面料及運動速度對連衣裙三圍形態(tài)的影響

陳麗麗， 劉成霞

(1. 紹興文理學(xué)院 元培學(xué)院， 浙江 紹興 312000； 2. 浙江理工大學(xué) 服裝學(xué)院, 浙江 杭州 310018)

服裝造型不僅僅取決于其款式和結(jié)構(gòu)，還取決于所用的面料，面料對服裝造型的影響規(guī)律也是服裝工作人員持續(xù)關(guān)注的熱點[1-2]，其中，面料性能與裙裝造型的關(guān)系又是研究熱點中的重點[3]。迄今，相關(guān)科研人員已對影響半緊身裙[4]、節(jié)裙[5]、喇叭裙[6]、A形裙[7]等服裝外觀造型的面料性能展開了深入研究，但這些文獻中的裙裝外觀造型參數(shù)大都是裙寬、裙厚、波紋數(shù)、裙擺面積等用肉眼觀察便可直接得到的外輪廓指標(biāo)，缺少面料與影響服裝造型重要的內(nèi)部參數(shù)(如胸圍、腰圍、臀圍曲線形狀等)之間關(guān)系的研究，主要是因為這些內(nèi)部參數(shù)不易獲取。

動作捕捉技術(shù)起源于二戰(zhàn)后，其實質(zhì)是測量、跟蹤、記錄物體在三維空間中的運動軌跡，目前被廣泛應(yīng)用于物理及康復(fù)治療[8]，在服裝領(lǐng)域的應(yīng)用甚少，僅限于將其用于孕婦褲托腹效果的評價[9]以及面料防護性能的研究[10]等。本文嘗試將這一技術(shù)用于服裝造型的客觀評價，在服裝的關(guān)鍵部位設(shè)置跟蹤器，通過捕捉跟蹤器位置，經(jīng)計算機處理后得到影響服裝造型的三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)，進而分析得到面料及運動速度對服裝造型的影響。

1 實驗部分

1.1 試樣的選取

選取有一定代表性的夏季連衣裙面料共5種，結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。

表1 面料規(guī)格參數(shù)Tab.1 Fabric specification parameters

1.2 面料性能測試

采用KES-F型織物風(fēng)格儀測試5種面料在低負(fù)荷下的彎曲、剪切等性能指標(biāo)；用YG811E 型織物懸垂性試驗儀，按照FZ/T 01045—1996《織物懸垂性試驗方法》測試5種面料的懸垂性，結(jié)果如表2所示。

表2 面料性能參數(shù)Tab.2 Mechanical property parameters of fabrics

1.3 著裝實驗

1.3.1 受試者選擇

選取3名身材尺寸相近的青年女大學(xué)生作為受試者，其基本信息為年齡約20歲，身高165 cm，體重55 kg，胸圍88 cm，腰圍70 cm，臀圍92 cm。

1.3.2 連衣裙的制作

將對外觀造型有較高要求的連衣裙作為試穿服，按照以上受試者的身材尺寸進行樣板制作，主要制版參數(shù)為：衣長95 cm，胸圍93 cm，腰圍 75 cm，臀圍103 cm，裙長55 cm。根據(jù)所繪樣板，將 5種面料按照完全相同的工藝參數(shù)，利用同一臺縫紉機，由同一名縫制人員完成試穿連衣裙的縫制及熨燙。連衣裙的款式圖和完成后的實物照片如圖1所示。

圖1 實驗用連衣裙Fig.1 One-piece dress used for experiment.(a) Working sketch; (b) Photo of dress

1.4 著裝狀態(tài)下三圍曲線及參數(shù)獲取

1.4.1 實驗儀器及工作原理

借助瑞典生產(chǎn)的基于光學(xué)原理的QUALISYS三維動態(tài)捕捉儀，獲取著裝狀態(tài)下連衣裙的三圍曲線。QUALISYS三維動態(tài)捕捉儀的原理是利用粘貼在物體表面的2種類型的marker球(一種是通過反光捕捉的被動marker球；另一種是依靠自身發(fā)出紅外光被鏡頭捕捉的主動marker球)，獲得該點的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，經(jīng)對坐標(biāo)點處理得到此點的運動軌跡。

1.4.2 實驗流程

由于胸圍、腰圍和臀圍是體現(xiàn)服裝造型的重要部位，因此，將其作為研究對象，探索面料與運動速度對三圍參數(shù)的影響。為使受試者的運動狀態(tài)盡可能保持一致，在動態(tài)實驗中采用跑步機設(shè)定速度的方法，將校準(zhǔn)后的三維動作捕捉儀按照如下步驟進行連衣裙造型數(shù)據(jù)的獲取。

1)靜態(tài)服裝標(biāo)記點三維數(shù)據(jù)獲取。受試者穿上已標(biāo)記好點位置的連衣裙，在胸、腰、臀3個圍度分別粘貼被動Marker球，每個圍度正面和背面分別粘貼6個，即胸圍、腰圍和臀圍各有12個標(biāo)記點，這12個標(biāo)記點等距離排列在胸圍、腰圍和臀圍線上，如圖2(a)所示，利用標(biāo)記點獲取靜止?fàn)顟B(tài)下標(biāo)記點的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

圖2 連衣裙形態(tài)數(shù)據(jù)的獲取Fig.2 Acquisition of silhouette data of dress. (a) Static; (b) Running

2)動態(tài)服裝標(biāo)記點三維數(shù)據(jù)獲取。受試者穿上已標(biāo)記好點位置的連衣裙，在胸、腰、臀3個圍度分別粘貼被動Marker球，獲取跑步速度為3、6 km/h運動狀態(tài)下，服裝標(biāo)記點的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，如圖2(b)所示。

1.4.3 基于標(biāo)記點的連衣裙三圍曲線構(gòu)建方法

通過分段多項式曲線擬合對實驗采集到的 12個離散記點，進行擬合并建立胸、腰、臀3個圍度的曲線形態(tài)。具體方法是以7個點為一段函數(shù)，將胸圍、腰圍和臀圍分為2段曲線，分別進行多項式擬合，然后利用最小二乘法求得各分段擬合曲線多項式方程的系數(shù)，最后通過MatLab編程獲得擬合后的曲線。

1.4.4 連衣裙三圍曲線參數(shù)的提取

將得到的胸圍、腰圍、臀圍曲線導(dǎo)入CAD軟件，依靠軟件的查詢不規(guī)則圖形的面積、周長和距離的功能，得到每個曲線的曲線面積、曲線周長、橫向距離和縱向距離。文中所有曲線參數(shù)均為3個受試者所得參數(shù)的平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 面料對三圍曲線形態(tài)及參數(shù)的影響

2.1.1 顯著性檢驗

為進一步從統(tǒng)計學(xué)角度驗證面料對連衣裙三圍曲線參數(shù)的影響是否具有顯著性，對曲線參數(shù)進行單因素方差分析，結(jié)果如表3所示。可知， 面料對胸圍、腰圍和臀圍的所有參數(shù)的影響均具有顯著性(其顯著性一欄的數(shù)值均小于0.05)，且兩兩面料之間的曲線參數(shù)差異也具有顯著性。進一步證明，即使樣板尺寸完全相同，用性能不同的面料制成服裝穿著時，實際的服裝造型也會有所不同。

表3 面料對三圍曲線參數(shù)影響的顯著性Tab.3 Significance of fabrics to curve parameters of bustline and waistline and hipline

注：S為曲線面積；L為曲線周長；A為橫向距離；B為縱向距離。

為進一步精確表達面料對三圍參數(shù)影響的差異，引入變異系數(shù)(CV值)作為評價指標(biāo)。以胸圍曲線面積為例，CV值為不同面料胸圍曲線面積的標(biāo)準(zhǔn)差與其平均值之比。CV值越大，說明面料對這一參數(shù)的影響越大。圖3示出不同部位曲線參數(shù)的變異系數(shù)CV值。

圖3 三圍曲線參數(shù)的變異系數(shù)Fig.3 CV values for parameters of bustline and waistline and hipline

圖3顯示面料對腰圍參數(shù)的影響最大，其次是臀圍，最后是胸圍。從圖3還可看出，部位不同，面料對曲線參數(shù)的影響也不同。對于腰圍曲線，面料對曲線面積的影響最大，其次是縱向距離，然后是曲線周長，最后是橫向距離。而對于臀圍曲線，影響最大的是縱向距離，最小的是曲線周長。

2.1.2 胸圍曲線形態(tài)及參數(shù)分析

圖4示出2#面料制備的連衣裙胸部三維曲線擬合結(jié)果。圖中虛線矩形框區(qū)域為前胸，虛線橢圓框區(qū)域為后背。將不同面料擬合的胸圍曲線加以疊加發(fā)現(xiàn)，前胸處和后背的曲線形態(tài)幾乎完全吻合，不同面料形成的胸圍曲線差異僅體現(xiàn)在左右兩側(cè)。這是由人體結(jié)構(gòu)造成的，眾所周知，女性正面有較為突出的前胸，背面也有較明顯的肩胛骨，這一結(jié)構(gòu)使得服裝在這2個區(qū)域的松量較少，大多松量只集中在左右兩側(cè)，因此，不同面料的胸圍曲線差異較小。

圖4 胸圍曲線擬合結(jié)果Fig.4 Fitting result of curve for bustline

表4示出5種面料做成連衣裙穿在人體上，靜止?fàn)顟B(tài)下的胸圍曲線面積、曲線周長、橫向和縱向距離測試結(jié)果。

表4 胸圍曲線參數(shù)Tab.4 Parameters of bustline

由表4可知，面料不同，胸圍曲線面積和周長也有所不同，但總體差異不大，且二者變化趨勢基本一致。表4還顯示2#、3#面料的面積與周長較大，4#、5#面料的面積和周長較小，且比較接近?？山忉尀椋?#、3#面料為長絲織物，紗線在外力作用下易產(chǎn)生滑移，4#、5#面料為短纖紗織物，紗線與紗線之間的摩擦阻力較大，不易受胸部突出等外力而產(chǎn)生變形。如表2所示，2#～5#的剪切剛度分別為0.23、0.67、3.69、2.87 cN/cm，可知4#、5#短纖紗面料的剪切剛度遠(yuǎn)大于2#、3長絲紗面料。剪切剛度越大，織物越不易因剪切變形而使紗線產(chǎn)生滑移。此外，表2也顯示4#、5#面料的表面粗糙度遠(yuǎn)大于2#、3#的，即2#、3#面料表面更光滑，因而紗線間的摩擦阻力更小，更易受外力作用而產(chǎn)生滑移。

表4顯示，不同的面料形成的胸圍曲線橫向和縱向距離雖有不同，但差異較小，橫向距離位于48.2～50.2像素之間，縱向距離位于44.2～45.3 像素之間。其原因同胸圍曲線面積和曲線周長。從表4 還可以看出，5種面料形成的胸圍曲線橫向距離均大于縱向距離，這是因為服裝形態(tài)根本上是由人體形態(tài)決定的，人體呈左右寬度較大，前后厚度較小的扁平狀態(tài)，所以服裝形態(tài)也與之相似。

2.1.3 腰圍曲線形態(tài)及參數(shù)分析

圖5示出2#面料制備的連衣裙腰圍三維曲線擬合結(jié)果。將不同面料擬合的腰圍曲線疊加發(fā)現(xiàn)，不同面料的腰部曲線差異主要體現(xiàn)在2個方面：一是腰圍曲線“半徑”(為表述方便，暫且把腰圍曲線看作圓形來說明)的不同，有的面料在內(nèi)圈，有的在外圈；二是“突起”部分位置的不同，如圖5中虛線矩形框區(qū)域，突起部分有的在前腰左側(cè)，有的在前腰中部，有的則在前腰右側(cè)。除此之外，左右腰和后腰區(qū)域的曲線形狀較為一致。

圖5 腰圍曲線擬合結(jié)果Fig.5 Fitting results of curve for waistline

表5示出5種面料做成連衣裙靜止?fàn)顟B(tài)下的腰圍曲線面積與周長，以及橫向和縱向距離測試結(jié)果。

表5 腰圍曲線參數(shù)Tab.5 Parameters of waistline

由表5可知：腰圍曲線面積和周長與表4中胸圍曲線的完全不同，可以說幾乎呈相反趨勢。對于腰圍曲線，4#和5#面料的面積與周長均較大，而2#和3#面料的曲線面積與周長均較小。可以解釋為：在人體胸圍、腰圍與臀圍中，腰圍處于中間，尺寸最小，且不像胸圍因有較突出的前胸與肩胛骨，對面料有向外撐起的作用，腰圍處的面料有為了適應(yīng)較小的腰圍尺寸而向內(nèi)收縮的趨勢。因4#和5#面料由不易變形的短纖紗構(gòu)成，因此，易保持原有尺寸，所以腰圍曲線的面積和周長較大，而2#和3#面料與之相反。1#面料則處于二者之間，比4#和5#更滑爽，但又不如2#和3#面料易變形。由表2可知，無論對于彎曲剛度、表面粗糙度，還是剪切剛度，1#面料均處于長絲面料(2#和3#)與短纖紗面料(4#和5#)之間，而這些力學(xué)參數(shù)正好可以表達面料，尤其是紗線是否易產(chǎn)生滑移變形的能力，因而1#面料的變形能力也處于二者之間。

從差異幅度來說，腰圍曲線面積處于1 300～1 900 像素2區(qū)域之間，遠(yuǎn)大于胸圍曲線。其原因如上所述，腰部曲線比較緩和，沒有較突出的結(jié)構(gòu)，面料處于較自由的空間，易因面料性能的不同，對腰圍曲線的形態(tài)造成較大的差異。

表5結(jié)果顯示，與腰圍曲線面積和周長相似，腰圍曲線的橫向與縱向距離因面料的不同，也有較大差異：橫向距離位于44.4～49.9像素之間，縱向距離位于37.4～45.3像素之間，其原因如前相同，且橫向距離均大于縱向距離。

2.1.4 臀圍曲線形態(tài)及參數(shù)分析

圖6示出2#面料制備的連衣裙臀圍曲線的擬合結(jié)果。不同面料擬合的腰圍曲線疊加后發(fā)現(xiàn)，后臀處曲線(虛線橢圓框標(biāo)出)形狀較一致，隱約可見人體突出的臀部曲線，臀圍曲線的前端(虛線矩形框標(biāo)出的區(qū)域)和左右側(cè)(六邊形虛線框標(biāo)出的區(qū)域)則因面料的不同，位置和形狀有所差異。

圖6 臀圍曲線擬合結(jié)果Fig.6 Fitting results of curve for hipline

表6示出5種面料做成連衣裙靜止?fàn)顟B(tài)下的臀圍曲線面積、周長，以及橫向和縱向距離?？芍螄€面積和周長構(gòu)成的變化趨勢與胸圍和腰圍曲線的亦有所不同。這是因為臀圍處于胸圍和腰圍的下端，且尺寸最大，不像胸圍有其他部位的支撐作用。測試織物懸垂性時，面料只受到支撐臺的支持力和自身重力，臀圍處的面料與之相似，也只受到臀部的支持力以及自身重力，因此，柔軟易變形的面料就易服帖在人體上，使臀圍曲線面積與周長較小。比如2#面料原料為蠶絲，柔軟易變形，且為長絲，紗線間易產(chǎn)生滑移(如表2中彎曲剛度、表面粗糙度和剪切剛度均為最小，即最易變形)，因而面積與周長最?。欢?#面料雖為短纖紗織物，但紗線線密度小，且懸垂性與變形能力也非常好(表現(xiàn)為表2中拉伸比功與懸垂系數(shù)最小)，因而臀圍曲線面積與周長也較??；3#面料雖然為長絲織物，但其原料為滌綸，本身剛度較大，且經(jīng)紗和緯紗線密度均較大，不如蠶絲和粘膠纖維易變形(表現(xiàn)為表2中3#的懸垂系數(shù)大于1#與2#)；最不易變形的是4#，原因有二：其一亞麻為短纖紗，紗線不易滑移；其二亞麻纖維剛性大，不易變形，因而曲線面積與周長最大；5#面料雖然也是短纖紗織物，但是剛性和懸垂性比亞麻好(表現(xiàn)為表2中的所有數(shù)據(jù)都比4#小)，因此，曲線面積與周長比4#稍小。

表6 臀圍曲線參數(shù)Tab.6 Parameters of hipline

表6結(jié)果表明：與胸圍和腰圍曲線的橫向與縱向距離一樣，臀圍曲線的橫向距離也大于縱向距離，且不同面料對橫向與縱向距離的影響大于胸圍曲線，小于腰圍曲線。其橫向距離位于58.6～63.1 像素之間，縱向距離位于48.1～55.4 像素之間。

2.2 運動速度對三圍曲線參數(shù)的影響

以三圍曲線面積為例，表7示出運動速度對不同面料三維曲線面積影響的顯著性。從表7中顯著性一欄可以看出，所有的顯著性均遠(yuǎn)小于0.05，其他 3個參數(shù)的顯著性結(jié)果與曲線面積完全一樣，都有良好的顯著性。這說明運動速度對5種面料的胸圍、腰圍和臀圍參數(shù)具有顯著的影響。

同樣地，利用變異系數(shù)CV值進一步具體表征和找出速度對哪個部位的參數(shù)影響最大。以曲線面積為例，圖7示出不同運動速度下5種面料的三圍曲線面積變異系數(shù)CV值?？梢钥闯?，與面料的影響結(jié)果一致，運動速度對腰圍的曲線面積影響最大，其次是臀圍，胸圍最小。可以解釋為：腰圍處于“懸空”區(qū)(不像胸圍處有前胸和肩胛骨對面料的支撐作用，臀圍處也有臀部對面料的支撐)，即面料處于

表7 運動速度對不同面料三圍曲線面積影響的顯著性Tab.7 Significance of moving speed to curve parameters of bustline and waistline and hipline for different fabrics

近乎自由空間，在受到不同運動速度引起的外力作用下，易滑移變形的面料就易改變原有尺寸，比如2#和3#面料。

圖7 不同運動速度下三圍曲線面積的變異系數(shù)Fig.7 Area CV values of bustline and waistline and hipline for different fabrics at different moving speed

胸圍和臀圍雖然都有人體對面料的支撐，但具體情況也有差異。胸圍處的曲線參數(shù)除受胸部和背部突出對面料的影響外，還受到圍度更大的臀部(文中臀圍尺寸比胸圍大10 cm)對面料的撐起作用；臀圍處的面料則除重力外，只有臀部的支持力，因而運動速度更易對服裝外形尺寸造成影響。所以運動速度對臀圍參數(shù)的影響大于胸圍。其他3個參數(shù)(曲線周長、橫向距離和縱向距離)受運動速度的影響規(guī)律與曲線面積一致，不再贅述。

由于運動速度對腰圍參數(shù)的影響最大，以腰圍曲線面積為例，圖8示出在不同速度下腰圍曲線面積變化趨勢?？梢钥闯?，在從靜止到3和 6 km/h 的增加過程中，5種面料的腰圍曲線面積都呈遞增趨勢。其中2#和3#面料在從靜止到速度為 3 km/h 的過程中，腰圍曲線面積急速增加；從3～6 km/h的過程中，速度增加放緩；4#和5#這些不易滑移變形的面料，則不易受到運動速度的影響，更易保持原有的尺寸，與圖7的趨勢完全一致；1#面料的情況處于這二類之間。

圖8 不同運動速度下的腰圍曲線面積Fig.8 Area of waistline at different moving speed

3 結(jié) 論

為研究面料和運動速度對服裝造型的影響，選取身材相似的3名受試者和5種常見面料，按照受試者的尺寸制作成連衣裙，然后利用三維動作捕捉儀獲取受試者著裝狀態(tài)下，靜止和運動時連衣裙胸圍、腰圍和臀圍表面的坐標(biāo)點，通過曲線擬合得到三圍曲線，并提取曲線面積、曲線周長、橫向距離和縱向距離4個參數(shù)，作為客觀評價連衣裙外觀形態(tài)的參數(shù)。經(jīng)過研究得出以下結(jié)論。

1)面料對連衣裙三圍曲線的4個參數(shù)均具有顯著影響，其中對腰圍參數(shù)的影響最大，其次為臀圍，最后是胸圍。不同面料形成的胸圍、腰圍和臀圍曲線參數(shù)有所不同，短纖紗等不易滑動變形的織物形成的胸圍曲線參數(shù)較小，腰圍和臀圍曲線參數(shù)較大。

2)運動速度對5種面料的胸圍、腰圍和臀圍參數(shù)都具有顯著的影響，其中對腰圍的曲線參數(shù)影響最大，其次為臀圍，胸圍最小。

3)本文的研究說明即使樣板完全相同，做成服裝實際穿著時的外觀形態(tài)也會有較明顯的差異，且不同運動速度下的服裝造型也有所不同。研究結(jié)果可為服裝設(shè)計與制作提供一定的指導(dǎo)；同時還表明三維動作捕捉儀可用于較精準(zhǔn)的研究動態(tài)下的服裝造型。