计算机测色配色探讨及在纺织中的应用

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1、计算机测配色探讨及在纺织中的应用杨鹏飞（纺织 11级卓越班 201100514122）摘要：通过三刺激值配色和全光谱配色的比较,对计算机配色产生一定的理论了解。在分析纺织品图案与 色彩构成的基础上,通过研究色彩的空间混合原理,利用计算机编程技术处理纺织品图案设计中织物经纬纱 线的配色问题.利用计算机测色技术建立纱线颜色库,再利用配色程序计算出经纬色纱交织后所形成的织物 色彩,从而模拟纱线混色后织物的效果,达到快速配色的目的,关键词：计算机 纺织品 三刺激值 全光谱 测色配色Computer color matching and its application in textile are di

2、scussedYANG Peng-fei(The textile class excellence of grade 11 201100514122)Abstract: Through the tristimulus value, color and full spectrum of color comparison, have certain theoretical understanding on computer color matching. On the basis of analysis of textile design and color composition, mixing

3、 principle through the research of color space, using computer programming technology of textile fabric warp/weft yarn color matching problems in pattern design. Computer color measurement technology is used to establish the yarn color library, reuse after color matching program to calculate the fab

4、ric coloyrarn weaving fabric color, which isformed by the to mimic the effects of yarn fabric after mixed color, achieve the goal of fast color,Key words: computer textile tristimulus引言：长期以来,纺织品染色主要是人工配色方式, 不仅工作量大,费时费料,而且很大程度上受配色人 员经验和水平的限制。随着小批量、多品种以及对 产品品质要求日益提高,使现代配色间题相当复杂, 传统的经验型配色方法已不适应当今生产要求。因

5、 此,电脑测色配色技术近年来受到高度重视 ,并在纺 织行业中得到推广应用。目前,国内已有近百家厂家 进口了各类先进的电脑测色配色系统 ,但真正运用 于生产并发挥效益的却为数不多。究其原因主要 有:1.很多使用人员对电脑侧色配色原理不够熟悉 , 不能很好地掌握这一技术 ,2.生产过程中对染色工 艺管理不严;3.受国产染料质量不稳定、生产设备落 后等客观因素影响。下面就电脑测色配色的有关应 用问题进行探讨。values full spectrum colour matching电脑配色原理是照明光投射于不透明织物时 , 除少量表面反射外,大部分光线被织物吸收和散射。 光的吸收主要系染料所致 ,不同

6、的染料选择吸收的 光的波长不同,导致织物呈现各种色泽.同时,染料越 多,吸收得越多,反射出来的光就越少一、配色方法比较目前, 虽然有各种形式的计算机配色方法 , 但 总的来说, 可以分为两种模式 : 三刺激值配色和全 光谱配色。1、三刺激值配色 三刺激值配色是指通过几种染料的组合匹配 标准色的三刺激值, 使匹配色和标准色的三刺激值 的差别达到最小。值的矩阵;2、全光谱配色全光谱配色是匹配标准色的光谱 , 使得到的 光谱曲线与标准色的光谱曲线的差别达到最小1.1、三刺激值配色方法A llen 发明了三刺激值配色方法, 使计算机配 色广泛地应用于工业领域。 Allen 的三刺激值配色 方法为:C=

7、(TEDY )(-1)TED(f(S)-f(T)(1)其中，C(3 X 1)代表三种染料浓度列矢量；T(3X 16)代表CIE标准观察者颜色匹配函数矩 阵玖16X16)代表CIE标准照明体能量分布矩阵, 各波长对应数值置于对角线上 ,其它元素为零 的对角矩阵；D(16X16)代表标准色各个波长的dR/df(R)值 置于对角线上,其余元素为零的方阵:Y(16X3)代表染料1、和3的单位浓度的(K/S) 值的矩阵:f(s)(16 X 1)代表标准色的Kubelka-Munk函数值 列矢量；f(t)(16X 1)代表基底的Kubelka-Munk函数值列 矢量。2.1 全光谱配色方法 在三刺激值配色

8、发展的同时 ,也同时进行全光 谱配色的研究。全光谱匹配方法努力去匹配标准色 的光谱曲线而不是匹配标准色的三刺激值 ,虽然这 种方法不能保证标准色和匹配色的色度学相等 ,但 是全光谱配色相比更直观。全光谱配色配色算法 下：3、三刺激配色和全光谱配色的比较通过比较三刺激值配色和全光谱配色两种算法 的数学形式,从而深化三刺激值配色的基本思想。在建立三刺激值配色方法的过程中,有一中间过 程，其公式为 .TEDYC=TEDf(s)-f(T)(3)在上式中,如果令TE=W，其数学形式变化为：WDYC=WDf(S)-f(T)(4)其中W为(3X 16)阶矩阵;而在建立全光谱配色方法的过程中,也一个中间过程,

9、其公式为WDYC=WDf(S)-f(T)(5)比较(4)和(5)式,这两种算法的数学形式是一致的, 唯一的区别是:在式(5)中,W为(16X 16)阶矩阵，而在 式中,W为(3X16)阶矩阵。通常情况下,三刺激值配色方法只有三个方程, 来匹配标准色的三刺激值 ,三刺激值配色可以简化 为下面的形式:XStd-Xmix=0YStd-Ymix=0 (6)ZStd-Zmix=0C=(PTP)(-1)PTWD(f(S)-f(t)(2)其中,P=WDY；W(16X 16)为不同波长处的权重因子置于对角线上,而其余数为零的方阵:Y(16Xn)代表染料1,2,n的单位浓度的(K/S) 其中,X,Y,Z表示三刺

10、激值；std表示标准色;mix表示匹配色 mix 表示匹配色式(6)用最小二乘法处理,可以变化为下面的形式:(XStd-Xmix)2+(YStd-Ymix)2 +(ZStd-Zmix)2 - 0从式(7)可以看出,三刺激值配色的基本思想可以 变化为使匹配色和标准色的色差趋于最小。对于三 种染料的三刺激值配色,由于有三个方程,求解三个 浓度值,因而可以看作使用最小二乘法的特殊形式。 对于小于三种染料的三刺激值配色 ,由于有三个方 程,求解一个或两个浓度值,因而可以应用最小二乘 法进行求解。从式(4)和式(5)的比较中,可以看出,如 果应用最小二乘法 ,三刺激值配色和全光谱配色的 数学形式基本一致

11、。如果令P=TED入,应用最小二乘 法,三刺激值配色的数学形式应为:C=(PTP)-1 PTTED(f(S)-f(T)(8)由此,通过三刺激值配色和全光谱配色的比较 , 深化了三刺激值配色方法的基本思想 ,并给出了具 体的配方表达式。二、计算机测配色在纺织中的应用1、色彩的空间混合原理 自然界的大多数彩色都可以用适当比例的3种 基本彩色混合组成的等色效应来模拟 ,常用色彩的 三基色为红(R)、绿(G)、蓝(B).以三基色为基础的 Grassman定律给出了任一色彩C的表示方法：C 采(R)+G(G)+B(B)色光的加色法是将两束色光打在同一点上形 成一种新色光 ,对于任何线性的颜色坐标系统 (

12、如 CIEXYZ 系统)而言,只要将原来两种色光的坐标分 别相加(位置矢量相加)就可以得到新的色光 .因此, 色彩相加的表示方法可描述为：C3=C1+C2=(X1+X2,Y1+Y2,Z1+Z2).色彩的空间混合是指将不同的颜色并置在一 起,当它们在视网膜上的投影小到一定程度时 ,这些 不同的颜色刺激就会同时作用到视网膜上非常邻 近部位的感光细胞,以致眼睛很难将它们独立地分 辨出来,在视觉中感受成一个新的色彩,从而产生色 彩的混合,这种混合又称为并置混合。.实际上,色彩 空间混合中的各种颜色本身并没有真正混合在一 起产生一种新的颜色 ,而只是借助一定的空间距离 来完成其混合效果2、纺织品色彩的空

13、间混合 一般情况下,人眼能分辨物体细微部分的能力 非常有限.视距在 1m 以下时,视距越小,视力下降越 显著.因此,人眼接受外部刺激的亮度和色度受到周 围背景的影响而产生不同的感觉 ,这种现象称为同 时对比现象,包括亮度对比和颜色对比。.当多种颜 色并置在一起时,人眼就难以分辨某个具体的色彩, 眼睛所见的将会是一块单一的色面。色彩并置产生 空间混合效果需具备 3 个最基本的条件：一是色彩 的形状肌理,即色彩用来并置的基本形状,如小色点 (圆点或方点)、色线、网格、不规则形等.色彩的这 种排列越有序,形状越细小,混合的效果就越单纯、 越安静,否则,混合色会杂乱、眩目,没有形象感;二是 取决于并置

14、色彩之间的强度,色彩的对比越强,观看 的距离越远,混合效果就越好;三是观看距离的远近, 同是一个物体,近看形象清晰,层次分明,远看往往是 个大感觉,明暗处于一种中性状态。.色彩并置产生 的空间混合可表示为C3=aC1+bC2纺织品图案的色彩混合符合上述3 个基本条件： 并置在一起的经纬纱线为线状、细小,经纬纱线相互 交叉混合,交织点为点状或线状;经纬纱线颜色可以 有很大差异,也可以接近;织物常常是远距离观看,远 看时,往往会感受成一种颜色,织物获得色彩明亮、 丰富、强烈的艺术效果3 计算机配色技术 既然纺织品的图案与色彩是由经纬纱线相互 交织得到的 ,则不同织物由于所使用经纬纱线的颜 色不同、

15、织物的组织结构不同、纱线的排列方式不 同等,织出的图案与色彩效果将有很大的差异.为了 准确地表达纺织品图案的色彩效果 ,以下采用计算 机配色技术对其进行模拟3.1 织物的混色比例计算从上面的分析可以看出 ,织物的组织结构不同, 经纬纱线交织后将得到不同的颜色效果 .经面组织 的色织产品可以形成以经色纱为主的色感 ,而纬面 组织可以产生以纬色纱为主的色感 .对于方平或近 似方平的色织物,其经纬色纱的混合比例可按下式 进行计算:cj=tjrjxrw, (1)cw=twrjxrw .(2)其中 cj,cw 为完全组织中经、纬纱所占的百分 数;tj,tw为经、纬组织点数;rj,rw为组织循环经、纬 数

16、.3.2 织物的混色效果 空间混合和加色混合的原理是一致的 ,但由于 纱线本身不是发光体,其纯度和明度都较低,因此,纺 织品图案色彩空间混合的光亮度和鲜艳度都不可 能完全达到色光的加色混合效果 ,明度只能达到被 混合色的平均明度.按照色光的空间混合原理,可用 下面的计算式模拟织物的混色效果:(R,G,B)=cjx(Rj,Gj,Bj)+cwx(Rw,Gw,Bw).(3)式中,织物的混色效果(R,G,B)值是由经纱颜色 (R,G,B)值和纬纱颜色(R,G,B)值根据完全组织中经、 纬纱所占的百分数按照色彩的加法混合原理得到 的,即:B=cjxBj+cwxBw.其中 R,G,B 为经纬纱线混色后纺织

17、品的颜色 值;Rj,Gj,Bj为经纱颜色值;Rw,Gw,Bw为纬纱颜色 值。结束语计算机测配色是一个发展中的技术，相比而 言目前在测色方面使用较为广泛，而无论三刺激值 配色还是全光谱配色都不是非常的完善，需要不断 地探索与改进。在纺织品的应用上，色织物经纬纱线的配色及 纺织品图案配色效果之前在一定程度上依赖于纺 织品设计人员的实践经验,，带有一定的偶然性,而 利用计算机配色技术模拟织物的色彩效果 ,不仅可 加快新产品的开发速度、提高生产效率,而且也使测 配色技术应用更为灵活、简单，带来了很大的方便。参考文献【1】张丽娟 电脑测色配色在纺织工业中的应 用 1995 , 02【2】包振华 徐华 王作宏 计算机测配色技术 在纺织品图案设计中的应用研究 中南民 族大学学报 2010 ，01【3】王喜昌 周丰昆 禹秉熙 龙科慧 三刺激 值配色和全光谱配色的比较 1999，02 【4】王平 葛惠燕, 范雪荣 地棉混纺织物电脑 配色的应用 纺织学报 2006，04R=cjxRj+cwxRw；G=cjxGj+cwxGw;