Tanja Pilar, Zoran Stjepanovič1 Simona Jevšnik1 1 Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo, Smetanova 17, 2000 Maribor Ocenjevanje prileganja 3D virtualno izdelanih prototipov kril telesu Evaluation of Fitting Virtual 3D Skirt Prototypes to Body Izvirni znanstveni članek/Original Scientific Paper Prispelo/Received 09-2012 • Sprejeto/Accepted 10-2012 Izvleček Cilj raziskave, izvedene v okviru magistrske naloge, je bil razviti in analizirati uspešnost procesa 3D prototipov kril, izdelanih s sodobnimi računalniškimi tehnologijami, in ga primerjati s klasičnim procesom prototipiranja. V ta namen smo najprej izvedli proces konvencionalnega razvoja prototipa šestih kril, ki je vseboval naslednje faze: konstrukcija in modeliranje krila, krojenje, fiksiranje; temu sledita fazi šivanja in likanja. Na koncu je bilo izvedeno pomerjanje in ocenjevanje prileganja realnemu manekenu. Na drugi strani so bili enaki računalniško modelirani krojni deli kril uporabljeni pri računalniškem razvoju prototipov, kjer je celoten razvoj prototipa potekal v virtualnem okolju, pri tem pa sta bila uporabljena dva virtualna modela telesa: (a) skenirano in (b) parametrično. Izdelava prototipov je za oba modela potekala v enakih fazah: tridimenzionalno zajemanje telesnih mer, priprava modela telesa, priprava podatkov za računalniški zapis lastnosti tekstilij, definiranje šivov in položajev krojnih delov ter simulacija prileganja oblačila telesu. Temu je sledilo ocenjevanje prileganja kril telesu. Postavljen je bil postopek ocenjevanja prileganja prototipov kril. Na koncu je bila izvedena primerjava prileganja oblačila telesu med konvencionalnim in računalniško podprtim prototipiranjem kril. Raziskava kaže, da je za uspešno virtualno prototipiranje kril potrebno dobro poznavanje parametrov tekstilij, ki se določijo posameznim krojnim delom oblačila, ter ustrezna izbira virtualnih teles, da se čim bolj približamo želenemu videzu virtualnih prototipov oblačil. Ključne besede: 3D prototipiranje, krila, prileganje oblačil, virtualni modeli teles Abstract The aim of the research conducted within the frame of a master thesis was to develop and analyse the applicability of the 3D garment prototyping process, and to compare it with the conventional prototyping process. Therefore, the conventional prototype development process was carried out first. We developed six styles of skirts using the following conventional prototype development phases: construction and modelling, cutting, fusing, sewing and ironing. Finally, the assessment of how the skirts fit to a real body was performed. The computermodelled skirt patterns were used for the computer-based prototyping process in a virtual environment. We used two different virtual body models, i.e. a parametric and a scanned female body model. The prototyping processes comprehended the same phases for each model: a 3D capture of body dimensions and shape of a body, model building, a preparation of the data related to the properties of textile fabrics, a definition of stitches and location of patterns on a body and finally, a simulation of skirts on a body. Next, we defined the method for assessing the fit of real and virtual skirts to various body models. At the end, the assessment of how virtual skirts fit to virtual body models was performed and a comparison between the conventional and virtual skirt prototyping process was performed. The results obtained with this research indicate that the virtual prototyping process requires an introduction of precise parameters of textile fabrics used for the production of garments. Furthermore, appropriately scanned or parametric virtual body models should be used for assuring realistic simulations of virtual garments. Keywords: 3D prototyping, skirts, garment fitting, virtual body models Vodilna avtorica/Corresponding author. Tekstilec,2013, letn. 56,št. 1, str.47-62 izr. prof. dr. Simona Jevšnik Telefon: +386 31 561 623 e-pošta: simonajevsnik@gmail.si. 1 Uvod V sodobni oblačilni industriji postaja čedalje pomembnejša hitra odzivnost na družbene spremembe in smernice v svetu mode, ki zahtevajo krajši čas razvoja novega oblačila, znižanje razvojnih stroškov ter večjo prilagodljivost in dostopnost kupcem. Vir-tualna predstavitev oblačil postaja del vsakdanjosti in se čedalje bolj uveljavlja pri trgovanju in razvoju novih izdelkov med izdelovalci tekstilij in oblačil na eni strani in uporabniki na drugi [1]. Zaradi globali-zacije sveta lahko oblikovanje novih oblačil in priprava proizvodnje potekata popolnoma na drugem koncu sveta kot sama proizvodnja, zato bo virtuali-zacija oblačil pri prototipiranju oblačil čedalje pomembnejša. Danes obstajajo računalniški programi, ki omogočajo predstavitev tridimenzionalnih oblačil na virtualnih manekenih, vendar pa še vedno ne zagotavljajo vseh želja in potreb uporabnikov. Med njimi so najbolj razširjeni naslednji komercialni programi: Browzwear, OptiTex, Lectra in drugi [2, 3]. Več raziskovalcev (Kang et al 2002, Metzger et al 2003, Keckeisen et al 2004, Volino et al 2005) ugotavlja, da do zdaj razviti računalniški algoritmi omogočajo simulacijo oblačila na statičnem in dinamičnem modelu telesa [6, 7, 8, 9, 10, 11]. Poleg konstrukcijskih zahtev je treba pri razvoju prototipov oblačil upoštevati še lastnosti vgrajenega materiala, saj le-te močno vplivajo na končni videz ali obliko oblačila. C. Luible in N. Thalmann-Magne-nat [8] sta proučevali ustreznost mehanskih lastnosti, kot so: raztezek, strižna in upogibna togost za definiranje računalniškega modela tkanine, na podlagi katerega se je izvedla simulacija obnašanja tkanine v virtualnem okolju. Ugotovili sta, da so mehanske lastnosti, izmerjene s standardiziranima merilnima sistemoma, tj. FAST in KES-FB, primerne za simuliranje oblačila na statičnem telesu [8]. A. Rudolf, S. Jevšnik, Z. Stjepanovič in T. Pilar [12] so v raziskavi primerjali realno izdelani in virtualni model ženske jope, kjer so imeli posamezni krojni deli oblačila definirane izmerjene lastnosti tekstilij, kot so natezne, strižne in upogibne lastnosti, površinska masa tekstilij in trenje, upoštevajoč fiksirane in ne-fiksirane dele. S tem so dokazali, da je treba za dosego realistične virtualne simulacije oblačil vključiti tudi mehanske lastnosti fiksiranih krojnih delov. To je pomembno zlasti za doseganje ustrezne oblike in Oblikovanje oblačila Konstrukcija temeljnega kroja s CAD sistemom Modeliranje krojnih delov Prvi prototip 4 Prilagajanje Določitev sprememb Končni prototip Tehnološka priprava Tehnična izvedba Spremljanje tehnološkega procesa izdelave Ocenjevanje modela Slika 1: Konvencionalni način razvoja novih prototipov oblačil [4] videza ovratnika, reverja in fazone ter prileganja oblačila obliki človeškega telesa [12]. Študija raziskovalcev Wu in sodelavci [13] je potrdila primernost uporabe 3D simulacije oblačil za vrednotenje prileganja oblačil telesu. V raziskavi so proučevali vpliv različnih tkanin, iz katerih so bila izdelana krila, na njihovo prileganje telesu glede na načrtovano obliko krojnih delov. Ugotovljeno je bilo, da so 3D simulacije kril ustrezne, saj je kar 18 od 20 testiranih tkanin izkazalo statistično podobne rezultate simulacije v primerjavi z realno izdelanim krilom [13]. 1.1 Virtualno prototipiranje oblačila Razvoj prototipov oblačil je lahko realen, po kon-vencionalnem postopku ali virtualen, z uporabo sodobnih računalniških programov, ki omogočajo navidezne realistične simulacije virtualnih oblačil na virtualnih manekenih. Na sliki 1 so prikazani elementi izdelave oblačil po konvencionalnem načinu prototipiranja, kjer sodelujejo strokovnjaki z različnih področij oblačilne industrije, kot so oblikovalec, modelar, tehnolog, ki načrtujejo novo oblačilo, ter krojilec in šivilja, ki oblačilo izdelata. Potrebna so delovna sredstva in prostor, kjer se proizvodni proces odvije, zato je ciklus razvoja novih oblačil daljši in predvsem dražji [4]. Z razvojem računalniških tehnologij se že dogajajo spremembe v načinu razvoja in načrtovanja novih oblačil. Prihaja do premikov v tej smeri, kjer vir-tualen način v nekaterih fazah načrtovanja novega oblačila že izpodriva konvencionalen način prototi-piranja, slika 2 [4]. Cilj razvoja novega oblačila s pomočjo računalniško podprtega prototipiranja je doseči nadzorovan sistem razvoja izdelka, odpraviti napake in vključiti izboljšave, ki temeljijo na povratnih informacijah naročnikov oz. potrošnikov [5], še preden pride do fizične izdelave izdelka. Velika prednost računalniškega prototipiranja novih oblačil je v večji odzivnosti na eni strani in predvsem nižjih stroških na drugi. Dovolj je izkušen strokovnjak modelar, ki glede na skico oblačila iz temeljnega kroja pripravi 2D modelirani kroj oblačila, ki ga z ustreznim računalniškim programom preoblikuje v 3D obliko - virtualno oblačilo. Končna oblika oblačila je tako dosežena brez nepotrebnih stroškov izdelave prototipov. Oblikovanje oblačila Konstrukcija temeljnega kroja s CAD sistemom Modeliranje krojnih delov 3D simulacija Virtualni prototip in ocenjevanje videza Virtualni prototip Virtualizacija 3D oblačila Ocenjevanje oblačila Slika 2: Proces razvoja prototipov oblačil s pomočjo 3D računalniškega prototipiranja [4] Kljub tehnološkemu napredku na področju uporabe računalniških tehnologij pri izdelavi oblačil pa še vedno ni dosežena optimalna virtualna simulacija oblačil v primerjavi z realno izdelanim oblačilom. Natančnost virtualne simulacije oblačila je odvisna od: računalniškega zapisa modela tekstilije, izmerjenih vhodnih parametrov tekstilij za definiranje računalniškega zapisa tekstilije, vrste virtualnega manekena, programskega paketa in računalniške opreme [4]. Prednosti in pomanjkljivosti pri razvoju virtualnih prototipov športnih oblačil so analizirali tudi Z. Stje-panovič, A. Rudolf, S. Jevšnik in drugi [14], kjer je bilo ugotovljeno, da so razlike v prileganju oblačila nastajale predvsem zaradi razlike v obliki virtualne-ga modela telesa, tj. med parametričnim modelom telesa in skeniranim 3D telesom. Uporaba skenira-nega 3D telesa je zagotovila bolj realistično simulacijo smučarskega dresa, saj gre za posnetek realnega telesa v virtualnem okolju, vendar se tukaj zastavlja vprašanje varovanja osebnih podatkov [14]. Virtualno prototipiranje oblačil ima zagotovo prihodnost, vendar bo njegova uporaba odvisna ne samo od uporabljene računalniške tehnologije, temveč tudi od načina, kako ovrednotiti nastalo obliko oziroma prileganje virtualnega oblačila telesu, da bi se izognili subjektivnim vplivom ocenjevalca in s tem raznolikosti razlage oblike izdelanega prototipa oblačila med oblikovalcem, tehnologom in kupcem. 1.2 Prileganje oblačila telesu Pojem prileganja oblačila telesu je težko razumljiv in definicija se spreminja odvisno od kulture oblačenja, industrijskih norm in individualne presoje. Nekaj definicij, povezanih s prileganjem oblačila telesu [15]: - prileganje oblačila je neposredno povezano z anatomijo človeškega telesa; največ težav je z oblinami človeškega telesa; - oblačilo, ki se ustrezno prilega telesu, je skladno s človeškim telesom in omogoča neovirano gibanje, se ne guba ter je bilo krojeno in izdelano tako, da deluje kot del telesa; - prileganje oblačila je odvisno od mode, različnih stilov in še veliko drugih dejavnikov; - prilegajoče se oblačilo se enakomerno prilega telesu brez odvečnih gub in ne sme ovirati človeka pri gibanju v njem; - oblačilo, katerega prileganje zagotavlja lep, gladek videz, omogoča maksimalno udobnost in neovirano gibljivost med nošenjem; - prileganje je definirano kot lastnost oblačila, ki je ustrezne oblike in velikosti. Pri proučevanju prileganja tekstilije telesu je bistvenega pomena povezava med mehanskimi lastnostmi tkanine in njenim estetskim videzom pri podajanju in jo lahko opredelimo na podlagi [16, 17]: - objektivnega vrednotenja mehanskih lastnosti tkanine, pri čemer imajo pomembno vlogo stri-žne in upogibne lastnosti, - objektivnega vrednotenja koeficienta drapiranja, števila gub, globine gub in enakomernosti gub ter - subjektivnega vrednotenja podajanja tkanine s strani strokovnjakov, kjer so potrebne človeške sposobnosti in izkušnje. Prileganje oblačila telesu je tudi eden izmed kriterijev vrednotenja estetskega videza izdelanega oblačila. Prileganje oblačila telesu je odvisno od lastnosti vgrajenega materiala, tj. osnovnih tkanin in pomožnih materialov v oblačilu, vpliva okolja in gibanja telesa, tipa postave, dizajna oblačila ter izvedene konstrukcije krojnih delov [16]. Konstrukcijski parametri tkanine opredeljujejo skupaj z učinki plemenitenja mehanske in fizikalne lastnosti tkanin, ki vplivajo na prileganje izdelanega oblačila telesu. Podane mehanske lastnosti pa posamezno ali v medsebojni kombinaciji vplivajo tako na tehnološki proces izdelave oblačila kot na sam končni videz izdelanega oblačila [16]. Osnovni materiali imajo bolj ali manj neenakomerne mehanske lastnosti po celotni površini in pogosto ne zagotavljajo ustrezne oblike oblačila, zato jih stabiliziramo z lepljivimi medvloga-mi [18]. Namen tehnološkega procesa fiksiranja je, da se oblačilu zagotovita stabilna oblika in lep videz. V primerih, ko gre za izboljšanje estetskega videza oblačil, se izvede fiksiranje celotne površine oblačilnega dela. V ta namen se uporabljajo lepljive medvloge, ki s svojimi konstrukcijskimi lastnostmi ob izbranih pogojih fiksiranja dajo želeni končni videz oziroma obliko oblačilu [16]. Zaradi gibanja oseb na oblačilu nastajajo najrazličnejše deformacije, kot so: upogibanje, drapiranje, gubanje, mečkanje ipd., in imajo lahko različen učinek na samo prileganje oblačila. Prileganje oblačila telesu pa je glede na samo obliko oblačila tesno povezano s samo konstrukcijo krojnih delov. Tukaj so pomembni konstrukcija osnovnega kroja, njegovo modeliranje in gradiranje. Pri konstruiranju oblačila imata tip postave in telesna drža pomembno vlogo za končni videz prilegajočega se oblačila. V raziskavi je obravnavan razvoj prototipov kril, da se ugotovijo razlike v prileganju kril telesu med konvencionalnim in virtualnim procesom prototipi-ranja. Realni in virtualni modeli kril so se primerjali na podlagi razvitih kriterijev za ocenjevanje prileganja kril telesu. Pri tem so bile konstrukcijske zahteve modelov oblačil nespremenjene, spreminjale so lastnosti tekstilij in vrste modelov za preizkušanje prototipov. 2 Eksperimentalni del 2.1 Materiali Uporabljeni so bili trije modeli kril z imeni Nika, Sandy in Verena, iz kolekcije ženskih oblačil, konfekcijske velikostne številke 42. Vsak model krila je bili izdelan v eni velikostni številki, iz dveh različnih tkanin, preglednica 1. Preglednica 1: Vrste uporabljenih tkanin Vsi realno izdelani prototipi kril imajo fiksiran ob-robnik v predelu pasu. Fiksiranje se je izvedlo na kontinuiranem fiksirnem stroju Mayer z isto vrsto lepljive medvloge za vse modele kril glede na priporočilo izdelovalca lepljivih medvlog Lainiere de Picardie. Lepljiva medvloga je imela naslednje karakteristike: surovinska sestava osnovnih in votkov-nih niti je 100-odstotni poliester, surovinska sestava termoplasta je 100-odstotni poliamid, količina nanosa termoplasta je 23 točk (mesh) in površinska masa lepljive medvloge 35 g/m2. 2.2 Metode raziskovanja prileganja prototipov kril telesu Raziskava vrednotenja prileganja kril telesu je potekala po treh stopnjah, slika 3. Oznaka tkanine Vzorec tkanine Vrsta in skica modela Surovinska sestava Vezava Gostota niti Osnova (cm-1) Votek (cm-1) Površinska masa (g/m2) TK-1C TK-2C 85 % lanu 15 % poliamida ¿OI a 4-vezni osnovni lomljeni keper v sosledju 42 98 % bombaža 2 % elastana 5-vezni osnovni levosmerni atlas 84 Nika 23,5 33,5 113 164 TK-1Z TK-3Z 85 % lanu 15 % poliamida 4-vezni osnovni lomljeni keper v sosledju 42 1QQ % lanu platno 19,5 Sandy 23,5 17,5 1Q9 158 TK-4B TK-3M 97 % bombaža 3 % elastana 3-vezni osnovni laskas 63 1QQ % lanu platno 2Q Verena 29 18 184 17Q Slika 3: Model raziskave Na prvi stopnji so bili izbrani modeli kril, vrsta osnovne tkanine in lepljive medvloge. Sledilo je računalniško konstruiranje osnovnega kroja in modeliranje kroja ter priprava krojnih slik za računalniško podprto krojenje osnovnega materiala in lepljivih medvlog za potrebe konvencionalnega procesa prototipiranja. Na drugi stopnji je sledilo konvencionalno in računalniško prototipiranje kril. Pri konvencionalnem prototipiranju je bila izbrana oseba s primernimi telesnimi merami za testiranje prileganja oblačil v velikostni številki 42. Sledili sta izdelava realnega prototipa oblačila in končna kontrola mer izdelka. Če prototip oblačila ni ustrezal definiranim meram končnega izdelka ali kakovost izdelave ni bila ustrezna, je bilo treba postopek konvencionalnega proto-tipiranja ponoviti. Rezultat konvencionalnega prototipiranja so realno sešita krila. Na drugi strani je bilo na tej isti stopnji izvedeno računalniško prototipiranje. Najprej sta se izoblikovala dva modela virtualnih teles, parametrični in skenirani. Nato so se izbranim tekstilijam definirali mehanski parametri za zapis tekstilije v virtualnem okolju. Pri tem so bile uporabljene natezne, strižne in upogibne lastnosti tekstilij, izmerjene z merilnim sistemom FAST. Sledil je postopek za pripravo 3D simulacij kril, in sicer definiranje krojnih delov z lastnostmi tekstilij, definiranje šivov in umeščanje krojnih delov na virtualno telo. Temu so sledili poskusi simuliranja virtualnih modelov krila na obeh izbranih virtualnih telesih in če simulacija ni bila uspešna, se je postopek priprave za simulacijo ponovil oz. dopolnil. Rezultat računalniškega prototipiranja so bili 3D prototipi kril. Na tretji stopnji je bilo izvedeno ocenjevanje prile-ganja prototipov kril na realnem, parametričnem in skeniranem telesu. 2.3 Priprava virtualnih teles Za raziskavo sta bila uporabljena parametrični in ske-nirani model ženskega telesa. Parametrični model je bil izbran iz nabora različnih modelov virtualnega človeškega telesa, ki jih ponuja program OptiTex, slika 4. Parametričnemu modelu so se definirale telesne mere glede na izmere realnega telesa, preglednica 2. Preglednica 2: Dodatne telesne mere realnega telesa Opis telesne dimenzije Telesne mere (cm) Obseg vratu 35,0 Višina vratu 7,8 Obseg nad prsmi 92,0 Obseg pod prsmi 93,0 Dolžina roke 56,0 Obseg zgornjega dela roke 33,0 Obseg zapestja 16,0 Dolžina od pasu do tal 93,0 Notranja dolžina noge 75,0 Globina bokov 18,5 Zgornji obseg stegna 59,0 Srednji obseg stegna 53,0 Obseg kolena 40,0 Obseg meč 37,0 Obseg gležnja 24,5 osmih kamer. Rezultat skeniranja je točkovni oblak (angl.: Point Cloud) z gostoto do 600.000 točk. Poskenirano človeško telo je bilo primerno za nadaljnje analize šele po fazi rekonstrukcije z naslednjimi računalniškimi programi: MeshLab, Blender in Atos. Končni 3D model telesa smo uvozili v program OptiTex PDS za simulacijo virtualnih oblačil. f Popolno virtualno telo smo dobili s 3D skenerjem, slika 4. Uporabljena sta bila 3D skener Vitus Smart in programski paket ScanWorx V 2.7.2 Fakultete za tekstilno tehnologijo Univerze v Zagrebu. 3D ske-ner Vitus Smart je optični bralnik in je sestavljen iz » »F"3