Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Состояние вопроса и пути совершенствования процесса эскизного проектирования в САПР 16
1. 1 Процесс разработки эскиза в производстве одежды 16
1. 2 Анализ модуля эскизного проектирования в современных САПР 22
1. 3 Системы пропорционирования в архитектуре и искусстве 25
1. 4 Теоретические исследования и способы пропорционирования элементов структуры костюма 39
ВЫВОДЫпо 1 главе 46
ГЛАВА 2 Методическое и алгоритмическое обеспечение формализованного анализа и синтеза систем пропорционирования 48
2. 1 Формализация систем пропорционирования для несмысловых графических композиций 50
2. 1. 1 Линейные системы пропорционирования без предельных точек 53
2. 1. 2 Простые линейные системы пропорционирования с одной предельной точкой 61
2. 1. 3 Простые линейные системы пропорционирования с двумя предельными точками 68
2. 2 Сложная линейная система пропорционирования 72
2. 3 Анализ пропорционального разбиения отрезка 74
2.3.1 Идентификация простой линейной системы пропорционирования 75
2. 3. 2 Идентификация простой квадратичной системы пропорционирования 76
2. 3. 3 Анализ Модулора Ле Корбюзье 77
2.3.4 Анализ сложной системы пропорционирования 78
2. 4 Синтез систем пропорционирования 81
ВЫВОДЫ по 2 главе 86
ГЛАВА 3 Разработка автоматизированного модуля пропорционирования костюма 87
3. 1 Разработка алгоритма поэтапного пропорционирования элементов композиционной структуры костюма 87
3. 1. 1 Определение объектов пропорционирования в композиционной структуре костюма 89
3. 1. 2 Определение закономерностей пропорциональных отношений элементов современного костюма 91
3. 1. 3 Определение последовательности пропорционирования элементов композиционной структуры костюма 98
3. 1. 4 Определение пропорциональной взаимосвязи элементов композиционной структуры костюма 103
3. 1. 5 Определение величин приращений вертикальных параметров элементов при переходе от эскиза к чертежу конструкции 109
3. 1. 6 Формирование системы пропорционирования элементов композиционной структуры костюма 113
3. 2 Автоматизация процесса пропорционирования элементов композиционной структуры костюма 115
3. 2. 1 Информационное обеспечение системы 116
3. 2. 2 Построение логической модели и разработка обобщенного алгоритма функционирования подсистемы 119
3.2.3 Программное обеспечение подсистемы 120
ВЫВОДЫ по 3 главе 128
Основные результаты и выводы 129
Список использованных источников
- Анализ модуля эскизного проектирования в современных САПР
- Теоретические исследования и способы пропорционирования элементов структуры костюма
- Простые линейные системы пропорционирования с одной предельной точкой
- Определение последовательности пропорционирования элементов композиционной структуры костюма
Введение к работе
Актуальность исследования. Современные системы автоматизации проектирования одежды (САПРО) обеспечивают автоматизацию практически всех этапов проектирования, что способствует повышению уровня эффективности производства. Достоинства компьютерного проектирования заключаются в высокой скорости, низкой стоимости, доступности программного обеспечения, универсальности и конвертируемой форматности результатов, в возможности использования сетевых ресурсов коллективного единовременного проектирования и других. При этом наблюдается различный уровень развития и автоматизации этапов проектирования, что связано с трудностью формализации отдельных задач, в частности обеспечения гармоничной композиционной структуры объекта проектирования на стадии разработки технического эскиза [136, 156].
Автоматизация конструкторской и технологической подготовки швейного производства, оставаясь прерогативой САПРО, не решает задач моделирования таких сложно формализуемых процессов, как разработка эскиза. Сегодня, на экране монитора можно синтезировать 2D и 3D фигуру человека в проектируемой одежде с учетом особенностей телосложения и пластики материалов; подбирать из БД фактуру, цветовые варианты, различные виды отделок и фурнитуры («Реликт», «Ассоль», «Lectra», «Gerber», «i-Designer», «Optitex», «Investronica», «Julivi») [161, 163, 167, 170 - 172, 174, 175]. Однако, членения формы костюма традиционно производятся «на глаз», с учетом индивидуальных предпочтений проектировщика, а также с целью минимизировать материальные затраты при изготовлении одежды. Такой принцип, как показывает опыт, не гарантирует необходимого эстетического качества производимой продукции. Особые сложности возникают при проектировании изделий, имеющих сложную композиционную структуру.
На данный момент, в проектировании костюма сложилась ситуация, при которой эстетические показатели качества зависят исключительно от субъек-
5 тивной оценки. Это обусловлено отсутствием формализованных методов анализа и синтеза композиционной структуры объекта проектирования. В настоящее время, существующие САПРО не имеют модуля, с помощью которого возможно создание эскиза или ЗО-модели с учетом законов гармоничного разбиения композиционной структуры объекта проектирования.
Таким образом, этап разработки эскиза, который мог бы качественно изменить работу дизайнера, не соответствует современным требованиям производства [133]. Одной из актуальных задач в этом направлении является разработка формализованной системы пропорционирования в свете компьютерных технологий формообразования, что обуславливает необходимость разработки новых методик проектирования. Эта проблема требует большого внимания, а ее решение является перспективным направлением в развитии САПРО.
Роль проектирования костюма заключается в решении практических проблем и потребностей общества. Решение этих проблем определяет ряд новых направлений в теории проектирования костюма, связанных с современными условиями проектирования и производства, использованием компьютерных технологий в проектной практике и профессиональном обучении. Однако, проектирование костюма, на данный момент, значительно отстает от инженерно-строительного и машиностроительного комплекса, где уже произошли существенные изменения. Сложность формализации процесса создания эскиза не позволяет автоматизировать выполнение трудоемкой и важной операции - обеспечения гармоничного расположения элементов композиционной структуры костюма. В связи с этим, требуется разработка новых принципов и методик, построенных на результатах современных прикладных разработок, на исследовании научных основ проектирования, анализе и синтезе объемно-пространственных систем, применении накопленного исторического опыта [156].
Основным принципом художественного проектирования костюма является создание утилитарно оправданной формы вещи, имеющей функцио-
нальную, конструктивную и эстетическую ценность. Среди средств композиции на первое место архитекторы и художники ставят пропорции - размерные отношения элементов формы. Детали и элементы формы могут быть сами по себе хороши, но если всю объемную структуру не объединяет четкая пропорциональная схема, трудно достичь целостности формы.
Обеспечение гармоничного сочетания элементов в костюме традиционно зависит от интуиции и предпочтений проектировщика. Такой принцип, как показывает опыт, не всегда гарантирует высокое эстетическое качество производимой продукции. Особые сложности возникают при проектировании изделий, имеющих сложную композиционную структуру — большое количество членений, элементов, сочетание различных форм и объемов. Таким образом, эстетические показатели качества зависят исключительно от личностной оценки результата проектирования. Это обусловлено отсутствием формализованных методов анализа и синтеза композиционной структуры объекта проектирования.
Многообразие и сложность проблемы пропорционирования нашли свое отражение в различном подходе к исследуемой проблеме. Большинство авторов идет путем геометрических абстракций, чисто формалистических исканий. Наряду с этим имеются плодотворные попытки найти истоки применения пропорциональных систем в их взаимосвязи с законами не только геометрии, но и механики, зрительного восприятия формы, с закономерностями рационального строения форм природы и человеческого тела и, наконец, со всей совокупностью условий формообразования (функциональных, технических, идейно-художественных, эстетических и других). В этой связи следует выделить исследования О. Я. Боднара, С. В. Петухова, И. Ш. Шевелева, И. В. Шмелева [16, 91, 92, 144, 145, 150]. Эти исследователи, с точки зрения автора диссертации, наиболее полно и глубоко анализируют закономерности и универсальные принципы, управляющие процессами формообразования в окружающем мире.
Особо следует выделит труды М. Bumpy вия, Л. да Винчи и А. Дюрера, ставшие основой для большинства последующих научных разработок, в частности, выявление принципа «золотого сечения» — как закона пропорциональной связи целого и составляющих это целое частей [29, 46, 90].
Важными для настоящей работы стали выдвинутые Ш. Ле Корбюзье принципы, связывающие в единую гармоническую систему отношения «ЗС» и пропорции человеческой фигуры [69].
Среди работ, посвященных проблемам пропорционирования нельзя не отметить значимость исследований Дж. Хембидэюа, А. Цейзинга, Г. Д. Гргтъ. и др., ставших основополагающими и опорными для ряда научных положений данной диссертации [42, 90, 94].
Важное место среди материалов, посвященных формообразованию и пропорционированию костюма, занимают работы Г. П. Бескоровайной, Г. И. Петушковой, Т. В. Медведевой, Т. В. Козловой, С. Н. Беляевой-Экземплярской [11, 13, 75, 94, 95]. При бесспорной актуальности и многообразии проблематики, глубине и развернутости теоретических трудов в этих областях, приходится признать наличие «вакуума» в создании теоретической базы, основанной на комплексном осмыслении принципов и закономерностей формообразования и пропорционирования, так как исследования проводятся в основном в рамках традиционных исторического и искусствоведческого подходов [1, 11, 19, 56-58, 78, 88, 89, 97, 99, 115].
Сегодня очевидна актуальность проведения исследований, которые позволили бы создать фундаментальные основы универсальной геометрической теории формы костюма. Такая теория должна основываться на математических инструментах исследования законов членения формы. До сих пор, при работе с костюмом, главное внимание уделяется художественным характеристикам, свойствам материалов, технологичности конструкций, при этом форма и ее членения традиционно зависят от вкуса проектировщика. Хорошо продуманная форма предполагает четко организованное размещение частей, выражаемое в его гармоничном пропорциональном строении. На данный мо-
8 мент нет законченной естественнонаучной теории проектирования костюма, которая позволяла бы в полной мере описать принципы формообразования, объединив процесс проектирования костюма с другими инженерными науками.
Новые технологии компьютерного алгоритмического формообразования, в силу своей дешевизны, простоты и универсальности в сочетании с исторически накопленным опытом пропорционирования элементов формы объектов проектирования, дают новый толчок для развития дизайнерского искусства. Цель - не только упростить процесс эскизного проектирования, переложив рутинную работу на ЭВМ, но и попытка сохранить веками накопленный опыт, найти пути его внедрения в новую проектную деятельность. Это позволит перейти от интуитивного поиска параметров и положения детали на чертеже к определению пространственного положения без использования макетирования и способствует разработке грамотных с эстетической точки зрения и конкурентоспособных моделей одежды.
Современные САПРО, использующие геометрические формы значительно расширяют возможности художественного и инженерного решения задач проектирования. Использование возможностей трехмерного проектирования в значительной степени способствует эффективному решению задач эскизного проектирования и моделирования. В этих условиях создание формализованной системы пропорционирования является важной научно-технической задачей. Объемное моделирование и применение формализованных систем пропорционирования позволит значительно сократить или полностью исключить трудоемкий и материалоемкий этап макетирования, благодаря изначальному позиционированию объекта в трехмерном пространстве и математически обоснованному положению и параметрам конструктивных и декоративных элементов костюма.
Несоответствие уровня развития этапа разработки эскиза костюма общему уровню современного автоматизированного проектирования и производства одежды из-за отсутствия формализованных методов анализа и синте-
9 за композиционной структуры проектируемых изделий и, как следствие -увеличение затрат времени на промежуточных этапах проектирования и зачастую, неудовлетворительное эстетическое качество выпускаемой продукции определило актуальность исследования.
Таким образом, исследование принципов формообразования, разработка и формализация систем анализа и синтеза композиционной структуры объекта проектирования является актуальным направлением исследования, одним из основных аспектов формирования научных основ теории проектирования костюма (геометрической теории формы костюма).
Объектом исследования является процесс эскизного проектирования костюма.
Предметом исследования является методика формализованного пропорционального анализа и синтеза композиционной структуры объекта проектирования, применительно к автоматизированному эскизному проектированию костюма.
Цель исследования состоит в совершенствовании процесса эскизного проектирования на основе разработки теоретического, методического и алгоритмического обеспечения процесса формализованного пропорционального синтеза композиционной структуры объекта дизайн-проектирования, обеспечивающего автоматизацию эскизного проектирования костюма.
Методы и средства исследования. Для достижения поставленной цели использовался целостный подход, объединяющий исторический опыт и достижения естественных наук, основанный на системном анализе, на методах начертательной, аналитической и вычислительной геометрии, геометрическом моделировании с использованием современных компьютерных технологий визуализации результатов моделирования. Кроме того, использовались теоретические основы САПР, алгоритмизации и программирования. На отдельных этапах исследования использовались основные положения теории художественного проектирования костюма и метод экспертных оценок.
10 В соответствии с целью исследования решались следующие задачи:
провести анализ исторического опыта пропорционирования в различных направлениях художественного проектирования;
сформулировать теоретические, методические и алгоритмические основы пропорционального анализа и синтеза элементов структуры объектов дизайн-проектирования;
разработать формализованные алгоритмы анализа и синтеза систем пропорционирования;
разработать методику поэтапного пропорционирования элементов структуры костюма;
применить алгоритмы и методику формализованного поэтапного пропорционирования элементов структуры костюма к автоматизации процесса эскизного проектирования;
показать преимущества разработанной методики по сравнению с традиционными методами создания технических эскизов.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
сформулированы теоретические, методические и алгоритмические основы формализованного пропорционального анализа и синтеза композиционной структуры объекта дизайн-проектирования;
разработаны методика и алгоритмы последовательного пропорционирования элементов структуры костюма на основе формализованных принципов пропорционирования;
разработаны исходные данные для автоматизации процесса эскизного проектирования, в частности этапа разработки технического эскиза;
разработан автоматизированный модуль пропорционирования костюма, включающий анализ композиционной структуры костюма, определение взаимосвязи элементов в структуре костюма и последовательности пропорционирования, выбор пропорциональных соотношений, расчет величин необходимых элементов и визуализацию результатов работы в режиме 3D.
Разработанная методика формализованного пропорционального анализа и синтеза структуры объектов дизайн-проектирования применена в эскизном проектировании костюма, что позволяет определить практическую ценность работы.
Практическая ценность исследования:
применение разработанной методики позволяет сократить затраты времени и материалов на производство одежды за счет совершенствования процесса разработки технического эскиза, уменьшить влияние человеческого фактора на результат проектного решения;
представленный программный модуль пропорционирования и методика его применения могут быть использованы на предприятиях швейной отрасли, выпускающих одежду по индивидуальным заказам, мелкими сериями и большими партиями;
разработанные методические и алгоритмические основы пропорционирования позволяют автоматизировать один из сложно формализуемых процессов - эскизное проектирование, что дает возможность их применения при решении широкого круга задач в различных отраслях дизайнерской деятельности, как научно-исторического, творческого так и практического направлений;
полученные результаты могут быть использованы при подготовке разделов курсов лекций по таким дисциплинам как «АМХПО», «САПР», «Композиция костюма», «Конструктивное моделирование одежды» в учебных заведениях, готовящих специалистов в области дизайна и проектирования костюма.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы представлялись на II Международной научно-практической конференции «Проблемы совершенствования качественной подготовки специалистов высшей квалификации» (Омск 2004); научно-практической конференции «Тенденции и перспективы развития легкой промышленности, повышение конкурентоспособности товаров в период подготовки к вступлению
12 России в ВТО» в рамках II Международного фестиваля Формула Моды (Омск 2005); III международном технологическом конгрессе «Военная техника, вооружение и технологии двойного применения» (Омск 2005); III международной конференции «Современные тенденции и перспективы развития образования в высшей школе» в рамках форума «Омская школа дизайна» (Омск 2005); на региональном научно-практическом семинаре «Мода 2005»; научно-практической конференции «Региональные аспекты развития легкой промышленности в России: перспективы, конкурентоспособность» в рамках III Международного фестиваля «Формула моды» (Омск 2006); Международной научно-практической конференции «Проблемы совершенствования качества подготовки специалистов высшей квалификации» в рамках форума «Омская школа дизайна» (Омск 2006); Межвузовской научно-практической конференции «Теоретические знания в практические дела» (Омск, Рос-ЗИТЛП, 2006); Международном фестивале «Формула моды» и научно-практической конференции «Государственная политика и научно-инновационная деятельность в сфере легкой промышленности. Региональный аспект» (Омск 2007); V Международной научно-практической конференции «Современные тенденции и перспективы развития образования в высшей школе» (Омск 2007); III научной Международной конференции «Современные проблемы науки и образования» (Москва 2008); VI межвузовской научно-практической конференции «Молодежь, Наука, Творчество -2008» (Омск 2008); Международной научной конференции «Технологии -2008» (Кемер, Турция). По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ.
На защиту выносятся следующие положения:
методические и алгоритмические основы формализованного анализа и синтеза композиционной структуры объекта дизайн проектирования с использованием систем пропорционирования;
алгоритмы поэтапного пропорционирования элементов композиционной структуры объектов дизайн-проектирования;
разработанная теоретически и подтвержденная экспериментально методика применения указанных алгоритмов, позволяющая проектировать модели одежды, имеющие высокие эстетические показатели качества, более эффективными способами;
автоматизированный модуль пропорционирования костюма.
Диссертационная работа изложена на 142 страницах, состоит из введения, трех глав, общих выводов, списка использованных источников, содержащего 176 наименований и 4 приложений. Работа содержит 58 рисунков и 2 таблицы.
Во введении обоснована актуальность исследований, определены их цели и задачи, научная новизна и практическая значимость, приведено краткое содержание и основные результаты работы.
В первой главе исследован процесс разработки эскиза в производстве одежды. Проведен анализ модулей эскизного проектирования в современных САПР. Анализ показал отсутствие, на данный момент, формализации основных принципов художественного проектирования, математического и программного обеспечения процесса пропорционирования. Выявлено, что при современном уровне развития компьютерных технологий возможна и необходима формализация и автоматизация процесса разработки технического эскиза.
Особое внимание уделено изучению, классификации и анализу систем пропорционирования в архитектуре, искусстве и костюме. Определено, что большая их часть основана на одном пропорциональном отношении, лежащем в основе системы - «золотом сечении», это в значительной степени ограничивает творческий процесс. Системы, основанные на сочетании нескольких пропорциональных соотношений, позволяют получать более разнообразные варианты объектов дизайн-проектирования, однако не дают математического доказательства гармоничного сочетания полученных таким образом членений. Кроме того, рассмотренные системы недостаточно формализованы, в результате чего не могут быть применены в сочетании с новыми
14 технологиями компьютерного проектирования. Таким образом, очевидна актуальность дальнейших исследований и разработки формализованных принципов и систем пропорционирования, позволяющих в значительной степени автоматизировать процесс эскизного проектирования, в частности этап разработки технического эскиза. В связи с этим сформулированы задачи дальнейших исследований.
Вторая глава посвящена разработке теоретического, методического и алгоритмического обеспечения анализа и синтеза композиционной структуры объектов дизайн-проектирования для автоматизации процесса эскизного проектирования. Идея заключается в формализации принципов пропорционирования. В связи с этим рассмотрены простые линейные системы пропорционирования без предельных точек, простые линейные системы с одной и двумя предельными точками, сложные линейные системы, простые квадратичные системы пропорционирования. Проведен анализ заданного пропорционального разбиения отрезка, идентификация простых линейной и квадратичной систем пропорционирования. Разработана методика анализа и синтеза сложных систем пропорционирования.
Разработанные методические и алгоритмические основы являются базовыми для автоматизации процесса художественного проектирования костюма и могут быть использованы для решения широкого круга задач в различных направлениях дизайн-проектирования.
В третьей главе приведена методика реализации разработанных методов и алгоритмов анализа и синтеза композиционной структуры костюма при автоматизации процесса эскизного проектирования. Сформирована последовательность и описаны результаты эксперимента по определению закономерностей пропорциональных отношений элементов в композиционной структуре костюма и зависимостей между параметрами отдельных элементов. По итогам эксперимента определена последовательность пропорционирования элементов структуры костюма; сформирован ориентированный граф пропорциональной связанности элементов композиционной структуры кос-
15 тюма и проведена его оптимизация по стилевому признаку — методом экспертных оценок определена пропорциональная связанность элементов в структуре костюма классического стиля. Определены величины приращений к параметрам элементов, учитывающие криволинейную форму поверхности тела человека на 8 участках.
На основе теории, изложенной во второй главе и результатов эксперимента, решена задача разработки системы пропорционирования элементов структуры костюма. Кроме того, в третьей главе определен состав технических средств, информационного и программного обеспечения модуля автоматизации процесса пропорционирования. Разработанный программный модуль не имеет аналогов в САПР реализующих задачи швейного производства и других направлениях дизайн-проектирования.
Приложения содержат: матрицу рангов элементов костюма классического стиля; формулы расчета параметров элементов композиционной структуры костюма; документы, подтверждающие внедрение результатов работы в учебный и производственный процессы.
Материалы, представленные в диссертационной работе, изложены в публикациях [126- 136, 155, 156].
Анализ модуля эскизного проектирования в современных САПР
Современный рынок программного обеспечения CAD/САМ предлагает предприятиям швейной отрасли широкий выбор разработок в области САПР, отличающихся объемом и качеством выполнения операций, производительностью, комплектацией, совместимостью с другими модулями и системами, стоимостью. Существующие САПРО содержат подсистемы (модули) позволяющие разрабатывать конструкции по одной или нескольким методикам; осуществлять техническое размножение и раскладку лекал на различных видах материалов; работать как в автоматическом, так и в интерактивном режимах и автоматизировать наиболее трудоемкие процессы проектирования [4, 5, 21, 66, 102, 161, 163, 165, 166, 168, 170, 171, 174]. Внедрение САПР на предприятиях позволяет получать ряд экономических выгод - экономию сырья при более компактном размещении лекал при раскрое, сокращение времени на проектные и производственные операции, исключение влияния человеческого фактора.
Наибольший интерес, для данной работы, представляют САПРО включающие модуль эскизного проектирования. В процессе исследования рассмотрены зарубежные и отечественные программные продукты с целью определения направления совершенствования и развития этапа эскизного проектирования костюма в САПР, в частности, с целью решения задач гармонизации композиционной структуры костюма. Рассмотренные САПРО имеют широкий спектр действия - позволяют визуализировать модель одежды на фигуре человека в режимах 2D и 3D, используя базы данных готовых элементов костюма и виртуальные коллекции моделей. В процессе разработки эскиза существует возможность изменять покрои рукавов, воротников, форму кокеток и карманов, степень прилегания изделия на различных конструктивных участках и т.п. Большое внимание уделяется созданию баз данных фактур и цветовых вариантов материалов («Investronica» (Испания), «Грация» («Инфоком» Украина), «Gerber» (США), «i-Disigner» (Япония), «Реликт» (Россия), «DressingSim» (Япония), «Ассоль» (МФТИ, Россия)) [102, 161, 165, 169, 170, 171, 175, 176]. Таким образом, появилась возможность по-новому представить процесс эскизного проектирования одежды.
Наиболее перспективным является использование разработчиками трехмерной среды, позволяющей представить костюм на фигуре человека заданного размера и роста в необходимом ракурсе. 3-D манекен используется в таких САПРО как «Реликт», «DressingSim», «Julivi» (Украина), «Lectra» (Фратрия), «Optitex» (Израиль), «Investronica», «Gerber», «СТАПРИМ» (СПГУТ, Россия), «Грация» [163, 165, 169, 171, 172, 174-176].
Рассмотренные направления автоматизации художественной деятельности, без сомнения, очень важны и способствуют совершенствованию процесса эскизного проектирования, однако, на наш взгляд, остается не решенной про-блема гармоничных пропорциональных соотношений элементов в композиционной структуре костюма и коллекции в целом. Рассмотренные программные модули позволяют работать с техническим эскизом, однако отсутствие соответствующего математического и программного обеспечения не позволяет грамотно решать задачи пропорционирования. Членение формы, определение параметров элементов целиком зависят от опыта, вкуса и личных предпочтений оператора. В связи с этим не исключен процесс макетирования, несмотря на то, что качество построения конструкций и техническое размножение лекал в САПРО находятся на высоком уровне. Качественно изменить ситуацию можно за счет пересмотра методов и принципов, заложенных в процесс автоматизированного эскизного проектирования.
Следует признать, что в настоящее время на стадии эскизного проектирования компьютер используется большей частью как заменитель традиционных графических средств, и применяется в качестве нового изобразительного инструмента, предлагающего удобные формы для изображения, моделирования, архивации, тиражирования и т.д. Это сокращает время, затраченное на изображение эскиза, подборку цветовых и тоновых сочетаний, факту 24 ры и рисунка материалов. Таким образом, часть рутинной работы, которая присутствует в любой творческой деятельности, перекладывается на ЭВМ. При этом стоит отметить, что возможности компьютерного проектирования значительно шире и на данный момент практически не используются разработчиками для повышения эффективности и качественного уровня этапа эскизного проектирования.
Анализ систем автоматизации в других сферах проектирования (авиастроении, машиностроении, архитектурном проектировании) показал, что в настоящее время успешно решены вопросы разработки и представления планов, разрезов, фасадов в 2-мерных ортогональных проекциях и компьютерного моделирования сложных криволинейных поверхностей в режиме 3D с возможностью визуализации различных стадий проектирования [18, 25, 45, 137, 139, 153, 157, 164]. Ярким примером таких разработок является программное обеспечение нового поколения CATIA (Франция), предназначенное для проектирования оболочек сложных конфигураций [153]. Изначально CATIA разрабатывалась для проектирования фюзеляжей военных истребителей, в настоящее время широко используется на Западе в архитектурном проектировании и машиностроении. Однако и в этих направлениях автоматизированного проектирования процессу пропорционирования не уделено достаточного внимания.
Теоретические исследования и способы пропорционирования элементов структуры костюма
Костюм представляет собой многоуровневую систему, включающую множество взаимосвязанных и взаимообусловленных элементов, и ряд подсистем, образующих иерархию в рамках целого и включающих в свой состав элементы определенного вида. Элементы костюма - множество разновидностей первичных деталей, а также их часто повторяющихся связок, определяющих некий композиционный прием компоновки.
Композиционная структура костюма - соотношение частей элементов костюма, т.е. их пространственная организация. Структура (от лат. structura — строение, расположение, порядок) - совокупность устойчивых связей объекта, обеспечивающих его целостность и тождественность самому себе [6].
Во всех областях знаний, которые в совокупности определяют научную теорию проектирования костюма, имеются исследования, направленные на определение и изучение этапов развития теории проектирования костюма; концептуальные разработки, в результате которых формируются новые подходы в проектировании; методики совершенствования процессов промышленного проектирования [1,11, 22, 23, 39, 54 - 56, 58, 75, 89, 93 - 96, 117, 140, 152]. Однако, на данный момент, нет законченной естественнонаучной теории проектирования костюма, которая позволяла бы в полной мере описать прин 40 ципы формообразования, объединив процесс проектирования костюма с другими инженерными науками.
Информация, подтверждающая, что при проектировании костюма использовались геометрические системы пропорционирования очень ограничена, поскольку при определении основных параметров элементов костюма модулем проектирования чаще всего являлась ширина полотна, из которого изготавливали костюм [88, 89]. Анализ формообразования костюма проводился немногочисленными авторами, предлагающими трактовку задачи описания формообразования с позиции смены исторических эпох, модных тенденций, влияния национальных культур, в соответствии со своим творческим подходом [11, 57, 78, 88, 89, 115].
Исследования И. Келлера и Т. В. Козловой подтверждают, что форма и пропорциональный строй костюма Готики и Раннего Возрождения вписываются в геометрические системы пропорционирования, применявшиеся при архитектурном формообразовании тех исторических эпох [55]. Вполне закономерным, по мнению автора, является использование исторического опыта пропорционирования архитектурных объектов при разработке методики пропорционального анализа и синтеза композиционной структуры современного костюма в условиях автоматизации эскизного проектирования.
В своей работе дизайнер костюма основывается на том, что: фигура человека есть основа построения гармонизированного, антропоморфного, канонически модульного структурного пространства подобия; структурность формы опирается на систему пропорциональных величин, разработка которой есть первооснова проектирования, усвоения особенностей моды и планирования ассортимента изделий [94].
На данный момент не существует системы пропорционирования, разработанной для проектирования костюма, учитывающую сложную, криволинейную форму тела человека, которая нашла бы широкое применение в про 41 цессе эскизного проектирования и позволяющую осуществить переход от эскиза к конструкции, имея точные значения величин необходимых конструктивных и декоративных элементов костюма. Проблема поиска красивых гармоничных пропорций всегда была и остается наиболее значимой при работе с эскизом, конструкцией и макетом. Вопросом анализа, систематизации, закономерностей образования и развития костюма занимались такие исследователи как: Г. И. Петушкова, А. И. Черемных, Т. В. Медведева, Т. В. Козлова, С. Н. Беляева-Экземплярская, Г. 77. Бескоровайная, О. А. Терпенова, О. К. Докучаева и др. [1,11, 13, 37, 54, 55, 63, 93 - 97].
Т. В. Козлова, при эскизном проектировании, предлагает использовать соотношения простых целых чисел (1/1, 1/2, 1/3, 1/4, 1/5, 2/3, 3/4 и т.д.) для определения положения горизонтальных членений костюма [55]. В данном случае применяется принцип отрезка, т. е. рост человека или общая длина костюма делится по заданному соотношению на необходимое количество сегментов. Это дает положительные результаты при эстетической оценке эскизов моделей одежды, однако не учитывает вертикальные членения формы, уровни и размерные отношения деталей внутри формы (карманы, клапаны, планки, паты, кокетки, расстояния между конструктивными и декоративными членениями), взаимосвязь параметров элементов костюма, а также объемную, криволинейную форму поверхности тела человека. Этот метод не дает возможности получать точные размеры конструктивных и декоративных элементов костюма и непосредственно использовать их при расчете и построении конструкции костюма.
Простые линейные системы пропорционирования с одной предельной точкой
Модулор, разработанный Ле Корбюзье, связывает в единую гармоническую систему отношения «ЗС» и пропорции человеческой фигуры [69].
Ле Корбюзье основывался на том, что характерные точки человеческой фигуры по высоте располагаются в закономерности, соответствующей системе бесконечного деления отрезка в золотом отношении. Полный набор точек получается в результате применения двух способов отсчета относительно макушки головы стоящего человека и относительно общей высоты человека, стоящего с поднятой рукой.
Таким образом, получаются две гармонизированные серии: 6, 9, 15, 24, 39, 63, 102, 165, 267, 432, 698, ИЗО, 1829 и 11, 18, 30, 48, 78, 126, 204, 330, 534, 863, 1397, 2260. Пересчитаем эти серии в ряд отрезка [0; 1]: 0,003; 0,005; 0,008; 0,013; 0,021; 0,034; 0,056; 0,09; 0,146; 0,236; 0,382; 0,618; 1,000 и 0,005; 0,008; 0,013; 0,021; 0,034; 0,056; 0,09; 0,146; 0,236; 0,382; 0,618; 1,000.
Очевидно, что гармонизированные серии Ле Корбюзье представляют собой одну и ту же систему пропорционального деления отрезка с одной предельной точкой в начале (рис. 2. 15).
Нет необходимости прибегать к приведенным выше формулам, чтобы найти значение а, которое равно 1,618 или 0, 618 в зависимости от выбора начального отрезка. Таким образом: х, х,- , = 0,618-х,- или х,,, = м 0,6 Как правило, система пропорционального разбиения задается графически в виде точечной последовательности (шкалы) или сетки (для двумерной композиции).
Будем считать заданную точечную последовательность некоторой не-смысловой одномерной композицией, в которой совмещены несколько систем пропорционального деления, причем число систем заранее не известно.
Задачами анализа совмещенных последовательностей будем считать структурную идентификацию, т.е. определение числа совмещенных систем и параметрическую идентификацию каждой системы.
Учитывая погрешности задания исходной точечной последовательности, можно предположить, что вариантов решения задачи может быть несколько.
Общий алгоритм анализа может быть следующим:
1. Заданная точечная последовательность приводится к отрезку [0;1] и определяется общее число п точек последовательности так, чтобы хо = 0; хп = 1. Полученную последовательность точек обозначим X.
2. Генерируется множество систем — претендентов, которое задает структуры систем пропорционирования с различной сложностью. Генерируются следующие множества систем-претендентов: - системы равномерного разбиения отрезка; - системы с предельной точкой (0; 0); - системы с предельной точкой (1; 1); - системы с предельной точкой левее точки (0; 0); - системы с предельной точкой правее точки (0; 0); - системы с предельной точкой внутри отрезка [0; 1]. При этом мы ограничимся только линейными системами.
3. Задается точность є 0 идентификации и 8 0 — погрешность задания точек последовательности X.
4. Точки последовательности X сравниваются с точками последовательности Р, которая выбирается из множества точечных последовательностей систем-претендентов. Процедура выбора последовательности Р не предусматривает каких-либо условий. Другими словами, последовательность X сравнивается со всеми последовательностями систем-претендентов.
Определение последовательности пропорционирования элементов композиционной структуры костюма
По данным результатов первых этапов эксперимента, учитывая законы построения композиции, в частности принцип доминанты и группировки [17, 58] и используя метод экспертных оценок, была сформирована последовательность пропорционального расчета элементов композиционной структуры костюма. 10 экспертам - специалистам в области дизайна и конструирования одежды, был предложен перечень элементов костюма. Задача состояла в установлении принадлежности того или иного элемента по степени значимости к первому, второму или третьему уровню пропорционирования, путем присвоения ранга от 1 до 3 каждому элементу. Элементы, получившие в сумме от 10 до 15 баллов отнесены к первому уровню; элементы, получившие от 16 до 24 баллов — ко второму уровню и, от 25 до 30 баллов - к третьему.
Аналитически последовательность пропорционирования выглядит так:
1 уровень. Определяются параметры элементов костюма, играющих формообразующую роль, определяющих общую силуэтную форму и компо зиционную структуру костюма, непосредственно зависящие от параметров фигуры (длина костюма, длина жакета, длина рукава, уровни членения на линии талии, груди, уровень выреза горловины);
2 уровень. Определяются параметры крупных элементов, групп элементов, составляющих внутреннюю композиционную структуру костюма и расстояния между ними (уровни расположения и величины карманов, кокеток, воротников и т.п.), а также наиболее значимых элементов внутри групп;
3 уровень. Определяются параметры второстепенных элементов композиционной структуры костюма (величины клапанов, листочек, хлястиков, планок и т.д.) (рис. 3. 1) [130, 131].
Структурная схема последовательности пропорционирования элементов композиционной структуры костюма представлена на рисунке 3. 2.
Пример разбиения элементов структуры костюма на 3 уровня последовательности пропорционирования представлен на рисунке 3.3.
В результате системного пропорционального анализа выявлено, что композиционная структура 1-го уровня является сложной системой пропорционирования (рис. 3. 4). Закономерность системы позволила скорректировать положение точек а , р, d, с, обозначенных на эскизе. Это означает, что необходимо увеличить длину костюма {а ) и рукава (р), опустить линию талии (d), поднять уровень выреза горловины (с).
Величины корректировок определяются системой пропорционирования или из чертежа (рис. 3. 4). Длина жакета (Ь) и уровень членения в области груди (g) не изменились.
Пропорциональный анализ композиционной структуры 2-го уровня осуществлялся с учетом скорректированного положения точек а и р, относящихся к 1-му уровню (рис. 3. 5).
Корректированию по выявленной системе пропорционирования подверглись точки п (клапан нижнего кармана), mwrrC (верхний карман следует расположить ниже и немного уменьшить по высоте).
Точки кіл к? корректировать нет необходимости, т.е. высота нижнего накладного кармана найдена удачно.
Точки а ир относятся к 1-му уровню пропорционирования, но включены и во 2-й уровень для обеспечения согласованности и точности построения систем пропорционирования.
Аналогично осуществляется пропорциональный анализ элементов 3-го уровня, в котором могут быть точки членения композиционной структуры, относящиеся к 1-му и 2-му уровням. В этом случае можно взять уже скорректированные их положения.
Полная система пропорционирования, включающая системы всех трех уровней, может иметь одну и ту же структуру для любых женских костюмов, того же стиля, состоящих из юбки и жакета. При этом структура системы пропорционирования будет инвариантна по отношению к размерам костюма.
Изменение стиля вызовет изменение только числовых коэффициентов системы пропорционирования.
Однако следует подчеркнуть, что построения на рисунках 3. 4 и 3. 5 системы пропорционирования костюма, состоящего из юбки и жакета, не является единственной и оптимальной. В результате расчетов появляются различные системы и рисунки 3. 4 и 3. 5 представляют собой пример одной из возможных систем пропорционирования. На этом пути возникает задача построения оптимальной по структуре системы пропорционирования для одежды различных стилевых направлений.
