面料及运动速度对连衣裙三围形态的影响

陈丽丽， 刘成霞

(1. 绍兴文理学院 元培学院， 浙江 绍兴 312000； 2. 浙江理工大学 服装学院, 浙江 杭州 310018)

服装造型不仅仅取决于其款式和结构，还取决于所用的面料，面料对服装造型的影响规律也是服装工作人员持续关注的热点[1-2]，其中，面料性能与裙装造型的关系又是研究热点中的重点[3]。迄今，相关科研人员已对影响半紧身裙[4]、节裙[5]、喇叭裙[6]、A形裙[7]等服装外观造型的面料性能展开了深入研究，但这些文献中的裙装外观造型参数大都是裙宽、裙厚、波纹数、裙摆面积等用肉眼观察便可直接得到的外轮廓指标，缺少面料与影响服装造型重要的内部参数(如胸围、腰围、臀围曲线形状等)之间关系的研究，主要是因为这些内部参数不易获取。

动作捕捉技术起源于二战后，其实质是测量、跟踪、记录物体在三维空间中的运动轨迹，目前被广泛应用于物理及康复治疗[8]，在服装领域的应用甚少，仅限于将其用于孕妇裤托腹效果的评价[9]以及面料防护性能的研究[10]等。本文尝试将这一技术用于服装造型的客观评价，在服装的关键部位设置跟踪器，通过捕捉跟踪器位置，经计算机处理后得到影响服装造型的三维空间坐标数据，进而分析得到面料及运动速度对服装造型的影响。

1 实验部分

1.1 试样的选取

选取有一定代表性的夏季连衣裙面料共5种，结构参数如表1所示。

表1 面料规格参数Tab.1 Fabric specification parameters

1.2 面料性能测试

采用KES-F型织物风格仪测试5种面料在低负荷下的弯曲、剪切等性能指标；用YG811E 型织物悬垂性试验仪，按照FZ/T 01045—1996《织物悬垂性试验方法》测试5种面料的悬垂性，结果如表2所示。

表2 面料性能参数Tab.2 Mechanical property parameters of fabrics

1.3 着装实验

1.3.1 受试者选择

选取3名身材尺寸相近的青年女大学生作为受试者，其基本信息为年龄约20岁，身高165 cm，体重55 kg，胸围88 cm，腰围70 cm，臀围92 cm。

1.3.2 连衣裙的制作

将对外观造型有较高要求的连衣裙作为试穿服，按照以上受试者的身材尺寸进行样板制作，主要制版参数为：衣长95 cm，胸围93 cm，腰围 75 cm，臀围103 cm，裙长55 cm。根据所绘样板，将 5种面料按照完全相同的工艺参数，利用同一台缝纫机，由同一名缝制人员完成试穿连衣裙的缝制及熨烫。连衣裙的款式图和完成后的实物照片如图1所示。

图1 实验用连衣裙Fig.1 One-piece dress used for experiment.(a) Working sketch; (b) Photo of dress

1.4 着装状态下三围曲线及参数获取

1.4.1 实验仪器及工作原理

借助瑞典生产的基于光学原理的QUALISYS三维动态捕捉仪，获取着装状态下连衣裙的三围曲线。QUALISYS三维动态捕捉仪的原理是利用粘贴在物体表面的2种类型的marker球(一种是通过反光捕捉的被动marker球；另一种是依靠自身发出红外光被镜头捕捉的主动marker球)，获得该点的三维坐标数据，经对坐标点处理得到此点的运动轨迹。

1.4.2 实验流程

由于胸围、腰围和臀围是体现服装造型的重要部位，因此，将其作为研究对象，探索面料与运动速度对三围参数的影响。为使受试者的运动状态尽可能保持一致，在动态实验中采用跑步机设定速度的方法，将校准后的三维动作捕捉仪按照如下步骤进行连衣裙造型数据的获取。

1)静态服装标记点三维数据获取。受试者穿上已标记好点位置的连衣裙，在胸、腰、臀3个围度分别粘贴被动Marker球，每个围度正面和背面分别粘贴6个，即胸围、腰围和臀围各有12个标记点，这12个标记点等距离排列在胸围、腰围和臀围线上，如图2(a)所示，利用标记点获取静止状态下标记点的三维坐标数据。

图2 连衣裙形态数据的获取Fig.2 Acquisition of silhouette data of dress. (a) Static; (b) Running

2)动态服装标记点三维数据获取。受试者穿上已标记好点位置的连衣裙，在胸、腰、臀3个围度分别粘贴被动Marker球，获取跑步速度为3、6 km/h运动状态下，服装标记点的三维坐标数据，如图2(b)所示。

1.4.3 基于标记点的连衣裙三围曲线构建方法

通过分段多项式曲线拟合对实验采集到的 12个离散记点，进行拟合并建立胸、腰、臀3个围度的曲线形态。具体方法是以7个点为一段函数，将胸围、腰围和臀围分为2段曲线，分别进行多项式拟合，然后利用最小二乘法求得各分段拟合曲线多项式方程的系数，最后通过MatLab编程获得拟合后的曲线。

1.4.4 连衣裙三围曲线参数的提取

将得到的胸围、腰围、臀围曲线导入CAD软件，依靠软件的查询不规则图形的面积、周长和距离的功能，得到每个曲线的曲线面积、曲线周长、横向距离和纵向距离。文中所有曲线参数均为3个受试者所得参数的平均值。

2 结果与讨论

2.1 面料对三围曲线形态及参数的影响

2.1.1 显著性检验

为进一步从统计学角度验证面料对连衣裙三围曲线参数的影响是否具有显著性，对曲线参数进行单因素方差分析，结果如表3所示。可知， 面料对胸围、腰围和臀围的所有参数的影响均具有显著性(其显著性一栏的数值均小于0.05)，且两两面料之间的曲线参数差异也具有显著性。进一步证明，即使样板尺寸完全相同，用性能不同的面料制成服装穿着时，实际的服装造型也会有所不同。

表3 面料对三围曲线参数影响的显著性Tab.3 Significance of fabrics to curve parameters of bustline and waistline and hipline

注：S为曲线面积；L为曲线周长；A为横向距离；B为纵向距离。

为进一步精确表达面料对三围参数影响的差异，引入变异系数(CV值)作为评价指标。以胸围曲线面积为例，CV值为不同面料胸围曲线面积的标准差与其平均值之比。CV值越大，说明面料对这一参数的影响越大。图3示出不同部位曲线参数的变异系数CV值。

图3 三围曲线参数的变异系数Fig.3 CV values for parameters of bustline and waistline and hipline

图3显示面料对腰围参数的影响最大，其次是臀围，最后是胸围。从图3还可看出，部位不同，面料对曲线参数的影响也不同。对于腰围曲线，面料对曲线面积的影响最大，其次是纵向距离，然后是曲线周长，最后是横向距离。而对于臀围曲线，影响最大的是纵向距离，最小的是曲线周长。

2.1.2 胸围曲线形态及参数分析

图4示出2#面料制备的连衣裙胸部三维曲线拟合结果。图中虚线矩形框区域为前胸，虚线椭圆框区域为后背。将不同面料拟合的胸围曲线加以叠加发现，前胸处和后背的曲线形态几乎完全吻合，不同面料形成的胸围曲线差异仅体现在左右两侧。这是由人体结构造成的，众所周知，女性正面有较为突出的前胸，背面也有较明显的肩胛骨，这一结构使得服装在这2个区域的松量较少，大多松量只集中在左右两侧，因此，不同面料的胸围曲线差异较小。

图4 胸围曲线拟合结果Fig.4 Fitting result of curve for bustline

表4示出5种面料做成连衣裙穿在人体上，静止状态下的胸围曲线面积、曲线周长、横向和纵向距离测试结果。

表4 胸围曲线参数Tab.4 Parameters of bustline

由表4可知，面料不同，胸围曲线面积和周长也有所不同，但总体差异不大，且二者变化趋势基本一致。表4还显示2#、3#面料的面积与周长较大，4#、5#面料的面积和周长较小，且比较接近。可解释为：2#、3#面料为长丝织物，纱线在外力作用下易产生滑移，4#、5#面料为短纤纱织物，纱线与纱线之间的摩擦阻力较大，不易受胸部突出等外力而产生变形。如表2所示，2#～5#的剪切刚度分别为0.23、0.67、3.69、2.87 cN/cm，可知4#、5#短纤纱面料的剪切刚度远大于2#、3长丝纱面料。剪切刚度越大，织物越不易因剪切变形而使纱线产生滑移。此外，表2也显示4#、5#面料的表面粗糙度远大于2#、3#的，即2#、3#面料表面更光滑，因而纱线间的摩擦阻力更小，更易受外力作用而产生滑移。

表4显示，不同的面料形成的胸围曲线横向和纵向距离虽有不同，但差异较小，横向距离位于48.2～50.2像素之间，纵向距离位于44.2～45.3 像素之间。其原因同胸围曲线面积和曲线周长。从表4 还可以看出，5种面料形成的胸围曲线横向距离均大于纵向距离，这是因为服装形态根本上是由人体形态决定的，人体呈左右宽度较大，前后厚度较小的扁平状态，所以服装形态也与之相似。

2.1.3 腰围曲线形态及参数分析

图5示出2#面料制备的连衣裙腰围三维曲线拟合结果。将不同面料拟合的腰围曲线叠加发现，不同面料的腰部曲线差异主要体现在2个方面：一是腰围曲线“半径”(为表述方便，暂且把腰围曲线看作圆形来说明)的不同，有的面料在内圈，有的在外圈；二是“突起”部分位置的不同，如图5中虚线矩形框区域，突起部分有的在前腰左侧，有的在前腰中部，有的则在前腰右侧。除此之外，左右腰和后腰区域的曲线形状较为一致。

图5 腰围曲线拟合结果Fig.5 Fitting results of curve for waistline

表5示出5种面料做成连衣裙静止状态下的腰围曲线面积与周长，以及横向和纵向距离测试结果。

表5 腰围曲线参数Tab.5 Parameters of waistline

由表5可知：腰围曲线面积和周长与表4中胸围曲线的完全不同，可以说几乎呈相反趋势。对于腰围曲线，4#和5#面料的面积与周长均较大，而2#和3#面料的曲线面积与周长均较小。可以解释为：在人体胸围、腰围与臀围中，腰围处于中间，尺寸最小，且不像胸围因有较突出的前胸与肩胛骨，对面料有向外撑起的作用，腰围处的面料有为了适应较小的腰围尺寸而向内收缩的趋势。因4#和5#面料由不易变形的短纤纱构成，因此，易保持原有尺寸，所以腰围曲线的面积和周长较大，而2#和3#面料与之相反。1#面料则处于二者之间，比4#和5#更滑爽，但又不如2#和3#面料易变形。由表2可知，无论对于弯曲刚度、表面粗糙度，还是剪切刚度，1#面料均处于长丝面料(2#和3#)与短纤纱面料(4#和5#)之间，而这些力学参数正好可以表达面料，尤其是纱线是否易产生滑移变形的能力，因而1#面料的变形能力也处于二者之间。

从差异幅度来说，腰围曲线面积处于1 300～1 900 像素2区域之间，远大于胸围曲线。其原因如上所述，腰部曲线比较缓和，没有较突出的结构，面料处于较自由的空间，易因面料性能的不同，对腰围曲线的形态造成较大的差异。

表5结果显示，与腰围曲线面积和周长相似，腰围曲线的横向与纵向距离因面料的不同，也有较大差异：横向距离位于44.4～49.9像素之间，纵向距离位于37.4～45.3像素之间，其原因如前相同，且横向距离均大于纵向距离。

2.1.4 臀围曲线形态及参数分析

图6示出2#面料制备的连衣裙臀围曲线的拟合结果。不同面料拟合的腰围曲线叠加后发现，后臀处曲线(虚线椭圆框标出)形状较一致，隐约可见人体突出的臀部曲线，臀围曲线的前端(虚线矩形框标出的区域)和左右侧(六边形虚线框标出的区域)则因面料的不同，位置和形状有所差异。

图6 臀围曲线拟合结果Fig.6 Fitting results of curve for hipline

表6示出5种面料做成连衣裙静止状态下的臀围曲线面积、周长，以及横向和纵向距离。可知，臀围曲线面积和周长构成的变化趋势与胸围和腰围曲线的亦有所不同。这是因为臀围处于胸围和腰围的下端，且尺寸最大，不像胸围有其他部位的支撑作用。测试织物悬垂性时，面料只受到支撑台的支持力和自身重力，臀围处的面料与之相似，也只受到臀部的支持力以及自身重力，因此，柔软易变形的面料就易服帖在人体上，使臀围曲线面积与周长较小。比如2#面料原料为蚕丝，柔软易变形，且为长丝，纱线间易产生滑移(如表2中弯曲刚度、表面粗糙度和剪切刚度均为最小，即最易变形)，因而面积与周长最小；而1#面料虽为短纤纱织物，但纱线线密度小，且悬垂性与变形能力也非常好(表现为表2中拉伸比功与悬垂系数最小)，因而臀围曲线面积与周长也较小；3#面料虽然为长丝织物，但其原料为涤纶，本身刚度较大，且经纱和纬纱线密度均较大，不如蚕丝和粘胶纤维易变形(表现为表2中3#的悬垂系数大于1#与2#)；最不易变形的是4#，原因有二：其一亚麻为短纤纱，纱线不易滑移；其二亚麻纤维刚性大，不易变形，因而曲线面积与周长最大；5#面料虽然也是短纤纱织物，但是刚性和悬垂性比亚麻好(表现为表2中的所有数据都比4#小)，因此，曲线面积与周长比4#稍小。

表6 臀围曲线参数Tab.6 Parameters of hipline

表6结果表明：与胸围和腰围曲线的横向与纵向距离一样，臀围曲线的横向距离也大于纵向距离，且不同面料对横向与纵向距离的影响大于胸围曲线，小于腰围曲线。其横向距离位于58.6～63.1 像素之间，纵向距离位于48.1～55.4 像素之间。

2.2 运动速度对三围曲线参数的影响

以三围曲线面积为例，表7示出运动速度对不同面料三维曲线面积影响的显著性。从表7中显著性一栏可以看出，所有的显著性均远小于0.05，其他 3个参数的显著性结果与曲线面积完全一样，都有良好的显著性。这说明运动速度对5种面料的胸围、腰围和臀围参数具有显著的影响。

同样地，利用变异系数CV值进一步具体表征和找出速度对哪个部位的参数影响最大。以曲线面积为例，图7示出不同运动速度下5种面料的三围曲线面积变异系数CV值。可以看出，与面料的影响结果一致，运动速度对腰围的曲线面积影响最大，其次是臀围，胸围最小。可以解释为：腰围处于“悬空”区(不像胸围处有前胸和肩胛骨对面料的支撑作用，臀围处也有臀部对面料的支撑)，即面料处于

表7 运动速度对不同面料三围曲线面积影响的显著性Tab.7 Significance of moving speed to curve parameters of bustline and waistline and hipline for different fabrics

近乎自由空间，在受到不同运动速度引起的外力作用下，易滑移变形的面料就易改变原有尺寸，比如2#和3#面料。

图7 不同运动速度下三围曲线面积的变异系数Fig.7 Area CV values of bustline and waistline and hipline for different fabrics at different moving speed

胸围和臀围虽然都有人体对面料的支撑，但具体情况也有差异。胸围处的曲线参数除受胸部和背部突出对面料的影响外，还受到围度更大的臀部(文中臀围尺寸比胸围大10 cm)对面料的撑起作用；臀围处的面料则除重力外，只有臀部的支持力，因而运动速度更易对服装外形尺寸造成影响。所以运动速度对臀围参数的影响大于胸围。其他3个参数(曲线周长、横向距离和纵向距离)受运动速度的影响规律与曲线面积一致，不再赘述。

由于运动速度对腰围参数的影响最大，以腰围曲线面积为例，图8示出在不同速度下腰围曲线面积变化趋势。可以看出，在从静止到3和 6 km/h 的增加过程中，5种面料的腰围曲线面积都呈递增趋势。其中2#和3#面料在从静止到速度为 3 km/h 的过程中，腰围曲线面积急速增加；从3～6 km/h的过程中，速度增加放缓；4#和5#这些不易滑移变形的面料，则不易受到运动速度的影响，更易保持原有的尺寸，与图7的趋势完全一致；1#面料的情况处于这二类之间。

图8 不同运动速度下的腰围曲线面积Fig.8 Area of waistline at different moving speed

3 结 论

为研究面料和运动速度对服装造型的影响，选取身材相似的3名受试者和5种常见面料，按照受试者的尺寸制作成连衣裙，然后利用三维动作捕捉仪获取受试者着装状态下，静止和运动时连衣裙胸围、腰围和臀围表面的坐标点，通过曲线拟合得到三围曲线，并提取曲线面积、曲线周长、横向距离和纵向距离4个参数，作为客观评价连衣裙外观形态的参数。经过研究得出以下结论。

1)面料对连衣裙三围曲线的4个参数均具有显著影响，其中对腰围参数的影响最大，其次为臀围，最后是胸围。不同面料形成的胸围、腰围和臀围曲线参数有所不同，短纤纱等不易滑动变形的织物形成的胸围曲线参数较小，腰围和臀围曲线参数较大。

2)运动速度对5种面料的胸围、腰围和臀围参数都具有显著的影响，其中对腰围的曲线参数影响最大，其次为臀围，胸围最小。

3)本文的研究说明即使样板完全相同，做成服装实际穿着时的外观形态也会有较明显的差异，且不同运动速度下的服装造型也有所不同。研究结果可为服装设计与制作提供一定的指导；同时还表明三维动作捕捉仪可用于较精准的研究动态下的服装造型。