基于三維人體測量技術(shù)的合體式男裝袖窿結(jié)構(gòu)研究

王竹君，邢英梅，李婷玉

(安徽工程大學 紡織服裝學院，安徽 蕪湖 241000)

基于三維人體測量技術(shù)的合體式男裝袖窿結(jié)構(gòu)研究

王竹君，邢英梅，李婷玉

(安徽工程大學 紡織服裝學院，安徽 蕪湖 241000)

以合體式男裝的袖窿結(jié)構(gòu)為研究對象，通過非接觸式三維人體掃描儀采集臂根圍、臂根前后寬等相關(guān)部位的數(shù)據(jù)，并進行配對樣本t檢驗、探索分析、相關(guān)分析和回歸分析，總結(jié)出相關(guān)部位的比例關(guān)系.結(jié)合相關(guān)部位的動態(tài)分析，重點探討了影響袖窿結(jié)構(gòu)的兩大關(guān)鍵部位——窿門寬和袖窿深并總結(jié)出相應(yīng)的算式，可使合體式服裝推板過程中常出現(xiàn)的大號服裝袖窿過深的問題在一定程度上得到緩解.

袖窿；合體男裝；結(jié)構(gòu)設(shè)計；三維人體測量

人體的上肢部分是上體運動頻率最高、運動幅度最大的部位，作為對人的上肢起覆蓋和裝飾作用的重要結(jié)構(gòu)，衣袖直接影響人體穿著服裝后的運動舒適性，尤其是合體式衣袖.合體式衣袖結(jié)構(gòu)是由衣片部分的袖窿和與之相對應(yīng)的袖片結(jié)合而成的，袖窿與袖山配伍吻合的效果對合體服裝成品的最終品質(zhì)起著決定性的作用，所以對合體式衣袖結(jié)構(gòu)的研究必然離不開對合體式服裝袖窿結(jié)構(gòu)的探討.

近年來，隨著三維人體測量技術(shù)的出現(xiàn)與廣泛應(yīng)用，有不少學者利用其研究服裝衣身等結(jié)構(gòu)，但專門針對袖窿結(jié)構(gòu)的研究還比較少.本研究以合體式男裝的袖窿結(jié)構(gòu)為研究對象，通過三維人體測量技術(shù)采集與之相關(guān)的人體數(shù)據(jù)進行分析，在此基礎(chǔ)上對袖窿結(jié)構(gòu)的袖窿深、窿門寬等關(guān)鍵部位進行了推導(dǎo).

1 人體靜態(tài)數(shù)據(jù)的采集

人體的上肢運動是以胸鎖關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)為雙支點的復(fù)雜廣域運動，整個上肢可以前后擺動、側(cè)舉和上舉，運動的幅度在上體中是最大的.而與合體式男裝袖窿結(jié)構(gòu)息息相關(guān)的人體手臂根部，就位于上肢與肩部對接的轉(zhuǎn)折部位——人體側(cè)面中央略偏前的位置，其前后分別受人體胸寬和背寬等部位尺寸的影響，所以在設(shè)計袖窿結(jié)構(gòu)前，需了解靜態(tài)時這幾個部位之間的關(guān)系.

為了使所獲得的數(shù)據(jù)更加精確，本研究采用非接觸式三維人體測量儀進行人體數(shù)據(jù)的采集.根據(jù)研究的對象和目的，本研究確定采集的人體測量項目為左右臂根圍、左右臂根前后寬、胸寬、背寬和胸圍等.采集的樣本量為200人，抽樣范圍是年齡在25～40歲、出生地和成長地一致的成年男性，抽樣人群主要來自福建，比例在80%以上，其余則來自四川、安徽和貴州.為防止測量過程中出現(xiàn)人為誤差和系統(tǒng)誤差并提高測量精度，本課題在每次測體時都進行系統(tǒng)校正，并且每人測3次，以降低誤差.

2 人體靜態(tài)數(shù)據(jù)的分析

在實際測量過程中，難免會出現(xiàn)一些偶然誤差和系統(tǒng)誤差等導(dǎo)致最終分析結(jié)果出現(xiàn)偏差的情況，故有必要對采集來的原始數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，以保證分析結(jié)果的準確性.

2.1配對樣本t檢驗

由于人體的許多部位是左右對稱的，為簡化研究，有必要對臂根圍、臂根前后寬等所謂“對稱”部位進行配對樣本t檢驗.以左右臂根圍為例進行配對樣本t檢驗，結(jié)果如表1所示.

表1 左右臂根圍配對樣本t檢驗Tab.1 Paired-samples t test of left and right upper arm rhizosphere

圖1 臂根圍直方圖Fig.1 Histogram of upper arm rhizosphere

由表1可以看出，t=-1.6，自由度=200，雙尾檢驗概率P=0.81>0.05，可見左右臂根圍無顯著差異.經(jīng)進一步檢驗，臂根前后寬的配對樣本測量值之間也無顯著差異，故采用二值中的較大值進行下一步研究.

2.2探索分析

通過探索分析可以知道所測得的原始數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布的規(guī)律，以臂根圍為例，其直方圖如圖1所示.經(jīng)觀測可知，臂根圍基本符合正態(tài)分布且無明顯偏峰.經(jīng)檢驗，研究所測其他部位數(shù)據(jù)都近似地服從正態(tài)分布.

2.3相關(guān)分析

通過相關(guān)分析可揭示所測部位間的密切程度,如表2所示.

表2 所測人體各部位相關(guān)系數(shù)Tab.2 Correlation coefficients of body parts measured

由表2可知，胸寬和胸圍的相關(guān)系數(shù)為0.611，檢驗概率即不相關(guān)的概率為0，說明胸寬和胸圍相關(guān)程度高，胸寬隨著胸圍的增大而增大.按檢驗概率的大小，剔除概率大于5%的值，再依照相關(guān)系數(shù)的大小進行排序，考察涉及袖窿結(jié)構(gòu)設(shè)計主要部位之間的相關(guān)程度，得到各部位的排序表，如表3所示.

表3 各部位排序表Tab.3 Sorting table of body parts by correlation coefficient

2.4回歸分析

通過上述分析，初步可知這些部位之間的線性相關(guān)程度，為了進一步量化相關(guān)部位間的內(nèi)在關(guān)系，以胸圍為自變量，從胸寬、背寬、臂根前后寬和臂根圍分別為因變量進行線性回歸分析，得到回歸方程表,見表4.

表4 回歸方程表Tab.4 Regression equation table

為考察所得回歸方程對因變量的預(yù)測效果，需要對所得方程進行檢驗,檢驗所得回歸方程擬合效果的參數(shù)見表5.

表5 回歸方程擬合效果檢驗參數(shù)表Tab.5 Test parameters table of simulation effects of regression equation

R系數(shù)是判定一個線性回歸直線擬合效果的重要指標之一，而修正R2系數(shù)是消除了自變量個數(shù)影響的R2系數(shù)的修正值[1].D值是Durbin-Watson檢驗的參數(shù).D-W檢驗的目的是審查回歸方程中誤差項的獨立性，因為如果誤差項不獨立，那么對回歸方程的任何估計與假設(shè)所作出的結(jié)論都是不可靠的.D值的值域為(0，4)，在統(tǒng)計學意義中，D≈2，表明誤差項與自變量相互獨立.根據(jù)表5，并充分考慮服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計的實際，說明表4所得的回歸方程滿足本研究進一步的需要.

3 人體動態(tài)數(shù)據(jù)的分析

在研究合體男裝袖窿結(jié)構(gòu)時，僅注意人體相關(guān)部位的靜態(tài)數(shù)據(jù)和比例關(guān)系是遠遠不夠的.因為對于服裝而言，在設(shè)計時，一般都得在凈體胸圍的基礎(chǔ)上加上一定的放松量后人體才能穿著，所以這時就牽涉到加放量在胸寬、背寬和窿門位置的分配問題,而要想對不同位置加放量的取值有精確的把握，就需要對由于運動引起的相關(guān)部位變化量有所了解.于是，在所測人群中測量其上肢在做不同動作時肩寬、胸圍、背寬、胸寬等部位數(shù)據(jù)的變化情況.

從著裝用途出發(fā)，提取雙手抱胸、向外側(cè)舉45°、向外側(cè)舉90°、向前平舉45°、向前平舉90°和后振45°等日常活動中影響上肢關(guān)節(jié)活動范圍的幾項典型動作.同時，考慮到人在立姿狀態(tài)進行上肢活動時，軀干和下肢會在人的潛意識作用下進行運動補償，為提高所測結(jié)果的精確度，采用裸身坐姿狀態(tài)測量[2],結(jié)果見表6.

表6 相關(guān)人體部位動態(tài)變化值Tab.6 Dynamic change values of body parts cm

從表6可以看出，當雙手抱胸時，背寬的平均增量為3.95 cm，最大達到5.5 cm，可以說，抱胸時人體背寬的增量對服裝的影響最大，肩寬基本上呈變小的趨勢，所以對于比較合體的男裝，就無需在舒適上給予額外的松量,只是將后肩加大0.5～1 cm，使縫合之后的肩部向前形成一個窩勢，以利于上肢向前運動.從抱胸和后振這兩個背寬、胸寬增量的極限位置來看，抱胸時背寬的平均增幅為3.95 cm，大于后振時胸寬增加幅度的1.75 cm，背寬與胸寬的增量比約為9∶4，即2.25.

4 合體男裝袖窿結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的設(shè)計

圖2 合體男裝袖窿結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Scheme of sleeve armhole pattern of male′s close-fitting garment

袖窿結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要工作就是確定袖窿弧線的形態(tài)，包括它的弧度和長度.決定袖窿弧線形態(tài)的關(guān)鍵因素有很多，如圖2所示，包括了沖肩(肩寬與胸寬或背寬的差值)、胸圍、胸寬、背寬等.其中，對袖窿弧線形態(tài)影響最大的兩個部位是窿門寬和袖窿深.

4.1胸圍加放量的分配

根據(jù)本研究的人體動態(tài)分析可知，所得的人體背部和胸部運動的最大增量比為9∶4，對半背寬、臂根前后寬和半胸寬按5∶4∶4的比例加放，則半背寬增量約為半胸圍增量的38.5%，半胸寬增量約為半胸圍增量的30.8%.由于1.5%左右的胸圍加放量一般在0.5 cm左右，對于服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，這個量加在胸寬還是背寬，對服裝和人的運動性影響微乎其微.為了方便制圖，可以把半背寬增量的比例調(diào)整為40%的半胸圍增量，半胸寬增量的比例調(diào)整為30%的半胸圍增量，即最終在半背寬、臂根寬和半胸寬處胸圍加放量的分配比例為4∶3∶3.還可以從另一方面來驗證這一比例的合理性，假如將臂根寬的加放量也歸入后背的運動增量中，則前后片加放量的分配比為7∶3，約等于2.33，與前面所述凈體背寬與胸寬增量的比值2.25十分接近，這表明服裝相應(yīng)部位的增減比例符合所對應(yīng)的人體部位.

4.2窿門寬的設(shè)計

根據(jù)上述分析，可知成品服裝的窿門寬由成品服裝的半胸圍、胸寬和背寬共同決定，即窿門寬=成品半胸圍-成品胸寬-成品背寬.故要想確定窿門寬的算式，首先要知道成品的胸寬和背寬,而要想求得成品的胸寬和背寬，就必須得到凈體尺寸間的關(guān)系.設(shè)人體凈體胸圍為B，服裝成品胸圍為B*，胸圍加放量為Δ，由表4可知，凈體胸寬和凈體胸圍的關(guān)系為(以下算式未注明則表示單位均為cm)

凈體胸寬= 0.296B+7.954=0.3B-0.004B+7.954.

(1)

本研究所測人群胸圍指標的最大值為103.05 cm，最小值為89.40 cm，可算出最大值與最小值之間的差為27.16 cm，則0.004×(103.05-75.89)=0.1 cm，如果用均值89.40代入計算0.004B項，則上下的誤差不超過0.05 cm.考慮到服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計的實際，0.05 cm的誤差是完全可以接受的，故0.004B項取均值代入式(1)計算，得

凈體胸寬≈0.3B+7.7.

(2)

由(2)式繼續(xù)可推得

成品胸寬=0.5×(凈體胸寬+0.3×胸圍加放量)=0.15(B+胸圍加放量)+3.85=0.15B*+3.85.

(3)

在所測人群中，背寬平均比胸寬大1.2 cm左右，由于人體的對稱性，將1.2 cm平均分配到衣片兩側(cè)，可以得到成品背寬的算式為

成品背寬=0.15B*+4.45.

(4)

從式(3)和式(4)可以看到，它們的共同點均是“0.15B*+調(diào)節(jié)數(shù)”.之所以取“0.15”這一比例關(guān)系，一方面是由于測量所得的靜態(tài)人體的凈體胸寬、背寬與胸圍存在比例關(guān)系；另一方面，更重要的原因可以從人體半背寬與胸圍的增減比例關(guān)系上看出來.由上述人體動態(tài)測量結(jié)果可知，背寬的最大增量為3.95 cm左右，則半背寬增量與胸圍增量的比值約為0.16，跟0.15十分接近，這表明如果采用0.15這一比例數(shù)，對應(yīng)的服裝部位的增減就與人體部位的增減情況基本一致，符合合體式服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本出發(fā)點.

由式(3)和式(4)可得

窿門寬=成品半胸圍-成品胸寬-成品背寬=0.5B*-(0.15B*+3.85)-(0.15B*+4.45)=0.2B*-8.3.

(5)

4.3袖窿深的設(shè)計

與袖窿窿門寬一樣，袖窿深也是一個對袖窿弧線形態(tài)影響重大的部位，它的深淺直接關(guān)系到穿著服裝后人體上肢的活動范圍.為研究方便，可將袖窿弧線近似看作一個理想的橢圓，如圖3所示，該橢圓的橢圓周長為袖窿弧長，短軸為袖窿的窿門寬，長軸為需求的袖窿深，可先根據(jù)橢圓周長公式來求理想化的袖窿深，而后再在其基礎(chǔ)上求前后袖窿深.

圖3 袖窿橢圓示意圖Fig.3 Scheme of sleeve armhole ellipse

已知橢圓周長為l，短半軸為b，長半軸為a，由橢圓周長公式l=2πb+4(a-b)可得

(6)

相關(guān)資料表明，合體式服裝袖窿弧長(AH)與服裝半胸圍(HB*)關(guān)系為AH≈0.935HB*，將此連同窿門寬=0.2B*-8.3代入袖窿深算式，則可得到袖窿深與服裝胸圍的關(guān)系為

理想袖窿深≈0.12B*+4.7.

(7)

實際上，按人體的一般要求，即使是正常的體型，其后窿深也要大于前窿深，對于男性體這一差值一般約為2.4 cm[3-5].將其平均分入前后窿深中，同時考慮到墊肩厚度一般在1.5 cm左右，由式(7)可以推得實際的前后袖窿深為

前窿深=0.12B*+4.7-0.2+墊肩厚=0.12B*+6，

(8)

后窿深=0.12B*+4.7+2.2+墊肩厚=0.12B*+8.4.

(9)

根據(jù)此制圖算式，胸圍每增減4 cm，袖窿深就相應(yīng)增減0.48 cm，即袖窿深與胸圍的增減比例約為1∶8.3，與我國成年男性袖窿深與胸圍的增減比例1∶10比較接近.同時，采用0.12B*的比例數(shù)，與采用0.15B*比例數(shù)相比,在推板時袖窿深隨胸圍增減的趨勢有所減緩，使得合體式服裝在推板過程中常出現(xiàn)的大號服裝袖窿過深的問題在一定程度上得到了緩解.

5 結(jié)語

以合體式男裝的袖窿結(jié)構(gòu)為研究對象，通過高精度、高效率的非接觸式三維人體掃描儀，采集了臂根前后寬和臂根圍等部位的人體靜態(tài)數(shù)據(jù)，并進行了配對樣本的t檢驗、探索分析、相關(guān)分析和線性回歸分析，總結(jié)出了各部位間的比例關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上研究了人體相關(guān)部位的動態(tài)變化，進而對影響袖窿結(jié)構(gòu)的兩大關(guān)鍵部位——窿門寬和袖窿深進行了重點探討，總結(jié)出袖窿深以0.12B*為比例數(shù)的算式能緩解合體式男裝在推板過程中常出現(xiàn)的大號服裝袖窿過深的問題.

[1] 盧紋岱.SPSS for Windows統(tǒng)計分析[M].3版.北京：電子工業(yè)出版社，2008：295.

[2] 王新亭，張建國.基于標記點測量方法的上肢日常活動測量研究[J].天津科技大學學報，2004(9)：31-34.

[3] 李熠，吳志明.從人體結(jié)構(gòu)角度淺析男女裝基礎(chǔ)樣板的差別[J].中原工學院學報，2005(10)：62-65.

[4] 王璇，劉建萍.男西裝袖窿結(jié)構(gòu)參數(shù)的研究[J].天津工業(yè)大學學報，2004(2)：31-33 .

[5] 陳謙.男西服袖隆幾何參數(shù)的研究[J].中原工學院學報，2006(2)：44-47.

Researchonarmholepatterndesignofmaleclose-fittinggarmentbasedon3Dbodymeasurementtechnology

WANG Zhu-jun, XING Ying-mei, LI Ting-yu

(DepartmentofTextileandApparel,AnhuiPolytechnicUniversity,Wuhu241000,China)

In this paper, the body data referred are gathered by three dimensional human body measurement technologies, according to the method of sleeve armhole pattern design of male close-fitting garment. The proportion relationship between human body parts is fixed，through paired-samplesttest, explore analysis, correlation analysis and regression analysis. After analyzing the effect of different body movement, the width and depth of sleeve armhole are explored as key points. The conclusion contributes to solving the problem that the depth of sleeve armhole in big size garment derived by pattern grading is unsuitable.

armhole; male close-fitting garment; pattern design; 3D body measurement

2013-11-13

安徽省高等學校省級優(yōu)秀青年人才基金項目(2012SQRL089)；安徽工程大學青年科研基金項目(2007YQ050)；國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(201210363124)

王竹君(1982-)，男，福建福州人，講師，主要研究方向為數(shù)字化服裝設(shè)計與工程.

TS941.16

A

1674-330X(2014)01-0030-05