參數(shù)化設計在服飾設計領域的應用與探索

陳 煒， 易 港

(廣西師范大學 設計學院,廣西 桂林 541000)

在傳統(tǒng)服飾設計中，為了滿足客戶個性化定制需求，設計師需要花費大量人力及時間去制作服飾，此過程不僅延長了客戶等待的時間，還影響設計師的工作效率。隨著科學技術的進步，參數(shù)化設計逐漸被應用于服飾設計領域，其通過數(shù)據(jù)計算幫助設計師尋求多元化的設計方案，使產(chǎn)品造型變化多樣，既可降低成本又能提高工作效率。

文中通過對參數(shù)化設計的概念介紹，梳理參數(shù)化設計在服飾領域的應用概況，并基于參數(shù)化設計理念進行服飾設計實踐，為參數(shù)化設計在服飾實際應用中提供參考。

1 參數(shù)化設計的概念及對行業(yè)的影響

1.1 參數(shù)化設計的基本原理

參數(shù)化設計是將工程本身編輯為函數(shù)的過程，通過修改初始條件并經(jīng)計算得到工程結(jié)果的設計過程[1]。參數(shù)化設計主要分為兩個部分：①參數(shù)化圖元，參數(shù)化圖元可通過調(diào)整圖元，使圖形以不同的形式呈現(xiàn)，并保持數(shù)字建模的所有內(nèi)容；②參數(shù)化修改引擎，參數(shù)化修改引擎可在用戶設計過程中自動反映其他相關聯(lián)的部分[1]，從而提高工作效率與質(zhì)量。

參數(shù)化設計軟件包括Pro/Engineer，UG，SolidWorks，CATIA，Grasshopper，其中最常用的是Grasshopper。Grasshopper的兩個特征為幾何功能與編程環(huán)境，其特點為：①通過輸入命令，快速獲取不限于原來形狀的模型；②修改命令，通過修改參數(shù)化命令直接得到修改結(jié)果。參數(shù)化設計給設計行業(yè)帶來了顛覆性的變化，幫助設計師在復雜的服飾設計工作中提高效率。參數(shù)化設計應用軟件對比見表1。由表1可知，Grasshopper更適用于服飾設計，其插件可以豐富服飾表面肌理，迅速完成大量重復性的復雜運算[2]。

表1 參數(shù)化設計應用軟件對比

1.2 參數(shù)化設計對不同行業(yè)的影響

參數(shù)化提倡非線性設計，設計師將非流線型元素融入不同領域造型設計中。著名設計師扎哈·哈迪德將參數(shù)化設計應用在建筑領域，設計出許多知名建筑，如北京銀河SOHO建筑群、蓋達爾·阿利耶夫文化中心、Dominion辦公大樓、廣州大劇院等，其設計打破了傳統(tǒng)的建筑構(gòu)成，營造出極其夸張的視覺效果，形成獨特的設計風格。近年來，參數(shù)化設計不僅在建筑領域迅速發(fā)展，家居用品、服飾設計等領域也有許多新的探索實踐。如戴欣偉[3]將參數(shù)化設計出的紋理應用到家居產(chǎn)品椅子上，給參數(shù)化在家居產(chǎn)品中的應用提供了參考。劉宗明等[4]按照參數(shù)化設計思路結(jié)合燈具設計流程，呈現(xiàn)出不一樣的建模效果。李琳[5]以首飾作為載體，利用參數(shù)化建模軟件進行設計，并通過3D打印技術將其作品呈現(xiàn)出來。張婷婷[6]運用參數(shù)化設計和3D打印技術進行服裝設計，為參數(shù)化在服裝領域中的應用提供參考。孫睿[7]以“無器官身體”為理論支撐，利用參數(shù)化設計與3D打印技術進行可穿戴產(chǎn)品設計與應用，使用戶感受到其產(chǎn)品帶來的樂趣。

隨著用戶對個性化的追求，不同領域的私人訂制需求越來越多，參數(shù)化設計能夠幫助設計師加快模型的生成，提高工作效率，未來的設計服務也會因參數(shù)化設計而發(fā)生很大變化。參數(shù)化設計在不同領域的應用案例見表2[8]。

表2 參數(shù)化設計在造型中的應用案例

2 參數(shù)化設計在服飾設計造型中的應用

參數(shù)化在設計過程中是感性與理性的相互融合，參數(shù)化設計通過周密的方法和思維打破原有的服裝造型，并利用非線性元素對服裝造型進行創(chuàng)新設計。

2.1 感性層面的應用

基于馬斯洛5個層次理論，將參數(shù)化設計應用到服飾設計中，可滿足用戶在感性層面上的心理需求，實現(xiàn)用戶對個性化的追求。就服飾設計本身而言，在實現(xiàn)客戶對產(chǎn)品基本使用功能需求外，還要挖掘客戶的心理需求，使客戶在穿著服飾時不僅展現(xiàn)自我個性化、獨特的一面，同時也要使服飾成為區(qū)別他人的標志。

就批量生產(chǎn)服飾而言，其主要功能是遮體避羞，但為了滿足用戶更高層面的需求，可以對服飾外觀進行創(chuàng)新設計。傳統(tǒng)服飾設計方法與參數(shù)化設計方法相比，其相同之處在于均會在滿足服裝基本功能的前提下，考慮材料、成本與服飾造型，而不同之處為參數(shù)化設計是通過數(shù)據(jù)計算以及不斷調(diào)整參數(shù)進行設計方案修改，由此使紋樣與造型千變?nèi)f化，這是人工難以達到的效果。

就個性化定制服飾而言，通過修改相應參數(shù)，使方案快速匹配定制要求。同時，參數(shù)化設計還可以通過數(shù)字運算生成新穎、令人驚嘆的獨特造型，給人們帶來全新的視覺感受，滿足用戶追求個性與自我的需要。除服裝個性化定制外，服裝配飾如戒指、手鐲、包包等也都可以進行參數(shù)化再設計，創(chuàng)造出獨特的外觀及空間形態(tài)。同時，設計師也可以結(jié)合中國少數(shù)民族服飾特點，利用參數(shù)化設計制作出具有民族特色的服飾品。

2.2 理性層面的應用

參數(shù)化在服飾造型轉(zhuǎn)化為實物的過程中，通過數(shù)據(jù)計算將多曲面、不規(guī)則的服飾造型導入二維或者三維參數(shù)設備中進行修改，最后由人工、激光定位等方式重新組裝在一起。此方法主要通過相關設備對服裝數(shù)據(jù)進行理性分析，從而使服裝造型更加貼合人體。

常用的服裝參數(shù)化設備：①三維掃描儀，三維掃描儀可根據(jù)不同人群形體進行測量，獲取有效數(shù)據(jù)并建立客觀、精確的人體特征數(shù)據(jù)庫，使服飾更具人性化，提高服飾的適體性，使產(chǎn)品真正做到以人為本。 ②3D打印機，通過3D測量系統(tǒng)獲取客戶人體數(shù)據(jù)，最后使用3D編織機打印成型，3D打印機快速、高效的工作方式，有效地縮短了產(chǎn)品工期。同時，人們還可以利用3D打印新材質(zhì)進行創(chuàng)新設計。如在設計一些少數(shù)民族或私人定制服飾時，可利用3D打印技術，對服裝材料進行替換，增強服飾造型的科技感，將現(xiàn)代技術、新材料與民族元素進行結(jié)合，使產(chǎn)品更加時尚美觀。服飾3D打印材質(zhì)分析見表3[9]。

表3 服飾3D打印材質(zhì)分析

2.3 應用實例

在早期服飾設計中很多信息是比較概念化的，設計師需要花費大量的時間與精力去修改、完善細節(jié)，而參數(shù)化設計可以幫助設計師快速理清信息建立服裝造型框架。如HAKES J利用參數(shù)化技術設計的流線型高跟鞋打破了傳統(tǒng)鞋子的造型，形成自己獨特的風格。WIDRIG D建筑師與HERPEN I設計師合作，利用3D打印技術設計的服飾作品，不僅用戶穿起來非常舒適，同時還能產(chǎn)生經(jīng)濟效益。參數(shù)化在服飾領域的應用實例見表4[10]。

表4 參數(shù)化在服飾領域的應用實例

3 影響參數(shù)化設計的因素及優(yōu)勢與局限

3.1 影響因素

參數(shù)化設計在服飾設計中的影響因素包括風格、形態(tài)、制造和教育4方面，具體分析如圖1所示。

圖1 影響因素與關系 Fig.1 Influencing factors and relationships

1)風格。設計發(fā)展至今已有多種風格，現(xiàn)代設計偏向簡潔風格，參數(shù)化設計的融入，給現(xiàn)代設計帶來了新活力。參數(shù)化設計的崛起，是數(shù)字化文明取代工業(yè)文明的表現(xiàn)[11]。

2)形態(tài)。對于傳統(tǒng)造型而言，參數(shù)化設計出的形態(tài)遠遠超出人們的想象，呈現(xiàn)出一種時尚又新奇的造型，這是傳統(tǒng)制圖方式難以達到的效果，參數(shù)化使技術與藝術得到完美融合。

3)制造。目前的產(chǎn)品加工制造較為復雜，對精度要求高，增加了模具制造成本，而參數(shù)化設計出的產(chǎn)品，大部分是以3D打印技術呈現(xiàn)，不僅提高了工作效率，還降低了生產(chǎn)成本。

4)教育。在參數(shù)化設計實踐中，需要將設計概念通過算法轉(zhuǎn)換成相應的參數(shù)，因此，對設計師的教育背景有一定要求，需要具備較強的幾何邏輯思維能力與編程思維能力。

3.2 優(yōu)勢與局限

1)優(yōu)勢。參數(shù)化設計最早應用于建筑設計領域[12]，由于參數(shù)化的諸多優(yōu)勢，逐漸從建筑領域向服飾設計領域展開。參數(shù)化設計在服飾領域的優(yōu)勢：①參數(shù)化數(shù)據(jù)可以對有機曲面、褶皺及變形的復雜形態(tài)服飾進行高精確設計，這是傳統(tǒng)設計工具所達不到的效果；②參數(shù)化設計可快速生成服飾效果，給客戶提供多種備選方案，高效又便捷；③采用傳統(tǒng)服飾設計方法工作量較大，不僅費時費力，可能最終還達不到滿意的效果，而參數(shù)化設計則可以快速進行多種方案設計，提升設計師工作效率；④在傳統(tǒng)設計路徑中，需先通過草圖進行初稿設計，然后不斷修改和完善，最后進行模型可視化，其過程較為復雜，而參數(shù)化設計則通過搭建參數(shù)間的邏輯關系，不斷調(diào)節(jié)參數(shù)就可快速調(diào)整模型，為設計師提供全新的設計路徑。

2)局限性。參數(shù)化雖能設計出概念新潮、視覺效果強的作品，但過于依賴計算機所帶來的新形態(tài)，使產(chǎn)品缺少人情味；參數(shù)化設計可對復雜形態(tài)的服飾進行高精確設計，但設計出的產(chǎn)品造型及結(jié)構(gòu)復雜，使傳統(tǒng)模具制作難度及成本增加，生產(chǎn)效率降低，甚至有些造型無法制造模具，導致一些優(yōu)秀參數(shù)化作品的生產(chǎn)受到限制，這是每個設計師需要考慮的問題。

4 案例實操

利用Grasshopper與Rhino軟件打造一款造型時尚的創(chuàng)意手包，具體流程如下：

1)在Rhino里先建立曲線，啟動Grasshopper后，通過point命令中的set one point捕捉Rhino里建立好的曲線，并將其導入Grasshopper，通過divide curve命令使得曲線分點，再用curve 命令把曲線之間的點連接起來，line命令則是把上下兩曲線間的點連成線。參數(shù)化組件及模型如圖2所示。

2)對手包造型進行參數(shù)化，并加以非線性造型設計，將最開始在Grasshopper里捕捉到的曲線增加點數(shù)，通過pipe variable進行厚度疊加，使手包具有層次感，同時將線圈口用pipe命令中的flat連接成實體，此時，整個手包結(jié)構(gòu)已成型，再通過slider命令控制參數(shù)大小，在改變參數(shù)的同時，曲線也會跟著參數(shù)數(shù)值而發(fā)生相應的變化生成不同造型。手提包優(yōu)化造型如圖3所示。手提包設計效果如圖4所示。

圖2 參數(shù)化組件及模型 Fig.2 Parameterized component diagram and model

圖3 手提包優(yōu)化造型 Fig.3 Optimization modeling diagram of handbags

圖4 手提包設計效果 Fig.4 Handbag design effect diagram

在實操案例過程中，通過搭建參數(shù)不斷對模型進行修改和完善，生成用戶滿意的形態(tài)，此方法可高效且快速改變手提包造型，不僅節(jié)約時間和成本，還可給用戶提供多種設計方案。參數(shù)化在設計過程中更具有科學性而非主觀性，設計師在這個過程中要注重形體之下的內(nèi)在邏輯，重視設計方法論，這既是參數(shù)化設計表現(xiàn)的魅力,也是豐富服飾造型結(jié)構(gòu)的科技化方式[6]。

5 結(jié)語

隨著數(shù)字化時代的到來，服飾發(fā)展逐漸多樣化，大眾對服飾設計的要求也越來越高。文中通過梳理參數(shù)化技術在服飾設計領域的應用，發(fā)現(xiàn)此方法可以通過數(shù)據(jù)的理性分析幫助設計師快速建立多種模型設計方案，提高設計師工作效率，同時也可以根據(jù)用戶需求進行個性化定制，如利用不同材料與現(xiàn)代技術相結(jié)合，打造具有時尚感、科技感的現(xiàn)代服飾，滿足用戶追求自我個性的心理需求。此外，通過時尚手包進行案例實操，論證了此方法的可行性。參數(shù)化技術的應用打破了傳統(tǒng)設計流程，豐富了服飾產(chǎn)品的形式，為服飾設計行業(yè)帶來了新思路，且隨著數(shù)字化應用的不斷深化，參數(shù)化設計將成為未來服飾設計領域發(fā)展的新趨勢。