CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Luận án này tập trung vào việc nghiên cứu xây dựng mô hình 3D Avatar theo vóc dáng nam giới Việt Nam, là nền tảng cơ sở phục vụ cho sự phát triển của thời trang kỹ thuật số đang vừa là cơ hội, vừa là thách thức đối với các doanh nghiệp thời trang [1-5]. Để chuẩn bị kiến thức nền tảng nhằm giúp đạt được mục tiêu nghiên cứu đã đề ra, nghiên cứu tổng quan của luận án này sẽ tập trung vào hai nội dung quan trọng và các khía cạnh liên quan của mỗi nội dung. Trong nội dung lớn thứ nhất, tổng quan về phân loại vóc dáng gồm: (1) Phương pháp xác định thông số kích thước cơ thể người; (2) Phương pháp phân loại vóc dáng cơ thể người gồm nhiều cách như: i) theo đặc trưng hình dạng tư thế cơ thể, ii) theo tỷ lệ kích thước cơ thể; iii) theo chỉ số tương quan; iv) theo xử lý số liệu thống kê. Trong nội dung lớn thứ hai, tổng quan về ứng dụng công nghệ 3D tạo mô hình Avatar 3D trong ngành công nghiệp dệt may gồm: (1) Nghiên cứu mô hình sản phẩm từ dữ liệu quét 3D cơ thể; (2) Phương pháp nội suy toán học hay hồi quy từ dữ liệu quét 3D để xây dựng mô hình 3D, (3) Phương pháp máy học, mà đặc biệt là phương pháp học sâu xây dựng Avatar cơ thể người từ dữ liệu quét 3D.
Tổng quan về phân loại vóc dáng cơ thể nam giới Cùng với cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 trong thời điểm dịch Covid-19 ảnh hưởng nặng nề đến ngành thời trang, người ta đã quen với hình thức mua sắm trực tuyến với sự hỗ trợ của thiết kế 3D, thử đồ ảo,… [1-5, 29] (Hình 1. Một trong những bước quan trọng là phân loại và xác định hình dạng cơ thể của khách hàng để mặc vừa hơn. Để tối ưu hóa việc ứng dụng phần mềm thiết kế 3D vào thiết kế sản phẩm may mặc cho người Việt Nam, trước tiên cần xây dựng thư viện Avatar ảo mang đặc điểm nhân trắc học của từng nhóm đối tượng. Vì vậy việc nghiên cứu vóc dáng là một mắt xích quan trọng trong việc phát triển ngành công nghệ may và thời trang trên toàn thế giới và Việt Nam.
Mặt trước thử trang phục ảo Mặt sau thử trang phục ảo Hình 1.1: Hình ảnh mặc thử trang phục ảo Ở Việt Nam hiện nay, thị trường may mặc đang phát triển mạnh mẽ, bên cạnh các hãng thời trang nổi tiếng của quốc tế thì các công ty Việt Nam cũng cho ra rất nhiều sản phẩm may mặc phục vụ nhu cầu người tiêu dùng trong nước. Tuy nhiên kích cỡ sản phẩm đa phần chưa phù hợp với vóc dáng và tỷ lệ cơ thể người Việt. Các công trình nghiên cứu trước đây [10-12, 14-16, 20] đã chỉ ra rằng, đặc điểm hình dáng cơ thể người mặc có ảnh hưởng không nhỏ đến việc thiết kế trang phục và tạo dáng quần áo. Việc phân loại hình dáng cơ thể người giúp người thiết kế thời trang phân biệt và nhận diện đặc trưng cơ thể người, từ đấy đề xuất phương pháp thiết kế hoặc điều chỉnh thiết kế phù hợp với quần áo cho người mặc (Hình 1.
Trong các tài liệu thiết kế quần 6 áo trong và ngoài nước [30-35] đều khẳng định hình dạng bên ngoài của cơ thể người liên quan rất nhiều với phương pháp thiết kế và tạo dáng quần áo. Mẫu áo trước khi điều chỉnh Mẫu áo sau khi điều chỉnh Hình 1.2: Mẫu áo cơ sở trước và sau khi điều chỉnh. Trong quá nghiên cứu cơ thể người, các nhà khoa học đã cho thấy tỉ lệ các phần cơ thể người phát triển không đồng đều theo thời gian [36, 37]. Theo không gian, hoàn cảnh địa lý, chủng tộc thì các đặc điểm hình thái cơ thể cũng rất khác nhau.
Ngay cả cùng chủng tộc, cùng dòng họ, thậm chí giữa các cá nhân cũng nhận thấy sự khác biệt về các đặc điểm và tỷ lệ các bộ phận cơ thể này [36]. Ở Việt Nam đã có những nghiên cứu về số liệu nhân trắc học nam và nữ ở các lứa tuổi [8-26], tuy nhiên các nghiên cứu liên quan đến vóc dáng và đặc điểm cơ thể nam giới trong độ tuổi trung niên từ 30-60 tuổi chưa được công bố trong các công trình khoa học trước. Phương pháp xác định thông số kích thước cơ thể Có hai phương pháp chính để xác định thông số kích thước cơ thể bao gồm phương pháp đo tiếp xúc bằng bộ dụng cụ đo Martin [38] và phương pháp đo không tiếp xúc như quét 3D [39]. Công cụ thước đo do Rudolf Martin phát minh và được sử dụng trong công tác thống kê nhân trắc lần đầu trong các năm 1900- 1925 [38].
Sau này thước đo Martin tiếp tục được sử dụng rộng rãi toàn cầu trong các nghiên cứu khoa học, trong khảo sát và thống kê nhân trắc quy mô lớn ở Việt Nam [21, 22, 24, 40-43]. Một trong những máy quét 3D đầu tiên được sử dụng để sao chép cơ thể con người, mô tả trong hình 1.3, được sản xuất tại Loughborough những năm cuối thập niên tám mươi [44]. Đây là một máy quét bóng có thể chụp đường viền của cơ thể con người nhưng không có chỗ lõm. Vài năm sau, vào những năm đầu thập niên chín mươi, công ty Cyberware đã phát hiện ra nhu cầu về bản sao 3D của con người trong ngành công nghiệp điện ảnh Hollywood và tích cực nghiên cứu phục vụ điện ảnh.
Lúc đấy, những người thiết kế thời trang và thợ may cũng đã phàn nàn về việc khó tiếp cận với diễn viên để kiểm tra sự phù hợp của quần áo cho phim ảnh. Từ đấy các phần mềm thiết kế thời trang có dùng mô hình quét 3D để thiết kế và thử ảo trang phục ban đầu phục vụ điện ảnh được nghiên cứu và phát triển mạnh mẽ [44]. Có rất nhiều máy quét 3D có thể sử dụng quét toàn thân cơ thể người như Hamamatsu của Nhật Bản, Vitronic của Đức, Telmat của Pháp, SizeStream của Mỹ, v. Kết quả thu được từ phương pháp đo không tiếp xúc từ máy quét toàn thân cơ thể người là kết quả trực tiếp, không chỉ là thông số đo 2D mà còn có cả hình dạng đám mây điểm ảnh cơ thể người 3D.
Hiện nay phương pháp đo không tiếp xúc bằng máy quét 3D trở nên thông dụng trên thế giới. Ưu điểm của phương pháp này là giúp cho người nghiên cứu sẽ thu thập được tất cả các thông số kích thước một cách chính xác, đặc biệt là có thể lưu trữ dữ liệu 2D và 3D 7 sử dụng lâu dài và kế thừa đối với các nghiên cứu về cơ thể người, về thiết kế trang phục đảm bảo độ vừa vặn theo vóc dáng [39, 44]. (a) (b) (a) Hình ảnh máy quét 3D đầu tiên; (b) Hình ảnh quét 3 mặt cơ thể.3: Hình ảnh máy quét 3D cơ thể người. Trong các công trình nghiên cứu về xây dựng mô hình 3D cơ thể nam giới, bộ dữ liệu 2D và 3D của CAESAR [39, 45] được xem là một nguồn tài liệu tham khảo giá trị, đặc biệt về mốc nhân trắc trong 3D được trình bày với đầy đủ hình ảnh mô tả vị trí cụ thể trên cơ thể mặt trước, mặt sau, bên trái, bên phải.
Bộ dữ liệu 3D của CAESAR làm đại diện số đo của công dân Châu Mỹ và Châu Âu, được thống kê từ số đo của 2400 công dân Mỹ và Canada, 2000 công dân Châu Âu, phân bổ đồng đều đa dạng công việc, đa dạng chủng tộc. Trong nghiên cứu CAESAR đã xác định 74 kích thước cơ thể bao gồm cả số đo bên trái và bên phải cơ thể và yêu cầu tư thế đứng và ngồi. Trong thiết kế trang phục và Avatar trong phần mềm thiết kế trang phục, xu hướng thiết kế trang phục cho cơ thể đối xứng nên ta lấy số đo trung bình của bên trái và bên phải cơ thể làm kết quả cho xử lý số liệu và dựng hình. Xác định mốc nhân trắc chính xác là khởi điểm quan trọng đảm bảo độ chính xác bộ dữ liệu thông số kích thước cơ thể người, do vậy trong bất kỳ nghiên cứu khoa học về nhân trắc nào, việc xác định chính xác các mốc nhân trắc cũng được đặt lên hàng đầu.
Các mốc nhân trắc được tự động trích xuất từ máy quét 3D của CAESAR mô tả trong hình 1.4: Các mốc nhân trắc ở phần trên cơ thể, mặt trước.5: Các mốc nhân trắc ở phần dưới cơ thể, mặt trước.6: Các mốc nhân trắc ở phần trên cơ thể, mặt nghiêng.7: Các mốc nhân trắc ở phần trên cơ thể, mặt sau. 9 Số lượng kích thước cơ thể được sử dụng trong mỗi một nghiên cứu sẽ điều chỉnh theo mục tiêu nghiên cứu. Su Joung Cha [46] đã nghiên cứu phân loại hình dáng nam giới trưởng thành Hàn Quốc có chiều cao dưới 170cm trong độ tuổi từ 20 đến 60. 65 kích thước đã được lựa chọn bao gồm 11 kích thước chiều cao, 19 kích thước chiều dài, 19 kích thước chu vi, 6 kích thước chiều rộng, 6 kích thước độ dày, nghiêng vai 2 kích thước và các 2 mục khác bao gồm cân nặng và BMI.
Hana Lee [47] đã nghiên cứu về vóc dáng cơ thể béo phì nam giới Hàn Quốc độ tuổi 30 và 40 sử dụng 40 kích thước cơ thể. Keiko Wantanabe [48] đã phân loại vóc dáng cơ thể của đàn ông Nhật Bản từ 20 đến 70 tuổi để thiết kế quần áo, 67 kích thước được đo bằng thước đo chiều cao Martin và thước dây. Người mẫu được yêu cầu giữ tư thế đứng tự nhiên, hai bàn chân cách nhau 20cm và cánh tay chếch xấp xỉ 20 độ. Đường thẳng nối gót trái và gót phải của đối tượng được căn thẳng hàng song song với trục X.
Lim và các cộng sự [49] nghiên cứu về phân loại các kiểu cơ thể của đàn ông Trung Quốc ở Bắc Kinh và Thượng Hải. Danh sách đo lường bao gồm tổng cộng 38 kích thước: 6 kích thước về chiều cao, 4 kích thước về chiều rộng, 3 kích thước về độ dày, 8 kích thước về chu vi, 14 kích thước về chiều dài, 2 kích thước về góc và 1 kích thước về trọng lượng. Theo Ergonomics trong ngành công nghiệp may [50], chỉ tiêu nhân trắc bao gồm: Chỉ tiêu nhân trắc tĩnh: nhằm cung cấp dữ liệu cho công tác định hình Avatar ảo có tư thế đứng thẳng trong phần mềm thiết kế trang phục 3D; Chỉ tiêu nhân trắc động: nhằm cung cấp dữ liệu cho Avatar ảo tư thế bước đi thời trang (catwalk) trong phần mềm thiết kế trang phục 3D.