探究交互式虛擬服裝展示系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與設(shè)計(jì)

徐倩倩

摘 要：虛擬展示就是將VR技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品展示中，這對于傳統(tǒng)的服裝展示來說是一種創(chuàng)新，而要想將虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用到服裝展示中，需要注意的問題很多，同時(shí)需要解決的問題也是多種多樣的，嚴(yán)格來說屬于數(shù)字化設(shè)計(jì)中的一種應(yīng)用。近年來虛擬現(xiàn)實(shí)在國內(nèi)已經(jīng)并不陌生，這也讓各個(gè)行業(yè)對虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用變得非常熱門，將其應(yīng)用到服裝展示中，是對服裝設(shè)計(jì)的一種革新。本文研究的其實(shí)就是一種利用計(jì)算機(jī)，對服裝設(shè)計(jì)提供輔助，用虛擬的方式制作各類面料和材質(zhì)，同時(shí)也是對人模特的模擬。這樣就可以實(shí)現(xiàn)理想中的光影效果。該系統(tǒng)可以避免服裝與人體在交互階段造成的一系列問題，希望通過本文的研究，可以對服裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域的進(jìn)步提供良好的參照。

關(guān)鍵詞：交互式 虛擬服裝展示 設(shè)計(jì)

虛擬現(xiàn)實(shí)、交互技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)是目前人們廣泛關(guān)注的話題，促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)已經(jīng)成為人們生活中并不罕見的事物，在各行各業(yè)都有不同的應(yīng)用，同時(shí)在服裝領(lǐng)域也是一樣，以往手工的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)無法滿足實(shí)際需求，用先進(jìn)科技革新設(shè)計(jì)手段，成為信息化發(fā)展的必然趨勢，而虛擬服裝設(shè)計(jì)則是成為一種全新的嘗試，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)以及交互技術(shù)，讓服裝展示以及面料服飾的形式變得虛擬，實(shí)現(xiàn)了無紙化設(shè)計(jì)，用便于進(jìn)行互動展示。虛擬化的服裝設(shè)計(jì)以及交互技術(shù)可以讓樣衣制作的一系列過程得到模擬，而模特試衣也可以獲得全新的體驗(yàn)，設(shè)計(jì)是可以用虛擬構(gòu)建的方式，通過布料庫對服裝進(jìn)行隨心所欲的設(shè)計(jì)，對著裝效果進(jìn)行瀏覽也變得更加便捷，與以往的手段相比，在生產(chǎn)周期上縮短了很多，同時(shí)設(shè)計(jì)成本也更加低廉，布料具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而且容易受到外界影響，對布料進(jìn)行模擬也是非常有難度的，在虛擬環(huán)境中，要想保持布料的相對真實(shí)的感覺也是非常難得，這對系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出更多需求。

一、系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)目標(biāo)

該系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)就是建立成一個(gè)對真實(shí)世界進(jìn)行全面模擬的三維平臺，用于服裝展示，處于虛擬環(huán)境中，這樣就可以通過該系統(tǒng)對服裝以及運(yùn)動模特的動作進(jìn)行查看與跟隨，同時(shí)借助交互式點(diǎn)擊，對服裝對象進(jìn)行點(diǎn)擊操作，可以查看服裝的具體屬性以及相關(guān)說明。也能夠通過點(diǎn)擊操作，查看服裝庫中的各類服裝，點(diǎn)擊不同的圖標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)虛擬的交互換衣流程，這體現(xiàn)了如今計(jì)算機(jī)技術(shù)對服裝設(shè)計(jì)是完全可以提供輔助的，并且具備更加強(qiáng)大的功能，該系統(tǒng)是對以往服裝設(shè)計(jì)的一種顛覆，近年來已經(jīng)開始不斷研究，并被相關(guān)領(lǐng)域關(guān)注，可以說對服裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域的進(jìn)步起到極大的推動作用。

2.功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

首先需要借助建模工具，對人體模特建立相應(yīng)的模型，三維服裝也需要建立相應(yīng)的模型，人體動作需要進(jìn)行設(shè)置，將模型與動作設(shè)置好后，就可以將處理好的動作和模型向虛擬平臺的Virtools引擎上進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)入，這樣Virtools引擎就可以加載出有關(guān)模型以及屬性的數(shù)據(jù)信息，并建立相應(yīng)的是視景數(shù)據(jù)庫。借助交互板塊可以實(shí)現(xiàn)交互設(shè)置，然后就是場景優(yōu)化功能。所謂場景優(yōu)化，實(shí)際上就是對效果進(jìn)行渲染，對場景模型進(jìn)行優(yōu)化，讓用戶可以輕松通過系統(tǒng)，對服裝效果進(jìn)行瀏覽。

二、服裝視景數(shù)據(jù)庫建立

1.建模

對服裝進(jìn)行三維建模的方法有很多種，首先比較多的一種就是借助專門的建模軟件，在軟件上會有多邊形建模的功能，對衣服的輪廓進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后可以對相應(yīng)的修改器，模擬出類似真實(shí)世界的服裝形態(tài)，這是一種比較簡單的方法。其次有一種方法就是借助圖形學(xué)中的方法，用樣條線對服裝進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出虛擬服裝的圖案，然后借助修改器將補(bǔ)貼的面板進(jìn)行合理的縫合，這樣各部分就可以構(gòu)成完成的服裝形態(tài)，借助相應(yīng)的修改器還是對真實(shí)世界進(jìn)行模擬，從而可以展示出具體的服裝形態(tài)。最后的一種方法是通過外部應(yīng)用，導(dǎo)入有關(guān)的樣條線圖案，之后的步驟與第二種方法基本相同，借助不同的修改器對服裝進(jìn)行模擬和組合，總之是對真實(shí)世界進(jìn)行模擬，然后展示出服裝形態(tài)。下面將要介紹在其中會用到的幾種修改器。

Cloth 修改器所負(fù)責(zé)的是對布料的模擬，可以為角色創(chuàng)建出一衣服。Cloth 模擬是對服裝在真實(shí)世界中的一系列反應(yīng)進(jìn)行模擬，要想實(shí)現(xiàn)這一環(huán)節(jié)，需要完成布料模擬，然后選擇對象。

Garment Maker 模擬實(shí)際上模擬的是現(xiàn)實(shí)中的服裝制作的一些方法，通過對布片形狀進(jìn)行裁剪，然后進(jìn)行縫合，這種方式與現(xiàn)實(shí)中服裝制作相差無幾，需要注意的就是面板圖案。服裝的圖案通常會使用生活中不會經(jīng)常遇到的一些類型，而通過Garment Maker模擬也可以幫助用戶實(shí)現(xiàn)簡單的樣條線設(shè)計(jì)，并將其以網(wǎng)絡(luò)的形式展現(xiàn)出來，然后對其進(jìn)行縫合。

2.建模

角色建模主要是借助建模軟件，其中的多邊形工具又將發(fā)揮出重要的作用，在模型建立階段，需要對視野整體以及角色總的面數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)計(jì)算，這樣才能盡可能維持面數(shù)不會超過最大的限制。若是存在一些非常復(fù)雜的環(huán)境，那么最理想的面數(shù)就是不超過800的數(shù)量，這是需要注意的。

3.動作設(shè)計(jì)

這其中需要注意的是，要引入中國風(fēng)格，角色中需要具備中國主題，為了達(dá)到這樣的效果，角色的動作設(shè)計(jì)上也會借鑒傳統(tǒng)民族的一些舞蹈動作，角色工作主要是用character studio來進(jìn)行動畫設(shè)計(jì)，這一組件中文可以被稱為角色工作室，是一種專門為角色建模設(shè)計(jì)出來的組件，其中為動畫設(shè)計(jì)提供全套工具。借助角色工作室，可以實(shí)現(xiàn)為角色建立起骨骼曾，然后對足跡的動畫進(jìn)行創(chuàng)建，根據(jù)重心等參考因素，自動對角色的移動動作進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造，自由的動畫形式也可以用于其它角色，例如飛行角色以及游動角色，在制作動作這方面，出口了對角色整體的位置以及走路的動作進(jìn)行制作，實(shí)際上跑步等每個(gè)動作都處于不斷循環(huán)的過程中，也就是說動作的起點(diǎn)與重點(diǎn)是一致的，處于同樣的角度與位置，這樣可以避免重復(fù)播放中出現(xiàn)跳格不順的狀態(tài)。

4.烘焙

主要是一些服裝模型是帶有紋理的，紋理烘焙就是要對模型每個(gè)面借助燈光的渲染效果，對場景進(jìn)行渲染，同時(shí)將渲染后的圖進(jìn)行平鋪，排列成相應(yīng)的紋理，并將坐標(biāo)生成出來。此坐標(biāo)只是可以用于此模型，而紋理在生成后，會賦予到相應(yīng)的模型上，在這種情況下，即便是沒有燈光，那么服裝模型本身也是會存在一定光影效果的，并可以實(shí)現(xiàn)具有非常高的真實(shí)感的面料效果。這種效果是非常強(qiáng)烈的，對于服裝設(shè)計(jì)而言，也是非常重要的一項(xiàng)優(yōu)勢。烘焙可以讓紋理制造的工作得到簡化，讓紋理數(shù)量有所減少，同時(shí)光影效果會有所強(qiáng)化，對于一些大場景動畫，也能夠?qū)Νh(huán)境起到進(jìn)一步渲染的作用，場景的編輯也能得到相應(yīng)的提速。要注意的是烘焙面數(shù)不需要太多。若是面數(shù)多，那么就會導(dǎo)致更多的圖形需要進(jìn)行拼排。每個(gè)面在紋理中就會占據(jù)更小的面積。這就會導(dǎo)致紋理產(chǎn)生破裂，同時(shí)也會導(dǎo)致展示效果被影響，可以將物體一分為二，這樣就可以分別進(jìn)行紋理烘焙。

5.與動作導(dǎo)出

創(chuàng)建好服裝以及角色需要的模型后，就可以將模型以及動作通過相應(yīng)的插件向著Virtools引擎中導(dǎo)出，需要導(dǎo)出相應(yīng)的格式，這樣才可以在Virtools引擎中實(shí)施交互設(shè)計(jì)，而在該系統(tǒng)中，角色交互比較復(fù)雜，服裝按照一定的類型進(jìn)行導(dǎo)出，同時(shí)角色的舞蹈動作也需要進(jìn)行導(dǎo)出，這樣就能夠借助交互控制，實(shí)現(xiàn)角色和動作導(dǎo)出的步驟。

三、交互平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.能設(shè)計(jì)

通過該系統(tǒng)，用戶可以借助計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)虛擬場景交互，這種交互式實(shí)時(shí)性的，可以控制虛擬的角色，并對服裝也能進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，服裝展示還可以借助角色的舞蹈動作觀察更加全面，對服裝進(jìn)行全方位展示，通過視景數(shù)據(jù)庫，用戶可以對服裝的各方面信息進(jìn)行查詢。該系統(tǒng)的交互功能體現(xiàn)的主要在角色運(yùn)動以及界面交互方面，而視覺展示等模塊也在其中發(fā)揮著重要的作用。

2.交互實(shí)現(xiàn)

首先就是角色運(yùn)動方面，主要是先確定骨骼的運(yùn)動，這樣可以在Virtools引擎中賦予相應(yīng)的角色，添加一些用于控制的模塊，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對角色運(yùn)動的控制，用戶可以通過鍵盤來對角色的幾個(gè)動作進(jìn)行簡單的控制與播放，借助一些模塊還可以實(shí)現(xiàn)角色始終保持處于地板位置上，不會漂浮起來。

然后就是視角展示

多視角展示是完全可以實(shí)現(xiàn)的，需要借助攝像機(jī)，在攝像機(jī)控制方面有一個(gè)非常重要的模塊，也就是Keyboard Camera Orbit交互模塊，該模塊可以對攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)具體的控制，同時(shí)也集成很多參數(shù)。

最后就是碰撞測試，在碰撞模塊中，需要建立一份清單，上面主要是可能會造成碰撞的一些障礙物，然后需要制定出在某個(gè)場景中，碰撞的具體對象，在對象上就可以添加障礙物的屬性，而角色與建筑的碰撞則是需要利用包圍盒技術(shù)。

3.平臺優(yōu)化

在碰撞處理中，會使用網(wǎng)格實(shí)例生成的手法。這種方式要想實(shí)現(xiàn)，需要建立二維網(wǎng)格，圖層數(shù)據(jù)庫中需要加入一個(gè)新的層，主要是負(fù)責(zé)碰撞處理，同時(shí)在網(wǎng)格的編輯過程中，需要繪制出包圍盒范圍，這樣才能進(jìn)行碰撞處理，最后還需要設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。為了讓運(yùn)算速度得到有效提升，需要讓紋理貼圖有所減小，貼圖小則速度就會更快，同時(shí)若是在場景中，小貼圖比較多，也可以制作出大的貼圖，然后通過分割形成不同材質(zhì)，這樣貼圖原本的品質(zhì)不會受到影響，但是運(yùn)算速度確實(shí)可以得到有效提升。

結(jié)語

總之，虛擬現(xiàn)實(shí)已經(jīng)成為一種趨勢，不僅是在服裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域，各行各業(yè)都需要順應(yīng)這樣的趨勢，對以往的一些方法和理念進(jìn)行革新，對于服裝設(shè)計(jì)來說，這樣既可以對設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)工作進(jìn)行優(yōu)化，也能讓客戶用更加便捷的方式感受到服裝穿著的效果。

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