淺談3D服裝CAD制版發(fā)展現(xiàn)狀

安梅雪,于樹(shù)連

(大連工業(yè)大學(xué),遼寧大連116000)

淺談3D服裝CAD制版發(fā)展現(xiàn)狀

安梅雪,于樹(shù)連

(大連工業(yè)大學(xué),遼寧大連116000)

3D服裝CAD技術(shù)包括3D人體測(cè)量和3D人體數(shù)據(jù)處理、3D人體計(jì)算機(jī)建模、3D服裝設(shè)計(jì)與制版、3D剪縫合及3D服裝虛擬展示等方面的技術(shù)。而其中設(shè)計(jì)與制版對(duì)于服裝設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)是最核心的問(wèn)題。把3D技術(shù)和CAD制版技術(shù)結(jié)合起來(lái),在設(shè)計(jì)服裝和制版的同時(shí)就能顯示服裝的最終效果,能更好的提高設(shè)計(jì)師的工作效率,和服裝總體的產(chǎn)品精度和生產(chǎn)效率。本文主要是對(duì)3D技術(shù)和服裝CAD軟件當(dāng)中設(shè)計(jì)與制版的應(yīng)用,虛擬的服裝展示,在社會(huì)不同公司設(shè)計(jì)的3D服裝CAD軟件之間的效果比較,還有3D服裝CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)等進(jìn)行研討。

3D服裝CAD制版；虛擬服裝展示；2D/3D的轉(zhuǎn)換

計(jì)算機(jī)服裝輔助設(shè)計(jì)技術(shù)在中國(guó)已經(jīng)發(fā)展了30多年,使服裝加工的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量得到了大幅度的提高。而國(guó)內(nèi)外紡織服裝工業(yè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)已趨成熟,并呈商品化發(fā)展。目前2D服裝CAD技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟,但3D服裝CAD技術(shù)尚未完全成熟,其3D服裝CAD部分核心主要集中在3D服裝CAD制版方面。

1 服裝CAD制版系統(tǒng)

服裝CAD制版系統(tǒng)是輔助服裝樣板制作的應(yīng)用系統(tǒng),提供一系列的制圖工具,可設(shè)置和增減點(diǎn)、直線(xiàn)、曲線(xiàn)；對(duì)版型進(jìn)行轉(zhuǎn)省、移省、剪切、展開(kāi)、變形、修改、存儲(chǔ)等等。

服裝CAD軟件在不同國(guó)家有不同的開(kāi)發(fā)和運(yùn)用,如何運(yùn)用,可反映不同國(guó)家或地區(qū)服裝制版師的技能成長(zhǎng)方式和工作習(xí)慣。法國(guó)力克和日升天辰服裝CAD在我國(guó)大型企業(yè)中使用率名列前茅［2］。法國(guó)力克是歐美最具有代表性的服裝軟件,日升天辰是國(guó)產(chǎn)軟件,但是其中采用的是日本核心技術(shù)。在這兩種軟件的制版流程相比較中,某些程序上日升天辰的功能不及于法國(guó)力克。在測(cè)量、曲線(xiàn)的繪制、點(diǎn)線(xiàn)、省的變換等,法國(guó)力克更為靈活,人性化。日升天辰在開(kāi)省功能比法國(guó)力克更智能化。界面智能化：要求軟件界面具有易學(xué)、易懂、易上手等特點(diǎn),讓設(shè)計(jì)師感覺(jué)更加直觀明朗,更體現(xiàn)軟件作為工具的特性。在以后的軟件開(kāi)發(fā)可以把不同軟件的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起,以?xún)?yōu)點(diǎn)補(bǔ)缺點(diǎn),開(kāi)發(fā)更智能、人性的服裝CAD軟件。而現(xiàn)在的技術(shù)還把三維和二維結(jié)合起來(lái),為設(shè)計(jì)師帶來(lái)方便。

2 2D和3D的轉(zhuǎn)換

在設(shè)計(jì)師制版設(shè)計(jì)的時(shí)候,把3D服裝轉(zhuǎn)換成可以直接投入服裝生產(chǎn)的2D衣片,涉及到把復(fù)雜的空間曲面展開(kāi)為平面的轉(zhuǎn)化技術(shù)。在3D服裝轉(zhuǎn)換到2D衣片的過(guò)程中,要滿(mǎn)足面積近似相等、邊界線(xiàn)相互對(duì)應(yīng)、長(zhǎng)度基本保持相等以及關(guān)鍵點(diǎn)的位置相互對(duì)應(yīng)等條件。

2D每片的衣片的基點(diǎn)都對(duì)應(yīng)著虛擬人體的基點(diǎn),當(dāng)對(duì)2D衣片進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候,3D就會(huì)跟著發(fā)生變化。這對(duì)于設(shè)計(jì)和制版起到重大的影響。其中,有限元法先想象一個(gè)粗估平面,該平面與3D曲面的頂點(diǎn)數(shù)目和三角數(shù)目不同,只是各個(gè)對(duì)應(yīng)的三角的形狀和方位不同而已。此方法雖然可以獲得比較精確的結(jié)果,但是其展平計(jì)算要花費(fèi)較多的時(shí)間；曲面的測(cè)地曲率展開(kāi)法在展開(kāi)計(jì)算中把幾何外形作為展開(kāi)計(jì)算的唯一依據(jù),不考慮織物材料的特性,而對(duì)于較復(fù)雜的曲面,它的展開(kāi)圖形是不封閉的,會(huì)產(chǎn)生較多的裂紋和較大的累積誤差；而復(fù)雜曲面的展開(kāi)法先將3D服裝曲面分割成若干條狀區(qū)域,每個(gè)區(qū)域用一個(gè)直紋面逼近,再講這些直紋面進(jìn)行三角網(wǎng)絡(luò)分割展開(kāi)成2D平面。對(duì)于可展曲面展成平面時(shí)要滿(mǎn)足兩個(gè)條件：1/2D展開(kāi)面的面積與3D曲面的面積相等。2、2D展開(kāi)面的每邊邊長(zhǎng)與對(duì)應(yīng)的3D曲面邊長(zhǎng)相等,即展開(kāi)變化是等距的。對(duì)于難以展開(kāi)的直紋面,可以用逼近法求得展開(kāi),但是相關(guān)研究較少。

楊繼新等將服裝曲面進(jìn)行可展和不可展區(qū)的劃分；肖正揚(yáng)等提出應(yīng)用單參數(shù)平面族的包容實(shí)現(xiàn)可展面的方法,形成服裝原型曲面不同區(qū)域的分割；李鶴雙等將服裝原型曲面劃分若干可展曲面區(qū)域,等等,這些探索和研究都為2D/3D互相轉(zhuǎn)換作出了貢獻(xiàn)。

成熟的服裝是三維虛擬縫合技術(shù),無(wú)疑會(huì)為服裝生產(chǎn)過(guò)程減少許多繁瑣的環(huán)節(jié),想要達(dá)到比較好的效果,對(duì)軟件仿真效果的研究是十分的重要。拿出兩個(gè)比較好的軟件PGM的3D runaway 和Lectra 的3D fit來(lái)表現(xiàn)緊身褲和基本褲的效果。

3D runaway 模擬的更體貼,面料表現(xiàn)的更平服, 而3D fit膝蓋褶皺較為真實(shí)。從整體上來(lái)看,兩款軟件的虛擬成衣都能基本達(dá)到近似真實(shí)樣衣的水平,基本能表現(xiàn)出所制作的版型。國(guó)內(nèi)外軟件的還是有一定的差距。而展示的效果也會(huì)影響著最終的效果。

3 服裝制版虛擬展示

在3D服裝CAD中虛擬展示是關(guān)鍵技術(shù)。其目的把顧客服裝真實(shí)再現(xiàn)于展示平臺(tái),以滿(mǎn)足虛擬試衣的真實(shí)感。其研究主要著重在人體測(cè)量技術(shù)及建模,織物仿真,三維虛擬縫合等技術(shù)的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題上。對(duì)現(xiàn)有的3D服裝CAD技術(shù)產(chǎn)品的研究還比較欠缺。國(guó)內(nèi)的資源缺乏很多,沒(méi)有對(duì)現(xiàn)有3D服裝產(chǎn)品這一方面進(jìn)行深入的他探討。國(guó)內(nèi)對(duì)3D服裝技術(shù)的研究,由于服裝并非剛體,所以虛擬出來(lái)的服裝狀態(tài)和真實(shí)服裝還存在一定程度的差異。

目前,服裝虛擬研究中研究中的建模方法主要有幾何建模、物理建模和混合建模三大類(lèi)［3］。每個(gè)建模都有優(yōu)點(diǎn)和不足。幾何建模比較注重布料的外觀形態(tài),效仿面料織物的質(zhì)感就大大不足,效果較差。而物理建模就能很好的表現(xiàn)出面料的質(zhì)感,而運(yùn)算的速度過(guò)慢。把他們的優(yōu)點(diǎn)放在一起,由優(yōu)點(diǎn)補(bǔ)互相的缺點(diǎn),就得出混合建模。

Kunii等建立了服裝模型并實(shí)現(xiàn)了服裝褶皺的模擬。模擬的服裝既外形準(zhǔn)確,又有豐富的懸垂感及質(zhì)感變化；Oshita和Makinouchil提出在稀疏粒子上使用幾何方法生成褶皺細(xì)節(jié)。Cordier和 Magnenat-Thaimann對(duì)服裝的不同部分采用不同的方法,然而對(duì)于服裝如長(zhǎng)裙卻只能使用傳統(tǒng)的方法,漂浮服裝的模擬是這一模擬的瓶頸,Kang和Choi 對(duì)含有大量質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)-彈簧模型提出有效的快速模擬方法［2］。這一設(shè)計(jì),不僅能體現(xiàn)出服裝最終的質(zhì)感,還能體現(xiàn)出服裝穿著的整體效果,以便達(dá)到理想的設(shè)計(jì)。

在Marvelous Designer 軟件中,設(shè)計(jì)版型這一部分的頁(yè)面控制分為兩部分,左面界面是三維虛擬人臺(tái)展示,而右面是二維版型設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)師在右界面進(jìn)行打版的同時(shí),左界面也會(huì)在三維的虛擬人臺(tái)上展現(xiàn)三維衣片。在對(duì)二維制版的版型進(jìn)行不同的設(shè)計(jì),同時(shí)都會(huì)在左側(cè)界面展現(xiàn)出來(lái)。制作衣片展現(xiàn)效果逼真。這款軟件還在很多的影視作品、游戲、服裝行業(yè)都有所應(yīng)用。制作電影“霍比特人”中,為了達(dá)到一定的拍攝效果,需要演員做出高難度的動(dòng)作,避免演員受傷,一些鏡頭需要三維虛擬的設(shè)計(jì)。里面把服裝的褶皺和漂浮等一些質(zhì)感都表現(xiàn)的很出色。這款軟件強(qiáng)大到不止可以制作服裝還可以制作角色。里面的衣服設(shè)計(jì)虛擬工作需要用到這款軟件。

4 3D服裝制版

在現(xiàn)如今的3D服裝CAD技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展到可讓服裝設(shè)計(jì)師直接在計(jì)算機(jī)3D人體模特上,利用交互方式進(jìn)行設(shè)計(jì)、修改、添加結(jié)構(gòu)線(xiàn)等操作,完成3D效果圖,并可隨意進(jìn)行顏色、面料和畫(huà)型的組配。服裝設(shè)計(jì)本身是一種藝術(shù),設(shè)計(jì)者很難在一開(kāi)始就確定最終的服裝外形,提高設(shè)計(jì)過(guò)程的簡(jiǎn)潔性與可交互性,方便了設(shè)計(jì)師更直觀的觀察與設(shè)計(jì)。

在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VR方面進(jìn)行研究,處于領(lǐng)先地位的美國(guó)CDI的三維時(shí)裝設(shè)計(jì)系統(tǒng)(3D-FASHION-DESIGN-SYSTEM)。系統(tǒng)可在三維人體模型上進(jìn)行三維服裝設(shè)計(jì),從圖形庫(kù)生成三維人體模型,然后在模型上繪制款式線(xiàn)并生成服裝輪廓。

在服裝設(shè)計(jì)中,還必須考慮人體的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)尺度,還要考慮有利于人體正?；顒?dòng)所需的運(yùn)動(dòng)度。以此在服裝的造型階段,考慮到相對(duì)于人體的放松量進(jìn)行設(shè)計(jì),相應(yīng)的3D衣片通過(guò)構(gòu)造服裝的結(jié)構(gòu)線(xiàn)也隨之形成。系統(tǒng)融入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),具有應(yīng)力分析功能,在服裝的基本版型上設(shè)計(jì)不同款式,在設(shè)計(jì)褶皺時(shí),相應(yīng)的三維立體展示就會(huì)體現(xiàn)出褶皺后在服裝上效果有明暗變化具有立體感。可以較逼真體現(xiàn)服裝面料的質(zhì)感,并結(jié)合光影和場(chǎng)景使設(shè)計(jì)者能相對(duì)直觀的感受和體驗(yàn)設(shè)計(jì)作品。

通過(guò)以上一些列的設(shè)計(jì),利用3D基型來(lái)生成紙樣最初是為了定制服裝服務(wù)。設(shè)計(jì)師通過(guò)交互式光標(biāo)直接在3D服裝基型上進(jìn)行修改得到新的服裝3D紙樣。系統(tǒng)為設(shè)計(jì)師提供了不同尺寸的3D基型。通過(guò)100多個(gè)服裝紙樣設(shè)計(jì)參數(shù),系統(tǒng)就運(yùn)行參數(shù)化程序,生成滿(mǎn)足這些參數(shù)條件和人體形狀的服裝3D曲面,隨后使用時(shí),在3D基型的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)生成新的服裝3D紙樣［1］。

Marvelous Designer 是韓國(guó)近幾年設(shè)計(jì)出的軟件,關(guān)于這一點(diǎn)做的不錯(cuò)。擁有直觀的圖案設(shè)計(jì)功能,就完全可以用它來(lái)創(chuàng)建自己的風(fēng)格。強(qiáng)大的拆線(xiàn)功能實(shí)現(xiàn)了自由曲線(xiàn)繪制與三維立體裁剪同步的互動(dòng),而且任何形式的修改都可以立即反映在三維實(shí)時(shí)立體裁剪服裝設(shè)計(jì)界面中?？梢詭椭阒谱鞒龊驼鎸?shí)服裝一樣的虛擬服裝。不僅可以制作基本的基本版型,還可以制作復(fù)雜的版型和各種花紋的職業(yè)裝,就連扣子、褶皺、視頻的物理屬性也可以表現(xiàn)出來(lái)。關(guān)于系統(tǒng)方面,能更好的和其他3D軟件進(jìn)行兼容,通過(guò)準(zhǔn)確快速的模擬可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的服裝修改和試穿。它還具備了以往軟件不具備的功能。滾邊、熨燙、放置在縫紉的板片和繃針等等,在制版的過(guò)程當(dāng)中,3D也會(huì)更逼真的展現(xiàn)出來(lái)。

5 3D服裝CAD設(shè)計(jì)和制版技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

盡管三維服裝CAD技術(shù)制版還不夠成熟,要達(dá)到實(shí)用階段還有許多問(wèn)題需要解決,但其在直觀性、合理性、真實(shí)感等方面的優(yōu)勢(shì)足以表明三維服裝CAD制版技術(shù)的確是服裝CAD制版技術(shù)的主要發(fā)展方向。

1、信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用；3D服裝CAD制版技術(shù)與信息數(shù)據(jù)化、網(wǎng)絡(luò)化,以及遠(yuǎn)程交流技術(shù)結(jié)合與應(yīng)用,將是服裝企業(yè)發(fā)展的方向。

2、3D動(dòng)態(tài)發(fā)展；近幾年來(lái),3D動(dòng)態(tài)技術(shù)是各大CAD公司研究開(kāi)發(fā)的一大方向、但其研究難度較大。從平面設(shè)計(jì)到立體設(shè)計(jì),應(yīng)用交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)幾何中的最新技術(shù)成果,建立3D動(dòng)態(tài)的服裝模型,解決服裝設(shè)計(jì)中2D到3D、3D到n維的轉(zhuǎn)換,是服裝CAD研究的重要課題之一。若這一技術(shù)能真正突破,將會(huì)給服裝產(chǎn)業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域帶來(lái)一場(chǎng)重大革命。

3、智能發(fā)展；以后的制版系統(tǒng)還會(huì)更人性化的。在某種程度上具有設(shè)計(jì)師般的智能和思維方法。

4、簡(jiǎn)捷化的發(fā)展；軟件設(shè)計(jì)思路的邏輯關(guān)系、操作平臺(tái)的舒適性、界面的人機(jī)交互性等,都會(huì)對(duì)軟件運(yùn)用過(guò)程產(chǎn)生很大的影響。從今后發(fā)展趨勢(shì)看、應(yīng)用系統(tǒng)更多的面相非設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的操作人員。以后的復(fù)雜系統(tǒng)操控界面會(huì)簡(jiǎn)捷化。

5、擴(kuò)充版型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)；人們對(duì)服裝版型的要求不斷的提高,對(duì)版型的數(shù)據(jù)會(huì)越來(lái)越精確,越來(lái)越多。只要隨潮流趨勢(shì)的發(fā)展不斷的對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的擴(kuò)充,得到大量的信息。

6 總結(jié)

隨著國(guó)內(nèi)的三維服裝CAD制版技術(shù)的發(fā)展,其在直觀性、合體性、真實(shí)感等方面的優(yōu)勢(shì)足以使3D服裝CAD系統(tǒng)成為未來(lái)服裝系統(tǒng)的主流發(fā)展方向之一。服裝CAD制版智能化不僅對(duì)服裝設(shè)計(jì)者的工作情境、技能成長(zhǎng)有影響,還對(duì)服裝企業(yè)的產(chǎn)量增加、產(chǎn)品質(zhì)量保證等有影響,都有著相當(dāng)重要的意義。但是還有不足,在向外國(guó)新技術(shù)學(xué)習(xí)的同時(shí),還要抓住自主創(chuàng)新的方向。

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［8］Marvelous Designer官網(wǎng).http://www.marvelousdesigner.com/.

安梅雪(1991-),女,漢,遼寧省人,在讀服裝設(shè)計(jì)研究生。研究方向：服裝結(jié)構(gòu)與功能性研究。