虛擬人動畫中的三維服裝仿真技術(shù)初探

楊治錚+曹梓鈺

摘 要：近幾年，虛擬現(xiàn)實及計算機圖形有關(guān)技術(shù)快速發(fā)展建設(shè)過程中，三維服裝仿真也得到高度關(guān)注。三維服裝仿真作為三維服裝CAD系統(tǒng)內(nèi)重要內(nèi)容，可以有效應(yīng)對二維CAD在設(shè)計上面存在的問題。與此之外，設(shè)計人員及用戶可以通過計算機現(xiàn)實屏幕，從多個方面對三維人體著裝效果了解，具有良好發(fā)展前景。本文在對虛擬人動畫中的三維服裝仿真技術(shù)分析研究中，以三維人體形態(tài)建模技術(shù)作為研究對象，對人體建模方法及變形技術(shù)進行了解，最終控制體構(gòu)造與模型變化作為研究對象，希望能夠從人體建模層面對虛擬人動畫三維服裝仿真技術(shù)有著全面了解。

關(guān)鍵詞：人體建模方法；虛擬人動畫；三維服裝仿真技術(shù)

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1005-5312（2017）21-0191-01

計算機硬件性能在快速發(fā)展建設(shè)過程中，三維服裝仿真計算數(shù)量也顯著增加，對應(yīng)用系統(tǒng)交互及實時性造成嚴重影響，尤其是真實感模擬環(huán)境上面。三維服裝仿真技術(shù)雖然沒有在影視制作內(nèi)應(yīng)用，主要原因是由于三維服裝仿真技術(shù)實時性及交互性得不到有效保證。與此相比較，對算法類別進行了解，提升算法效率，就顯得尤為重要。

一、人體建模方法

1.基元構(gòu)造方法。人體交互式模型在構(gòu)建內(nèi)，最為直接想法就是通過幾何基元實現(xiàn)。按照幾何基元類型及構(gòu)造，主要可以將基元劃分為四種類別，分別為表面模型、體模型、復(fù)合多層模型及桿狀模型?；獦?gòu)造方法在人體建模內(nèi)應(yīng)用，交互設(shè)計具有良好靈活性，這也就表示應(yīng)用的干預(yù)數(shù)量顯著提升，進而在人體總體建模內(nèi)效率相對低下。此外，部分基元構(gòu)造方法在應(yīng)用內(nèi)精確度雖然要遠遠超過人體模型，但是對于人體結(jié)構(gòu)知識及幾何技能要求較為嚴苛，對基元構(gòu)造方法應(yīng)用范圍造成嚴重影響①。

2.模型重建方法。傳統(tǒng)CAD逆向發(fā)展建設(shè)內(nèi)，重要研究課題為測量信息構(gòu)建物體模型。設(shè)備物理性能在不斷完善改進內(nèi)，信息精確性可以顯著提升，建模所涉及到的對象范圍逐漸拓寬，研究人員對人體模型重建深入分析研究。建模物體形狀信息類別在逐漸增加情況下，原有機械式探針雖然可以對物體表面進行全面并且精確判斷，但是測量速度十分緩慢，需要與物體相接觸。三維掃描設(shè)備建模內(nèi)應(yīng)用，可以有效解決傳統(tǒng)機械式探針存在的問題。要是從個工作原理層面進行劃分，三維掃描設(shè)備主要可以劃分為兩個類型，分別為被動式掃描儀、激光測距掃描儀②。

二、控制體構(gòu)造與變形建模

人體建模系統(tǒng)內(nèi)，主要包含兩個控制體，分別為圍度變形與模板長度，進而保證將變形技術(shù)人體建模系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用，僅僅是控制方法存在一定差別。

1.長度變形控制：（1）長度變形控制體構(gòu)造。在對模板與長度變形控制體之間的關(guān)聯(lián)分析研究內(nèi)，通過上臂長度控制體進行分析，具體結(jié)構(gòu)如圖一所示。位移平面與基準平面坐標系在構(gòu)建內(nèi)，以軸曲線作為坐標原點，局部坐標與初始坐標全部設(shè)置在坐標系y軸內(nèi)，對局部坐標與初始坐標之間的點積進行判斷，點積數(shù)值要是小于零，也就表示初始坐標為負。軸線局部活動框架在設(shè)計內(nèi)，以旋轉(zhuǎn)插值方式作為原理，了解頂點在模型網(wǎng)格內(nèi)的關(guān)聯(lián)情況。為了能夠讓上臂長度可以變形，筆者在對基準平面局部坐標系構(gòu)建內(nèi)以軸線作為向量，進而對上臂長度實際數(shù)值進行測量。長度在出現(xiàn)變形內(nèi)，主要是通過轉(zhuǎn)移坐標點，進而獲取最新長度數(shù)值。對曲線進行調(diào)整，同時將曲線數(shù)值看做長臂活動框架，對模型網(wǎng)格內(nèi)頂點位置進行了解。（2）長度變形。人體特征參數(shù)長度變形量在確認內(nèi)，主要是按照一定比例，對測量段數(shù)及特點進行了解，用戶也可以按照建模系統(tǒng)內(nèi)所提供的數(shù)值，對人體特征參數(shù)長度進行調(diào)整。與此之外，全部長度測量可以構(gòu)成樹樁結(jié)構(gòu)，根節(jié)點為腰平面。

2.圍度變形控制。圍度變形控制主要由四部分構(gòu)成，分別為影響域、測量平面、剖分平面及控制曲線。影響域主要是對模型網(wǎng)格內(nèi)頂點進行確認，主要采取手動調(diào)節(jié)方式。人體正中線位置內(nèi)，可以將模型劃分為兩個完全對稱的內(nèi)容。通過正交側(cè)視圖觀察③。左側(cè)平面按照一定順序?qū)?jié)點位置確定，隨機選取三條樣條，就可以獲取軸曲線。

三、結(jié)論

綜上所述，三維服裝仿真技術(shù)在虛擬人動畫內(nèi)應(yīng)用，可以有效地將虛擬試衣、服裝設(shè)計、信息提取等技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計人員可以按照自身設(shè)計理念，按照不同形態(tài)特點對虛擬模特穿著效果進行修改，與二維服裝衣片相結(jié)合，保證服裝設(shè)計合理性，合理選擇布料及花色，借助三維服裝仿真系統(tǒng)展現(xiàn)自身觀點，更加直觀感受服裝設(shè)計的效果，彰顯自身的設(shè)計理念。

注釋：

①劉賞.適于網(wǎng)絡(luò)試穿的快速三維服裝仿真方法[J].計算機工程與應(yīng)用，2010（08）：78-80.

②姜延，王瑞.虛擬服裝縫制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].北京服裝學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2010（01）：1-7.

③劉正東.通用三維服裝模型的強約束動態(tài)仿真方法[J].計算機工程與科學(xué)，2017（02）：371-377.