Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ современных представлений об эффекте объемного визуального восприятия (3D-эффекте) 13
1.1. Основные термины и понятия 13
1.2. Теоретические аспекты восприятия пространства и создания эффекта объемного визуального восприятия (3D-эффекта) 15
1.2.1. Основы зрительного восприятия 15
1.2.2. Бинокулярное зрение. Восприятие глубины пространства 18
1.3. История развития стереоэффекта (3D эффекта) 24
1.3.1. Обзор существующих видов автостереограмм 37
1.3.2. Обзор компьютерных программ для проектирования автостереограмм 48
1.4. Примеры использования 3D-эффекта 51
1.4.1. Возможности применения стереоэффекта 52
1.4.2. Применение автостереограмм и эффектов объемного визуального восприятия для профилактики заболеваний зрительной системы человека 54
1.5. Анализ текстильных изделий с эффектами объемного визуального восприятия 56
1.5.1. Текстильные изделия с интеллектуальными эффектами 57
1.5.2. Текстильные изделия с эффектом объемного визуального восприятия, выполненные способом печати 60
1.5.3. Тканые текстильные изделия с эффектом объемного визуального восприятия 62
1.5.4. Обзор компьютерных программ для проектирования тканых рисунков 67
Выводы по главе 1 и постановка задачи исследования 70
Глава 2. Характеристика объектов и методов диссертационного исследования 72
2.1. Характеристика объектов исследования 72
2.1.1. Характеристика тканей 72
2.1.2. Характеристика переплетений 73
2.1.3. Характеристика нитей 74
2.1.4. Программы автоматизированного 75
компьютерного проектирования ткани 75
2.1.5. Характеристики автоматизированных ткацких станков для выработки тканей 76
2.2. Метод создания тканых рисунков с эффектом объемного визуального восприятия 79
2.2.1. Алгоритм процесса проектирования тканых рисунков в программе автоматизированного проектирования 80
2.2.2. Алгоритм создания эффекта объемного визуального восприятия (стереоэффекта, 3D-эффекта) 81
2.2.3. Алгоритм процесса создания тканых рисунков с эффектом объемного визуального восприятия 82
2.3. Методы демонстрации автостереоэффекта в тканях с эффектом объемного визуального восприятия 82
2.4. Методы проверки бинокулярного зрения 87
Глава 3. Разработка методов создания эффекта объемного визуального восприятия тканых рисунков на основе информационных технологий 90
3.1. Разработка методов проектирования и создания тканых ремизных рисунков с эффектом объемного визуального восприятия 90
3.1.1. Способ достижения двухплоскостной рельефной визуализации в тканях диагоналевых переплетений по ширине ткани 91
3.1.2. Способ достижения двухплоскостной рельефной визуализации в тканях диагоналевых переплетений по длине ткани 101
3.1.3. Способ создания тканых ремизных рисунков с эффектом объемного визуального восприятия на основе автостереоэффекта 110
3.2. Разработка метода проектирования тканых жаккардовых рисунков с эффектом объемного визуального восприятия на основе автостереограмм 113
Выводы по главе 3 132
Глава 4. Технологические аспекты производства жаккардовых тканей с эффектом объемного визуального восприятия 133
4.1. Особенности разработки дизайн-концепции художественного образа и раппорта жаккардовой ткани с эффектом объемного визуального восприятия 133
4.1.1. Выбор идеи проектирования жаккардовой ткани с эффектом объемного визуального восприятия 134
4.1.2. Выбор элементов и мотивов, составляющих эскиз тканого рисунка 135
4.1.3. Обработка эскиза тканого рисунка в графических программах и создание смыслообразующего раппорта 135
4.2. Особенности выбора ткацкого оборудования для получения жаккардовых тканей с эффектом объемного визуального восприятия 136
4.3. Особенности работы в программах автоматизированного проектирования жаккардовых тканей с эффектом объемного визуального восприятия 138
4.3.1. Трансформация раппорта тканого рисунка в программу автоматизированного компьютерного проектирования автостереоэффекта 138
4.3.2. Трансформация изображения с эффектом объемного визуального восприятия в программу автоматизированного компьютерного проектирования 142
4.3.3. Работа с заливным патроном и переплетениями при выработке жаккардовых тканей с эффектом объемного визуального восприятия (3D-эффектом) 143
4.3.4. Подбор и наложение переплетений в программе автоматизированного компьютерного проектирования 144
4.3.5. Компьютеризированный контроль провиса нитей 159
4.3.6. Автоматизированное проектирование электронного патрона 160
4.4. Особенности выбора структуры жаккардовой ткани при формировании эффекта объемного визуального восприятия тканого рисунка 161
4.4.1. Влияние выбора толщины пряжи на эффект объемного визуального восприятия тканого рисунка 161
4.4.2. Влияние количества слоев ткани на эффект объемного визуального восприятия 163
4.5. Технологические параметры выработки одно-, полутора- и двухслойных жаккардовых тканей с эффектом объемного визуального восприятия 165
4.5.1. Однослойные жаккардовые ткани 165
4.5.2. Полутораслойные жаккардовые ткани с одной основой и двойным утком 168
4.5.3. Двухслойные жаккардовые ткани 172
Выводы по главе 4 177
Заключение 178
Список литературы 180
Приложения 191
- История развития стереоэффекта (3D эффекта)
- Тканые текстильные изделия с эффектом объемного визуального восприятия
- Разработка метода проектирования тканых жаккардовых рисунков с эффектом объемного визуального восприятия на основе автостереограмм
- Подбор и наложение переплетений в программе автоматизированного компьютерного проектирования
Введение к работе
Актуальность темы диссертационного исследования
В настоящее актуален поиск подходов к художественно-
колористическому оформлению тканей, учитывающих не только их волокнистый состав и специфику технологического изготовления, но и те аспекты, которые относятся к области дизайна текстильных изделий. В этом отношении реализация возможностей автоматизированного проектирования с применением компьютерной техники и специализированных программ позволяет в максимальной степени отразить быструю сменяемость модно-стилевых тенденций и направлений, а художественная выразительность может быть достигнута, благодаря формированию эффектов объемной визуализации тканых рисунков.
В диссертационной работе изучена возможность и обоснована
перспективность создания принципиально новой ассортиментной группы
тканей с оригинальным оформлением за счет проектирования и
формирования композиций рисунков с 3D-эффектом скрытого изображения
на основе информационных технологий. При этом необходимо учитывать
возможности и особенности зрительного восприятия человеком объемных
объектов, а также те изменения и новации, которые сопровождают быстрое
развитие компьютерной техники, систем программирования и
специализированного программного обеспечения.
Реализация направлений диссертационного исследования продолжает
разработки по расширению функциональных и визуальных свойств волокон,
материалов и изделий, среди которых известны изыскания по созданию
интеллектуального, оптоволоконного, терморегулируемого и электронно-
контролирующего текстиля, формированию структурной окраски,
нанокапсулированию специальных препаратов в структуре текстильного
материала и др. В рамках диссертационного исследования в качестве базовой
идеи используется новый подход к проектированию тканых рисунков на
основе формирования стереоэффекта в структуре полотна и построения
автостереограмм, относящихся к одному из видов современного искусства.
При этом с учетом природных особенностей человеческого глаза создается
эффект объемного визуального восприятия на фоне плоскостного
(двухмерного) тканого рисунка. При наблюдении автостереограмм
изменяется привычная точка фокусировки изображения с расслаблением
глазных мышц, что положительно влияет на органы зрения человека. Таким
образом, помимо текстиля бытового и технического назначения, открывается
возможность производства специальных тканей для профилактики
бинокулярного зрения и их применения в составе методов фузионных
упражнений («гимнастика для глаз») в качестве расслабления.
Выбор и организация материала диссертации подчинены задаче выявления наиболее эффективных методов художественного проектирования текстильных рисунков с эффектом объемного визуального восприятия. Внедрение таких методов и технологий позволит повысить качество и
оригинальность художественно-колористического оформления текстильных изделий, расширить ассортимент и поднять уровень конкурентоспособности отечественной текстильной продукции.
Диссертационная работа выполнена на базе учебно-научно-инновационного комплекса «Текстиль: цвет и дизайн» при кафедре химической технологии и дизайна текстиля ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна» в соответствии с планами реализации НИР по программе «Развитие научного потенциала высшей школы» и при поддержке гранта № 3.7/29-04/014 (2009 г.) комитета по науке и высшей школе при Правительстве Санкт-Петербурга для студентов и аспирантов вузов и академических институтов.
Диссертационная работа соответствует п.1 (способы осуществления процессов художественного проектирования изделий из ткани), п.2 (методы художественного проектирования с учетом производственных факторов) и п.14 (принципы художественного оформления изделий и рекламы с учетом современных технологий) паспорта научной специальности 17.00.06 -Техническая эстетика и дизайн.
Цель и задачи диссертационного исследования
Цель диссертационной работы - создание научно обоснованных методов автоматизированного проектирования тканых рисунков в структуре текстильного материала с эффектом объемного визуального восприятия на основе информационных технологий.
Для достижения поставленной цели исследования проводились в направлениях, определяемых решением следующих задач:
проведение анализа сущности явлений, лежащих в основе эффекта объемного визуального восприятия (3D-эффекта скрытого изображения);
определение закономерностей визуального восприятия плоских поверхностей и объемных (рельефных) фигур на основе психофизиологических особенностей зрительной системы человека;
разработка методов автоматизированного проектирования тканых (ремизных и жаккардовых) рисунков с эффектом объемного визуального восприятия на основе информационных технологий;
проектирование и создание образцов текстиля с эффектом объемного визуального восприятия рисунков, выработанных на ремизных станках за счет двухплоскостной рельефной визуализации в тканях с диагоналевыми переплетениями, а также формирование стереоэффекта на основе автостереограмм на тканях, вырабатываемых на жаккардовых машинах;
анализ областей практического применения тканей с эффектом объемного визуального восприятия и выработка рекомендаций по реализации процессов их автоматизированного проектирования и технологического производства в условиях ткацкого производства текстильных предприятий.
Предмет исследования - закономерности процесса создания тканых текстильных рисунков с эффектом объемного визуального восприятия с использованием методов автоматизированного проектирования на основе информационных технологий.
Объекты и методы исследования
В диссертационной работе:
представлена характеристика объектов исследования, включающих различные виды ремизных и жаккардовых тканей, ткацких переплетений и нитей, формирующих структуру материала;
дано описание специализированных программ автоматизированного проектирования («Adobe Photoshop», «Paint», «Adobe Illustrator», «Автодессинатор», «EAT Design Scope Victor» и др.);
выделена информация об особенностях работы в программах проектирования рисунков с эффектом объемного визуального восприятия и автостереограмм: «Stereogram Lab 1.0 MTS», «3Dmiracle» (все перечисленные программные продукты являются лицензионными);
представлена техническая характеристика современных ремизных и жаккардовых ткацких станков, позволяющих вырабатывать ткани со скрытыми объемными рисунками;
приведены алгоритмы проектирования и создания тканей методами автоматизированного компьютерного проектирования, в том числе на основе автостереограмм, формирующих эффект объемного визуального восприятия;
описаны методы демонстрации стереоэффекта в тканях с эффектом объемного визуального восприятия, а также методы, предназначенные для проверки бинокулярного зрения человека.
Научная новизна результатов диссертационного исследования заключается в следующем:
в результате анализа механизма зрительного восприятия эффекта объемной визуализации (3D-эффекта) впервые обоснована и доказана возможность его воспроизведения на текстильном материале с использованием ткацких технологий;
на базе информационных технологий созданы методы автоматизированного художественного проектирования тканых рисунков с эффектом объемного визуального восприятия;
разработаны методы компьютерного проектирования тканых ремизных рисунков с формированием двухплоскостной рельефной визуализации в тканях диагоналевых переплетений, позволяющие создавать эффект объемного визуального восприятия на плоской поверхности текстильного материала;
с целью проявления эффекта объемного визуального восприятия на одно- и многослойных жаккардовых тканях созданы совмещенные методы автоматизированного проектирования рисунков и автостереограмм и предложен поэтапный алгоритм их реализации.
Новизна технических решений подтверждена наличием патентов РФ.
Практическая значимость результатов работы состоит в разработке методов, алгоритмов и технологий получения тканых рисунков с эффектом объемного визуального восприятия на ремизных и жаккардовых тканях. На современных ткацких станках с электронным управлением выработаны образцы ремизных тканей диагоналевых переплетений, а также одно- и полутораслойных жаккардовых тканей с эффектом скрытого объемного восприятия рисунков (3 D-эффектом), достигаемым за счет двухплоскостной рельефной визуализации и внедрения в структуру ткацких переплетений специально обработанных автостереограмм.
Разработаны жаккардовые рисунки для изготовления тканых изделий с эффектом объемного визуального восприятия, предназначенных для расслабления органов зрения человека и общей релаксации. Такие изделия могут использоваться для оформления интерьеров.
Результаты диссертационной работы в виде новых ткацких технологий внедрены в производство на предприятиях ОАО «Узор», ЗАО «Элинор», ООО «УК Земство», а также в учебном процессе дисциплины «Компьютерные технологии в художественном оформлении текстиля».
Автор защищает:
метод формирования двухплоскостной рельефной визуализации в тканях диагоналевых переплетений, вырабатываемых на ремизных ткацких станках;
способ воспроизведения эффекта объемного визуального восприятия на основе стереоэффекта (автостереограмм) на тканях, производимых на жаккардовых машинах;
совмещенный метод автоматизированного компьютерного проектирования тканых рисунков и компьютерного моделирования автостереограмм для проявления эффекта объемного визуального восприятия на плоской поверхности текстильного материала;
метод проектирования и технологического изготовления тканей, предназначенных для развития пространственного восприятия объектов и бинокулярного зрения, а также применения в системе расслабляющих фузионных упражнений («гимнастика для глаз»).
Достоверность результатов работы обеспечена их математико-статистической обработкой, положительным эффектом применения на ряде текстильных фирм и предприятий с выпуском новых видов конкурентоспособных тканей, использованием в учебном процессе, а также представлением в научных публикациях, патентах и на конференциях соответствующего профиля.
Личный вклад соискателя состоит: в решении задач в рамках выбранных направлений диссертационного исследования; в непосредственном участии в проведении теоретических и экспериментальных исследований по созданию методов проектирования и технологий изготовления тканей с эффектом объемного визуального восприятия рисунков; в обсуждении полученных результатов с их последующим обобщением и формулировкой
выводов; в подготовке материалов научных публикаций и выступлений; в принятии участия в проведении опытно-промышленной апробации разработанных методов и технологий с оценкой эффективности их практического применения.
Апробация работы
Основные результаты работы доложены, обсуждены и получили положительную оценку на следующих конференциях и семинарах соответствующего профиля:
«Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности», Иваново, ИГТА, 2007;
«Современные технологии и материалы», Кутаиси, 2008;
«Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2009), Москва, 2009;
«Достижения в области химической технологии и дизайна текстиля, синтеза и применения красителей», Санкт-Петербург, СПГУТД, 2009;
«Региональная информатика» (секция «Информационные технологии в дизайне») «РИ-2010», Санкт-Петербург, 2010;
научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов СПбГЭТУ, Санкт-Петербург, 2010;
на расширенном заседании (научном семинаре) кафедры химической технологии и дизайна текстиля СПГУПТД, 2018.
Публикации
Основные результаты диссертационного исследования отражены в
10 публикациях, в том числе в 3 статьях, опубликованных в изданиях,
рекомендованных ВАК, 7 статьях в научно-технических журналах и
сборниках трудов конференций, а также в 2 патентах Российской Федерации.
Структура и объем диссертации
История развития стереоэффекта (3D эффекта)
Окружающие нас предметы трехмерны, наши глаза не просто дополняют друг друга, расширяя поле зрения, но, взаимодействуя, дают новую качественную способность оценки глубины пространства. Наша зрительная система способна объединять два различающихся (диспарантных) сенсорных потока в один слитый визуальный образ. Механизм оценки удаленности, основанный на сравнении двух сетчаточных изображений, настолько надежен, что многие люди даже не подозревают о его существовании. Сам факт слияния левого и правого визуального поля от обоих глаз, отмеченный еще Леонардо да Винчи, называют фузией, а перцептивный результат и сам процесс чувственного переживания глубины получил название феномена стереопсиса.
Cтереопсис (стереоскопическое зрение) – это способность воспринимать глубину пространства и оценивать удаленность объектов (предметов) от глаз. Наличие у человека двух глаз обеспечивает объемное восприятие окружающей реальности [16].
В 1844 году Девид Брюстер впервые описал свои наблюдения многократно повторяющихся одинаковых изображений, которые он обобщил под термином «эффект обоев» [31-32]. В зависимости от выбора ракурса рассмотрения элементов рисунка (одинаковых или соседних) и глубины их восприятия при реализации методов разведенных (wide-eyed) или сведенных (cross-eyed) глаз (см. пункт 2.3 главы 2), возможен «обман» зрения (мозга) с кажущимся перемещением изображения относительно его истинного положения [33]. Наблюдателю будет казаться, что вся плоскость поверхности с обоями находится несколько дальше или ближе, чем есть на самом деле в реальности. Схема рассматривания «эффекта обоев» приведена на рис. 1.6.
В литературе достаточно широко представлены обзоры, посвящённые различным способам создания объемных изображений (Вазенмиллер Е., Щербаков С., Обухов М., Сикл Э., Перельман Я.И., проект «StereoStep» и др.) [34-46]. Экспериментальная оценка влияния диспарантности в восприятии глубины изображения началась после изобретения Чарльзом Уитстоуном в 1838 г. стереоскопа. Им была предложена модель зеркального стереоскопа, позволяющего формировать изображения для каждого глаза с помощью световых лучей, отраженных от двух зеркал.
Стереоскопы (рис. 1.7) – сравнительно несложные устройства для наблюдения объемных изображений, создаваемых двумя слайдами (стереопара) для левого и правого глаз [34, 36-37].
По конструкции стереоскоп сходен с биноклем и состоит из двух окуляров, фиксаторов слайдов (картинок) и двух матированных стекол, создающих равномерное рассеяние освещения.
Стереоскоп работает на стереопарах (стереокартинках, стереограммах), специально подготовленных и имеющих отличия в ракурсах для левого и правого глаз. Для удобства и лучшего наблюдения расстояние между слайдами и окулярами подбирается индивидуально для каждого наблюдателя.
Стереограмма (стереокартинка) – двумерное графическое изображение или видеоряд (лист бумаги, графический файл), при рассматривании которого (двух отдельных картинок) проявляются различные стереоэффекты, в частности эффекты глубины и объема. При этом цельное объемное изображение возникает в случае рассматривания каждым глазом отдельной картинки [10, 16].
Стереокартинки изначально изготавливались ручным способом, а позднее – с помощью стерефотоаппарата (первый из них был сконструирован и запатентован в 1854 г. российским ученым Александровским И.Ф.) [36-38].
Несмотря на то что фотостереоискусство развивается уже почти 200 лет, оно не потеряло своей актуальности. В настоящее время созданы современные высокотехнологичные модели стереофотоаппаратов для получения стереограмм в цифровом формате [34] (рис. 1.8).
Для просмотра таких изображений не требуется напряжения глазных мышц и использования дополнительных устройств. В основе стереоэффекта лежит способность тонких линз к преломлению и отклонению световых лучей в соответствии со схемой, представленной на рис. 1.10.
Разделение ракурсов для разных глаз по всему полю наблюдения выполняется оптическим способом (лентикуляр или лентикулярный растр) «автоматически» с формированием стереоэффекта. Лентикулярный растр представляет собой пластинку из прозрачного материала, у которой рельефная сторона образована смежными сегментами параллельных идентичных цилиндрических линз, а плоская (фокальная) сторона – плоскостями этих линз [34, 46]. Современные лентикуляры изготавливаются из прозрачных пластмасс на основе акриловых или поликарбонатных сополимеров способами экструзии, горячей штамповки, каландрового наката, резания и другими методами термомеханической обработки.
На базе лентикулярных растров в настоящее время существуют микролинзовые дисплеи, позволяющие наблюдать стерео-3D-эффекты непосредственно на экране монитора без каких-либо других устройств или приспособлений. Например, согласно информации компании «Triaxes» [29], 3D-эффект создается с помощью программной обработки изображений на экране микролинзового дисплея.
Анаглифный (от греч. anagliphos – рельеф) способ получения объемного эффекта на плоской поверхности был также разработан во Франции в ХIХ в. Жозеф д Альмедиа и Дюком дю Ороном [35]. Суть данного метода заключается в разложении изображения с помощью светофильтров по цветовым каналам (красному – для левого глаза и сине-зеленому – для правого) с последующим интегрированием из окрашенных ракурсов единого анаглифтического изображения [36]. При этом возможно восприятие как ахроматических, так и цветных изображений. В 60-70 гг. ХХ в. были популярны выставки картин, созданных с использованием данной техники, наблюдение стереооткрыток и фильмов (рис. 1.11). Метод позволяет просматривать картинки практически любого размера с периодом зрительной адаптации около 30 секунд. Это наиболее простой и малозатратный способ получения стереоэффекта, однако он имеет недостаток, связанный с необходимостью использования специальных очков со светофильтрами Применение светофильтров делает цветопередачу неполной еще на протяжении 30 минут после завершения просмотра [34-36].
В левом ракурсе ребра куба имеют синий цвет, в правом – красные. При применении анаглифтических очков (левый глаз – красный фильтр, правый – синий) формируется объемно-выпуклое (стерео-3D-эффект) изображение «проволочного» куба [35].
Известно, что цветные изображения на мониторе представляют собой сочетание трех цветов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue) (в сумме – RGB). В связи с этим создание анаглифных объемных изображений на современном компьютере не вызывает затруднений при использовании пакетов специализированных программ. К проблемам анаглифного метода стереовидения следует отнести возможную потерю цветности объемного изображения, а также невозможность наблюдения стереоэффекта для людей с пониженной цветочувствительностью [44].
В 70-х гг. ХХ в. с появлением информационных технологий и персональных компьютеров венгерский исследователь Белла Юлеш изобрел так называемые «случайные паттерны» на основе стереограмм, в которых могли производиться относительные смещения элементов в левом и правом изображениях для определенной части паттерна (образца) [16, 31].
Тканые текстильные изделия с эффектом объемного визуального восприятия
Первоначально 3D-ткани, а также слоисто-каркасные и контурные тканые трехмерные изделия не имели эстетической функции и создавались главным образом для композитных материалов или как вариант новых структур цельнотканых изделий. Новый подход к проектированию тканых слоисто-каркасных тканей и контурных трехмерных изделий продемонстрировала Иванюк Е.В. [99].
Ткань может создавать эффект объема за счет формирования пространственной модели. В частности, известны бесшовные ткани 3D-формы, вырабатывающиеся прямо на станке. Для их производства группой немецких профессоров была разработана программа САПР 3D-ткани (University of applied science Niederrhein, Mnchengladbach, Germany), которая на основе данных моделирования помогла рассчитать жесткость 3D-ткани. Такие ткани могут быть использованы для армированных композитов (рис. 1.48) [100].
Современные 3D-ткани проектируются для коллекций аксессуаров, одежды и интерьера, например коллекции дизайнера Aleksandra Gaca (рис. 1.49), которая в своих тканях объединяет эстетические качества тканей с функциональными свойствами в области акустики и звукоизоляции [101].
Анализ патентной информации показал наличие ряда технических решений по созданию эффектов объемного визуального восприятия изображений способом ткачества.
В заявке на изобретение 2003116242/12 «Текстильная поверхность с повышенной визуальной контрастностью» описан текстильный материал с лучшей видимостью в сложных условиях, предназначенный для изготовления одежды с повышенной контрастностью, способной к сохранению тепла, и огнезащитными свойствами [102].
В соответствии с патентом Российской Федерации № 2274686 «Ткань для формирования трехмерных структур и способ ее изготовления» трехмерная композиционная структура ткани формируется за счет движения ее различных участков независимо друг от друга и сжатия с образованием объемного эффекта тканого полотна [103].
Согласно патенту Российской Федерации № 719179 «Способ получения многослойной ткани» объем ткани увеличивается за счет уплотнения каждого отдельного слоя, а потом соединения их вместе [104].
Существует достаточно примеров многослойных и рельефных тканей (патенты Российской Федерации № 20375577, № 2298052, № 2262560, № 2262558, № 2148114), создаваемых при помощи различного ткацкого оборудования с варьированием параметром его работы и комбинирования видов ткацких переплетений [105-109].
Внешний вид тканей может видоизменяться и улучшаться за счет увеличения контрастности рисунка, изменения рельефа, достижения реалистичности изображения. Эффект объемности может быть привнесен благодаря экспериментам с сырьевым составом нитей и варьированием различных типов рельефных переплетений.
Примером могут служить разработки Толубеевой Г.И., где при помощи ткацких переплетений, а именно новых теневых и шашечных переплетений, можно добиться визуального эффекта объемных геометрических фигур на однослойной ткани (объемных продольных, поперечных и наклонных полос, продольных и поперечных ломаных зубцов и зигзагов, ромбов, сотов и др.). Например, ткань с рельефными фигурами, полученными при помощи вафельных переплетений (РФ № 2619041) [110], в том числе с ромбовидным рельефным элементом (РФ № 2587076) [111] и ромбовидными теневыми элементами (РФ № 2483149) [112], где эффект визуализации объемных ромбов образуется идущими в различных направлениях наклонными световыми полосами. Получение на поверхности ткани эффекта визуализации объемного продольного (РФ № 2487203) [113] и поперечного (РФ № 2642725) [114] зигзагообразного рисунка производится за счет формирования светового перехода теневого переплетения, а также эффекта визуализации объемных сотов, образуемых продольными и поперечными световыми полосами (РФ № 2515863 [115] и др.).
Кроме классических возможностей светотеневой проработки текстиля при помощи переплетений, есть направления разработок, затрагивающие способы оптического воздействия на визуальную систему восприятия.
Например, способ получения тканей шашечных переплетений (РФ № 2519921) [116], где на поверхности ткани создают визуальный эффект нескольких объемных полос за счет изменения ширины отдельных шашек в раппорте исходного шашечного переплетения по одной из систем нитей. Это переплетение может вырабатываться на ткацких станках, оснащенных кареточным зевообразовательным механизмом (рис. 1.50).
Использование тех или иных эффектов, создающих визуальный объем в текстиле, зависит от назначения применения и используемой ткани. Возможности использования пространственных свойств цвета, сочетаний цветов, закономерностей зрительного восприятия цвета в дизайне тканей, способных формировать эффекты объемного визуального восприятия на основе монокулярных признаков глубины, являются выразительным средством художественного оформления. Такие варианты оформления текстиля, как использование рельефной фактуры, ворса, начёса, создание просвечивающих и выпуклых элементов, позволяют сделать объемные структуры на плоской поверхности материала [117]. Другие способы создания объема на плоской поверхности текстиля – это сочетание разных составов материалов, технологий, плотностей и структур используемых нитей. Например, ручной способ соединения шерстяных волокон с шелковой тканью для создания новых видов художественно-декоративных объектов (шелковые палантины с вплетенными в структуру ткани шерстяными волокнами) [118].
В проанализированных литературных источниках не найдено разработок, объединяющих получение визуальных эффектов на основе законов восприятия повторяющихся рисунков (3D-эффектов, стереоэффектов) и технологии ткачества для ремизных и жаккардовых тканей. Проанализированные технологии проектирования тканых полотен с визуальными объемными эффектами основываются на способах создания эффектов посредством рельефных и теневых переплетений, печати стереоэффектов на ткани, оптических иллюзий и других 3D-эффектов, что не затрагивает все возможности использования бинокулярных признаков глубины, которые проявляются при рассматривании автостереограмм. Отсутствие дополнительных средств рассматривания эффектов объемного визуального восприятия (3D-очки, анаглифтические очки, шлемы виртуальной реальности) является преимуществом для повседневного использования тканей с эффектом визуального объемного восприятия на основе автостереограмм.
Разработка метода проектирования тканых жаккардовых рисунков с эффектом объемного визуального восприятия на основе автостереограмм
Создание данного метода базируется на синтезе нескольких методов: художественного проектирования тканей, проектирования стереоэффекта в виде автостереограммы, автоматизированного проектирования жаккардовых тканей.
В соответствии с этим алгоритм действий при формировании рисунка с указанным эффектом на основе информационных технологий является продуктом синтеза нескольких алгоритмов работы в области программ автоматизированного проектирования. Применение такого алгоритма допускает возможность возвращения к редактированию тканого рисунка в графических программах на различных этапах процесса. Ниже представлен анализ всех этапов алгоритма процесса проектирования (рис. 3.20) с целью более наглядного представления о порядке реализации процесса создания жаккардовых рисунков с эффектом объемного визуального восприятия.
Понимание работы алгоритма позволяет в комплексе видеть процесс работы и взаимосвязи между существующими этапами, а именно особенности используемых программ проектирования и имеющегося ткацкого оборудования, что непосредственно может влиять даже на выбор первоначальной идеи и раппорта.
В данном разделе диссертационной работы рассмотрены возможности и пути создания эффекта объемного визуального восприятия рисунков на нескольких структурах жаккардовой ткани: однослойной и полутораслойной, а также с несколькими дизайнами рисунка для понимания вариантов развития метода проектирования тканых жаккардовых рисунков с эффектом объемного визуального восприятия.
Этап 1. Выбор идеи проектирования ткани с эффектом объемного визуального восприятия
Для художественного проектирования жаккардовой ткани с эффектом объемного визуального восприятия принимается во внимание концепция ее целевого применения. Варианты разработки данного типа могут быть полезны в комплексе средств, создающих релаксационную среду, расслабление глаз, а также как вариант оформления интерьера.
Концепция проектируемых в данном случае тканей основана на природных источниках вдохновения, затрагивает тему экологии. Эта направленность может быть выражена в образах, ассоциирующихся с летней зеленью и прохладной чистой водой, лесной прохладой, растениями, волнами. На рис. 3.21 представлены примеры, выбранные в качестве источников вдохновения для проектирования ткани с эффектом объемного визуального восприятия.
Этап 2. Создание элементов и мотивов, составляющих эскиз тканого рисунка
На данном этапе выбор художественных элементов может опираться на особенности элементов, выбранных из источника вдохновения: растительные линии, природные цвета, водная рябь (рис. 3.22).
Этап 3. Определение физических характеристик проектируемой ткани с учетом типа ткацкого станка и условий работы существующего производства
Традиционный цикл проектирования жаккардовых тканей включает важный этап определения ткацкого станка, а также размера и вида жаккардовой машины. Дальнейшее проектирование ведется исходя из существующих настроек конкретного ткацкого станка: числа крючков фона и кромки, частности заправки, плотности ткани по основе и утку, размеров раппорта и т.д. Этот этап проектирования ткани влияет на все последующие корректировки выбранной идеи проектирования ткани, в том числе с эффектом объемного визуального восприятия.
Для выработки однослойной и полутораслойной жаккардовой ткани был выбран рапирный ткацкий станок «Thema 11E» (фирма «Somet») c электронной жаккардовой машиной марки «Greifer-Webmaschine Stubli-Verdol» (тип CX 860), который позволяет в зависимости от настроек в программах автоматизированного компьютерного проектирования ткани вырабатывать однослойные и полутораслойные жаккардовые ткани. Размеры электронного раппорта для однослойной жаккардовой ткани должны быть равны 1320 х 740 точек или нитей либо рассчитаны как 28,2 см по ширине и 21,1 см по длине. Размеры электронного раппорта полутораслойной жаккардовой ткани равны 1344 х 2080 точек или нитей, а исходя из особенностей выработки полутораслойных тканей определяются как 28,7 см по ширине и 59,4 см по длине.
Этап 4. Создание раппорта в графических программах или в программах автоматизированного проектирования
В рамках данного этапа осуществляется создание раппорта с рисунком, подходящего для дальнейшей обработки в программе проектирования стереоэффекта. Формат раппорта и его внешний вид зависят от используемых в дальнейшем программ по созданию автостереоэффекта. Для метода получения автостереограмм на основе эхо-проекций выбрана программа «Stereogram Lab 1.0 MTS»; для автостереограмм, построенных на алгоритме совмещения карты (маски) глубины и паттерне, выбрана программа «3DMiracle».
На рис. 3.23-а выбран подходящий заданной тематике вариант паттерна из каталога программы «3DMiracle». Для рис. 3.23-б выполнен тематический эскиз с использованием пакета программ «Adobe» в формате, необходимом для работы в программе «Stereogram Lab 1.0 MTS».
Далее осуществляется подготовка к дальнейшему преобразованию эскиза раппортного рисунка и производится выбор фигур для карты глубины, обеспечивающих формирование скрытого эффекта объемного визуального восприятия (рис. 3.24). Вариант «а» выбран из предлагаемых каталогов карт глубины в программе «3DMiracle». Вариант «б» создан в графическом пакете «Adobe Photoshop» по типу существующих карт глубины для программы «Stereogram Lab».
Этап 5. Трансформация раппорта, придание ему эффекта объемного визуального восприятия в программе проектирования стереоэффекта
Для создания автостереограммы, необходимой для дальнейшего построения раппорта ткани с эффектом объемного визуального восприятия, в первом случае использовалась программа «3DMiracle». В процессе работы с указанной программой реализованы стадии построения автостереограммы, которые включали: выбор карты глубины, выбор паттерна, работу с настройками (рис. 3.25), вариант результата получения изображения с эффектом объема визуального восприятия на основе стереоизображения (рис. 3.26).
Подбор и наложение переплетений в программе автоматизированного компьютерного проектирования
Классификация ткацких переплетений достаточно разнообразна, о чем можно судить по данным табл. 2.2. Ткани жаккардового ткачества многими авторами классификаций выделяются в отдельную группу. В то же время все жаккардовые переплетения строятся путем соединения в одном тканом рисунке нескольких переплетений и отличаются от группы мелкоузорчатых переплетений только размером. Отсюда следует, что жаккардовые переплетения можно отнести к группе комбинированных переплетений (точнее к «комбинированным крупноузорчатым»). Также к комбинированным переплетениям относятся и адаптивные переплетения, подробный анализ которых содержится в работе Мальгуновой Н.А. «Адаптивные переплетения для художественного проектирования тканей» [113].
Технология получения тканей с эффектом объемного визуального восприятия базируется на алгоритме, подробное изложение которого дано в пункте 3.2 главы 3 диссертации (см. «Этап 8. Подбор и наложение переплетений на заливной патрон, подготовленный в специализированных графических программах»). В каждом отдельном случае от выбора переплетений будет зависеть суть и качество создаваемого на ткани эффекта объемного визуального восприятия. От выбора переплетений, их многообразия и размещения на заливном патроне зависит общий внешний вид ткани.
Известно, что переплетения бывают с основным эффектом и уточным эффектом. Кроме этого, выделяют равномерный эффект.
Переплетения накладываются на залитые разноцветные области разделенного заливного патрона в программе автоматизированного проектирования с учетом необходимого тонального эффекта. Тональный эффект (переход от светлого оттенка к темному или от одного цвета к другому) реализуется техническими возможностями ткацкого станка, а именно за счет поднятия или опускания ремизок с основной нитью. Таким образом, на поверхности ткани создаются все разновидности эффектов, формируемых переплетениями (основный, уточный и равномерный). При этом важно соблюдение условия, при котором максимальное количество прокидок или нитей, после которого возможно чередование системы нитей с целью исключения их провисов, равно восьми.
Основный эффект формируется в результате поднятия ремизок, основных нитей на поверхности ткани. Визуально основный эффект проявляется тем сильнее, чем больше поднятых основных нитей в выбранном раппорте ткани. Основный эффект может быть получен при использовании для наложения на заливной патрон саржевых (2/1, 3/1, 4/1, 5/1, 6/1, 7/1, 3/2, 4/2, 5/2, 6/2, 7/2, 8/2 и т.д.,) (рис. 4.12) и атласных (4/2, 5/3, 6/4, 7/4, 7/5, 8/5 и т.д.) (рис. 4.13) переплетений.
На рис. 4.17 показаны примеры наложения на заливной патрон переплетений с уточным эффектом с визуально наблюдаемыми тональными отличиями.
Равномерный эффект на поверхности ткани формируется при поднятии ремизками основных и уточных нитей в определенном заданном попеременном порядке. Данный эффект достигается при наложении на заливной патрон следующих видов переплетений: полотняное; саржа 2/2, 3/3, сложная саржа 2/2/1/2; репс, рогожка; ромбовидная и ломаная саржа; усиленный сатин; креп и т.д. В табл. 4.1 показаны примеры переплетений с преобладающим равномерным эффектом. На рис. 4.18 показан пример наложения на заливной патрон переплетений с равномерным эффектом с видимым тональным отличием.
В основе работы дизайнера ткани лежит линейка тональности цветов в палитре заливного патрона, которая помогает созданию в программе автоматизированного проектирования наилучшего восприятия необходимого выбранного эффекта. В заключительной стадии работы над наложением переплетений на заливной патрон используются различные виды переплетений, которые в зависимости от своего визуально-оптического восприятия выстраиваются в шкалу (последовательность) от основного до уточного эффекта. Например, сатиновые переплетения имеют более ярко выраженный уточный эффект, чем саржевые переплетения, с большим количеством основных перекрытий.
Рассмотрим возможности подбора переплетений с различными эффектами (основным, уточным, равномерным рисунком) для одного и того же базового раппорта рисунка. На рис. 4.19 показана нумерация выбранных цветов (от светлого к темному).
На рис 4.20 и 4.21 приведены два варианта наложения переплетений на заливной патрон для выбора наилучшего визуального восприятия жаккардового рисунка.
Адаптивные переплетения – комбинированные (недетерминированные) переплетения, которые могут быть выработаны как в ремизном, так и в жаккардовом ткачестве. Такие переплетения каждый раз создаются заново, не имеют определенного ткацкого рисунка и формируются комбинацией основных и уточных перекрытий по тоновым различиям крока или выбранного рисунка [113]. Они не могут быть заранее определены как узнаваемые.
Создание адаптивных переплетений практически невозможно без средств компьютерного проектирования. С помощью этих переплетений могут создаваться малые партии тканых изделий с оригинальными, неповторяющимися сложными рисунками. При этом выполнение эксклюзивных рисунков с адаптивными переплетениями не приводит к потере идентичности по отношению к исходному рисунку. Поэтому использование адаптивных переплетений наиболее полно отвечает решению задачи создания тканей с эффектом объемного визуального восприятия. При этом заливной патрон для адаптивных переплетений может содержать многочисленные тональные переходы, усиливающие эффект объемного визуального восприятия. Для сохранения эффекта глубины даже случайные точки не подвергаются вычищению, так как при контрастной чистке заливного патрона (в графических программах) для повышения четкости границы перехода из одной окрашенной области в другую визуальный эффект может быть утрачен.
На рис. 4.23 представлено наглядное сравнение качества подготовки заливных патронов для традиционных и адаптивных переплетений.