Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Фактура материалов 11
1.1. Фактура в дизайне изделий 11
1.2. Свойства фактуры
1.2.1. Рельефность 20
1.2.2. Блеск 25
1.2.3. Рисунок неровностей 31
Выводы по главе 33
Глава 2. Качественная характеристика и количественные параметры рельефности фактуры 34
2.1. Параметры рельефности фактуры и протяженность светотеневых зон 34
2.2. Типы рельефности фактуры 42
2.3. Рельефность фактуры материалов с разными физическим свойствами 49
2.4. Исследование взаимосвязи качественной и количественной характеристик рельефности 51
2.4.1. Методика оценки рельефности фактуры 51
2.4.1.1. Количественная оценка рельефности фактуры 58
2.4.1.2. Качественная оценка рельефности фактуры 2.4.2. Результаты исследования 68
2.4.3. Влияние факторов на значения шага неровностей, разграничивающие типы рельефности фактуры 2.4.3.1. Фактуры с зернистым рисунком неровностей 75
2.4.3.2. Фактуры с бороздчатым рисунком неровностей... 77
2.4.4. Минимальная протяженность светотеневых зон 80
Выводы по главе 85
Глава 3. Качественные и количественные показатели блеска фактуры
3.1. Классификация блеска фактуры материалов 86
3.2. Роль блика при восприятии блеска 92
3.3. Характеристики блика фактуры 94
3.4. Исследование взаимосвязи рельефности и блика фактуры
3.4.1. Методика оценки блеска фактуры 98
3.4.2. Результаты исследования 103
Выводы по главе 109
Глава 4. Классификация фактур материалов 110
4.1. Описание свойств фактур ПО
4.2. Сочетание свойств фактуры в зависимости от вида материала 113
4.3. Классификация фактур
4.3.1. Условное обозначение свойств фактуры 117
4.3.2. Методика разработки классификации фактур и их каталога.. 119
Выводы по главе 127
Глава 5. Формирование фактуры с заданными свойствами .. 128
5.1. Алгоритм выбора фактуры поверхности изделия 128
5.1.1. Интерактивный каталог фактур 130
5.1.2. Расчет протяженности и граничных шага и высоты
неровностей фактур при произвольном расстоянии наблюдения 131
5.1.3. Определение степени блеска 134
5.1.4. Определение размеров блика фактуры 135
5.2. Практические рекомендации по применению результатов
исследования фактур в разработке дизайна изделий 135
Выводы по главе 137
Основные результаты и выводы 138
Список использованной литературы
- Рельефность
- Рельефность фактуры материалов с разными физическим свойствами
- Роль блика при восприятии блеска
- Сочетание свойств фактуры в зависимости от вида материала
Введение к работе
Актуальность. Дизайнерский поиск новых композиционных решений современных изделий связан с упрощением форм, отказом от избыточного декорирования. Одним из способов рационального декорирования, способствующим гармонизации формы изделий, является использование в их оформлении фактуры. Технические возможности получения разнообразных фактур на изделиях из различных материалов на сегодняшний день очень широки, но применение фактурной отделки в объектах дизайна ограничено необходимостью изготовления опытных образцов, и как следствие, повышением производственных затрат, в связи с неполнотой теоретической базы сведений о фактуре как элементе дизайна изделий. Полноценное использование фактур в оформлении изделий, требует глубокого изучения свойств фактур и выявления взаимосвязей между их характеристиками, которые могут быть использованы в процессах проектирования и производства для гарантированного получения качественных изделий с высокими эстетическими показателями и позволят сократить производственные затраты.
Степень разработанности темы. В качестве основных свойств фактур материалов большинство авторов выделяют рельефность, блеск и рисунок неровностей. Эти свойства рассматривались в работах Печковой Т. А. и Бобышевой Е. В., Айрапетова Д. П., Кринского В. Ф., Байера В. Е., Шахнельдяна Б. Н., Шпары П. Е. и Шпары И. П., Куманина В. И., Жуковой Л. Т., Галанина С. И., Соколовой М. Л., Черных М. М., Сергеевой В. В., Конягиной Т. В. и др. Гармоничное сочетание свойств фактур обеспечивается в объектах дизайна при определенных соотношениях количественных характеристик фактуры, измеряемых инструментально и выдерживаемых в процессе производства - высоты и шага неровностей поверхности изделия и степени блеска.
Ряд авторов (Кринский В. Ф., Жукова Л. Т., Рыбин Б. М.) отмечает зависимость восприятия рельефности фактуры на расстоянии от чувствительности глаза к неровностям поверхности, но исследования данной зависимости ими проведены не были. Конягина Т. В. исследовала восприятие рельефности фактуры древесины и установила зависимость между качественной характеристикой рельефности фактуры и параметром высоты неровностей поверхности Rmmax, но в ее работах, как и в других литературных источниках, не была раскрыта причинно-следственная связь между численными параметрами и качественной характеристикой рельефности фактуры, позволяющая применить результаты к произвольным условиям наблюдения.
Взаимосвязь характеристик блеска и других параметров фактуры изучена недостаточно. Данная проблема затрагивается в работах Печковой Т. А. и Бобы- шевой Е. В., Рыбина Б. М., Галанина С. И. Полученные данными исследователями результаты раскрывают далеко не все аспекты блеска фактур.
Дальнейшее развитие теории и практики дизайна обуславливает необходимость разработки метода оценки фактур на основе исследования взаимосвязи между их качественными и количественными характеристиками с учетом влияющих факторов реализации результатов оценки в процессах проектирования и производства художественно-промышленных изделий.
Область исследования соответствует научной специальности 17.00.06 «Техническая эстетика и дизайн» (п. 11 Методы анализа свойств формы и материалов в проектируемых изделиях).
Цель и задачи диссертационной работы
Разработка метода комплексной оценки фактуры материалов как элемента дизайна изделий, на основе выявления взаимосвязи между ее качественными и количественными характеристиками.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
-
Анализ, систематизация и расширение терминологической базы качественных характеристик фактур.
-
Разработка методики оценки рельефности фактуры на основе установления зависимостей между типом рельефности фактурной поверхности и количественными параметрами ее неровностей.
-
Разработка методики оценки блеска фактуры на основе выявления взаимосвязи между его характеристиками (степенью и типом блеска, а также размером и структурой блика) и рельефностью фактурной поверхности.
-
Создание классификации фактур на основе их комплексной оценки.
-
Разработка рекомендаций по использованию метода комплексной оценки фактур для выбора параметров, обеспечивающих заданные свойства фактурной поверхности материала.
Научная новизна работы
-
-
Предложен метод комплексной оценки свойств фактур материалов, использующихся для изготовления художественно-промышленных изделий, основанный на установленных зависимостях между ее качественными и количественными характеристиками.
-
Установлено, что при любом виде освещения тип рельефности фактур с плавным профилем определяется количеством зон светотеневого перехода с минимальной протяженностью, различимых на среднем шаге неровностей. При зубчатом профиле фактур это имеет только в случае фронтального освещения, тогда как при боковом освещении тип рельефности таких фактур определяется протяженностью светотеневых зон на неровностях.
-
Составлены соотношения между средним шагом неровностей и протяженностью различимых зон светотеневого перехода, разграничивающие фактуры с разным типом рельефности.
-
Показано, что для полноты характеристики блеска фактур материалов необходимо оценивать размеры и структуру бликов, выделяя в ней макроэлементы и микроэлементы.
-
Разработана классификация фактур металлических материалов, одно- компонентных пластмасс, стекла и древесины, в которой учтены факторы, влияющие на визуальное восприятие поверхностей, что существенно расширяет терминологическую базу описания фактур.
Практическая значимость работы
1. Предложенная классификация фактур в совокупности с разработанным их электронным интерактивным каталогом позволяют сформировать базу данных о свойствах фактур четырех групп материалов (металлов, пластмасс, стекла и древесины); обеспечивают терминологическое совпадение представлений о фактуре субъектов, задействованных в проектировании и производстве изделий из этих материалов; упрощают выбор материала и его фактуры на стадиях проектирования изделия, согласования заказа и подготовки соответствующего производства.
-
-
-
Установленные для различных материалов, типов фактуры и условий наблюдения соотношения между средним шагом неровностей профиля поверхности и минимальной протяженностью различимых зон светотеневого перехода позволяют установить те значения среднего шага неровностей поверхности, ко - торые обеспечивают заданный тип рельефности фактуры.
-
Предложенный алгоритм выбора качественных характеристик фактуры по каталогу и расчета по ним параметров неровностей поверхности и размеров бликов исключает необходимость изготовления опытных образцов изделий, что сокращает сроки и затраты при выполнении заказов на эксклюзивные и мелкосерийные изделия.
Методология и методы исследования. Теоретической и методологической основой исследования послужили теория композиции, метод системного анализа, метод классификации, метод устного опроса и методика статистической обработки результатов опроса, измерение исследуемых параметров проводилось по общепринятым методикам с использованием стандартных измерительных средств и методов статистической обработки полученных данных.
Положения выносимые на защиту
-
-
-
-
Научно обоснованный метод комплексной оценки фактуры материалов, основанный на взаимосвязи ее качественных и количественных характеристик и расширяющий теоретическую базу сведений о фактуре.
-
Классификация фактур, структурирующая возможные их типы для ряда материалов по признакам: рельефность, блеск, структура блика и рисунок неровностей с учетом факторов, влияющих на визуальное восприятие.
-
Критерии, определяющие тип рельефности фактур с плавным и зубчатым профилем при их визуальной оценке.
-
Алгоритм определения свойств фактур материалов и электронный интерактивный каталог, обеспечивающие обоснованный выбор варианта фактурной отделки изделия.
Достоверность результатов обеспечивается использованием в качестве теоретической и методологической базы диссертационного исследования фундаментальных трудов по исследуемой проблеме отечественных и зарубежных ученых, всероссийских и зарубежных стандартов, энциклопедиической и справочной литературы, пакетов прикладных программ Microsoft Office.
Апробация работы и внедрение результатов. Результаты исследования докладывались на Всероссийской ежегодной научно-технической конференции «Наука - производство - технология» (Киров, 2008), XII Всероссийской научно- практической конференции по специальности «Технология художественной обработки материалов» (Ростов-на-Дону, 2009), Second Forum of Young Researchers / In the framework of International Forum «Education Quality - 2010» : Proceedings (April 22, 2010, Izhevsk, Russia), XIII Международной научно- практической конференции по специальности «Технология художественной обработки материалов» (Москва, 2010), V Международной конференции «Технические университеты: интеграция с европейскими и мировыми системами образования» (Ижевск 20-22 февраля 2012 г.), XV Всероссийской научно-практической конференции «Дизайн и технологии художественной обработки материалов» (Ижевск, 22-25 октября 2012 г.).
Результаты исследования, выводы и рекомендации используются на двух предприятиях г. Ижевска, а также в учебном процессе кафедры «Технология промышленной и художественной обработки материалов» ФГБОУ ВПО ИжГТУ имени М. Т. Калашникова.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 11 статей: 4 статьи в журналах, входящих в «Перечень...» ВАК Министерства образования и науки РФ, и 7 - в сборниках научных трудов конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованных источников из 99 наименований и приложения. Работа изложена на 217 страницах машинописного текста, содержит 126 иллюстраций и 88 таблиц.
Рельефность
В работах Кринского В.Ф., Жуковой Л.Т., Рыбина Б.М. [3, 36, 38] отмечена зависимость восприятия рельефности фактуры на расстоянии с чувствительностью глаза к неровностям поверхности. Способность глаза различать мельчайшие детали строения поверхности зависит от остроты зрения, характеристиками которой являются угол разрешения и порог контрастной чувствительности глаза.
Угол разрешения - или порог раздельного видения (minimum separable) - это минимальный угол зрения, при котором две точки или линии видны раздельно, не сливаясь. Угол разрешения зависит от освещенности и у разных людей, по данным Волкова В.В., Шредера Г., Жуковой Л.Т., Рыбина Б.М. [36, 38 - 40] и других, колеблется от 2 до 4 для точечных и от 0,5 до 1,5 для линейных объектов. Этот угол при расстоянии 25 — 30 см от поверхности определяет минимальное расстояние между объектами, которое (при наилучшей остроте зрения) равно 0,145 - 0,291 мм - для точечных и 0,036 - 0,109 мм - для линейных объектов. Приведенные данные относятся к контрастным объектам (черное на белом, или белое на черном). Кринский Б.М. отмечает, что при уменьшении контрастности понижается острота зрения, в связи с этим, для различимости неровностей большое значение имеет порог контрастной чувствительности глаза [3]. Порогом контрастной чувствительности называется наименьшая различимая глазом разность двух сравниваемых яркостей. В пределах яркости от 50 до 1000 нт (нит) контрастная чувствительность одинакова для белого и монохроматических цветов и достигает примерно 1% [3]. Контрастность между выступами и впадинами неровностей зависит от освещения: при фронтальном рассеянном освещении контрастность снижается - создаются неблагоприятные условия для выявления неровностей фактуры, а при боковом направленном освещении светотеневая контрастность выступов и впадин повышается, способствуя различимости неровностей [1, 14, 38].
Количественная оценка рельефности фактуры заключается в измерении высоты и шага неровностей с помощью разнообразных приборов (профилометров, профиллографов, микроскопов, глубиномеров и др.) [4]. В работе [29] подробно обосновывается рациональность использования для количественной оценки рельефности фактур параметров шероховатости Ra, Rz, Rmax, Sm, S (устанавливаемых ГОСТом 2789-73 [41]), которые обычно контролируются на производстве и отражают средние размерные значения неровностей поверхности. Для определения этих параметров на нормальном
Среднее арифметическое отклонение профиля Ra — среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины /; высота неровностей профиля по десяти точкам Rz - сумма средних арифметических (абсолютных) отклонений точек пяти наибольших максимумов и пяти наибольших минимумов профиля в пределах базовой длины /; наибольшая высота неровностей профиля Rmax - расстояние между линиями выступов и впадин профиля в пределах базовой длины /; средний шаг неровностей профиля Sm - среднее арифметическое значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины /; средний шаг неровностей по вершинам S — среднее арифметическое значение шагов местных выступов профиля (по вершинам) в пределах базовой длины /. профиле поверхности, изображенном на рисунке 14, пользуются средней линией профиля m , линиями выступов и впадин5 и другими элементами . На профиле поверхности для расчета параметров Ra и Rz определяют Штах и Штт; параметр Rmax измеряют непосредственно на профиле; для определения параметра Sm измеряют средние значения шагов неровностей профиля Smi, а для параметра S измеряют шаги местных выступов профиля Si в пределах базовой длины / [41].
Линии выступов и впадин - это линии, проходящие через точки максимальных высот и глубин неровностей профиля в пределах базовой длины.
Также используются: базовая линия или линия отсчета - линия, проведенная вдоль профиля в пределах базовой длины /, на которой оценивается шероховатость; и система отсчета координат точек профиля в плоскости сечения, в которой относительно средней линии выделяют впадины (часть профиля ниже средней линии) и выступы (часть профиля выше средней линии).
Ніщах — это отклонение пяти наибольших максимумов профиля от средней линии; Штт- это отклонение пяти наибольших минимумов профиля от средней линии. Конягина Т.В. исследовала восприятие рельефности фактуры древесины и установила зависимость между качественной характеристикой рельефности фактуры и параметром Rmmax [29]. Однако результаты ее работы ограничены, поскольку применимы только в условиях наблюдения проводимых экспериментов, то есть при тех же расстоянии наблюдения и условиях освещения. В ее работах, как и в других литературных источниках, причинно-следственная связь между численными параметрами и качественной характеристикой рельефности фактуры, позволившая бы применить результаты к иным условиям наблюдения, не была раскрыта.
Автор отмечает, что величина элементов фактуры зависит от цвета и освещенности поверхности, типа освещения и расположения источника света, положения поверхности по отношению к наблюдателю и других факторов. Однако в работе не раскрыто, какой именно численный параметр неровностей подразумевается под величиной d, а также не соотнесены значения параметра с качественной характеристикой рельефности, в связи с чем, применения на практике данная формула не находит.
Рельефность фактуры материалов с разными физическим свойствами
Контрастность зон светотеневых переходов у матовых фактур светлых поверхностей (образцы группы I) значительно выше при направленном боковом свете. Такое освещение, по сравнению с фронтальным рассеянным, уменьшает значения параметра SA в 2,5 раза, а параметра SB - в 1,4 раза.
У глянцевых фактур темных поверхностей (схожих с поверхностью темной глянцевой пластмассы) (образцы группы II) значение граничного параметра SA при фронтальном рассеянном освещении в 2 раза меньше, чем при боковом направленном, а параметр $в при обоих типах освещения имеет близкие значения. Отмеченное связано с величиной и сконцентрированностью бликующих зон светотеневых переходов. При направленном боковом освещении светодиодом поверхности с мелкими неровностями блики зоны сконцентрированы под источником света, в зоне с боковой подсветкой заметные блики и тени на неровностях отсутствуют. А при рассеянном освещении этой же поверхности мелкие блики равномерно распределены по ней, и тени на неровностях различимы. В связи с этим, при направленном освещении поверхность с достаточно мелкими неровностями можно назвать ровной гладкой, и эту же поверхность, но при рассеянном фронтальном освещении - уже шероховатой. С увеличением размеров неровностей в зоне с боковым освещением блики и тени на неровностях становятся заметны, аналогичная картина наблюдается и при рассеянном освещении, поэтому значения SB у данных фактур при обоих типах освещения практически одинаковы.
Влияние интенсивности цвета и типа блеска
В связи со значительным влиянием освещения граничные значения параметра SA при зернистом рисунке фактуры по-разному зависят от освещения. При рассеянном свете граничные значения шага неровностей в 2 раза больше у фактур матовых светлых поверхностей, а при направленном, наоборот, в 2,5 раза больше граничный параметр темных глянцевых поверхностей. Значения же параметра SB у светлых поверхностей (из гипса) с матовой фактурой, выше, чем у темных глянцевых, причем при фронтальном свете существенно (на 40%), а при направленном - незначительно (на 5 %).
Направленное боковое освещение способствует уменьшению граничных значений шага неровностей SA и SB. Для параметра SA отмеченное обусловлено тем, что при боковом освещении на неровностях бороздчатых фактур образуются контрастные по тону зоны тени и света, которые способствуют различимости неровностей с мелким шагом. При таком же малом шаге фронтальное рассеянное освещение не способствует выявлению неровностей, так как образующиеся на них зоны света и полутона малоконтрастны. Влияние светлоты цвета и прозрачности
Темный цвет в совокупности с текстурой (древесина ореха, образцы группы IV) снижают контрастность светотеневых зон в сравнении с матовым светлым материалом (гипс, образцы группы V). Темная поверхность древесины ореха отражает значительно меньше света, чем поверхность гипса, контраст между зонами света и полутона на неровностях фактуры древесины при рассеянном освещении наименьший (в сравнении с образцами из других материалов), в связи с чем, параметры SA и SB имеют самые большие значения. Но при направленном освещении значение параметра SA у фактуры древесины ореха меньше, чем у матовых поверхностей других рассмотренных материалов. Отмеченное связано с тем, что бороздчатая фактура древесины из-за неоднородности структуры материала при малом шаге неровностей имеет дефекты в виде сколов и ворсистости, воспринимаемые как шероховатость. Эти дефекты, заметные наиболее отчетливо при направленном освещении, уменьшают параметр SA У просвечивающего материала (акриловое стекло, образцы группы VI), контрастность светотеневых зон на неровностях также невелика. Из-за того, что часть падающих на поверхность акрилового стекла световых лучей проходит через него (пропускается), освещенные зоны неровностей отражают малое количество света и при рассеянном фронтальном освещении близки по тону с зонами полутона. Это приводит к тому, что фактура фрезерованного акрилового стекла имеет меньшие значения параметра SA, В сравнении с непрозрачным гипсом
Глянцевая фактура алюминия (образцы группы III), при фронтальном рассеянном освещении имеет значения параметра SAB 2 - 3 раза меньшие, в сравнении с матовыми фактурами других рассмотренных материалов (как светлых, так и темных). И при направленном боковом освещении, в отличие от фактур с точечным рисунком, глянцевая фактура алюминия с линейным рисунком при малом шаге неровностей имеет контрастные светотеневые зоны, различимые благодаря вытянутой форме светового пятна, которое не перекрывается источником света. Поэтому значения граничного параметра SA фактуры алюминия не больше, а меньше чем у матовых (на 20 и 50 % ниже в сравнении с поверхностями акрилового стекла и гипса и всего на 3 % в сравнении с фактурой древесины). Большая интенсивность блеска фактуры алюминия снижает величину параметра SB в сравнении с фактурой древесины ореха (на 20% при рассеянном и на 15% при направленном свете) и оргстекла (на 2% при рассеянном и на 15% при направленном свете); а в сравнении с матовой непрозрачной фактурой светлого материала увеличивает значение параметра SB (на 5% при рассеянном и на 20% при направленном свете).
Отмечено, что значения параметра SB зависят от технологии оформления фактуры. На крупных неровностях фактур, полученных фрезерованием из алюминия, акрилового стекла, древесины ореха (образцы групп III - V) заметны маленькие бороздки - следы прохождения режущего инструмента, а на фактуре гипса, полученной отливкой, такие следы отсутствуют. Гладкость отдельных неровностей гипсовой поверхности, в сравнении с поверхностями других материалов обуславливает наименьшие значения параметра SB как при рассеянном, так и при направленном освещении. Следы формообразования и структурные элементы (у фактуры древесины), при фронтальном рассеянном свете перебивают восприятие крупных неровностей, поэтому лишь при сравнительно больших значениях шага S (порядка 0,827 - 1,050 мм) фактура будет восприниматься рельефной гладкой. При этом, направленное боковое освещение, благодаря образованию
Роль блика при восприятии блеска
В ряде случаев поверхности, не являющиеся рельефными, также могут иметь крупные элементы в блике. Например, в структуре блика ровной гладкой поверхности с резным метрическим узором небольшой глубины, как на рисунке 55, не следует выделять макроэлементы, поскольку узор в данном случае не является фактурой.
На ровной шероховатой глянцевой поверхности образуется блик с микроэлементами. Микроэлементами назовем блики на микронеровностях фактуры - яркие точки (искры) или штрихи, перемежающиеся затененными участками, форма которых слабо различима или неразличима, например, на поверхности, приведенной на рисунке 56.
Блики поверхности с резным узором: а - на металлическом корпусе ручки; б - на металлическом ободке настольной лампы Скопления микроэлементов, в случае хаотичного рисунка фактуры, образуют пятно, а при упорядоченном рисунке - узор. Микроэлементы можно наблюдать и на рельефных шероховатых поверхностях, у последних они являются составной частью макроэлементов, как например у поверхности, представленной на рисунке 57.
Наличие элементов в блике свойственно не всем фактурам. Ровные гладкие фактуры не имеют элементов в блике, форма их блика, вследствие зеркального отражения соответствует форме источника света, как видно из рисунка 58.
Фактуры с одинаковым типом блеска и рисунком неровностей, но разной рельефностью имеют не только разную величину элементов блика, но и различную величину самого блика, что можно проследить по рисунку 59. В связи с этим количественная оценка блика фактур с одинаковой интенсивностью блеска может заключаться в оценке размеров как самого блика, так и его элементов.
Оценку размеров блика фактуры и его элементов можно проводить как непосредственно на образцах фактур, так и при помощи фотоснимков. С целью исключения возможных искажений при фотосъемке образцов рекомендуется выбирать первый вариант оценки. Размеры элементов в структуре блика могут колебаться в достаточно широких пределах в зависимости от размеров неровностей поверхности и условий наблюдения-освещения. Сложность в оценку размеров блика привносит отсутствие у него четких границ, восприятие которых у разных наблюдателей различно. По этой причине, для выявления искомых параметров, оценку необходимо проводить с использованием статистической обработки результатов опроса респондентов. В рамках исследования в оценке размеров блика принимали участие респонденты в количестве 90 человек, задействованные в проектно-производственной цепи дизайнер-технолог. Для оценки структуры блика респондентов поделили на три независимые группы, численностью по 30 человек.
Методика определения значения среднего шага неровностей S , указанного на рисунке 60, разграничивающего наличие в блике фактуры микро и макроэлементов аналогична методике, используемой в разделе 2.4.1 для определения среднего шага неровностей фактуры, разграничивающих типы ее рельефности.
При большом объеме выборки количество респондентов, отметивших в структуре блика наличие микроэлементов у ровных шероховатых фактур, близко к объему выборки (частость данного варианта ответа близка к единице), и аналогично у рельефных гладких фактур близко к объему выборки количество респондентов, отметивших наличие макроэлементов в блике. С увеличением размеров неровностей ровных шероховатых фактур количество респондентов, отмечающих наличие микроэлементов снижается, и с уменьшением величины неровностей фактур рельефных гладких количество респондентов, отмечающих наличие макроэлементов снижается также. При некоторых значениях параметра S мнения в группе респондентов распределятся поровну - в точке N пересечения линий 1 и 2 при значении W близком к 0,5. Следовательно, значение «SV, соответствующее точке N, будет являться значением среднего шага неровностей, разграничивающим наличие микро и макроэлементов в блике фактуры.
Оценка бликов проведена на гипсовых образцах с точечным рисунком неровностей, покрытых глянцевой эмалью темно-коричневого цвета ТУ 2388-014-18738966-00, имитирующей фактуру поверхности пластмассы, внешний вид которых показан на рисунке 61 с известными значениями параметров среднего шага S и высоты неровностей Rz (таблица 4 раздела 2.4.1), а также протяженностью П (таблица 11 и 12 раздела 2.4.4). Использовали образцы, фактура которых по результатам исследования раздела 2.4.4 соответствует промежуточной между ровной гладкой и ровной шероховатой, ровной шероховатой, промежуточной между ровной шероховатой и рельефной гладкой и рельефной гладкой (образцы № П-2 - II-14 с параметром S = 0,434-1,258 мм).
Использовали образцы темного цвета в связи с тем, что их фактура имеет наиболее контрастные элементы в структуре блика, и, следовательно, наиболее удобна для оценки.
Оценка степени блеска фактуры Измерение интенсивности блеска фактуры поверхности образцов произведено с помощью фотоэлектрического блескомера Elkometer 401 NOVO-Gloss, представленного на рисунке 62. Затененные зоны на относительно крупных неровностях фактур образцов снижают показания прибора, что видно из графика, представленного на рисунке 63, в связи с чем, для измерения степени блеска эмалевое покрытие было нанесено на ровную гладкую поверхность керамической плитки. Параметр интенсивности блеска R,umP. данной поверхности, определили по формуле (46) раздела 3.1, для чего определили среднее арифметическое показаний блескомера из соотношения:
Поскольку для достоверной оценки как размеров, так и структуры блика необходимо, чтобы наблюдатель, во-первых, рассматривал поверхность строго фронтально, во-вторых, с небольшого расстояния -чтобы были различимы деления измерительной шкалы, в ходе исследования использовалась разработанная многопозиционная камера (см. рисунок 43, раздел 2.4.1), обеспечивающая фиксированное фронтальное расположение наблюдателя на расстоянии 250 мм от поверхности. Для создания блика на поверхности образцов использовались светодиодные источники света, размещаемые на расстоянии 5 мм от поверхности образца. При данном расстоянии освещения на поверхности образцов, как видно из рисунка 64, создается сконцентрированная область из бликующих зон на неровностях фактуры. Вне данной области поверхность либо выглядит полностью темной (при небольшой величине неровностей), либо содержит множество бликующих зон, перемежающихся преобладающими по размеру теневыми зонами.
Сочетание свойств фактуры в зависимости от вида материала
Основу каталога фактур представляют таблицы (на основе таблицы 21 из главы 4) — для каждой группы материалов — с указанными в верхней и левой части наименованиями типов фактур (см. рисунок 76). На пересечении наименований стоят отметки «+» - в случае, если данный тип фактуры материала существует, а в случае если на материале данный тип фактуры получить невозможно - отметка «+» отсутствует. Каждой отметке «+» соответствуют фотографии фактур при двух видах освещения (рассеянном фронтальном и направленном боковом), при котором они были идентифицированы, с указанием полного наименования фактуры.
Расчет минимальной протяженности светотеневых зон 77 На четвертом этапе алгоритма определяются шаг и высота неровностей выбранного типа фактуры с помощью величины минимальной протяженности 77 зон светотеневых переходов.
Величина минимальной протяженности зон светотеневых переходов растет пропорционально увеличению расстояния наблюдения L. При выбранном расстоянии от зрителя до поверхности L, (при фронтальном наблюдении) минимальную протяженность 77 различимых светотеневых зон можно определить из соотношения (по рисункам 26-29 раздела 2.2): n=2Lixtg(JV2). (51)
Значения угла /J для исследованных типов фактуры следует подставить из таблицы 13 раздела 2.4.4, с учетом освещения и свойств выбранного материала. В случае если в таблице 13 приведено несколько значений параметра /? (J5h fi2, Рз, Д/)» следует подбирать то из них, которое относится к желаемому типу рельефности фактуры. По формуле (51) найдены и помещены в таблицу 24 значения протяжен-ностей светотеневых зон фактур с линейным рисунком неровностей с зубчатым профилем, исследованных в главе 2, при расстоянии наблюдения 250 мм.
На пятом этапе, при определении шага неровностей S рассмотренных фактур для достижения требуемого типа рельефности при произвольном расстоянии наблюдения следует использовать соотношения приведенные в вынесенной таблице алгоритма, (см. рисунок 75), или в разделе 2.2. Неравенства (5.1) - (5.7) - должны использоваться для фактур с плавным профилем неровностей независимо от типа освещения, а также для фактур с зубчатым профилем неровностей при фронтальном рассеянном свете; соотношения (5,1), (5.2), (5.8) - (5.12) необходимы при определения шага фактур с зубчатым профилем, наблюдаемых в условиях бокового направленного освещения.
Для фактур с плавным профилем неровностей зернистого рисунка независимо от вида освещения и фактур с зубчатым профилем неровностей при боковом направленном свете рассчитанное на четвертом этапе значение П следует подставить во внесенные в алгоритм неравенства: (5.1) - если нужно определить значения шага, при котором фактура имеет ровный гладкий тип, (5.3) - если фактура должна быть ровной шероховатой, (5.5) -если фактура должна быть рельефной гладкой и (5.7) - если фактура должна быть рельефной шероховатой. А если требуется получить фактуру с промежуточным типом рельефности, то значение параметра 77 следует подставить в неравенства: (5.2) - для фактуры промежуточной между ровной гладкой и ровной шероховатой, (5.4) - для фактуры промежуточной между ровной шероховатой и рельефной гладкой и (5.6) - для фактуры промежуточной между рельефной гладкой и рельефной шероховатой.
Для фактур с бороздчатым видом рисунка неровностей с зубчатым профилем, для случая наблюдения при боковом направленном свете значения 77 необходимо подставить в соотношения: (5.1) - в случае, если фактура должна иметь ровный гладкий тип, (5.2) - если необходимо получить фактуру, с промежуточным между ровной гладкой и ровным шероховатым типом рельефности. При расчете шага неровностей бороздчатых фактур для обеспечения прочих вариантов восприятия в соотношения (5.8) - (5.12), помимо параметра 77, следует подставить значения коэффициентов kj и к2 из таблицы 14.
При определении шага неровностей ровных шероховатых фактур следует учитывать заданную структуру блика. По результатам главы 3 в том случае, если в структуре блика должны присутствовать микроэлементы следует назначать значения шага неровностей не превышающее SN и превышающее его при необходимости задать в структуре блика макроэлементы.
Установлено, что значение параметра SN глянцевых фактур темных поверхностей на 33% меньше значения параметра SB- Следовательно, для обеспечения заданной структуры блика значение параметра SN при выбранном расстоянии наблюдения для фактур данного типа можно определить из соотношения:
Похожие диссертации на Метод комплексной оценки фактуры материалов как элемента дизайна изделий
-
-
-
-
-
-
