Камуфляжную одежду часто описывают как ткань с нанесенным на нее рисунком из зеленых, коричневых, черных или бежевых пятен. Это описание верно с визуальной точки зрения, но оно не объясняет, почему данный рисунок эффективен.

Современный дизайн камуфляжа во многом черпает свои основные идеи из природы. В процессе эволюции у животных сформировались окраска, узоры, текстура поверхности, форма тела и поведение, которые затрудняют их обнаружение или распознавание. Дизайнеры изучают эти биологические стратегии и воплощают их в повторяющихся текстильных узорах.

Этот процесс представляет собой одну из форм биомимикрии. Речь не идет о прямом копировании какого-либо животного. Узор, покрытый леопардовыми пятнами, не обязательно будет эффективен в лесу. Вместо этого дизайнеры выявляют визуальные принципы, лежащие в основе естественной маскировки, и адаптируют их к человеческим пропорциям, особенностям текстильного производства, условиям эксплуатации и предполагаемым расстояниям наблюдения.

В основу этого подхода ложатся три принципа: цветовое соответствие, соответствие текстур и нарушение контуров. В более совершенных системах маскировки также учитываются масштаб узора, движение, тени, блеск ткани, коэффициент отражения в ближнем инфракрасном диапазоне, а также взаимодействие между одеждой и переносимым снаряжением.

Что такое биомимикрия в камуфляжной одежде?

Биомимикрия — это практика использования биологических структур, процессов и стратегий для решения задач проектирования, стоящих перед человечеством.

В случае с камуфляжной одеждой проблема заключается в визуальном обнаружении и распознавании. Дизайнер задается вопросом, как животные не дают своим телам выделяться на фоне сложного окружения.

Природа предлагает несколько ответов:

• Следует соблюдать общую цветовую гамму среды обитания.
• Воспроизведите распределение светлых и тёмных участков фона.
• Используйте отметки, пересекающие реальные границы тела.
• Создайте ложные внутренние грани, которые затрудняют распознавание формы.
• Сделать естественные трехмерные переходы тонов менее заметными.
• Используйте неравномерные текстуры, напоминающие близлежащие поверхности.
• Изменять внешний вид в зависимости от изменения среды обитания.
• Оставайтесь неподвижными или двигайтесь так, чтобы не создавать ярких визуальных сигналов.

Некоторые методы естественной маскировки можно применять непосредственно к текстильным изделиям с принтом. Другие же методы воспроизвести сложно, поскольку тканое изделие не может мгновенно менять цвет, как каракатица, или изменять форму тела, как насекомое.

Поэтому камуфляжная одежда представляет собой практичный компромисс. Она сочетает в себе отдельные биологические принципы с требованиями, предъявляемыми к печати, пошиву, комфорту, долговечности, идентификации и крупносерийному производству.

Слияние с окружающей средой: учимся у животных, которые маскируются

Слияние с фоном — один из наиболее распространенных механизмов маскировки в природе. Животное сложнее обнаружить, когда его окраска, яркость, рисунок и текстура сходны с фоном.

Простым примером может служить бабочка, сидящая на коре дерева. Если на её крыльях присутствуют схожие серые, коричневые и чёрные участки, визуальное отличие между бабочкой и корой становится менее заметным. Наблюдателю приходится выделять животное из поля схожей визуальной информации.

В камуфляжной одежде применяется тот же принцип: в ней используются цвета, характерные для предполагаемой среды обитания.

Лесной мастеринг может включать:

• Листовые овощи
• Оливковые оттенки
• Коричневые бабочки
• Темные оттенки теней
• Светлые земляные оттенки или оттенки сухой растительности

В узоре «пустыня» могут использоваться:

• Светлый песок
• Бежевый
• Светло-коричневый
• Каменный серый
• Акценты из темной земли

В арктическом стиле белый цвет может сочетаться со светло-серым или с приглушенными оттенками в виде нерегулярных форм. Полностью однотонная белая одежда может стать заметной, когда скалы, растительность, следы, тени и обнаженная земля разбивают монохромность снежного поля.

Эффективное согласование с фоном не основано на одном цветовом образце. В естественной среде присутствует целый спектр цветов и уровней яркости. Кроме того, они меняются в зависимости от солнечного света, погоды, времени года, влажности и угла обзора.

В исследованиях, посвящённых камуфляжу животных, под «адаптацией к фону» понимается уменьшение различия между видимыми признаками животного и признаками окружающей среды. Однако этот процесс, как правило, зависит от конкретной среды обитания. Внешний вид, гармонирующий с одним фоном, может выделяться на фоне другого.

То же самое ограничение касается камуфляжной одежды. Ни один фиксированный рисунок не может обеспечить одинаковый результат в любых условиях.

Иллюзорная расцветка: скрытие реальных очертаний тела

Одного лишь совпадения цветов недостаточно. Наблюдатель всё равно может распознать человеческую фигуру по очертаниям головы, плеч, рук, туловища и ног.

Природа предлагает вторую стратегию, называемую «маскировочной окраской».

Рассеивающие внимание узоры создают высококонтрастные фигуры, пересекающие истинный контур тела животного. Эти узоры образуют ложные границы и мешают наблюдателю определить, где начинается и где заканчивается тело.

Полоса или вставка, расположенная полностью внутри фигуры, может добавить текстуру. А отметка, доходящая до внешнего края, может сыграть гораздо более важную роль: она может создать впечатление, что часть реальной границы сливается с фоном.

В одежде с камуфляжным рисунком нерегулярные вставки используются аналогичным образом. Крупные фигуры могут пересекать швы, рукава, плечи и брючины. Они разделяют фигуру человека на более мелкие визуальные зоны, а не создают единый непрерывный силуэт.

В научных исследованиях проводится различие между маскирующей окраской и простым приспособлением к фону. Приспособление к фону снижает интенсивность общего сигнала. Маскирующая окраска мешает восприятию истинного сигнала края и приводит к появлению ложных внутренних краев.

Эти два метода часто используются совместно. Даже контрастный узор, не имеющий никакой связи с фоном, может привлекать внимание. А идеально подобранный цвет без достаточного разнообразия узора может позволить распознать очертания человека.

Таким образом, практичный камуфляжный рисунок должен сочетать в себе оба следующих элемента:

1. Цвета и уровни яркости, соответствующие окружающей обстановке.
2. Неправильные очертания, нарушающие четкие границы тела.

Имитация текстуры: воссоздание сложности природного рельефа

Природные фоны редко бывают гладкими и однородными. В лесах встречаются листья, кора, ветки, трава, просветы и пересекающиеся тени. В скалистых местностях присутствуют трещины, зернистость, резкие границы и поверхности различной яркости.

У животных часто встречаются окраски, напоминающие визуальную текстуру окружающей среды. Мелкие пятнышки могут напоминать песок, кору деревьев или мелкие камешки. Более крупные пятна могут имитировать листья, тени и отдельные участки растительности.

В одежде камуфляжного стиля эти визуальные текстуры воплощаются в виде напечатанных узоров.

Узор не обязательно должен точно воспроизводить каждый листок или стебель травы. Детальный фотографический принт может выглядеть реалистично с близкого расстояния, но с большого расстояния превратится в бессмысленное цветовое поле.

Вместо этого дизайнеры выделяют статистический характер фона:

• Формы в основном округлые, угловатые или линейные?
• Среда имеет мелкозернистую или крупнозернистую структуру?
• Какова площадь обычных светлых и тёмных участков?
• Края острые или сглаженные?
• Насколько велик контраст между близко расположенными объектами?
• Имеются ли на фоне выраженные вертикальные или горизонтальные линии?

Ответы влияют на форму, масштаб, распределение цвета и обработку краёв текстильного узора.

Текстура также зависит от поверхности ткани. Глянцевый материал может отражать свет таким образом, что это не будет напоминать сухую растительность или почву. Матовая поверхность может смягчить резкие блики, однако выбор необходимой отделки должен быть сбалансирован с учетом износостойкости, водоотвода, комфорта и других свойств текстиля.

Почему в камуфляжных узорах используется более одного масштаба

Природные ландшафты содержат визуальную информацию, представленную в нескольких масштабах. Лес состоит из крупных элементов — стволов деревьев и зон тени, средних элементов — групп листьев, а также мелких деталей, таких как веточки и текстура коры.

Камуфляжный рисунок, состоящий исключительно из мелких элементов, с близкого расстояния может выглядеть детализированным. На большем расстоянии эти элементы сливаются, и одежда может казаться однотонной.

Узор, состоящий исключительно из очень крупных элементов, может визуально разбивать фигуру на части при взгляде издалека, но при более близком рассмотрении в нём может не хватать локальной текстуры.

По этой причине во многих камуфляжных рисунках используется сочетание макро- и микроэлементов.

Макропаттерны

Макроузоры — это крупные цветовые области. Они разделяют силуэт человека и остаются заметными даже с большого расстояния.

К их основным функциям относятся:

• Разделение туловища и конечностей
• Нарушение линии плеч
• Разделение больших участков одного цвета
• Воспроизведение зон с широким фоном

Микроузоры

Микроузоры — это мелкие элементы, придающие текстуру на небольшом участке. Их значение возрастает при рассмотрении с близкого расстояния.

В их обязанности могут входить:

• Воспроизведение мелких деталей окружающей среды
• Смягчение границ между большими цветовыми участками
• Как избежать того, чтобы широкие участки выглядели плоскими
• Добавление визуального шума вокруг мелких деталей одежды

Удачный многомасштабный узор — это не просто добавление дополнительных фигур. Размеры, расстояния между элементами, цвета и расположение должны гармонировать с предполагаемой средой и пропорциями человека, который будет носить эту одежду.

Имитация очертаний и трехмерная форма

В источниках, посвящённых дизайну камуфляжа, под имитацией формы часто подразумевается придание одежде сходства с листьями, растениями, камнями или другими природными объектами. Эта идея полезна, однако одна только ткань с нанесённым рисунком не способна полностью изменить форму человеческого тела.

Рубашка и брюки по-прежнему имеют характерные черты:

• Округлая головка
• Вертикальное положение туловища
• Два плеча
• Две руки
• Две ноги
• Обычные швы и края

Напечатанные узоры снижают заметность этих элементов, однако трехмерные элементы могут создавать более сильное физическое нарушение.

К примерам относятся:

• Текстурированные наружные слои
• Неравномерные полоски
• Элементы, напоминающие листья
• Бахрома
• Свободные верхние слои
• Участки маскировочной сетки
• Там, где это разрешено, добавляется экологически безопасный натуральный материал

Эти элементы изменяют внешний контур одежды и отбрасывают неровные тени. Они могут смягчить гладкий, «фабричный» вид стандартной одежды.

Природа использует аналогичные структурные приёмы. Некоторые насекомые напоминают веточки или листья. У других животных имеются выступы, поверхностные структуры или нерегулярные формы тела, благодаря которым их очертания сложнее отделить от фона.

Однако дополнительный материал влечет за собой определенные практические компромиссы. Он может увеличить вес, задерживать воду, сковывать движения, зацепляться за растительность, ухудшать вентиляцию или создавать угрозу возгорания. Поэтому трехмерная маскировка должна разрабатываться с учетом конкретной задачи и условий окружающей среды.

Контрастная окраска и проблема объёма тела

Трехмерное тело получает больше света на поверхностях, обращенных к небу, и меньше — на поверхностях, обращенных к земле. Такое предсказуемое затенение помогает наблюдателям распознавать объем и форму.

Многие животные используют контрастную окраску. Верхняя часть их тела темнее, а нижняя — светлее. Такой цветовой переход позволяет частично компенсировать естественное освещение и визуально сделать тело более плоским.

В стандартной камуфляжной форме не всегда используется четкое биологическое контрастное окрашивание, поскольку тело человека меняет позу и положение. Руки, ноги и снаряжение также находятся в движении.

Тем не менее, основной принцип по-прежнему актуален. Разработчики выкроек должны учитывать, как свет падает на плечи, грудь, рукава, колени и складки изделия. Большие сплошные светлые или тёмные участки могут визуально увеличить объём фигуры.

Неравномерные изменения оттенков не дают глазу воспринимать изделие как единый непрерывный трехмерный объект.

Камуфляж у животных зачастую носит не только визуальный, но и поведенческий характер

Даже хорошо замаскированное животное можно заметить, если оно внезапно движется на фоне неподвижного окружения.

Естественная маскировка часто сочетает в себе внешний вид и поведение. Животные выбирают подходящие места для отдыха, ориентируют свои тела по контурам окружающей местности, остаются неподвижными при приближении опасности или перемещаются в условиях, снижающих видимость.

Одежда не может устранить все противоречия между человеком и окружающей средой. Камуфляж «лесной» остаётся заметным на фоне светлой стены. Камуфляж «пустынный» может выделяться на фоне зелёной растительности. Быстрое движение создаёт яркий визуальный сигнал даже при правильно подобранной цветовой гамме.

Это важный урок, который можно извлечь из биомимикрии: эффективность камуфляжа зависит от всей системы в целом, а не только от ткани с нанесенным рисунком.

Система включает в себя:

• Шаблон
• Конструкция одежды
• Снаряжение, надеваемое поверх одежды
• Головные уборы
• Обувь
• Открытые участки кожи
• Общая информация
• Освещение
• Тень
• Погода
• Движение
• Расстояние просмотра
• Технологии наблюдения

Поэтому при испытании продукции следует учитывать реальные варианты пошивки одежды, а не ограничиваться оценкой лишь небольшого плоского образца ткани.

Статические узоры и адаптивная маскировка

Некоторые животные могут менять свой внешний вид.

Каракатицы, осьминоги и кальмары способны быстро изменять цвет, яркость, рисунок и некоторые характеристики текстуры кожи. Хамелеоны могут менять цвет благодаря специальным биологическим структурам, хотя важную роль в этом поведении играют также коммуникация и терморегуляция.

В большинстве современной камуфляжной одежды используется статичный напечатанный рисунок. Она предназначена для определенного набора фоновых условий и не может автоматически адаптироваться к изменениям окружающей среды.

Одежда с двусторонним использованием, съемные чехлы, многослойные системы и различные сезонные узоры представляют собой практичные способы адаптации. В рамках более передовых исследований изучаются реагирующие пигменты, электрохромные материалы, активные дисплеи и другие технологии.

Однако лабораторные демонстрации и готовая к практическому применению одежда представляют собой разные этапы разработки. Адаптивный материал также должен соответствовать требованиям в отношении энергопотребления, гибкости, возможности стирки, износостойкости, диапазона температур, ремонтопригодности, веса и стоимости.

Природа по-прежнему служит ценным источником вдохновения для дизайнеров, однако биологические свойства не всегда можно напрямую перенести в долговечное текстильное изделие.

Почему видимый цвет — лишь одна из составляющих современной маскировки

Человеческий глаз воспринимает видимый свет, однако современные системы наблюдения могут работать также в ближнем инфракрасном, коротковолновом инфракрасном и тепловом инфракрасном диапазонах.

Ткань, которая при дневном свете выглядит гармонично, может казаться необычно светлой или тёмной при съёмке другим датчиком. Это происходит из-за того, что пигменты и средства обработки текстиля могут по-разному отражать невидимые длины волн по сравнению с естественной растительностью, почвой или другими фоновыми материалами.

Характеристики в ближнем инфракрасном диапазоне особенно важны для камуфляжной одежды. Здоровая растительность часто демонстрирует сильную и характерную реакцию в ближнем инфракрасном диапазоне. Ткань, визуально имеющая зеленый цвет, не всегда воспроизводит эту реакцию.

Агентство материально-технического обеспечения Министерства обороны США опубликовало технические условия, в которых определены предельные значения спектральной отражательной способности для отдельных цветов камуфляжа на выбранных длинах волн. Наличие этих отдельных требований свидетельствует о том, что визуальное сопоставление цветов и сопоставление в ближнем инфракрасном диапазоне — это не одно и то же испытание.

В официальной информации о программе США также указывается, что технология ближнего инфракрасного диапазона была внедрена в форму и снаряжение для переноски грузов, а дальнейшая работа будет посвящена управлению сигнатурой в коротковолновом инфракрасном диапазоне.

Поэтому покупателям следует проводить различие между:

• Ткань с принтом в стиле камуфляжа
• Ткань для визуальной маскировки
• Ткань с проверенными характеристиками в ближнем инфракрасном диапазоне
• Технология, предназначенная для более широкого управления мультиспектральными характеристиками

Не следует описывать продукт как «соответствующий требованиям NIR», «устойчивый к инфракрасному излучению» или «мультиспектральный» только на том основании, что он имеет рисунок, напоминающий военную форму. Такие заявления должны сопровождаться указанием конкретных диапазонов длин волн, методов испытаний, предельных значений и протоколов испытаний.

Как разрабатывается камуфляжная ткань

Систематический процесс разработки начинается с учета условий эксплуатации, а не с самой печатной машины.

1. Сбор данных об окружающей среде

Дизайнеры фиксируют характерные цвета, значения яркости, текстуры, размеры элементов и сезонные изменения. Фотографии должны быть обработаны с учетом цветового профиля и сделаны при соответствующих условиях освещения.

2. Определите основные визуальные особенности

Команда проектировщиков определяет, какие элементы фона оказывают наибольшее влияние на обнаружение. Это могут быть обширные затененные участки, вертикальные стволы деревьев, полосы сухой травы, разбросанные камни или участки с редкой растительностью.

3. Составить цветовую палитру

Палитра должна воспроизводить полезный диапазон цветов фона без добавления лишних оттенков. Кроме того, каждый цвет должен быть удобен для печати и контроля в процессе производства.

4. Масштабируемость шаблонов проектирования

Крупные элементы располагаются так, чтобы нарушать контуры человеческой фигуры. Более мелкие элементы воспроизводят локальную текстуру и помогают объединить крупные формы.

5. Перенесите выкройку на детали изделия

Расположение выкройки следует оценивать с учетом швов, рукавов, карманов, колен, капюшонов и других элементов. Выкройка, которая хорошо смотрится на цельном куске ткани, может измениться после раскроя и сшивания.

6. Изготовление и измерение пробного отреза ткани

Цвет следует оценивать как визуально, так и с помощью приборов. При необходимости следует проводить испытания на спектральное отражение, цветостойкость, растяжимость, прочность на разрыв, стойкость к истиранию и другие свойства.

7. Оценка готовых изделий

Готовое изделие следует оценивать на соответствующих расстояниях и в условиях, характерных для реальной эксплуатации: на фоне, при освещении, в позах и с конфигурациями оборудования, соответствующих реальным условиям эксплуатации.

8. Проверка работоспособности после использования и ухода

Стирка, воздействие солнечного света, истирание, пот, грязь и многократное ношение могут привести к изменению цвета и свойств поверхности. Необходимо убедиться в соответствии материала требуемым эксплуатационным характеристикам после проведения указанных процедур по уходу или искусственного старения, а не только в состоянии нового материала.

Важные требования к рабочим характеристикам, выходящие за рамки шаблона

Камуфляжная одежда по-прежнему должна выполнять функции обычной одежды. Даже самый реалистичный принт бесполезен, если ткань легко рвется, сковывает движения, вызывает чрезмерный тепловой стресс или теряет цвет уже после нескольких носок.

В зависимости от сферы применения покупатели могут учитывать следующие факторы:

• Состав волокон
• Плотность ткани
• Тканая или вязаная структура
• Прочность на разрыв
• Прочность на разрыв
• Устойчивость к истиранию
• Прочность шва
• Стойкость цвета при стирке
• Стойкость цвета при трении
• Стойкость цвета к воздействию света
• Воздухопроницаемость
• Управление влажностью
• Эффективность сушки
• Стабильность размеров
• Устойчивость к образованию катышков
• Водоотталкивающие свойства
• Огнестойкость
• Коэффициент отражения в ближнем инфракрасном диапазоне
• Повторение рисунка и допуск по цвету

Не для каждого изделия требуются все эти свойства. Технические условия должны отражать предполагаемые условия эксплуатации и применимый стандарт.

Например, при создании костюмов для кино в первую очередь могут учитываться такие факторы, как внешний вид, комфорт и бюджет. Униформа для использования на открытом воздухе может требовать повышенной износостойкости, стойкости цвета и устойчивости к воздействию погодных условий. В оборонных проектах могут добавляться требования к официальному цвету, ближнему инфракрасному спектру (NIR), огнестойкости, физическим характеристикам и контролю качества.

Распространенные заблуждения о биомиметической маскировке

“Лучший узор — это тот, который точно повторяет листья”

Точное воспроизведение формы листьев может сработать в определённых ограниченных условиях, однако камуфляжный эффект зависит от распределения цвета, масштаба, контраста, нарушения контуров и расстояния до наблюдателя. Фотореалистичный принт с изображением листьев не всегда будет эффективен.

“Цифровой камуфляж — это всегда лучше”

Квадратные пиксели, напоминающие цифровые изображения, характеризуют стиль дизайна или геометрию изделия. Их наличие не свидетельствует о более эффективной маскировке.

Цифровой рисунок по-прежнему требует правильного подбора цветов, масштаба, контрастности и расположения элементов с учетом условий его использования.

“Чем больше цветов, тем лучше маскировка”

Слишком большое количество цветов может затруднить производство и не всегда способствует улучшению маскировки. Важно задаться вопросом: выполняет ли каждый цвет чёткую функцию в палитре окружающей среды?.

“Один шаблон подходит везде”

Каждый статический камуфляжный рисунок представляет собой компромисс. Лесная, пустынная, снежная, переходная и городская среды отличаются друг от друга визуальными особенностями.

“Если на глаз это выглядит правильно, значит, это камуфляж NIR”

Внешний вид не позволяет определить коэффициент отражения в ближнем инфракрасном диапазоне. Требуется проведение инструментальных испытаний.

“Одна только камуфляжная ткань полностью скрывает человека, одетого в неё”

На обнаружение влияют такие факторы, как оборудование, движение, очертания тела, открытые поверхности, выбор фона, свет и тени.

Подход компании SHIJIE к разработке камуфляжных материалов

Компания «Shandong Shijie New Materials Technology Co., Ltd.» специализируется на производстве камуфляжных материалов и сопутствующих средств защиты для использования в рамках конкретных проектов.

Биологические принципы, рассмотренные в данной статье, служат полезной основой для проектирования. Однако коммерческое производство также требует проведения измеримого контроля качества. Цвет, геометрия узора, структура материала, физические свойства, отделка и функциональные характеристики должны оставаться неизменными для всех образцов и производственных партий.

Для реализации проекта по изготовлению камуфляжного материала по индивидуальному заказу покупатели должны предоставить:

• Предполагаемое применение
• Условия эксплуатации
• Эталонные изображения или фотографии окружающей среды
• Требуемые значения цвета или утвержденный цветовой стандарт
• Размеры повтора узора
• Состав ткани
• Плотность и структура ткани
• Требования к физической подготовке
• Требования к цветостойкости
• Требования к огнестойкости
• Требования к ближнему инфракрасному диапазону или другим спектральным диапазонам
• Применимые стандарты испытаний
• Процесс утверждения образца
• Количество в заказе
• Требования к упаковке и маркировке

Компания SHIJIE готова обсудить конфигурацию продукции с учетом предполагаемого назначения. Любые заявления, касающиеся специализированных визуальных, ближнего инфракрасного (NIR), тепловизионных, электромагнитных или связанных с пламенем характеристик, должны быть привязаны к конкретному продукту, методу испытаний и приемным требованиям.

Заключение

Применение принципов биомимикрии в камуфляжной одежде не ограничивается лишь копированием цветов растений и почвы. Здесь одновременно используются несколько природных стратегий.

Согласование с фоном уменьшает визуальное отличие одежды от окружающей обстановки. Контрастная расцветка создаёт ложные контуры и разбивает силуэт человека. Многомасштабные узоры воспроизводят как обширные участки окружающей среды, так и мелкие локальные текстуры. Обработка поверхности и трёхмерные элементы могут дополнительно изменять блеск, тени, текстуру и форму тела.

Природа также демонстрирует ограниченность статичного рисунка. Камуфляж зависит от среды обитания, освещения, расстояния до наблюдателя, движения и общего внешнего вида того, кто его носит. Рисунок, разработанный для одного фона, не может обеспечить одинаковый результат в любых условиях.

Современные разработки в области камуфляжа добавляют ещё один аспект. От материала может потребоваться контролируемая характеристика, выходящая за пределы видимого спектра, в том числе коэффициент отражения в ближнем инфракрасном диапазоне. Эти характеристики невозможно определить только по внешнему виду; их необходимо оценивать с помощью соответствующих методов испытаний.

Объединяя знания в области биологии, текстильной инженерии, экологического анализа и количественного контроля качества, производители могут разрабатывать камуфляжные материалы, которые выполняют конкретную функцию, а не просто имеют рисунок в военном стиле.