黃利筠 宋良圓

摘 要： 緊身運(yùn)動(dòng)衣（通用型）是人們在運(yùn)動(dòng)中穿著的方便運(yùn)動(dòng)的服裝，可以更好的適應(yīng)人體運(yùn)動(dòng)，提高運(yùn)動(dòng)效率、保護(hù)人體。三維人體測量技術(shù)不斷的發(fā)展與成熟，為服裝的舒適性、合體性研究提供數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。虛擬服裝CAD設(shè)計(jì)、試穿等技術(shù)都是服裝設(shè)計(jì)發(fā)展的趨勢，是滿足人們個(gè)性化、舒適性、合體性的必然需求。本文以三維人體測技術(shù)為基礎(chǔ)，綜述了目前國內(nèi)外對緊身運(yùn)動(dòng)衣的研究成果與現(xiàn)狀。

關(guān)健詞：三維人體測量；緊身運(yùn)動(dòng)；衣合體性；人體運(yùn)動(dòng)

緊身運(yùn)動(dòng)衣是指人們在不同運(yùn)動(dòng)時(shí)穿著的專門的運(yùn)動(dòng)服裝，是為滿足人們不同運(yùn)動(dòng)及動(dòng)作需求，對人體起到一定保護(hù)作用，避免在運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉振動(dòng)、組織損傷，同時(shí)有吸濕排汗的功能。利用三維人體測量技術(shù)進(jìn)行緊身運(yùn)動(dòng)衣設(shè)計(jì)使運(yùn)動(dòng)時(shí)的人體更加舒適。

1 緊身運(yùn)動(dòng)衣與人體運(yùn)動(dòng)

《The Engineering of Sport-7》中指出，當(dāng)人體在日常健身活動(dòng)或?qū)I(yè)競技運(yùn)動(dòng)比賽當(dāng)中身穿緊身運(yùn)動(dòng)裝，不僅可使人體運(yùn)動(dòng)時(shí)服裝和空氣間的摩擦阻力減小，而且此類服裝對人體表面產(chǎn)生的壓迫感和束縛力對人體運(yùn)動(dòng)時(shí)的生理活動(dòng)產(chǎn)生積極作用，從而促進(jìn)人體運(yùn)動(dòng)時(shí)的發(fā)揮水平。當(dāng)進(jìn)行離心動(dòng)作時(shí)，如：跳遠(yuǎn)、跳高、跑步等運(yùn)動(dòng)，肌肉組織和脂肪會(huì)發(fā)生不同程度振動(dòng)，可能會(huì)導(dǎo)致肌腱、肌肉損傷。在《力量與素質(zhì)訓(xùn)練研究》期刊2005，19期一篇題為《Influence of Moderate Prophylactic Compression on Sport Performance》的論文指出，緊身運(yùn)動(dòng)衣產(chǎn)生的壓迫會(huì)給活動(dòng)關(guān)節(jié)提供一定的機(jī)械支持，限制其活動(dòng)范圍，防止肌肉或肌腱拉傷[]。近年來，作為商業(yè)產(chǎn)品，緊身衣被認(rèn)為在提高運(yùn)動(dòng)耐力、力量及速度上有積極作用。目前，國際上解釋緊身衣促進(jìn)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的原因大體上有四點(diǎn)：加速了血液循環(huán)；改變了運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)；增加了肌肉本身的功能性；減少了軟組織的振動(dòng)。

綜上，緊身運(yùn)動(dòng)裝所產(chǎn)生的壓迫力一定程度上可提高運(yùn)動(dòng)水平并促進(jìn)運(yùn)動(dòng)能力恢復(fù)。

2 三維人體測量技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，生活水平提升，人們對服裝舒適性、保健性、衛(wèi)生等方面的意識(shí)增強(qiáng)。尤其是對緊身類運(yùn)動(dòng)裝的要求在個(gè)性、美觀、合體、衛(wèi)生、舒適等方面有了更高要求，三維人體掃描系統(tǒng)、虛擬CAD服裝設(shè)計(jì)是服裝業(yè)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢。

三維人體測量技術(shù)與傳統(tǒng)測量比，耗時(shí)更短、數(shù)據(jù)更精準(zhǔn)、可測更多部位。德國TechMath掃描儀20秒內(nèi)捕80000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，獲85個(gè)相關(guān)部位尺寸。美國TC2在6秒內(nèi)完成整個(gè)掃描過程，得到45000個(gè)掃描點(diǎn)，采集人體80萬個(gè)數(shù)據(jù)，并通過計(jì)算機(jī)形成人體尺寸數(shù)據(jù)表，形象的反映體型特征。TC2不僅可掃描正常姿勢還可對特定姿勢掃描。德國VITUS Smart XXL是基于激光光學(xué)三角測量的原理，是目前三維人體測量法中最精確的技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)用在多個(gè)領(lǐng)域，如服裝三維設(shè)計(jì)，三維虛擬試衣，量身定制，三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)，醫(yī)療體育等領(lǐng)域。

3 三維人體靜動(dòng)態(tài)尺寸測量方法及結(jié)構(gòu)分析

3.1 靜態(tài)尺寸數(shù)據(jù)提取

本文對人體數(shù)據(jù)提取及體型研究是用德國VITUS SMART LC三維人體掃描儀和虛擬樣衣軟件系統(tǒng)Vidya進(jìn)行的。VITUS Smart LC掃描儀從左、右、后三方向進(jìn)行同步掃描，生成360度三維人體數(shù)據(jù)。掃描范圍擴(kuò)大到2100mm高，900mm三角底座，900mm寬，占地面積小于3mm。根據(jù)客戶需要，掃描范圍可增加減少。且人體從上到下的掃描時(shí)間小于12秒。

人體掃描結(jié)束后用Vidya數(shù)據(jù)處理軟件功能，通過運(yùn)算獲取40項(xiàng)人體尺寸，也可自動(dòng)提取所需數(shù)據(jù)。人體測量項(xiàng)目根據(jù)測量目的決定，據(jù)本文結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，對100位18-25歲南方女生進(jìn)行了人體測量。

在固定測量環(huán)境下，對緊身運(yùn)動(dòng)衣結(jié)構(gòu)有用的尺寸提取建立數(shù)據(jù)庫。再進(jìn)行個(gè)案的聚類分析，將人體數(shù)據(jù)與人工取得數(shù)據(jù)對比，查找錯(cuò)誤。據(jù)此數(shù)據(jù)建立人體模型，為服裝設(shè)計(jì)、版型修改及虛擬試穿提供便利。

3.2 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)提取及結(jié)構(gòu)分析

對日常生活中人們常參加的運(yùn)動(dòng)研究，18-25歲女性大部分對跑步、瑜伽、舞蹈有著濃厚的興趣。從中提取代表性動(dòng)作作為動(dòng)態(tài)分析。人們?nèi)粘?dòng)作基本是由多個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作復(fù)合而成。上肢運(yùn)動(dòng)基本以肩、肘、腰脊和腕四部分為支點(diǎn)，每個(gè)支點(diǎn)都有特定活動(dòng)范圍。腰脊部活動(dòng)范圍如圖1。從中可得，腰脊向前彎曲幅度大于向后，日常前屈較多，所以對動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)提取時(shí)要考慮活動(dòng)量，后衣身部適當(dāng)增加些余量，需注意前衣身平整和美觀。人體軀干部的運(yùn)動(dòng)還包含肩、胸和背，及腋下等部位肌肉、皮膚和骨骼的變形。

圖1腰脊部的活動(dòng)范圍

肩關(guān)節(jié)也是一重要支點(diǎn)，上肢在肩關(guān)節(jié)處的運(yùn)動(dòng)幅度很大，活動(dòng)較自由。如圖2，手臂可側(cè)舉、左右擺、上舉各個(gè)角度。

圖2肩關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍

上臂與前臂是固定體塊，肘關(guān)節(jié)是上臂和前臂的連接點(diǎn)。它的活動(dòng)范圍如圖3，肘關(guān)節(jié)連接上下臂使其自由屈伸，但由于肘關(guān)節(jié)特定方向性，手臂只可屈，不能后彎。所以，在緊身運(yùn)動(dòng)衣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，衣片應(yīng)從肘長，袖子從袖下的尺寸上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)量追加，對應(yīng)在袖子上，袖山高應(yīng)變低，袖肥應(yīng)加大，可使手臂做上舉運(yùn)動(dòng)時(shí)更有利。

圖3肘關(guān)節(jié)活動(dòng) 圖4虛擬動(dòng)作一 圖5虛擬動(dòng)作二

經(jīng)過幾種動(dòng)作測量（圖4/5），進(jìn)行數(shù)據(jù)提取和分析如表1，得到不同動(dòng)作下，人體上肢皮膚橫縱向變化規(guī)律。

表1人體在前傾、抱胸、挺胸及手臂各部位的變化情況 （厘米cm）

手臂側(cè)舉時(shí)各部位數(shù)據(jù)變化

從表1可得：側(cè)舉時(shí)，肩部尺寸變化很大，肩寬很明顯的減少，背寬及腋下長呈現(xiàn)增加趨勢，軀干有所減小。隨著側(cè)舉角度增加，肩寬平均減小量變化較大，向前側(cè)舉時(shí)變化較大。而背寬隨側(cè)舉角度加大，增加量變大，胸寬尺寸隨之減小，側(cè)舉時(shí)腋下長的變化幅度也較大。

4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

隨著獨(dú)特性和個(gè)性化發(fā)展的今天，人們對個(gè)性化定制的需求增加，三維人體掃描技術(shù)對數(shù)據(jù)快速、精準(zhǔn)、批量測量的優(yōu)勢將實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制的自動(dòng)化、科技化，三維人體測量技術(shù)在緊身運(yùn)動(dòng)衣領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀分析如下。

4.1 制定服裝號(hào)型規(guī)格和形體分析

對不同地域、國家的人進(jìn)行測量，獲得精確數(shù)據(jù)，構(gòu)建能夠反映人體特征的精準(zhǔn)人體數(shù)據(jù)庫。為服裝號(hào)型更新和修改提供理論依據(jù)，對人體體型進(jìn)行分類。我國東華大學(xué)（TC2）、西安工程科技學(xué)院（TechMath）等院校相繼建立人體數(shù)據(jù)庫。1999年北服與愛慕內(nèi)衣公司合作，利用三維測量技術(shù)對人體數(shù)據(jù)庫建立，體型胸型分類，為愛慕緊身運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣帶來更多的高科技含量，也為緊身運(yùn)動(dòng)衣的設(shè)計(jì)研究奠定基礎(chǔ)。

4.2 標(biāo)準(zhǔn)人體模型的建立

根據(jù)三維人體測量系統(tǒng)所建立的數(shù)據(jù)庫，建立人體模型。分為標(biāo)準(zhǔn)和特殊人體模型。標(biāo)準(zhǔn)人模是專門對服裝壓力、寬松量進(jìn)行研究的?！芭w假人”是用于測量、評(píng)價(jià)服裝隔熱、透濕等舒適標(biāo)準(zhǔn)的重要工具。1998年東華大學(xué)與日本華哥爾公司合作測量女性的胸部形態(tài)數(shù)據(jù)，采用美國的三維人體測量儀TC2對南部地區(qū)的人體體型特征參數(shù)進(jìn)行分析。

4.3 個(gè)性化量身定制

從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取消費(fèi)者的尺寸數(shù)據(jù)信息，根據(jù)消費(fèi)者的個(gè)人需求進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)修改，包括對放松量、寬度、長度等方面的修改，達(dá)成電子訂單。通過CAD系統(tǒng)，進(jìn)行最終設(shè)計(jì)，制作平面樣板，最后生產(chǎn)。個(gè)性化定制日后可能會(huì)實(shí)現(xiàn)完全網(wǎng)絡(luò)化。

4.4 虛擬三維試衣系統(tǒng)

根據(jù)消費(fèi)者的數(shù)據(jù)信息建立虛擬人體模型，消費(fèi)者可在款式庫挑選款式，還可對顏色和部件自由搭配，試穿著裝后靜動(dòng)態(tài)下的動(dòng)畫效果。同時(shí)可檢測不同面料或結(jié)構(gòu)下緊身運(yùn)動(dòng)衣對人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的肌肉壓迫強(qiáng)度、人體表面的橫縱向皮膚變化率。

除以上成果，臺(tái)灣佳資集團(tuán)結(jié)合人體美學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、解剖學(xué)等領(lǐng)域?qū)o身運(yùn)動(dòng)塑身衣進(jìn)行人性化的設(shè)計(jì)研究。浙江大學(xué)、中原工學(xué)院、江南大學(xué)等也陸續(xù)對三維人體測量技術(shù)下的人體體型、緊身運(yùn)動(dòng)衣進(jìn)行研究。

5 結(jié)語

隨著大眾運(yùn)動(dòng)興起，緊身運(yùn)動(dòng)衣作為運(yùn)動(dòng)裝的分支成為新型產(chǎn)業(yè)。目前，對緊身運(yùn)動(dòng)衣的研究焦點(diǎn)是其功能性和舒適性，如何既能滿足人們運(yùn)動(dòng)時(shí)的功能性需求又能減少運(yùn)動(dòng)時(shí)服裝的位移使人體更舒適，這是研究所需解決的問題。因此在對緊身運(yùn)動(dòng)衣設(shè)計(jì)時(shí)，首先需利用三維人體測量技術(shù)進(jìn)行體型確定以及靜態(tài)/動(dòng)態(tài)下人體的尺寸信息，確定合理的服裝寬松度，還要考慮面料回彈力、吸濕排汗效果，使運(yùn)動(dòng)裝穿著舒適輕便，提高運(yùn)動(dòng)效率。

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