⑥點擊保存圖像按鈕可以圖像形式存儲配色模紋圖，點擊組織矩陣、配色矩陣按鈕，可將組織矩陣、配色矩陣保存為文本文件；⑦點擊效果圖按鈕，則以循環(huán)排列的方式方便觀察配色模紋的整體效果；⑧幫助和退出按鈕，分別執(zhí)行操作提示和退出功能．

(2)矩陣生成代碼.組織矩陣Z、色經(jīng)排列矩陣J、色緯排列矩陣W和配色模紋矩陣P，均用Visual Basic 6.0的二維數(shù)組建立，其中Z為數(shù)值型數(shù)組，其元素1、0分別表示經(jīng)、緯組織點，J、W和P均為字符型數(shù)組，其元素A、B分別代表顏色A及顏色B．先預定義動態(tài)數(shù)組Z、J、W、P，當數(shù)組維數(shù)的變量確定后，數(shù)組申明語句如下：

ReDimZ(1 tocz,1 torz) as Integer

ReDimJ(1 tocj, 1 to 1) as String

ReDimW(1 to 1, 1 torw) as String

ReDimP(1 tocp, 1 torp) as String

其中，rz、cz分別表示組織矩陣行數(shù)、列數(shù)；cj表示色經(jīng)列數(shù)；rw表示色緯行數(shù)；rp、cp分別表示配色模紋矩陣行數(shù)、列數(shù)；Integer、String分別表示整形、字符型．需要注意的是，Visual Basic 6.0對數(shù)組的序號規(guī)定是：列號在前，行號在后．

當J、W和Z已知，且cp=cz=cj，rp=rz=rw時，下列二重循環(huán)可實現(xiàn)數(shù)組P的生成．

Fori= 1 Tocp

Forj= 1 Torp

IfZ(i,j) = 1 Then

P(i,j) =J(i, 1)

Else

P(i,j) =W(1,j)

End If

Nextj

Nexti

上述代碼，即當數(shù)組Z第i列第j行為1，則將數(shù)組J第1行第i列元素，賦值給數(shù)組P的第i列第j行元素．否則將數(shù)組W第1列第j行元素，賦值給數(shù)組P的第i列第j行元素．

(3)配色模紋繪圖代碼.配色模紋矩陣P生成后，可運用二重循環(huán)逐列逐行判斷元素的顏色屬性，并執(zhí)行l(wèi)ine方法實現(xiàn)在圖片框控件Picture1內(nèi)的繪圖．

Fori= 1 Tocp

Forj= 1 Torp

IfP(i,j) = "A" Then

Picture1.Line (x1+(i-1)*w,y1+(j-1)*h)-(x2+i*w,y2+j*h), color1, BF

End If

IfP(i,j) = "B" Then

Picture1.Line (x1+(i-1)*w,y1+(j-1)*h)-(x2+i*w,y2+j*h), color2, BF

End If

Nextj

Nexti

其中，w、h分別為正方形的寬度和高度；color1、color2分別表示兩種顏色．當P的元素為“A”時，當前位置的正方形填充顏色color1，當P的元素為“B”時，當前位置的正方形填充顏色color2．

圖像保存、矩陣文本文件保存及顏色設(shè)置均調(diào)用Windows通用對話框控件(CommonDiaglog)實現(xiàn)，這里不再贅述．

3 繪圖實例

打開軟件后，首先輸入經(jīng)緯紗數(shù)和確定織物組織，點擊“繪圖”按鈕，則產(chǎn)生相應的組織圖．接著，用鼠標點擊設(shè)置色經(jīng)排列和色緯排列，點擊配色模紋按鈕，則生成配色模紋圖案．如同時勾選“顯示組織”，則既顯示配色模紋圖案，又顯示經(jīng)浮點，否則僅顯示配色模紋圖案．

配色模紋教學軟件運行實例如圖3所示.圖3a的經(jīng)、緯紗數(shù)均設(shè)置為32，織物組織選擇平紋，設(shè)置色經(jīng)、色緯排列均[1B1A]4[1A1B]4，點擊配色模紋按鈕，則出現(xiàn)條格紋圖案．圖3b的經(jīng)、緯紗數(shù)均設(shè)置為24，織物組織選擇2/2右斜紋，設(shè)置色經(jīng)、色緯排列均[4B4A]，點擊配色模紋按鈕，則出現(xiàn)千鳥紋圖案．圖3c的經(jīng)、緯紗數(shù)均設(shè)置為16，織物組織選擇2/2右斜紋，色經(jīng)、色緯排列均[1A1B]，點擊配色模紋按鈕，則出現(xiàn)小階梯紋圖案．圖3d的經(jīng)、緯紗數(shù)均設(shè)置為24，織物組織選擇2/2方平，設(shè)置色經(jīng)排列[1A1B]6[1B 1A]6，設(shè)置色緯排列[1B 1A]6[1A1B]6，點擊配色模紋按鈕，則出現(xiàn)由階梯紋組合形成的菱形紋圖案．圖3e為運用自定義方式設(shè)計的組織，經(jīng)、緯紗數(shù)均設(shè)置為18，設(shè)置色經(jīng)、色緯排列均[1A1B]9，點擊配色模紋按鈕，則出現(xiàn)大階梯紋圖案．圖3f為點擊“效果圖”按鈕，將圖3e產(chǎn)生的配色模紋圖按照3×3的規(guī)模擴大后排列的效果圖．

圖3 配色模紋教學軟件運行實例

點擊“保存圖像”按鈕，則彈出Windows通用對話框，實現(xiàn)圖像保存．點擊“組織矩陣”“配色矩陣”按鈕，則彈出Windows通用對話框，實現(xiàn)數(shù)據(jù)保存，其中組織矩陣元素“1”“0”分別表示緯、經(jīng)浮點，配色矩陣元素“A”“B”分別代表兩種不同顏色．

4 結(jié)論

通過分析配色模紋的構(gòu)成規(guī)律，建立了相應的矩陣模型，并開發(fā)了配色模紋教學軟件．教學實踐表明，開發(fā)的軟件以鼠標點擊的方式即可實現(xiàn)色紗排列、組織圖的輸入，并自動產(chǎn)生配色模紋，既方便了課程的教學，又提高了繪圖質(zhì)量和效率．

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