nghiên cứu xây dựng phần mềm ngân hàng màu điện tử sử dụng trong các phần mềm thiết kế vải

BỘ CÔNG THƯƠNG TẬP ĐOÀN DỆT - MAY VIỆT NAM VIỆN DỆT MAY --- BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ CÔNG THƯƠNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHẦN MỀM NGÂN HÀNG MÀU ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG

BỘ CÔNG THƯƠNG TẬP ĐOÀN DỆT - MAY VIỆT NAM

VIỆN DỆT MAY -

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ CÔNG THƯƠNG

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHẦN MỀM NGÂN HÀNG MÀU ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG TRONG CÁC PHẦN MỀM THIẾT KẾ VẢI

Mã số đề tài : 14.11 RD

Chủ nhiệm đề tài : KS Vũ Văn Hiều

9080

BỘ CÔNG THƯƠNG TẬP ĐOÀN DỆT - MAY VIỆT NAM

VIỆN DỆT MAY -

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ CÔNG THƯƠNG

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHẦN MỀM NGÂN HÀNG MÀU ĐIỆN

TỬ SỬ DỤNG TRONG CÁC PHẦN MỀM THIẾT KẾ VẢI

Thực hiện theo hợp đồng số 14.11 RD/ HĐ-KHCN ngày 25/2/2010 giữa Bộ Công Thương và Viện Dệt May

Những người thực hiện chính

KS Vũ Văn Hiều, chủ nhiệm đề tài, Viện Dệt May

KS Võ Thị Hồng Bình, cộng tác viên, Viện Dệt May

ThS Phạm Khánh Toàn, cộng tác viên, Viện Dệt May

ThS Lưu Thị Tho, cộng tác viên, ĐH Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp ThS Phạm Văn Lượng, cộng tác viên, Viện Dệt May

Xác nhận của cơ quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài

Vũ Văn Hiều

Hà nội 2011

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 3 Chương 1: TỔNG QUAN SỐ HOÁ MÀU VẢI DỆT 6

1.1 Tính cấp thiết việc sử dụng Ngân hàng màu điện tử trong thiết kế

lệch màu

42

Chương 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 Phụ lục 1: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM NGÂN HÀNG MÀU

ĐIỆN TỬ

57

TÓM TẮT NHIỆM VỤ:

* Tên đề tài: : Nghiên cứu xây dựng phần mềm ngân hàng màu điện tử sử dụng trong các phần mềm thiết kế vải

* Mục tiêu đề tài: Ứng dụng công nghệ số trong kỹ thuật màu vải dệt: Xây dựng ngân

hàng màu điện tử ứng dụng trong các phần mềm thiết kế vải - tạo thêm công cụ bổ sung cho các phần mềm thiết kế, đem lại sự thuận tiện trong thiết kế và cho các công đoạn nhuộm màu tiếp theo triển khai dễ dàng Có sản phẩm tin học là Phần mềm ngân hàng

Phần mềm chạy trên nền WinXP, Win2000,Vista, giao diện bằng tiếng Việt

* Nội dung nghiên cứu :

- Nghiên cứu kỹ thuật số hoá màu vải dệt

- Xây dựng cơ sở dữ liệu ngân hàng màu điện tử (1925 màu) dựa trên Pantone màu TPX, số hoá trong không gian màu CIE RGB và CIE Lab

- Xây dựng thuật toán, viết mô đun phần mềm kết nhúng ngân hàng màu trong phần mềm thiết kế vải dệt thoi, phần mềm thiết kế vải dệt kim

- Xây dựng các công cụ phần mềm chuyển đổi thông số màu giữa các không gian màu CIE RGB, CIE XYZ và CIE Lab

- Xây dựng các công cụ quản lý màu: tìm kiếm, lưu trữ màu, công cụ lập ngân hàng màu

- Xây dựng cơ sở lý thuyết số hoá màu vải dệt, thuốc nhuộm và các ứng dụng trong

kỹ thuật số trong tạo màu vải dệt

* Đối tương nghiên cứu:

- Màu vải dệt, nguyên lý tạo màu vải dệt, nguyên lý số hoá màu vải dệt

- Các phần mềm thiết kế vải

- Các ngôn ngữ lập trình phần mềm

* Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu các tài liệu về tạo màu vải dêt; lý thuyết vầ số hoá màu vải dệt

- Tìm hiểu các tài liệu về thiết kế vải dệt, các phần mềm thiết kế vải

- Nghiên cứu ứng dụng các ngôn ngữ lập trình như Visual Basic, C++, các giải thuật lập trình phần mềm

- Phương pháp chuyên gia: dựa vào ý kiến chuyên gia trong ngành

* Kết quả thực hiện:

Đề tài đã xây dựng được phần mềm ngân hàng màu điện tử với 1925 màu theo Pantone màu TPX Ngân hàng màu đã được kết nhúng trong phần mềm thiết kế vải dệt thoi TRI và phần mềm thiết kế vải dệt kim TRI.Phần mềm đang được dùng thử nghiệm tại Tổng Cty CP Dệt May Nam Định, Cty CP Dệt Lụa Nam Định, Nhà máy dệt Tến Tiến KHATACO - Nha Trang, Khánh Hoà bước đầu đưa lại sự thuận tiện trong thiết kế và sản xuất

MỞ ĐẦU

Công nghiệp dệt may là một trong những ngành có doanh số xuất khẩu hàng đầu (năm 2010 đạt hơn 11,2 tỷ USD vượt dầu thô, trong top 5 của thế giới), thu hút khoảng 2 triệu lao động Tuy nhiên ngành dệt may được coi là một trong những ngành chưa có sự cạnh tranh cao, còn phụ thuộc nhiều yếu tố nước ngoài (tỷ lệ nội địa hoá 46%) Phần lớn nguyên liệu, phụ kiện, thiết bị, phải nhập ngoại Mục tiêu phát triển của ngành là nâng cao năng lực cạnh tranh: tăng dần tỷ lệ nội địa hoá như phát triển nguồn nguyên liệu trong nước, sản xuất xơ sợi tổng hợp từ chế xuất dầu mỏ, phát triển sản xuất phụ kiện ngành may, sản xuất vải chất lượng cao thay thế dần nhập ngoại,

Một trong những công việc góp phần nâng cao năng lực canh tranh là vấn đề thiết

kế mẫu mã sản phẩm Cùng một nguồn nguyên liệu, qui trình sản xuất (tức là giá thành sản xuất như nhau), một thiết kế sản phẩm hợp lý sẽ làm tăng giá trị sản phẩm Với sự phát triển mạnh của tin học ngày nay, việc có những phần mềm thiết kế sản phẩm là hữu ích, đặc biệt với chức năng thiết kế màu, mô phỏng sản phẩm ảo là công cụ hiệu quả cho việc sáng tác mẫu mới, giúp giảm thiểu chi phí dệt thử

Màu sắc, hoa văn sản phẩm đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế sản phẩm Trong môi trường cạnh tranh ngày nay, người tiêu dùng có nhiều chọn lựa hơn, nên các nhà sản xuất rất coi trọng màu sắc và hình dáng sản phẩm Đối với vải ngoài nhiệm vụ chính che chắn bảo vệ cơ thể, vải còn đóng vai trò là một mặt hàng thời trang làm đẹp tạo nên màu sắc, hoa văn càng có vai trò quan trọng tạo nên giá trị của sản phẩm Các nhà sản xuất vải không ngừng phát triển đưa ra các mầu vải đẹp, đa dạng về màu sắc, hoa văn Màu sắc, hoa văn càng đa dạng thì càng khó quản lý, nhận biết và phân biệt, vì vậy rất cần có một phần mềm thiết kế và quản lý mẫu sản phẩm

Trong những năm qua Viện Dệt May đã xây dựng được một số phần mềm thiết kế sản phẩm như :

- Phần mềm thiết kế vải dệt thoi TRI của Viện Dệt May: tính toán các thông số

thiết kế vải, công cụ thiết kế kiểu dệt, thiết kế vải ca rô, sọc màu, công cụ mô phỏng hình ảnh vải Phần mềm đã được chuyển giao và ứng dụng tại một số danh nghiệp dệt trong nước

Hình 1: Hình vẽ mô phỏng hình ảnh vải của phần mềm Thiết kế vải dệt thoi TRI (Viện Dệt May)

- Phần mềm thiết kế vải dệt thoi nổi vòng TRI của Viện Dệt May (khăn nổi vòng): Phần mềm có các chức năng: tính toán thiết kế, các công cụ thiết kế màu, hoa

văn, kiểu dệt, mô phỏng hình ảnh vải:

Hình 2: Phần mềm thiết kế vải nổi vòng TRI (khăn nổi vòng - Viện Dệt May)

- Phần mềm thiết kế vải dệt kim đan ngang TRI của Viện Dệt May: tính toán các

thông số thiết kế vải, công cụ thiết kế kiểu dệt, thiết kế hoa văn, công cụ mô phỏng hình ảnh vải

Hình 3: Phần mềm thiết kế vải dệt kim TRI (Viện Dệt May)

- Phần mềm thiết kế vải Jacquard và máy đục bìa tự động của Viện Dệt May với

chức năng tính toán các thông số thiết kế vải, công cụ thiết kế kiểu dệt, thiết kế hoa văn, tích hợp cùng máy đục bìa và truyền tín hiệu thiết kế hoa văn tới máy đục bìa tự động để đục bìa theo chương trình Phần mềm đã được ứng dụng tại làng nghề dệt tơ tằm Vạn Phúc - Hà Đông - Hà Nội

Hình 4: Phần mềm thiết kế vải Jacquard và máy đục bìa tự động (Viện Dệt May)

Tiếp tục mục tiêu phát triển các phân mềm thiết kế sản phẩm dệt trong ngành, Viện Dệt May đã được Bộ Công Thương giao nhiệm vụ xây dựng phần phần mềm ngân hàng màu điện tử sử dụng trong các phần mềm thiết kế vải để phát huy hiệu quả các phần mềm thiết kế vải đang sử dụng, đem lại sự thuận tiện trong thiết kế Sử dụng ngân hàng màu điện tử mở ra hướng ứng dụng công nghệ số trong kỹ thuật màu vải dệt Sản phẩm đề tài

là Phần mềm ngân hàng màu điện tử :

+ Ngân hàng màu điện tử 1925 màu dựa trên patone màu TPX, ngân hàng màu được số hoá trong không gian màu CIE RGB và CIE Lab

+ Có các công cụ chuyển đổi thông số màu giữa các không gian màu CIE RGB, CIE XYZ và CIE Lab; Các công cụ quản lý màu: tìm kiếm và so sánh màu

Phần mềm chạy trên nền WinXP, Win7, giao diện bằng tiếng Việt

Nội dung báo cáo gồm:

Chương 1: Tổng quan số hoá màu vải dệt: Các phương pháp số hoá màu vải dệt và các ứng dụng kỹ thuật số trong nhuộm màu vải dệt

Chương 2: Ngân hàng màu điện tử và các ứng dụng trong phần mềm thiết kế vải: Cấu trúc ngân hàng màu điện tử , các tiện ích ứng dụng ngân hàng màu điện tử

Chương 3: Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo và Phụ lục 1: Hướng dẫn sử dụng phần mềm ngân hàng màu điện tử trong thiết kế vải; Phụ lục 2: Dữ liệu số hoá màu PANTONE TPX

Chương 1

TỔNG QUAN SỐ HOÁ MÀU VẢI DỆT

Với sự phát triển tin học, chúng ta thường nghe nói tới công nghệ số hoá trong mọi ngành kỹ thuật Trong ngành dệt cũng vậy, xu thế ứng dụng công nghệ số ngày càng trở nên phổ biến Nghiên cứu ứng dụng công nghệ số trong kỹ thuật màu vải dệ là một trong những nghiên cứu đó

1.1 Tính cấp thiết việc sử dụng Ngân hàng màu điện tử trong thiết kế vải

Các phần mềm trên đều có công cụ phối màu, tuy nhiên kết quả phối màu là màu trên màn hình, có một số khó khăn:

- Khó khăn trong việc hiện thực hoá màu thiết kế trên màn hình tới màu trên sản phẩm

- Khó khăn trong việc giao dịch màu sắc với khách hàng

Sử dụng ngân hàng màu điện tử ta giải quyết được hai khó khăn trên, các tiện ích đó là:

• 1- Thiết kế màu thuận tiện khi sử dụng các phần mềm thiết kế vải:

+ Thay vì việc phối màu, tạo màu mới, ta có sẵn một bộ màu được qui chuẩn và chỉ việc lựa chọn ra để sử dụng Khi khách hàng yêu cầu màu sản phẩm là màu của Pantone TPX, ta không cần phải số hoá màu từ quyển màu Pantone vào phần mềm

mà chỉ việc lấy ra sử dụng (gán màu vào sản phẩm để mô phỏng hình ảnh sản phẩm) Như thế tiết kiệm được thời gian và tránh được sai số trong quá trình số hoá màu

• 2- Triển khai sản xuất màu thuận tiện:

+ Ứng với mỗi màu của Pantone TPX đã được chọn trong thiết kế ta có mẫu màu thực (bộ màu Pantone TPX bằng giấy) tiện cho việc triển khai nhuộm thay vì phải

so với màu trên màn hình vi tính

+ Loại trừ được các màu có khả năng đưa đến nhuộm khó đạt được màu Các màu trong patone là những màu đã được nghiên cứu và tạo được màu trên vải Nếu ta thiết kế, chọn màu khác nhiều so với màu có trong patone, trong một số trường hợp

có thể dẫn đến khó nhuộm màu (ví dụ rất khó nhuộm màu có độ phản xạ của một dải sóng nào đó gần 100% hay gần 0%) Như vậy nếu chọn màu trong Pantone màu

sẽ nhuộm màu dễ hơn, "độ an toàn" đúng màu cao hơn

• 3- Giao dịch màu sắc thuận tiện:

Giao dịch màu sắc theo bộ màu được qui ước chuẩn thuận tiện hơn với việc giao dịch một màu thiết kế mới Hiện nay khách hàng có xu thế sử dụng màu theo Pantone màu, đặc biệt với khách hàng nước ngoài hay dùng Giao dịch màu sắc thuận tiện khi màu được số hoá, qui ước chuẩn Có thể giao dịch màu từ xa thông qua internet Khách hàng và nhà sản xuất chỉ cần giao dịch màu thông qua mã màu là

đủ

• 4- Thuận tiên trong việc quản lý màu, quản lý thiết kế: Sử dụng thư viện màu

là sử dụng một bộ màu đã được qui ước chuẩn Việc tìm kiếm, sử dụng, so sánh màu được thuận tiện

Hiện tại, các phần mềm thiết kế vải đang sử dụng tại Việt Nam chưa có phần mềm nào chứa kèm ngân hàng màu theo Pantone TPX

Với mỗi một màu cho trước, bằng phần mềm ta sẽ tìm được màu trong ngân hàng màu

có sai số màu nhỏ nhất so với màu đã chọn, nếu màu trong ngân hàng đáp ứng được yêu cầu mẫu vải, ta sử dụng màu của ngân hàng màu, khi đó sẽ tiện lợi trong thiết kế và sản xuất

Hiện tại có rất nhiều bản mẫu màu (Pantone) dùng cho nhiều lĩnh vực khác nhau như:

PANTONE MATCHING SYSTEM sử dụng trong kỹ thuật đồ hoạ, sơn, Trong lĩnh vực dệt thường chỉ sử dụng Pantone TP hay Pantone TPX (là 2 bộ màu hầu như giống nhau, chỉ khác nhau về thứ tự sắp xếp) Pantone TCX tương tự như Patone TPX, nhưng màu sắc được nhuộm lên vải mẫu cotton

Ngân hàng màu điện tử là một cơ sở dữ liệu màu được số hoá, lưu trữ, là một bộ màu có sẵn cung cấp cho người thiết kế sử dụng thay vì phối màu mới

Với sự phát triển công nghệ tin học, công việc thiết kế mẫu mã sản phẩm đã được tin học hoá Thiết kế màu sắc là một khâu quan trọng trong thiết thiết kế phẩm dệt Để phát huy hiệu quả các phần mềm thiết kế, thuận tiện cho việc triển khai sản xuất, việc xây dựng ngân hàng màu điện tử là cần thiết

Ngân hàng màu đề tài xây dựng dựa trên bộ màu mẫu Pantone TPX

Pantone TPX là bộ mẫu màu sử dụng trong ngành dệt do Pantone Inc phát hành Pantone Inc là một công ty có trụ sở tại Carlstadt, New Jersey, Hoa Kỳ (thành lập năm

1962 Pantone đã được mua lại bởi X-Rite tháng 10 năm 2007)

1.2 Tính cấp thiết ứng dụng công nghệ số trong thiết kế vào tạo màu vải dệt

Màu của sản phẩm vải là đa dạng và phong phú để đáp ứng thị yếu người tiêu dùng Trong thực tế người ta chỉ sản xuất một số màu (thuốc nhuộm) cơ bản nhất định, để có được một màu theo yêu cầu, người ta cần phối trộn các màu cơ bản với nhau trong một đơn nhuộm theo một tỷ lệ xác định để có được màu theo yêu cầu Quá trình chọn thuốc nhuộm và xác định tỷ lệ mỗi loại thuốc nhuộm gọi là ghép màu nhuộm (hay xây dựng đơn nhuộm) Vì vậy công việc phối ghép màu để tạo nên màu mới là công việc thường xuyên của nhà kỹ thuật nhuộm

Màu sắc của vải đóng vai trò quan trọng tạo nên chất lượng và giá trị gia tăng sản phẩm Kỹ thuật màu vải dệt là một trong những khâu khó của sản xuất vải đòi hỏi người thực hiện cần có chuyên môn và kinh nghiệm Việc ứng dụng kỹ thuật số trong tạo màu vải dệt là cần thiết để giảm bớt khó khăn và tăng độ chính xác trong việc tạo màu

Qui trình thiết kế và tạo màu vải dệt:

Hình 1.1: Sơ đồ qui trình tạo màu vải dệt

Sau khi có màu thiết kế, cần xây dựng đơn nhuộm: dùng những thuốc nhuộm gì và lượng sử dụng bao nhiêu để đạt được màu theo yêu cầu

Theo truyền thống, người xây dựng đơn nhuộm dựa vào kinh nghiệm, các mẫu màu tương tự đã nhuộm từ trước để chọn thuốc nhuộm và tỷ lệ sử dụng Tiếp theo là nhuộm mẫu nhỏ theo đơn nhuộm đã dự kiến Đánh giá kết quả mẫu nhuộm, nếu chưa đạt, hiệu chỉnh lại đơn nhuộm cũng theo kinh nghiệm để màu đạt được tiến dần tới màu yêu cầu Quá trình hiệu chỉnh đơn nhuộm và nhuộm mẫu nhỏ đôi khi phải tiến hành nhiều lần mới đạt được màu theo yêu cầu tuỳ vào màu cụ thể và yêu cầu chính xác về màu đặt ra

Có các khó khăn trong qui trình trên là:

- Làm thế nào để xác định được chọn loại thuốc nhuộm và lượng sử dụng để có được màu như mẫu"

- Nếu mẫu nhuộm thử không giống mẫu yêu cầu, làm thế nào đưa ra phương án hiệu chỉnh đơn nhuộm để lần nhuộm sau màu giống với mẫu hơn?

- Làm thế nào để có được đánh giá mẫu màu chính xác mà không phụ thuộc vào cảm nhận chủ quan của người quan sát

Việc ứng dụng công nghệ số trong kỹ thuật màu vải dệt sẽ giảm bớt được những khó khăn trên Với việc số hoá màu, thuốc nhuộm, ứng dụng các kỹ thuật tính toán về màu sắc, ứng dụng công nghệ tin học ta có thể tính toán được các kết quả về màu sắc và đơn nhuộm

Hình: 1.2 Minh hoạ bài toán ghép màu nhuộm vải

Ứng dụng công nghệ số hoá màu vải dệt:

Khi màu được số hoá ta có thể ứng dụng tin học trong việc tính toán, quản lý màu sắc đem lại hiệu quả trong sản xuất, sau đây là một số ứng dụng chính:

1- Ghép màu tự động - dự tính trước kết quả màu nhuộm: Từ một đơn

nhuộm cho trước, tính trước được màu kết quả mà chưa cần nhuộm thử Tự tính được phương án hiệu chỉnh đơn nhuộm để đạt được màu theo yêu cầu giúp giảm thiểu chi phí nhuộm mẫu thử

2- Tách màu tự động - tạo đơn nhuộm tự đông, phương án hiệu chỉnh đơn nhuộm: Từ màu yêu cầu cần nhuộm tính tự động được đơn nhuộm thay vì phải

ước đoán bằng kinh nghiệm Có được kết quả đơn nhuộm nhanh và chính xác Đem lại hiệu quả trong sản xuất do giảm được số lần hiệu chỉnh đơn nhuộm và nhuộm mẫu thử, kết quả tính toán lại chính xác hơn so với kết quả đưa ra từ khinh nghiệm

3.- Giao dịch màu sắc thuận tiện : Giao dịch màu sắc thuận tiện khi màu được

số hoá, có thể giao dịch màu từ xa thông qua internet Việc kiểm tra, đánh giá màu, thoả thuận màu sắc được cụ thể hoá bằng những tiêu chuẩn được số hoá vì thế giảm được khiếu kiện về màu sắc gây thiệt hại cho nhà sản xuất và khách hàng

4 Quản lý thuốc nhuộm, đơn nhuộm, màu vải: Màu vải, thuốc nhuộm, đơn

nhuộm, thư viện màu được lưu trong máy tính dưới dạng số hoá tiện khi sử dụng, tra cứu, tìm kiếm, quản lý, tính toán

Việc ứng dụng công nghệ số trong kỹ thuật màu đem lại nhiều lợi ích:

a Chọn 3 loại thuốc nhuộm này, có nhuộm được màu như thế này không?

Tính lượg thuốc nhuộm sử dụng mỗi loại?

b Trong kho thuốc nhuộm, hãy chọn những loại thuốc nhuộm nào để ghép màu đúng nhất?

Tính lượng sử dụng mỗi loại là bao nhiêu?

(mở rộng: chọn thuốc nhuộm có lượng sử dụng ít hay giá thành thấp, …)

Ghép màu nhuộm - Nhiệm vụ thường xuyên của người kỹ thuật nhuộm

Một bài toán khó ! Kỹ thuật số hoá màu vải dệt giúp bạn tự động tính các kết quả trên

?

- Giảm thời gian xây dựng đơn nhuộm

- Giảm chi phí nhuộm mẫu thử

- Tăng độ chính xác màu theo yêu cầu khách hàng, giảm rủi ro trong sản xuất

- Tăng năng lực thiết kế và sáng tạo mẫu mã khi màu sắc được thiết kế, tính toán và

mô phỏng bằng máy tính ngay khi thiết kế, trước khi mẫu vải được sản xuất

- Đưa ra được các phương án hiệu quả cho sản xuất như:

+ Lựa chọn được phương án nhuộm màu sao cho chính xác với màu yêu cầu

+ Lựa chọn được phương án dùng ít thuốc nhuộm

+ Lựa chọn được phương án nhuộm giảm giá thành

+ Lựa chọn được phương án nhuộm làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Với yêu cầu chất lượng của khách hàng ngày càng cao, kết quả màu sắc yêu cầu ngày một chính xác, ứng dụng công nghệ số chính là giải pháp lựa chọn cho hướng phát triển của kỹ thuật màu vải dệt

1.3 Số hoá màu trong kỹ thuật vải dệt - Các không gian màu

Theo truyền thống, màu sắc mang tính "định tính" hơn "định lượng", người ta thường mô tả màu sắc theo tên gọi như "Xanh lục", "Ghi đậm", "Vàng chanh" Người tiếp nhận thông tin có thể hình dung nhất định về màu sắc theo tên gọi Nhưng màu chính xác và cụ thể như thế nào khó có thể mô tả chính xác bằng tên gọi, thông thường để có màu với yêu cầu chính xác người ta phải có mẫu màu thực kèm với tên gọi, đây là một trở ngại trong giao dịch, triển khai công nghệ nhuộm màu, nhất là trong thời kỳ ứng dụng công nghệ số phát triển như hiện nay đòi hỏi cần ứng dụng công nghệ số hoá màu

Số hoá được màu sắc sẽ dẫn tới nhiều ứng dụng tiện ích:

- Giao dịch màu sắc thuận tiện

- Đưa ra được các phương pháp tính toán và quản lý màu sắc dựa trên màu được số hoá

- Ứng dụng các thiết bị trong việc đo màu, so sánh màu, kiểm tra màu

- Ứng dụng được công nghệ tin học trong kỹ thuật màu nhuộm: tính toán màu nhuộm, đơn nhuộm vải

Vậy số hoá màu sắc như thế nào? đây là vấn đề lớn trong khoa học vật lý và đời sống con người Xuất phát từ vấn đề này, trên thế gới đã có rất nhiều những nghiên cứu

về màu sắc, các nhà nghiên cứu cố gắng "định lượng" tức là "số hoá" màu sắc Số hoá màu đã được nghiên cứu từ những năm 20 của thế kỷ trước khi máy vi tính chưa ra đời, tới năm 1931 lý thuyết số hoá màu đã được tiêu chuẩn hoá quốc tế

Chúng ta cảm nhận được màu sắc bằng mắt Để nhìn thấy, chúng ta cần có ánh sáng Mắt người nhìn thấy một vật là do đã có ánh sáng chiếu đến vật và phản xạ từ vật thể truyền đến mắt Ánh sáng nhìn thấy là các sóng điện từ có bước sóng từ 400-700nm Mỗi sóng điện từ có bước sóng khác nhau khi truyền đến mắt sẽ cho ta cảm giác màu sắc khác nhau Vùng quang phổ của ánh sáng nhìn thấy có thể được chia làm 3 vùng

Hình 1.3 Minh hoạ khoảng bước sóng ánh sáng nhìn thấy

Những tế bào hình nón trong võng mạc của mắt người cũng có 3 loại nhạy tương ứng với 3 màu này (võng mạc mắt người có 2 loại tế bào: tế bào hình que: nhạy với cường độ ánh sáng (cảm nhận tối hay sáng) và tế bào hình nón (dùng để cảm nhận màu sắc)

Từ đặc điểm mắt người cảm nhận 3 sắc màu (đỏ, xanh lục, xanh lam), người ta đi tìm cách số hoá màu, biểu diễn màu bằng những số và thể hiện trong một toạ độ nhiều chiều (gọi là không gian màu) sao cho mỗi điểm biểu diễn được một màu Các không gian màu đều được xây dựng dựa trên nguyên lý cảm nhận màu của mắt người

Đã có nhiều không gian màu được xây dựng, tuy nhiên không thể xây dựng được một không gian màu duy nhất để có thể sử dụng cho mọi lĩnh vực Mỗi một lĩnh vực có các yêu cầu về kỹ thuật màu khác nhau, vì vậy đã có nhiều không gian màu được xây dựng để đáp ứng được nhiều lĩnh vực ứng dụng màu sắc khác nhau Đôi khi trong một lĩnh vực cần ứng dụng nhiều không gian màu, ngược lại một không gian màu cũng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau

Trong kỹ thuật màu vải dệt, cùng lúc người ta sử dụng đồng thời nhiều không gian màu khác nhau Màu sắc cuối cùng chúng ta cần đến là màu trên sản phẩm (thường được biểu diễn trong không gian màu XYZ, Lab), màu chúng ta sử dụng trong lúc thiết kế là màu trên màn hình vi tính (không gian màu RGB) vì vậy cần có các công cụ chuyển đổi giữa 2 dạng màu này

Sau đây là các không gian màu được nghiên cứu trên thế giới và được ứng dụng trong kỹ thuật màu vải dệt:

* Không gian màu CIE XYZ được xây dựng năm 1931 bởi Uỷ ban quốc tế về ánh sáng (International Commission on Illumination - CIE), trong đó mỗi màu được biểu diễn bởi bộ ba sắc màu X (đỏ), Y(xanh lục), Z(xanh lam)

Hình 1.4: Không gian màu CIE XYZ

Các giá trị XYZ được tính:

I

X ; =∞∫

0

) ( ) (λ y λ dλ

I

Y ; =∫∞

0

) ( ) (λ z λ dλ

I Z

Trong đó λ là bước sóng; I(λ) là cường độ phân bố ánh sáng tại bước sóng λ (intensity spectrum) ; Các giá trị x(λ), y(λ), z(λ) (Color matching functions) được xây dựng trên nguyên lý càm nhận màu sắc của mắt người có dạng như hình đồ thị trên Với tiêu chuẩn quan sát CIE nguồn sáng D65, góc nhìn 20 X có giá tị từ 0 → 95.047; Y có giá trị từ 0 →100; Z có giá trị từ 0 → 108.883

Không gian màu CIE XYZ là cơ sở cho việc nghiên cứu và ứng dụng về màu sắc Đây là cơ sở để xây dựng nên các không gian màu khác Không gian màu XYZ được định nghĩa độc lập, không phụ thuộc vào các thiết bị

* Không gian màu CIE RGB tương tự như không gian màu CIE XYZ, ở đó các sắc màu được phân bố tuyến tính để dễ dàng cho việc thao tác pha màu, điều khiển thiết

bị đồ hoạ (các sắc màu được phân bố theo tỉ lệ đều trên các trục toạ độ)

I

R ; =∫∞

0

) ( ) (λ g λ dλ

I

G ; =∫∞

0

) ( ) (λ b λ dλ

I B

Trong đó λ là bước sóng; I(λ) là cường độ phân bố ánh sáng tại bước sóng λ (intensity spectrum); Các giá trị r(λ), g(λ), b(λ) (Color matching functions) có giá trị theo đồ thị trên

Với tiêu chuẩn quan sát CIE nguồn sáng D65, góc nhìn 20 , RGB có giá trị từ 0 đến 18,9 Trong tin học, RGB được chuyển đổi sang mức 0 đến 255 Trong kỹ các kỹ thuật video, RGB được chuyển sang mức 0 đến 1

Công thức chuyển đổi giữa RGB và XYZ

X= 049R +0,31G +0,2B

Y= 0,17697R +0,8124G +0,01063B

Z= 0 + 0,01G +099B

R= 2,364614X - 0,896541Y - 0,468073Z G= -0,515166X + 1,426408Y +0,088758Z B= 0,005204X - 0,014408Y + 1,009204Z

Không gian màu CIE RGB ứng dụng trong lĩnh vực phối trộn màu theo nguyên lý màu cộng, nó được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực có thiết bị phát sáng (ti vi, màn hình

vi tính, kỹ thuật video, )

* Không gian màu CMYK ứng dụng trong lĩnh vực phối trộn màu theo nguyên lý màu trừ) được sử dụng chủ yếu trong kỹ thuật in ấn (máy in màu )

Mô hình màu này dựa trên cơ sở phối trộn các màu sau theo nguyên lý màu trừ

C = Cyan ( xanh lơ); M = Magenta ( đỏ hồng); Y = Yellow ( vàng );

K = Key (Black = màu đen, dùng ký hiệu K để tránh nhầm với B=Blue trong mô hình RGB)

Công thức chuyển đổi từ RGB sang CMYK:

Không gian màu XZY và RGB không phù hợp cho việc đánh giá độ sai khác màu

Ở các vị trí khác nhau trong không gian màu, khả năng phân biệt màu khác nhau của mắt người là khác nhau Vì lý do đó, một số không gian màu khác được xây dựng để đánh giá

độ lệch màu, không gian màu CIE Lab là một trong số đó

Trong không gian màu CIELab, sắc màu được thể hiện theo 2 trục a và b (trục a có màu từ xanh lục sang đỏ; trục b có màu từ xanh sang vàng) Trục L thể hiện độ tối sáng (0→100)

Hình 1.6 Không gian màu CIE Lab

Không gian màu CIELab được xây dựng từ không gian màu CIE XYZ với các công thức chuyển đổi:

16 ) (

X f

Y f b

/ 1

29

6 29

4 6

29 3 1

29

6 )

(

t khi t

t khi t

t f

Xn, Yn, Zn là các giá trị của nguồn sáng chiếu tới vật quan sát và X,Y,Z là các giá trị phản xạ của vật quan sát (tính theo công thức của CIE XYZ) Với điều kiện quan sát chuẩn: nguồn sáng D65, góc quan sát 20 thì Xn,=95,047 Yn,=100; Zn =108,883

Công thức chuyển đổi từ không gian màu Lab sang XYZ

Nếu thì ngược lại

Nếu thì ngược lại

Nếu thì ngược lại

δ = 6 / 29

Không gian màu CIELab được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực:

+ Đọc màu, so sánh màu, đánh giá độ chính xác màu nhuộm;

+ Phối ghép màu nhuộm

* Không gian màu CIE LCh Được xây dựng từ không gian màu CIE Lab, các màu được biểu diễn trong toạ độ cực:

L : Độ tối sáng giống như L trong CIE Lab có giá trị từ 0 đến 100

C: Độ bão hoà màu C = a2 +b2; h : tan( )

a

b ar

h=

Hình 1.7 Không gian màu CIE LCh

Lý thuyết số hoá màu đã được các nước trên thế giới ứng dụng trong ngành dệt rộng rãi trong các phần mềm thiết kế sản phẩm dệt (thiết kế vải dệt thoi, vải dệt kim, thiết kế sản phần may ) và trong công nghệ nhuộm màu vải dệt

Số hoá màu vải dệt :

Có 2 phương pháp số hoá màu sử dụng trong kỹ thuật vải: số hoá ảnh phổ và số hoá trong không gian màu

a- Số hoá màu trong không gian màu

Mỗi một màu được số hoá bằng 1 đỉểm trong không gian màu

Hình 1.8 - Ví dụ số hoá màu trong không gian màu CIE RGB

Ví dụ màu Pantone TPX 14-6340 được biểu diễn trong không gian màu RGB(có các toạ độ 107; 211; 140) và XYZ(54.4; 75.2; 60.1), Lab(89.5;-39.7;17.8) Cách tính và chuyển đổi thông số màu giữa các không gian màu được tình bày ở phần trên Việc số hoá được thực hiện bằng thiết bị đo màu (quang phổ kế) và tính toán bằng công thức

b- Số hoá màu bằng phổ màu : mỗi màu tương ứng với một quang phổ - phổ màu,

chia phổ màu thành các khoảng bằng nhau (ví dụ 31 khoảng từ 400-700nm cách nhau 10nm) Giá trị mỗi cột là độ phản xạ tại mỗi khoảng sóng, ta có bảng (2x31) mô tả đấy đủ

về màu sắc, ví dụ:

Hình 1.9- Ví dụ số hoá màu bằng phổ màu

Cần lưu ý rằng từ phổ màu ta tính được giá trị màu XYZ, nhưng từ giá trị màu XYZ không tính ngược lại được phổ màu Để biểu diễn màu 3 thành phần cần 3 thông số, biểu diễn màu bằng phổ màu cần 31 thông số

Số hoá thuốc nhuộm:

Bản thân thuốc nhuộm nguyên chất không phản ánh được màu sắc vải mà nó được dùng để nhuộm Chỉ khi vải được nhuộm ta mới xác nhận được sắc màu (gam màu - tông màu) mà thuốc nhuộm đó tạo ra, tuy nhiên độ đậm nhạt tuỳ vào tỷ lệ thuốc nhuộm

sử dụng

Để sử dụng được thuốc nhuộm, trước hết người ta cần nhuộm vải bằng thuốc nhuộm đó với một số tỷ lệ nhất định Dựa vào sắc màu thu được mà người ta có phương

án sử dụng thuốc nhuộm sao cho đạt được màu theo yêu cầu

Số hoá thuốc nhuộn: Nhuộm màu vải theo một số tỷ lệ thuốc nhuộm nhất định, số hoá các màu đó theo tỷ lệ thuốc nhuộm, ta có dữ liệu số hoá thuốc nhuộm

Hình 1.10 - Đồ thị biểu diễn số hoá thuốc nhuộm

Dữ liệu mỗi thuốc nhuộm là phức tạp Nếu biểu diễn thuốc nhuộm bằng màu 3 thành phần RGB, tại mỗi tỷ lệ thuốc nhuộm (thường từ 3 đến 6 tỷ lệ thuốc nhuộm, có khí tới 18 tỷ lệ thuốc nhuộm) có thông số về màu RGB, tham số ar, ag, ab (tỷ lệ độ hấp thụ và phản xạ ánh sáng), như vậy tổng số thông số một thuốc nhuộm là 42 thông số (với 6 tỷ lệ thuốc nhuộm) Nếu biểu diễn thuốc nhuộm bằng phổ màu cần khoảng 378 thông số (với

6 tỷ lệ thuốc nhuộm) cho một thuốc nhuộm

Độ hấp thụ ánh sáng (phần phản xạ là màu quan sát được) không tỷ lệ với thuốc nhuộm Khi tỷ lệ thuốc nhuộm tăng dần, tốc độ hấp thụ ánh sáng chậm lại và tới giá trị tới hạn, dù ta có tăng tỷ lệ thuốc nhuộm thì độ hấp thụ ánh sáng tăng không đáng kế Vì vậy mỗi loại thuốc nhuộm cần biểu diễn dưới dạng một đường đặc trưng như trong đồ thị trên

Tại mỗi giá trị tỷ lệ thuốc nhuộm có giá trị màu là bảng giá trị ảnh phổ hoặc giá trị XYZ

Các dữ liệu đường đặc trưng là cơ sở cho việc tính toán ghép màu nhuộm, tách màu nhuộm

Để có được dữ liệu thuốc nhuộm, ta cần nhuộm mẫu nhỏ ở các tỷ lệ thuốc nhuộm xác định (VD 0.1%; 0.5%; 1%; 2% ) và màu nhuộm trên vật liệu dệt, số hoá màu nhuộm cùng với tỷ lệ nhuộm ta có được dữ liệu của thuốc nhuộm Dữ liệu này có thể do nhà sản xuất thuốc nhuộm cung cấp hoặc ta phải tiến hành nhuộm mẫu nhỏ và số hoá màu mỗi khi phát sinh loại thuốc nhuộm mới

1.4 Phương pháp tính toán ghép màu vải

Màu màn hình vi tính:

Chúng ta nhìn thấy màu màn hình là do chính màn hình phát sáng Mỗi điểm ảnh (pixel) gồm 3 màu cơ bản R (Red), G (Green ), B (Blue) Bằng cách thay đổi cường độ 3 màu này (phối màu) ta tu được các màu khác nhau Ví dụ màu đen (R=0, G=0, B=0); màu trắng (R=255, G=255, B=255); Màu vàng (R=255, G=255, B=0) Nguyên lý phối màu này gọi là phối màu cộng (additive color) 24 bit

Hình 1.11 - Nguyên lý phối màu cộng

Màu vải dệt

Màu vải dệt thì lại khác so với màu màn hình Mắt người nhìn thấy một vật là do đã có ánh sáng chiếu đến vật và phản xạ từ vật thể truyền đến mắt Để vải có màu, người ta nhuộm lên vải hỗn hợp thuốc nhuộm với ỷ lệ nhất định, thuốc nhuộm sẽ hấp thụ một phần ánh sáng chiếu tới, phần phản xạ sẽ là màu sắc vải Nguyên lý phối màu này gọi là màu trừ (subtractive color)

Hình 1.12 - Nguyên lý phối màu trừ

Cũng cần nói thêm rằng hiện nay có nhiều phần mềm phối màu (phần mềm pha màu sơn, pha màu mực in, pha màu mực cho hoa sỹ, ) không thể sử dụng để ghép màu nhuộm vải được Nguyên lý ghép màu này là nguyên lý ghép màu dạng tráng phủ Màu kết quả của việc phối màu

là màu trên vật thể được sơn, nó không phụ thuộc vào khối lượng vật thể (màu sơn không phụ thuộc vào độ dầy bước tường, không phụ thuộc vào khối lượng tờ giấy) Tuy rằng giữa sơn và nhuộm vải có một số tính chất giống nhau như: đều là màu phản xạ, nguyên lý pha màu trừ Màu nhuộm vải phụ thuộc vào lượng thuốc nhuộm, lượng vải cần nhuộm và độ tận trích của quá trình nhuộm, Vì những lý do trên nên phần mềm tạo màu nhuộm vải phải là những phần mềm chuyên dụng dùng riêng cho nhuộm vải

Việc tính toán ghép màu vải dệt dựa vào thuyết "Thuyết hấp thụ - phản xạ màu Kubelka Munk "

Thuyết hấp thụ - phản xạ màu Kubelka Munk

Thuyết hấp thụ - phản xạ màu Kubelka Munk được phát biểu năm 1931, những năm 1940 đã có những ứng dụng đầu tiên về thuyết Những năm 1970 được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực tính toán màu: sơn, nhựa, vải

Ban đầu, việc tính toán phức tạp nên nó chỉ có thể ứng dụng trong lĩnh vực nghiên cứu, những năm 1990 - 2000 khi máy tính phát triển, việc ứng dụng trở nên phổ biến trong các cơ sở sản xuất

Phần lớn các loại nguyên liệu dệt có màu trắng (bông, xơ sợi tổng hợp) Để tạo màu vải dệt, người ta đưa chất mang màu phân tán vào trong thân sợi - nhuộm màu (bằng phương pháp nhuộm phân tán, hoạt tính, hoàn nguyên ) hoặc gắn màu trên bề mặt vật liệu dệt (pigment) Trong mục này ta xét tới chất mang màu phân tán vào trong thân sợi Thuật ngữ "phân tán" ở đây không nói tới nhuộm phân tán mà bao hàm ý chung là phân

tử chất mang màu nằm xen kẽ với các phân tử vật liệu dệt trong xơ sợi - "phân tán" nói tới sự phân bố chất mang màu chứ không bao hàm phương pháp nhuộm

Hình 1.13 - Hình vẽ minh hoạ chất mang màu phân tán trong thân sợi

Xét bản chất của ánh sáng chiếu tới vật liệu dệt sau:

Hình 1.14 - Nguyên lý hấp thụ - phản xạ ánh sáng theo thuyết Kubelka Munk

Vật thể có chiều dầy L Ánh sáng chiếu vào vật thể , một phần truyền vào vật thể, một phần phản xạ lại không gian Tại mỗi vị trí x (tính từ bề mặt vật thể), ánh sáng truyền tới được chia 2 phần: phần ánh sáng phản xạ ngược với hướng truyền tới; phần tiếp tục truyền vào vật thể theo hướng ban đầu Ta ký hiệu:

I0 cường độ ánh sáng truyền tới

Ij cường độ ánh sáng phản xạ

It cường độ ánh sáng truyền qua vật thể

I(x) cường độ ánh sáng truyền trong vật thể tại vị trí x

J(x) cường độ ánh sáng phản xạ trong vật thể tại vị trí x

Gọi Kt làhệ số hấp thụ ánh sáng của vật thể khi chưa nhuộm màu

St làhệ số phản xạ ánh sáng của vật thể khi chưa nhuộm màu

Ki làhệ số hấp thụ ánh sáng của thuốc nhuộm màu thứ i

Si làhệ số phản xạ ánh sáng của thuốc nhuộm màu thứ i

Ci là tỷ lệ thuốc nhuộm màu thứ i trong vật thể

Ta có hệ số hấp thụ ánh sáng của thuốc nhuộm i là KiCi

Hệ số phản xạ ánh sáng của thuốc nhuộm i là SiCi

S S

C K K

S

K

i i t

i i t

2

)1

Công thức trên chứng minh được bằng toán học, trong phạm vi báo cáo ta chỉ cần nêu công thức để ứng dụng Trong nhuộm màu vật liệu dệt, hầu hết thuốc nhuộm được phân tán dạng phân tử trong xơ sợi, độ phản xạ của bản thân thuốc nhuộm là không đáng

kể (Si≈0) Công thức Kubelka Munk được viết trong nhuộm màu vải dệt là:

C K K

S

K

t

i i t

2

) 1

= ∑C K S R R S

K S

K

t

i i t

t

2

) 1

S

K

i i t

t

2

) 1

, trong đó ai là tham số

t

i i

S

K

a =

Ứng dụng công thức Kubelka Munk trong việc tính toán màu nhuộm

Trong ứng dụng thực tế nhuộm màu vải dệt, ta khó (hoặc không đủ thiết bị) để xác định cụ thể các giá trị Ki và St, nhưng giá trị tỷ số

t

i i

S

K

a = thì có thể, hơn nữa, trong việc tính toán ta chỉ cần xác định tỷ số này mà không cần xác định cụ thể giá trị Ki và St Các công thức suy diễn trình bày sau đây làm cơ sở cho việc tính toán pha màu

Để ngắn gọn, trong các mục sau, thuật ngữ "độ phản xạ R" được hiểu là độ phản

xạ của vật liệu đủ dầy để không còn ánh sáng truyền qua ( tức là R= R∞)

Với vật liệu chưa nhuộm ta có:

0

2 0 2

) 1

(

R

R S

i t

t

R

R a

=

i

i i

i

R

R a

C R

R

2

) 1 ( 2

) 1

−Với vải nhuộm n thuốc nhuộm ta có:

n i

i t

R

R a

C S

j n

i ij i j

t

r

r a

C S

1Các giá trị không gian màu RGB được tính:

=

= 311

j j

gj r W

=

= 311

j j

bj r W B

* Bài toán ghép màu nhuộm: Bài toán ghép màu nhuộm được phát biểu như sau:

Có một đơn nhuộm vải từ n thuốc nhuộm với tỷ lệ thuốc nhuộm là C{c1, cn} Hỏi: Màu M{X,Y,Z} có được từ đơn nhuộm này như thế nào, tính trước màu kết quả

Cách tính: theo công thức trên, khi biết A{a1,1 a31,n} (có được từ hồ sơ thuốc

Hình 1.15 : Minh hoạ bài toán ghép màu nhuộm bằng số hoá

* Bài toán tách màu nhuộm: Bài toán tách màu nhuộm được phát biểu như sau:

Khách hàng đưa cho bạn một mẫu vải màu cụ thể, yêu cầu bạn nhuộm vải đúng màu Mm(Xm,Ym,Zm) như mẫu Hỏi:

a Với n (n=1,2,3,4) loại thuốc nhuộm xác định, tính tỷ lệ thuốc nhuộm C{c1, cn} mỗi loại là bao nhiêu để có được màu như mẫu Trong trường hợp từ n thuốc nhuộm đó không thể nhuộm được màu như mẫu, hãy xác định tỷ lệ mỗi loại thuốc nhuộm để nhuộm được màu sát với mẫu yêu cầu nhất ?

b Tổng quát hoá câu a : Cần dùng loại thuốc nhuộm gì trong kho thuốc nhuộm và

tỷ lệ thuốc nhuộm là bao nhiêu để có được màu như mẫu Nếu không tìm được đơn nhuộm có màu như mẫu, hãy tìm thuốc nhuộm gì và tỷ lệ bao nhiêu để có được màu sát với mẫu nhất, độ lệch màu đó là bao nhiêu?

Bài toán ghép màu và tách màu là nhiệm vụ thường xuyên của kỹ thuật nhuộm vải

Nhuộm mẫu nhỏ theo tỷ lệ C và số hoá màu (phổ

màu – các độ phản xạ R i bằng máy đo màu)

I X

∫

∞

= 0 ) ( ) ( λ yλdλ

I Y

∫

∞

= 0 ) ( ( λ zλ dλ

I Z

j

j j t

t

R

R Ca S

K

2 ) 1 ( − 2

= +

Tính màu XYZ từ phổ màu

Cõ sở dữ liệu thuốc nhuộm: Phổ màu R j ; a j ; C

Chọn n thuốc nhuộm tỷ lệ nhuộm c i Tính màu kết quả

Ghép màu bằng số hoá

j j j n

i ij i t

R

R a c S

K +∑ = − =

) 1 ( 2 1

j j j

R = ( + 1 ) − 2 + 2

Thuật toán giải bài toán tách màu nhuộm:

Với mỗi loại thuốc nhuộm có 378 thông số, nếu đơn nhuộm có 3 loại thuốc nhuộm, tổng số thông số là 1134 thông số (nếu biểu diễn màu 3 thành phần RGB thì số thông số là 126 thông số) Các mối tương quan giữa các thông số không tuyến tính vì vậy khó có thể giải được bằng các phép biến đổi đại số thông thường Giải pháp đề xuất là tìm kiếm nghiệm trong không gian trạng thái, tại một điểm trong không gian trạng thái ta tiến dần tới giá trị mục tiêu tốt hơn Phương pháp được trình bày như sau:

Gọi M(X,Y,Z) là màu nhuộm với tỷ lệ thuốc nhuộm C (gồm n thuốc nhuộm sử dụng có giá trị trong miền xác định ci = 0 → cmax - giá trị lớn nhất của tỷ lệ thuốc nhuộm

có thể có trong vải)

Ta cần tìm C cao cho M=Mm Trong trường hợp không tìm được M=Mm, tìm C sao cho M gần Mm nhất, tức khoảng cách giữa 2 điểm trong không gian màu là nhỏ nhất:

2 2

Cách tìm: Trong mục này trình bày 2 phương pháp tìm nghiệm:

+ Phương pháp gradient: Từ giá trị ban đầu C theo hướng ngược gradient tới cực tiểu + Phương pháp tìm nghiệm hướng theo giá trị lân cận

a- Phương pháp gradient giải bài toán tách màu nhuộm theo phổ màu:

Màu yêu cầu cần nhuộm

1 Chọn một tỷ lệ nhuộm xuất phát C (c1,c2,c3)

2 Tính màu kết quả theo C (c1,c2,c3) →

3 Tính phương sai 2 điẻm màu giữa màu cần nhuộm và màu đang tính

2 2

)

S = m− + m− + m− trong không gian màu

4 Cự tiểu hoá S theo C, ta có ta có màu tính toán tiến dần tới màu cần nhuộm (màu giống khi S=0) Theo hướng ngược Gradient ∇ =⎜⎜⎝⎛∂∂ ∂∂ ⎟⎟⎠⎞

n

c

S c

c

S c c

S c

C 1, ,

1

1 , η là bước hiệu chỉnh tỷ lệ thuốc nhuộm

+ Khi S ≤ε (độ chính xác màu yêu cầu) Thuật toán dừng, ta có lời giải

+ Khi S >ε và ∇S=0 Thuạt toán dừng, ta không có lời giải, các thuốc nhuộm đã chọn chỉ nhuộm được màu gần đúng với khoảng cách S

+ Khi C ngoài miền xác định, chuyển sang "Cách giải hướng theo giá trị lân cận"

+ Ngược lại (không phải các trường hợp trên), quay về bước 2

Gradient ∇ =⎜⎜⎝⎛∂∂ ∂∂ ⎟⎟⎠⎞

n

c

S c

=

= 311

j j

yj r W

=

= 311

j j

zj r W Z

j j j

S

K c a F

1

1 1

1

Z Z

S c

Y Y

S c

X X

S c

∂

∂

∂

∂ +

c

r W c

X

;

j j j

j j

j

j j

a F F

F c

F F

r c

r

1 2

1

1 1

1 2

31 1

1 2

31 1

1 2

1

2

1 1

) ( 2

2

1 1

) ( 2 2

1 1

) (

2

i

j j j

j zj

m

i

j j j

j yj

m i

j j j

j xj

m

a F F

F W

Z Z

a F F

F W

Y Y a F F

F W

X X c

c

S c c

S c

C 1, ,

1

1 , η là bước hiệu chỉnh tỷ lệ thuốc nhuộm Nếu đạo hàm của chiều nào đó bằng không, hàm dừng theo chiều đó, bước hiệu chỉnh là 0 Nếu tất

cả các đạo hàm có giá trị bằng 0, ta có giá trị hàm là cực trị

Lặp lại các bước hiệu chỉnh C trong miền xác định tới khi S không giảm, ta có C

là giá trị cần tìm

b- Phương pháp tìm nghiệm hướng theo giá trị lân cận giải bài toán tách màu nhuộm theo phổ màu:

a Tính giá trị S=f(C) ban đầu

b Tính S' theo các giá trị lân cận của C: S'=f(C'=C ± ∆C), số điểm lân cận cần tính

là 3n-1

c Nếu S'<S, thay C=C', lặp lại bước b Nếu không có giá trị S' nào nhỏ hơn S, kết thúc, C là nghiệm

Phương pháp hiệu chỉnh đơn nhuộm theo phổ màu

Đôi khi giữa kết quả tính toán và màu nhuộm mẫu nhỏ thực tế có sai khác do nhiều nguyên nhân:

- Thông số công nghệ thực hiện mẫu nhuộm có khác so với thông số công nghệ thực hiện việc tạo cơ sở dữ liệu thuốc nhuộm (thiết bị nhuộm khác nhau)

- Vật liệu dệt, thuốc nhuộm không phải là lý tưởng, ví dụ vật liệu dệt không đồng nhất, có sự tán sắc (ánh sáng không truyền thẳng, bị nhiễu nhất là đối với vật liệu dệt thiên nhiên) Tỷ số độ hấp thụ và phản xạ không phải là hằng số theo tỷ lệ thuốc nhuộm đối với mỗi thuốc nhuộm (tức là công thức hấp thụ - phản xạ ánh sáng Kubelka-Munk chỉ

là gần đúng với các loại vật liệu không lý tưởng)

Vì vậy, khi có sự sai khác giữa kết quả tính toán và màu nhuộm mẫu nhỏ, cần tính toán lại công thức đơn nhuộm để kết quả tính toán được chính xác hơn Điều này đặc biệt hứu ích trong trường hợp cần đưa ra phương án hiệu chỉnh đơn nhuộm

Phát biểu bài toán: Xét đơn ghép thuốc nhuộm từ n thuốc nhuộm Ta có kết quả

tính theo công thức A(a1=R,a2=G,a3=B)

Kết quả nhuộm thực tế A' Giữa kết quả tính toán và kết quả thực tế có thể có sai lệch Trong trường hợp có sự sai lệch, cần tìm ma trận hiệu chỉnh K sao cho kết quả tính toán lần sau E sát với mẫu thực hơn, tức là A'≈E =KA

Thuật toán tìm ma trận hiệu chỉnh đơn nhuộm:

Ma trận hiệu chỉnh K, A' là thông số tính theo ma trận hiệu chỉnh E=KA

e 1 k 11 k 12 k 13 * a 1

e 2 = k 21 k 22 k 23 a 2

e 3 k 31 k 32 k 33 a 3

Cần tìm K sao cho E sát với A'

S = (a'1-e1)2+(a'2 -e2)2 +(a'3 -e3)2 → min

Tổng quát hoá với n mẫu, tìm K sao cho tổng phương sai là nhỏ nhất

2 3 3 1

2 2 2

2 1

a

=

Đạo hàm S theo K bằng 0, viết dưới dạng ma trận:

2*(A'-K*A)AT=0 hay KAAT=A'AT => K=(A'AT) (AAT)-1

Trong trường hợp K không có nghiệm, ta hiệu chỉnh màu bằng hàm tương quan hồi qui

Phương pháp hiệu chỉnh A' bằng hàm tương quan hồi qui

Với giá trị R (RGB) có:

Giá trị tính lý thuết: r; Giá trị thực tế r'; Giá trị hiệu chỉnh e

Giá trị tính toán hồi qui tuyến tính e=k1+k2*r

Cần xác định các hệ số ki sao cho e gần với r' nhất từ m đơn nhuộm

S

1

2 ) ' ( → min; Đặt : f1=1; f2=r

Viết dưới dạng ma trận từ m đơn nhuộm ta có:

Khi đó S=(R'-E)T(R'-E) hay S= (R' - FK)T( R'-FK)→ min

Cần tìm K sao cho S nhỏ nhất, khi đó đạo hàm S theo K bằng 0

Công thức hiệu chỉnh là: e=k1+k2*r

Khi cần tính giá trị nhuộm công thức lý thuyết r=

2

1 ) (

k

k

e−

Phương pháp tính tương tự với sắc màu G và B

1.4.2 Ứng dụng số hoá màu giải quyết các bài toán ghép màu nhuộm- Phương pháp tính theo màu RGB

Công thức tính màu nhuộm trình bày phần trên dựa vào phổ màu (31 giá trị của phổ màu từ 400nm đến 700nm với khoảng cách 10nm) Trong trường hợp màu sắc không biểu diễn bằng phổ màu mà bằng 3 thành phần RGB, ta có thể tính toán đơn giản hơn bằng giả thiết coi ánh sáng được kết hợp bởi 3 ánh sáng đơn sắc R,G,B Xét đơn nhuộm

từ từ n thuốc nhuộm ta có:

1 2

1

1

2

) 1

S

K F S

K R

R a

C

tr

tr r tr tr n

1

) 1 (

F S

K F S

K G

G a

C

tg

tg g tg tg n

1

3

2

) 1

S

K F S

K B

B a

C

tb

tb b tb tb n

Giải bài toán tách màu nhuộm:

Gọi Mm(Rm,Gm,Bm) là màu cần nhuộm, M(R,G,B) là màu nhuộm với tỷ lệ thuốc nhuộm C

Với n=3 ta có: C=A-1F

Với n < 3 thường dẫn tới bài toán vô nghiệm

Với n > 3 trong một số trường hợp dãn tới bài toán có nhiều nghiệm, chọn nghiệm

có kết quả tốt hơn (VD lượng thuốc nhuộm sử dụng ít nhất )

Trường hợp bài toán vô nghiệm hoặc có nghiệm ngoài miền xác địnhh, Ta cần tìm giá trị C trong miền xác định sao cho độ lệch màu giữa 2 màu là nhỏ nhất tức khoảng cách giữa 2 điểm trong không gian màu là nhỏ nhất

2 2

Phương pháp gradient giải bài toán tách màu nhuộm theo màu RGB:

- Từ giá trị ban đầu C theo hướng ngược gradient tới cực tiểu S:

Gradient ∇S =⎜⎜⎛ ∂S , ∂S ⎟⎟⎞, trong đó

[ ] [ ] [ ]2

2 2

2 2

) 1

S

K C a C

a

F = 11 1+ + 1 +

tg n n

K C a C

a

F = 21 1+ + 2 +

tb n n b

S

K C a C

a

F = 31 1+ + 31 +

1 1

1

F F

S C

F F

S C

F F

S C

b

g g

∂

∂

∂

∂ +

1 11 1

S

K C a C

a C

F

tr

tr n n

+ +

+ +

) 1 ( 2 )

1 ( 2

2 2

r r

r r r r

m

F F F F

R F

+ +

+ +

) 1 ( 2 )

1 ( 2

2

2 11

r r r r

m r

F F F F

R a C

+ +

+ +

) 1 ( 2 )

1 ( 2

2

2 21

g g g g

m g

F F F F

G a C

+ +

+ +

1 ( 2

2

2 31

b b b b

m b

F F F F

B a C

+ +

+ +

− +

+ +

+ +

− +

+ +

+ +

b b b b

m n

g g

y g g g

m n

r r

r r r r

m n n

F F

F F F F

B a

F F

F F F F

G a

F F

F F F F

R a C

S

2

) 1 ( 2 )

1 ( 2

1 2

) 1 ( 2 )

1 ( 2

1 2

) 1 ( 2 )

1 ( 2

2

2 3

2

2 2

2

2 1

Giá trị hiệu chỉnh tỷ lệ thuốc nhuộm là

c

S c c

S c

Phương pháp hiệu chỉnh đơn nhuộm theo màu RGB

Phát biểu bài toán: Xét đơn ghép thuốc nhuộm từ n thuốc nhuộm

Ta có kết quả tính theo công thức F=AC

Kết quả nhuộm thực tế F' Giữa kết quả tính toán và kết quả thực tế có thể có sai lệch Trong trường hợp có sự sai lệch, cần tìm ma trận hiệu chỉnh K sao cho kết quả tính toán lần sau (E) sát với mẫu thực hơn, tức là F'≈E=KF

Thuật toán tìm ma trận hiệu chỉnh đơn nhuộm:

Gọi E là thông số tính theo ma trận hiệu chỉnh E=KF=KAC

2 2 2

2 1

2 2 2

2 1

2*(F'-KF)FT=0 hay KFFT=F'FT => K=F'FT(FFT)-1

k 11 k 12 k 13 f' 11 .f' 1m f 11 f 21 f 31 f 11 .f' 1m f 11 f 21 f 31 -1

k 21 k 22 k 23 = f' 21 .f' 2m * * f 21 .f' 2m *

k 31 k 32 k 33 f' 31 .f' 3m f 1m f 2m f 3m f 31 .f' 3m f 1m f 2m f 3m

Như vậy công thức tính sẽ hiệu chỉnh lại là E=KF

Khi cần tính giá trị nhuộm công thức lý thuyết F=K-1E

Trong trường hợp K không có nghiệm, ta hiệu chỉnh màu bằng hàm tương quan hồi qui

Phương pháp hiệu chỉnh F bằng hàm tương quan hồi qui

Với sắc màu R (RGB) ta có:

Giá trị tính lý thuết: fr Giá trị thực tế f'r

Giá trị tính toán hồi qui tuyến tính e=k1+k2*fr

Cần xác định các hệ số ki sao cho e sát với fr' nhất

1

2 ) ' ( → min Đặt: f1=1; f2=fr

Viết dưới dạng ma trận từ m đơn nhuộm ta có:

Khi đó S=(Fr'-E)T(Fr'-E) hay S= (Fr' - FK)T( Fr'-FK)→ min

Cần tìm K sao cho S nhỏ nhất, khi đó đạo hàm S theo K bằng 0

Chương 2:

NGÂN HÀNG MÀU ĐIẾN TỬ VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÁC PHẦN MỀM THIẾT KẾ VẢI 2.1 Ngân hàng màu điện tử

2.1.1 Panton màu TPX

Pantone TPX màu là bộ mẫu màu chuẩn được in trên giấy và sử dụng rộng rãi trong ngành dệt Ngoài ra còn có Pantone TC tương tự như bộ màu TPX nhưng được nhuộm màu trên vải cotton Pantone TP tương tự như TPX nhưng khác nhau về thứ tự sắp xếp

Hình 2.1 - Pantone TPX và Pantone TP

Pantone TPX có 1925 màu được chia thành 275 thẻ màu, mỗi thẻ có 7 màu

Ký hiệu màu gồm 3 cặp số ví dụ : 17-16 64 TPX Trong đó

2.1.2 Lập ngân hàng màu điện tử

Qui trình tạo lập ngân hàng màu như sau:

Hình 2.3: Sơ đồ qui trình tạo lập ngân hàng màu

* Cấu trúc dữ liệu: Cấu trúc dữ liệu ngân hàng màu được xây dựng như quyển

Pantone TPX thực, tức là 1925 màu được chia thành 275 thẻ màu, mỗi thẻ màu gồm 7 màu Tên gọi và thứ từ sắp xếp giống như Pantone giấy