4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2.3. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:
+ Tổng quan các công trình nghiên cứu trong nước và thế giới về nội dung nghiên cứu.
+ Phân tích, hệ thống các lý luận, luận điểm liên quan đến kỹ thuật mô phỏng 3D, kỹ thuật xây dựng lưới trang phục, xây dựng hình trải 2D từ mô hình 3D và phương pháp thiết lập công thức 3D cho trang phục.
46 : Quy trình thực nghiệm : Quy trình lý thuyết Xác định thông số cơ thể bằng phương pháp truyền thống
Thu thập dữ liệu đo 3D bằng máy quét 3D
Tái tạo bề mặt cơ thể
Mô phỏng bề mặt trang phục bó sát thực
nghiệm
Xây dựng công thức đường cong ngang lý
thuyết Mô phỏng bề mặt trang phục Mô phỏng bề mặt trang phục Trải phẳng và may thử sản phầm Trải phẳng và may thử sản phầm
47
2.3.1. Lựa chọn đối tượng quét 3D bằng phương pháp đo truyền thống
Bước 1: Lập kế hoạch đo
- Sau khi đo sơ bộ hàng trăm sinh viên và chọn ra được số lượng đối tượng có số đo đúng với số đo và dáng người cần tìm là 18 người. Dáng người được chọn là dáng thẳng theo tiêu chuẩn của Helen Armstrong [41]; kích thước phù hợp với các kích thước chủ đạo đã được nên trong TCVN 5782:2010 về “cỡ số tiêu chuẩn quần áo nữ tuổi trưởng thành”. Cụ thể được nêu trong bảng 2.1.
- Thời gian đo: từ 9h00 đến 11h30 và từ 13hh30 đền 16h00 từ ngày 18/6 đến 20/6/2014.
- Địa điểm đo: VP khoa CNMay & TKTT trường ĐH Công nghiệp Hà Nội. - Dụng cụ đo: sử dụng bộ thước đo nhân trắc.
Bảng 2.1: Các kích thước chủ đạo
TT Kích thước chủ đạo Thông số
(cm) Khoảng cỡ tiêu chuẩn (cm) Khoảng cỡ lựa chọn (cm) 1 Cao đứng 152 150-155 153-155 2 Vòng ngực 84 82-85 82-83 3 Vòng bụng 64 62-66 63-65 4 Vòng mông 86 84-88 86-88
Bước 2: Lập danh mục các số đo
Các số đo để thiết kế chân váy được trình bày trong bảng 2.2. Phương pháp xác định dựa trên tiêu chuẩn ISO 8559.
Bảng 2.2: Bảng thông số cơ thể cần xác định TT Kích thước Cách xác định [ISO 8559] Ghi chú 1 Cao eo Khoảng cách thẳng đứng từ mức eo bụng tự nhiên tới mặt đất
48
2 Cao bụng Khoảng cách thẳng đứng từ mức bụng
tự nhiên tới mặt đất
3 Cao mông Khoảng cách thẳng đứng từ chỗ nhô ra
nhất cảu mấu chuyển lớn đến mặt đất
4 Cao gối Khoảng cách thẳng đứng từ vị trí nhô
ra của xương bánh chè tới mặt đất
5 Vòng ngực Đo qua điểm dưới nách và điểm đầu
ngực 6 Vòng bụng
Chu vi của vòng bụng tự nhiên đo ở giữa điểm cao nhất của xương mào chậu và chỗ thấp nhất của mạng sườn
7 Vòng mông Đo chu vi ngang của mông ở mức nhô
ra nhất của mấu chuyển lớn
2.3.2. Thực nghiệm quét 3D các mẫu thí nghiệm
Triển khai đo trên máy quét toàn thân 3D Body Scaner NX16 của hãng [TC]2. Số lượng đo 18 người theo kết quả tính toán ở mục 2.2. Quá trình đo được tiến hành tại phòng đo 3D, Viện Dệt may (có giấy xác nhận ở phụ lục). Các bước tiến hành đo cụ thể như sau:
Bước 1: Yêu cầu với đối tượng đo.
- Để dầy, dép, mũ, trang sức bên ngoài phòng đo; - Thay đồ theo quy định, tóc buộc gọn gàng; - Tâm lý thoải mái trước khi đo;
Bước 2: Tiến hành đo bằng máy quét 3D.
- Đối tượng đo đứng theo tư thế được kỹ thuật viên hướng dẫn, chân và tay để vào vị trí đã được quy định.
- Điều khiển máy quét ở chế độ đo tự động, theo tiêu chuẩn ASTM 1999. - Kiểm tra kết quả và quét lại nếu dữ liệu quét chưa đạt.
- Lưu file theo theo các định dạng có sẵn trong phần mềm quét.
- Trích xuất kết quả đo sang tập tin Excel. Lựa chọn các thông số cần thiết để thiết kế chân váy nữ.
2.3.3. Tái tạo bề mặt cơ thể người từ dữ liệu quét 3D
49
- Trong quá trình quét bề mặt cơ thể, một số dữ liệu quét có chất lượng không đạt yêu cầu, như điểm ảnh bị nhòe, các mảng bị quét vỡ, không liên kết với nhau. Nguyên nhân có thể do cơ thể bị rung, lắc trong quá trình quét, hoặc có thể do trên bền mặt da có những khoảng tối dẫn đến độ tương phản kém, chất lượng hình quét sẽ không đạt yêu cầu và không thể tái tạo lại bề mặt 3D. Vì vậy, việc lựa chọn hình quét có chất lượng tốt rất quan trọng để tiến hành các bước tiếp theo.
Bằng cách quan sát các đám mây điểm theo nhiều chiều khác nhau trong phần mềm quét ảnh, lựa chọn các mẫu quét đạt yêu cầu để dựng bề mặt 3D.
Bước 2: Tạo bề mặt lưới từ dữ liệu đám mây điểm
Trong luận văn này, tác giả sử dụng phần mềm Rapid form XOR3 để thực hiện quá trình xây dựng mô hình váy 3D. Tại màn hình làm việc của phần mềm, trên thanh công cụ chính, chọn nhóm công cụ Insert để nhập đối tượng cần dựng bề mặt. Dữ liệu điểm ảnh sau khi nhập được hiển thị như hình 2.1.
Hình 2.1: Dữ liệu đám mây điểm sau khi nhập vào phần mềm Rapid form XOR3
- Từ dữ liệu đám mây điểm thu được từ quá trình quét 3D, chuyển đổi dữ liệu sang dạng lưới tam giác thô ban đầu theo nguyên tắc kết nối các điểm ảnh trong đám mây điểm bằng công cụ Mesh trong rapidform XOR3.
50
Hình 2.2: Bề mặt đối tượng sau khi tạo lưới
- Do đối tượng nghiên cứu của luận văn là chân váy nữ nên trong phần xây dựng bề mặt NURBS nên tác giả chỉ xây dựng cấu trúc phần dưới cơ thể. Do đó, trước khi tái tại bề mặt lưới 3D, luận văn tiến hành cắt bỏ phần bề mặt phía trên cơ thể. Từ lưới bề mặt lưới cơ thể ban đầu, mô hình cơ thể cần thiết để xây dựng bề mặt chân váy được xác định từ điểm eo đến mặt đất. Phần còn lại của lưới có thể được lược bỏ bằng công cụ split trong XOR3.
51
Bước 3: Khắc phục các điểm lỗi trên bền mặt lưới
- Xử lý các điểm lỗi trên bề mặt lưới cơ thể: Các điểm lỗi trên bề mặt lưới là các vị trí mà tại đó cấu trúc lưới bị đứt quãng. Tùy theo đặc trưng của các lỗi mà khắc phục hoặc phải loại bỏ lỗi. Tuy nhiên cần lưu ý nếu loại bỏ quá nhiều lỗi sẽ dẫn đến các sai số về kích thước khi xây dựng bề mặt. Để khắc phục điểm lỗi này cần lấp đầy các lỗ thủng trên bề mặt lưới bằng các thuật toán được tích hợp trong công cụ Mesh của phần mềm Rapidform XOR3.
Bước 4: Tối ưu hóa bề mặt lưới
Sau khi khắc phục các lỗi, để giảm bớt các vị trí bất hợp lý, phù hợp với bề mặt cơ thể, bề mặt lưới cần được làm mịn để tăng tính chân thực cho bề mặt. Tuy nhiên vẫn cần phải tuân theo bề mặt thực tế của đối tượng nếu không có thể dẫn đến sai số lớn về kích thước. Tùy theo mức độ trơn, mượt của bề mặt sẵn có mà có thể tăng hoặc giảm mật độ lưới. Dựa trên thuật toán Loop[14] trong Rapidform XOR3,theo đó, bề mặt lưới tam giác thô ban đầu được phân chia lại với mật độ lưới được điều chỉnh tùy thuộc vào độ phức tạp của bề mặt tại từng vùng khác nhau trên cơ thể. Dựa trên một nghiên cứu của Kim, S.Y.[17], mật độ lưới tối ưu để xây dựng bề mặt lưới được xác định khi diện tích trung bình của mỗi lưới tam giác xấp xỉ 4cm2. Thông số này có thể được thiết lập bằng công cụ Optimize mesh trong XOR3.
52
Bước 5: Đánh giá sai số bề mặt.
Bề mặt lưới sau khi mịn hóa được đánh giá với bề mặt ban đầu. Sai số bề mặt được xác định bằng cách đo khoảng trống giữa 2 bề mặt. Công cụ Accuracy Analyzer trong XOR3 đánh giá sai số bề mặt dựa trên cơ chế này. Theo đó, các vị trí bề mặt mới lồi lên so với bề mặt ban đầu được biểu thị bằng nhóm màu nóng, các vị trí lõm so với bề mặt ban đầu được biểu thị bằng nhóm màu lạnh. Kết quả này được so sánh với cột màu của công cụ. Vùng trong dải màu nóng thể hiện sai số bề mặt từ 0 đến 1mm. Vùng trong dải màu lạnh thể hiện sai số bề mặt từ -1 đến 0mm. Từ kết quả đánh giá, các vị trí có sai số lớn được điều chỉnh lại phù hợp với kích thước ban đầu.
Hình 2.5: Đánh giá sai số bề mặt bằng công cụ Accuracy Analyzer
2.3.4. Xây dựng bề mặt trang phục bó sát
Bước 1: Xác định các đường ngang của lưới.
Từ bề mặt lưới mịn hóa, các điểm eo, bụng, mông trên bề mặt lưới 3D được xác định dựa trên kết quả đo 3D. Vị trí các đường được mô tả trong hình 2.6.
53
Hình 2.6: Vị trí các điểm nhân trắc và các thông số đo
Từ các điểm này, các đường mặt cắt ngang cơ thể tại các vị trí eo, bụng, mông được xác định bằng thông số chiều cao cơ thể tại các vị trí tương ứng tính từ mặt đất. Phương pháp xác định các đường mặt cắt được mô tả trong hình 2.7.
Hình 2.7: Vị trí các đường mặt cắt ngang trên cơ thể Bước 2: Xây dựng các đường S-pline mặt cắt ngang cơ thể.
Từ các mặt cắt ngang này, xây dựng các đường cong S-pline mặt cắt ngang của cơ thể. Để mô phỏng bề mặt trang phục khi mặc bó sát cơ thể, nghiên cứu áp
1 2 3 4 7 5 6
54
dụng nguyên lý tạo bề bặt trang phục bó sát của Park và Miyoshi[23]. Tại các vị trí lõm trên cơ thể như vị trí đường giữa sống lưng, hông… cần được làm lồi lên để mô phỏng bề mặt trang phục khi mặc bó sát.
Hình 2.8: Nguyên tắc tạo ra lớp vỏ lồi theo Park và Miyoshi. Bước 3: Xác định đường S-pline của mông.
. Tại ví trí mông, luận văn dựa theo sự phân tích nhân trắc trong tài liệu thiết kế chân váy nữ kiểu cơ bản cho phụ nữ từ 20 đến 30 của Bunka[4]. Theo đó, phần đường bao của chân váy tại vị trí mông có tính đến cả độ lồi của bụng. Vì vậy, đường bao chân váy tại mông được xác định đi qua điểm nở nhất của mông và điểm nhô ra nhất của bụng trên mặt cắt ngang của mông (hình 2.9). Trong nghiên cứu này, tác giả sử dụng thuật ngữ đường Mông-bụng để chỉ đường bao chân váy tại mông.
Hình 2.9: Phân tích nhân trắc cơ thể nữ để thiết kế chân váy theo Bunka. Bước 4: Xác định các đường dọc của lưới.
55
Từ đường S-pline mặt cắt trang phục, xác định các điểm đặc trưng mà các đường dọc của lưới trang phục đi qua, gồm điểm giữa thân trước, điểm giữa thân sau, điểm sườn và các điểm mở ly, chiết. Các điểm này được xác định dựa theo nguyên lý được trình bày trong nghiên cứu của Julia Voellinger Griffey và Susan P. Ashdown (hình 2.10)[11].
Hình 2.10: Phương pháp xác định các điểm đặc trưng của Julia và Susan[11]
Trong nghiên cứu của Park và Kim[24] đã sử dụng phần mềm CAD 3D để xác định các vị trí trên theo phương pháp đã nêu thông qua vector biểu thị độ cong.
56
Dựa vào các nghiên cứu trên, tác giả sử dụng phương pháp này để xác định vị trí các điểm đặc trưng cho 3 mặt cắt mông, bụng, eo để tạo lưới trang phục.
2.3.5. Xây dựng mô hình 3D chân váy nữ
Bước 1: Xác định lượng dư cử động và phân bố lượng dư cử động
Dựa trên các nghiên cứu trước đã được tổng hợp trong bảng 1.3, trong nghiên cứu này luận văn áp dụng lượng cử động cho vòng eo và bụng là 1.5 cm, cho vòng mông là 3cm.
Lượng cử động là cơ sở để xác định khoảng cách từ cơ thể đến trang phục. Khoảng cách này trong các nghiên cứu trước đó[16],[23],[37] gọi là REA (Radius Ease Allowance) tạm dịch là bán kính cộng dư cử động. Dựa vào các phân tích đã được trình bày trong phần 1.5.2.2 của luận văn, tác giả đã lựa chọn xây dựng mô hình 3D chân váy nữ theo phương pháp cộng đều, nghĩa là REA tại các vị trí trên cùng 1 đường cong là như nhau[32].
REA có thể được xác định theo công thức: REA = rg – rb
Trong đó: REA là bán kính tăng thêm khi cộng cử động; rg : là bán kính đường cong trang phục; rb : là bán kính đường cong cơ thể;
Bước 2: Xây dựng lưới 3d cơ sở của chân váy.
- Xác định các đường S-pline nằm ngang của lưới cơ sở dựa trên các đường ngang của lưới trang phục bó sát.
- Xác định các đường dọc dựa trên các điểm nhân trắc nằm trên các đường ngang.
Bước 3: Xây dựng mô hình 3D trang phục.
Từ các đường S-pline đã được xây dựng, một bề mặt lưới tam giác được tạo ra dựa trên các đường này. Từ bề mặt lưới này, sử dụng công cụ 3D mesh sketch để tạo ra bề mặt NURBS của trang phục.
57