緊身褲襪的形變研究

湯 立，杜勁松

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緊身褲襪的形變研究

湯 立，杜勁松*

（東華大學 服裝與藝術設計學院，上海 200051）

針對服裝虛擬展示研究中出現的人體和服裝形變等研究，本文通過實驗來分析人體著裝褲襪時人體及褲襪的形變規律，著力研究緊身褲的變化趨勢。利用計算機工具對采集的數據進行分析和篩選，最終獲取緊身褲的人體著裝形變規律。

三維虛擬人體；點云處理；緊身褲襪

國內對于緊身服裝的研究主要圍繞在服裝材料和結構兩方面，國外研究主要集中在生理生化、生物力學和運動醫學三方面。國外在緊身塑形褲的研究部分主要以褲裝結構和彈性面料為主。大致分為三種思路：（1）從臀部解剖學入手，利用省道和分割線來加強提臀效果；（2）完全不考慮面料彈性，利用省道和圍襠的設計來解決塑形問題；（3）研究前后片的材料設置，綜合面料特性與省道的設計解決塑形著裝問題。國內在緊身褲裝結構與塑形研究方面，楊璨[2]和殷磊[3]圍繞人體結構特點來優化紙樣結構，劉瑤[4]、魯露露[5]、屠曄[6]和吳小娜[7]等人分別從材料特性出發，研究面料特性對服裝壓和塑形效果的影響規律。然而，有些研究中以人臺作為緊身褲裝分析基礎，而人臺屬于剛體，本身不能形變，所以其研究結果不能統一到真實彈性人體上。而有些實驗中以真人試穿來評價塑形效果，然而其僅僅通過采集型值點的數據來進行分析，丟失了大量其他的數據信息，因而分析并不全面。因此，本論文以褲襪為例，分別通過人體著裝三維掃描實驗和褲裝形變實驗來探究女性試穿緊身褲襪時，褲裝自身以及著裝人體下肢的變化規律。

一、三維人體著裝掃描實驗

（一）實驗設計及步驟

本實驗采用[TC]2三維人體掃描儀掃描實驗對象進行人體特征的采集。以同一實驗褲襪同一實驗人體進行掃描實驗，分別掃描人體著裝和無著裝兩個狀態。通過實驗者進入[TC]2掃描儀中，確保實驗者站姿基本正確，雙腳按實驗儀器要求站立，進而掃描得到大致合理的人體模型。在前期對OBJ文件格式研究分析后，分別利用MATLAB軟件提取OBJ文件結構數據，編程得到人體橫截剖面進行分析。在Geomagic軟件中，導入數字模型，分別測量得到數字模型特定截面長度，通過分析不同角度范圍里的截面長度變化率來分析著裝前后人體變化規律。

圖1 人體三維掃描

圖2 三維人體不同部位的截面環示意圖

（二）結果分析

分別對輸入的模型進行人體截面剖分，截面間距分為腹臀部和大腿兩部分，以襠部為界。腹臀部截面間隔為2cm，大腿部位截面間隔為5cm。具體人體模型及截面序號如下圖1所示。

本文分別對無著裝人體模型與著裝人體模型從Geomagic軟件中測量采集對應截面環的圍度數據。每個截面分別以各自質心為原點，30°為間隔，默認人體左右對稱的情況下，以人體正前方為0°，逆時針截取6個截面部分線段，記錄采集得到對應段的圍度變化率（如圖4所示）。

圖3 著裝后臀部不同截面環裝變化

著裝后的圍度變化不都是成縮小趨勢，在腹臀部的10個截面數據中，變化率最大的是序號10人體截面的120°~150°部分，變化率絕對值最大接近20%。人體腹臀部的數據變化可以分析為褲襪壓縮人體脂肪移動，使得某些部位脂肪滑移，圍度變小，而其他部位因脂肪的聚集則相應變大。著裝后人體圍度的變化大小在3.5cm以下，某些部位實際幾乎不存在形變，譬如在膝蓋部位。在腹臀部，人體凸起的腹部和臀部會適當向內收縮，同時人體兩側將會合理的外擴一些。在大腿部分，大腿前側的形態內收，兩側微收，后側幾乎不變。膝蓋以下人體小腿整體向內收縮，并趨近圓形。對應人體的緯向變化規律如下表1所示。

表1 著裝前后數字人體對應區域緯向變化趨勢

二、褲襪穿著實驗

（一）實驗設計及步驟

對于具有高變形性的彈性服裝，著裝時人體對服裝的支撐所產生的變形，會影響服裝自身紋理、圖案顯示和造型的實際穿著展示效果。以掃描實驗中同一款緊身褲襪為例，利用縫線分別在實驗褲的半周上進行表面經緯線的縫制。經向上，人體襠部以上，每隔2cm繪制一條緯線。襠部以下，每隔4.5cm繪制一條緯線。緯向上，分別以褲裝的側縫線和前后中線為依據進行縫線，且從前浪縫線貫穿至后浪，共有4條縱向縫跡線。實驗褲襪縫制的兩端都是活線，縫制活線的目的是為了使得實驗者在穿著過程中人體曲面對服裝的拉伸量得以用活線記錄下來，由此便可以知道人體著裝時，具體人體對實驗褲襪的拉伸區域大小。在測量和記錄表示尺寸數據時，結合實驗分為經緯兩種表示方法。在此分為兩種測量方法，測量緯向數據時，其中縱向6軸（以A~E表示），橫向21軸（以0~20表示），那么第15行后褲片大腿內側緯向線段可以表示為A15B15，其他線段以此類推。測量經向數據時，縱向4軸（以A~D表示，其中A軸貫穿前浪后浪，用以記錄前浪后浪變化大小），橫向21軸（以0~20表示），那么側縫大腿中（13-14段）的經向線段可以表示為C13C14。根據以上規則記錄采集得到的數據，進行分析。具體形式如下圖4和圖5所示。

圖4 褲襪縫線實驗示意圖

圖5 褲襪穿著實驗

記錄未著裝前褲襪對應部位的尺寸大小，選擇與掃描實驗相同的測試者進行實驗。在其穿著實驗用褲之前，首先量得對應部位實驗褲尺寸數據。其后讓實驗者試穿，調整好線跡，保持橫平豎直，便于后期的測量。用不同顏色標記好對應的交叉點，實驗者脫下褲襪后，逐一抽出縫跡線，分別記錄下未著裝之前實驗褲襪對應部分的原始尺寸數據和實驗者試穿時記錄下的標記點數據，采集橫縱向尺寸，計算著裝前后褲襪經緯方向的變化率，為節省空間以腹臀部數據為例，對應的數據如圖6，7所示。

圖6 腹臀部著裝前后褲襪緯向變化率

圖7 腹臀部著裝前后褲襪經向變化率

（二）實驗數據分析

通過對實驗褲襪經緯線數據和真實人體穿著褲襪經緯線的數據進行對比分析，并結合實際人體著裝半周形變圖的觀察總結，可以得到如下的規律：在緯向變化上，人體AnBn列，在人體臀凸處和大腿中圍處服裝的拉伸率達到最大（>100%），隨著體表延展，其余部分逐漸縮小。人體BnCn列，最大拉伸出現在人體襠部到大腿中圍度之間，隨體表逐漸縮小變化，直到人體小腿圍處再次增大隨后縮小。而到了人體正面，在CnDn列，最大拉伸區在人體的襠部左右。同樣在DnEn列也是以襠部大腿根圍左右褲襪拉伸率最大。

經向變化上，人體AnAn+1為人體前浪后浪連線，人體襠部拉伸量和拉伸率都是最大，前浪與后浪的拉伸率大都在15%左右變化，相對變化不大。而在后中線BnBn+1上，臀部的縱向拉伸都在15%~20%左右變化，變化跨度不大，而在小腿處變化相對較大，可以分析為穿拉褲襪時，絕大部分的拉伸量都分布在了腳踝和膝蓋之間。這個規律也在側縫線（CnCn+1）和前中線（DnDn+1）上可以觀察發現，縱向拉伸最大量都在腳踝到膝蓋之間。同時也可以觀察數據發現，在膝蓋上5cm左右處有些部位存在尺寸幾乎不變的區域，分析認為可能是膝蓋的作用使得其拉伸量很小以至幾乎沒有。

三、結論

通過三維掃描實驗得出人體腹臀部、大腿中以及小腿肚的形變相對明顯。腹臀部前后內收，兩側外擴。大腿中部前部內收，兩側微收，后部變化較小。小腿肚四周內收，整體趨近于圓形。人體下肢存在形變，人體圍度的大小與人體具體部位的形態變化并不等同。著裝后的褲襪于腹部前中線到前浪部位拉伸率向下逐漸縮小，前中到側縫部分逐漸變大并趨于平穩。后中到后浪部分，拉伸率先變大后變小，后中到側縫部分，拉伸率逐漸變大。大腿前中線到內側縫部分拉伸率逐漸縮小，前中線到側縫部分逐漸變小，后中到側縫部分拉伸率逐漸變大，后中到內側縫部分拉伸率先變大后變小。小腿前中到內側縫拉伸率變小，前中到側縫先變大后變小，后中線兩側分別都先變小后變大。而在經向變化上，前浪到后浪，隨著人體體表凹凸情況拉伸變化，前浪上腹部拉伸較大，后浪在臀突點拉伸較大，最大部分在褲襪襠部，拉伸率達到了60%。在前中，側縫和后中線上，人體腹臀部拉伸變化率平均在20%，從大腿根到小腿部變化率很小，從小腿肚到人體腳踝處，拉伸率隨著褲襪的拉扯逐漸變大。

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[5] 魯露露．基于青年女性臀部形態的束褲結構研究[D]．上海：東華大學，2013．58-64．

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[7] 吳小娜．基于面料彈性與著裝壓關系的緊身服裝壓力研究[D]．上海：上海工程技術大學，2016．10-29．

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Deformation Study of Tights

TANG Li, DU Jing-song

（Institute of Fashion, Donghua University, Shanghai 200051, China）

This paper mainly studies the deformation rule of human body when people are wearing tights. And the results can be applied to the study of 3D visualization of wear-clothing human body. This paper focuses on the analysis of the scanning data of 3D human body with the experimental study and the trend of the changes of the tights in the actual experimental areas of wearing-trousers human. And by collecting the digital data, using the computer tools to conduct a preliminary screening, with reasonable organization of data, tests and other steps, we finally get the deformation pattern of the human body dressing of tights.

three-dimensional virtualhuman body;pointcloudprocessing; tights

TS941.52

A

2095－414X(2017)05－0007－05

杜勁松（1970-），男，副教授，博士，研究方向：服裝工程數字化與智能化.