面料及運動速度對連衣裙三圍形態的影響

陳麗麗， 劉成霞

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

服裝造型不僅僅取決于其款式和結構，還取決于所用的面料，面料對服裝造型的影響規律也是服裝工作人員持續關注的熱點[1-2]，其中，面料性能與裙裝造型的關系又是研究熱點中的重點[3]。迄今，相關科研人員已對影響半緊身裙[4]、節裙[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大都是裙寬、裙厚、波紋數、裙擺面積等用肉眼觀察便可直接得到的外輪廓指標，缺少面料與影響服裝造型重要的內部參數(如胸圍、腰圍、臀圍曲線形狀等)之間關系的研究，主要是因為這些內部參數不易獲取。

動作捕捉技術起源于二戰后，其實質是測量、跟蹤、記錄物體在三維空間中的運動軌跡，目前被廣泛應用于物理及康復治療[8]，在服裝領域的應用甚少，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用于服裝造型的客觀評價，在服裝的關鍵部位設置跟蹤器，通過捕捉跟蹤器位置，經計算機處理后得到影響服裝造型的三維空間坐標數據，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，結構參數如表1所示。

表1 面料規格參數Tab.1 Fabric specification parameters

1.2 面料性能測試

采用KES-F型織物風格儀測試5種面料在低負荷下的彎曲、剪切等性能指標；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，結果如表2所示。

表2 面料性能參數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，主要制版參數為：衣長95 cm，胸圍93 cm，腰圍 75 cm，臀圍103 cm，裙長55 cm。根據所繪樣板，將 5種面料按照完全相同的工藝參數，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 著裝狀態下三圍曲線及參數獲取

1.4.1 實驗儀器及工作原理

借助瑞典生產的基于光學原理的QUALISYS三維動態捕捉儀，獲取著裝狀態下連衣裙的三圍曲線。QUALISYS三維動態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出紅外光被鏡頭捕捉的主動marker球)，獲得該點的三維坐標數據，經對坐標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的影響。為使受試者的運動狀態盡可能保持一致，在動態實驗中采用跑步機設定速度的方法，將校準后的三維動作捕捉儀按照如下步驟進行連衣裙造型數據的獲取。

1)靜態服裝標記點三維數據獲取。受試者穿上已標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個標記點，這12個標記點等距離排列在胸圍、腰圍和臀圍線上，如圖2(a)所示，利用標記點獲取靜止狀態下標記點的三維坐標數據。

圖2 連衣裙形態數據的獲取Fig.2 Acquisition of silhouette data of dress. (a) Static; (b) Running

2)動態服裝標記點三維數據獲取。受試者穿上已標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運動狀態下，服裝標記點的三維坐標數據，如圖2(b)所示。

1.4.3 基于標記點的連衣裙三圍曲線構建方法

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。具體方法是以7個點為一段函數，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，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的提取

將得到的胸圍、腰圍、臀圍曲線導入CAD軟件，依靠軟件的查詢不規則圖形的面積、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。文中所有曲線參數均為3個受試者所得參數的平均值。

2 結果與討論

2.1 面料對三圍曲線形態及參數的影響

2.1.1 顯著性檢驗

為進一步從統計學角度驗證面料對連衣裙三圍曲線參數的影響是否具有顯著性，對曲線參數進行單因素方差分析，結果如表3所示。可知， 面料對胸圍、腰圍和臀圍的所有參數的影響均具有顯著性(其顯著性一欄的數值均小于0.05)，且兩兩面料之間的曲線參數差異也具有顯著性。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影響的差異，引入變異系數(CV值)作為評價指標。以胸圍曲線面積為例，CV值為不同面料胸圍曲線面積的標準差與其平均值之比。CV值越大，說明面料對這一參數的影響越大。圖3示出不同部位曲線參數的變異系數CV值。

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

圖3顯示面料對腰圍參數的影響最大，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 胸圍曲線形態及參數分析

圖4示出2#面料制備的連衣裙胸部三維曲線擬合結果。圖中虛線矩形框區域為前胸，虛線橢圓框區域為后背。將不同面料擬合的胸圍曲線加以疊加發現，前胸處和后背的曲線形態幾乎完全吻合，不同面料形成的胸圍曲線差異僅體現在左右兩側。這是由人體結構造成的，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，這一結構使得服裝在這2個區域的松量較少，大多松量只集中在左右兩側，因此，不同面料的胸圍曲線差異較小。

圖4 胸圍曲線擬合結果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，靜止狀態下的胸圍曲線面積、曲線周長、橫向和縱向距離測試結果。

表4 胸圍曲線參數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。可解釋為：2#、3#面料為長絲織物，紗線在外力作用下易產生滑移，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生滑移。此外，表2也顯示4#、5#面料的表面粗糙度遠大于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，這是因為服裝形態根本上是由人體形態決定的，人體呈左右寬度較大，前后厚度較小的扁平狀態，所以服裝形態也與之相似。

2.1.3 腰圍曲線形態及參數分析

圖5示出2#面料制備的連衣裙腰圍三維曲線擬合結果。將不同面料擬合的腰圍曲線疊加發現，不同面料的腰部曲線差異主要體現在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中虛線矩形框區域，突起部分有的在前腰左側，有的在前腰中部，有的則在前腰右側。除此之外，左右腰和后腰區域的曲線形狀較為一致。

圖5 腰圍曲線擬合結果Fig.5 Fitting results of curve for waistline

表5示出5種面料做成連衣裙靜止狀態下的腰圍曲線面積與周長，以及橫向和縱向距離測試結果。

表5 腰圍曲線參數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較小的腰圍尺寸而向內收縮的趨勢。因4#和5#面料由不易變形的短纖紗構成，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，而這些力學參數正好可以表達面料，尤其是紗線是否易產生滑移變形的能力，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區域之間，遠大于胸圍曲線。其原因如上所述，腰部曲線比較緩和，沒有較突出的結構，面料處于較自由的空間，易因面料性能的不同，對腰圍曲線的形態造成較大的差異。

表5結果顯示，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 臀圍曲線形態及參數分析

圖6示出2#面料制備的連衣裙臀圍曲線的擬合結果。不同面料擬合的腰圍曲線疊加后發現，后臀處曲線(虛線橢圓框標出)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(虛線矩形框標出的區域)和左右側(六邊形虛線框標出的區域)則因面料的不同，位置和形狀有所差異。

圖6 臀圍曲線擬合結果Fig.6 Fitting results of curve for hipline

表6示出5種面料做成連衣裙靜止狀態下的臀圍曲線面積、周長，以及橫向和縱向距離。可知，臀圍曲線面積和周長構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)，因而面積與周長最小；而1#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(表現為表2中拉伸比功與懸垂系數最小)，因而臀圍曲線面積與周長也較小；3#面料雖然為長絲織物，但其原料為滌綸，本身剛度較大，且經紗和緯紗線密度均較大，不如蠶絲和粘膠纖維易變形(表現為表2中3#的懸垂系數大于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(表現為表2中的所有數據都比4#小)，因此，曲線面積與周長比4#稍小。

表6 臀圍曲線參數Tab.6 Parameters of hipline

表6結果表明：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，所有的顯著性均遠小于0.05，其他 3個參數的顯著性結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、腰圍和臀圍參數具有顯著的影響。

同樣地，利用變異系數CV值進一步具體表征和找出速度對哪個部位的參數影響最大。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CV值。可以看出，與面料的影響結果一致，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(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的影響大于胸圍。其他3個參數(曲線周長、橫向距離和縱向距離)受運動速度的影響規律與曲線面積一致，不再贅述。

由于運動速度對腰圍參數的影響最大，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。可以看出，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 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下，靜止和運動時連衣裙胸圍、腰圍和臀圍表面的坐標點，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，作為客觀評價連衣裙外觀形態的參數。經過研究得出以下結論。

1)面料對連衣裙三圍曲線的4個參數均具有顯著影響，其中對腰圍參數的影響最大，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較小，腰圍和臀圍曲線參數較大。

2)運動速度對5種面料的胸圍、腰圍和臀圍參數都具有顯著的影響，其中對腰圍的曲線參數影響最大，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。研究結果可為服裝設計與制作提供一定的指導；同時還表明三維動作捕捉儀可用于較精準的研究動態下的服裝造型。