基于CLO3D技術的針織服裝設計

李澤遠，張 茜

(北京服裝學院 服裝藝術與工程學院，北京 100029)

針對虛擬服裝的研究可以追溯到20世紀30年代，人們對織物建模的研究與嘗試。進入80年代中期，織物的仿真虛擬技術借助計算機圖形學快速發(fā)展。而服裝的精確模擬技術應用(即數(shù)字服裝)開始于1990年，瑞士日內瓦大學MIRALAB實驗室在“Flash Back”項目中，首次推出了Marylin 3D試衣形象，在織物虛擬技術的基礎上加入了人體建模、動態(tài)表現(xiàn)、碰撞檢測和反應等技術，為后期虛擬服裝的飛速發(fā)展奠定了基礎。

進入21世紀后，虛擬服裝向著更全面、更精準的方向發(fā)展。自2010年CLO3D技術開發(fā)以來[1]，不論是在產品的設計開發(fā)階段,還是展示售賣階段，虛擬服裝已經憑借自身優(yōu)勢在服裝行業(yè)有著較為廣泛和成熟的應用，助力服裝企業(yè)實現(xiàn)全渠道、多范圍的數(shù)字化轉型[2]。CLO3D軟件制作出的3D虛擬服裝，能夠集超高逼真度、可調整改版、可投入生產、可加速流程、可虛擬走秀、可虛擬試身等眾多虛擬服裝模擬軟件的優(yōu)點于一身[3]。然而關于CLO3D技術的現(xiàn)有研究及實踐主要集中于機織服裝設計領域，對于針織服裝的虛擬設計的理論研究及實現(xiàn)方式鮮有涉及[4]。

因此，本文以針織服裝的虛擬設計作為研究切入點，針對針織服裝的面料及其工藝手法的特殊性，借助CLO3D技術，并以實踐方式研究虛擬服裝呈現(xiàn)技術在針織服裝領域里的應用及其設計思路、方法，以補充該領域研究的不足，有助于CLO3D技術的拓展應用，促進針織服裝設計虛擬呈現(xiàn)技術的發(fā)展。

1 CLO3D技術在針織服裝設計中的作用

基于針織服裝面料彈性、服裝合體度和工藝要求等方面的特點，總結得出CLO3D技術在針織服裝設計領域具有以下3個作用：①可拓展針織服裝的設計方法；②可提升服裝的舒適性和合體性；③可提升針織服裝的生產效率。

1.1 服裝設計方法的拓展

CLO3D技術能夠幫助設計人員更高效地完成針織服裝設計，拓寬服裝在面料、版型、呈現(xiàn)方式等設計因素的邊界，以低成本、高效率、高創(chuàng)造力的設計模式彌補真實針織服裝在設計過程產生中的不足。

從面料的層面來看，CLO3D中自帶的針織面料可以滿足基本的虛擬針織樣衣的制作，面料屬性的自由調節(jié)功能在一定程度上保障了虛擬針織面料的真實性。

從版型的層面來看，由于針織面料富有彈性，一些較為緊身的款式無需省道便可達成預期的效果，但真實的打版過程難免會因為面料屬性、牽拉力度、固定針位置、側縫厚度等因素產生誤差，影響最終成衣的效果。而CLO3D的參數(shù)化打版功能可以很好地避免這些問題，讓版型更加精確。

從最終呈現(xiàn)的效果層面來看，設計人員可以借助CLO3D技術創(chuàng)造出與現(xiàn)實環(huán)境幾乎完全相同的場景，并以多角度全方位的形式呈現(xiàn)服裝效果。

1.2 服裝舒適性和合體性的提升

服裝最終要服務于人體，因此服裝穿著的舒適性和合體性是檢驗服裝品質的重要標準。

借助CLO3D技術中“壓力點”和“壓力面”的功能，設計人員可以觀察到人體關鍵部位的壓力點值，提取壓力參數(shù)，并通過人體參數(shù)、面料參數(shù)、服裝參數(shù)及壓力值范圍，構建合理的服裝合體性評估方法，預測真實服裝的合體度，并根據評估結果對服裝進行及時的修改和完善[5]。

基于針織服裝的彈性和延展性，CLO3D技術可以在服裝制作前，有效評估不同版型及組織花型的針織服裝對著裝舒適性的影響，最終選出最優(yōu)方案，進而提升服裝的合體度和舒適度。

1.3 服裝設計生產效率的提升

針織組織花型及紗線原料的多樣性，使得2D針織服裝效果圖和款式圖在設計生產中不能很好地展現(xiàn)服裝成品最終的效果，進而影響到服裝的設計生產效率。

在CLO3D中，通過同步模擬2D與3D的效果圖和款式圖，設計師可以實時看到服裝板片、顏色、紋理和其它細節(jié)修改后的效果，在開發(fā)過程中也能夠實時檢查服裝的造型和合體性，并及時做出修改。且可通過CLO3D技術的面料屬性測量儀，較為準確地模擬針織面料的外觀屬性、懸垂性、彈性等。

CLO3D技術的模擬功能可以較為全面地呈現(xiàn)服裝在人體上的穿著效果、模擬針織面料屬性以降低真實服裝的出錯率，減少設計中由于反復修改產生的各種成本，進而提升設計生產效率[6]。

2 CLO3D技術在針織服裝設計中的應用

針織服裝具有優(yōu)良的彈性與延伸性，面料可以隨著花型組織的變化呈現(xiàn)出截然不同的視覺效果。因此為了保證虛擬針織服裝的真實性，在應用CLO3D軟件制作時要充分考慮到針織面料和工藝、版型的特點。

通過實踐，從虛擬針織服裝的組織花型設計、版型設計、穿著位置調整及舒適度測試、設計效果呈現(xiàn)4個方面，探索和總結使用CLO3D技術制作虛擬針織服裝的方法。

2.1 虛擬針織服裝的組織花型設計

針織面料由線圈串套組成，通過改變某些線圈的結構，或變換某些紗線，或另外加入一些紗線或纖維束等方法，可以產生豐富多彩的變化。但CLO3D內自帶的針織面料有時不能完全滿足這些需求，因此本節(jié)通過實踐，總結出以下3種可供參考的解決方案，用于探索如何運用CLO3D技術設計呈現(xiàn)針織組織花型。

2.1.1 貼圖設計

貼圖設計是操作最為簡單且較為實用的一種方法，直接將面料組織樣片作為貼圖圖案導入CLO3D的面料中[7]。這種方法操作便捷，只需要在CLO3D的面料庫中選取與樣片屬性相似的組織面料，根據真實樣片調整屬性后形成接近真實針織樣片的貼圖織片，如圖1(a)所示，將所用面料的仿真圖填補到對應位置，即可得到需要的虛擬針織服裝效果，如圖1(b)所示。

圖1 針織面料的貼圖模擬Fig.1 Simulation of mapping knitted fabrics. (a) Presentation effect of knitted mapping; (b) Presentation effect of clothing

最終服裝效果在外觀上可以做到與實物相對一致，可以滿足基本的虛擬針織服裝設計需求。但此方法僅限于面料屬性較為基礎的針織組織，若織片為鏤空、襯墊等組織，由于其在彈性、延伸性等方面與基礎面料相比有較大變化，可能導致虛擬服裝與實物差異較大。

2.1.2 針織面料組合設計

針織面料組合設計是根據真實樣片的花型變化，將CLO3D中自帶的不同外觀和屬性的針織面料拼接縫合，組成一塊新的面料，其組織花型與真實面料大致一致。CLO3D中自帶的針織面料已將面料的彈性、懸垂性、厚度等信息記錄在系統(tǒng)中，因此可以較為貼切地模擬出針織面料在服裝上的呈現(xiàn)狀態(tài)，針織組織面料的組合模擬如圖2所示。

圖2 針織面料的組合模擬Fig.2 Simulation of combined knitted fabrics

此方法可以比較清晰地模擬出花型更為復雜的織片，也可以做出一些立體針織組織花型，與直接貼圖相比可以更準確地模擬出織片的物理屬性。但其局限在于CLO3D中自帶的針織面料的線圈都是最普通的辮子針或珠地網眼，且均為織物正面，難以模擬外形較為特殊的線圈，如單畦、雙畦、集圈等，也不能模擬雙反面等有明顯正反針交替的花型，因此也會出現(xiàn)面料物理屬性的差異。而且這種方法難以模擬多個線圈重疊的效果，當面料出現(xiàn)收針等改變線圈方向的部分時，同樣也只能做到外觀上的相似。因此，可以通過拓展CLO3D自帶針織組織花型庫的方式，對其使用面料素材進行拓展，以此來滿足多樣的設計需求。

2.1.3 紗線模擬編織設計

針織是利用織針使紗線彎曲成線圈，并使其相互串套起來形成的一門工藝技術。借鑒針織物成圈的原理，可以使用日本島精針織服裝設計的針織織片模擬軟件制作出想要的面料，之后以圖片的形式導入CLO3D。此方法首先要分析真實織片和其線圈串套方式，并正確設置安排編織結構，島精APEXFiz系統(tǒng)面料設計如圖3所示。

圖3 島精APEXFiz系統(tǒng)面料設計Fig.3 Fabric design by SHIMA SEIKI APEXFiz system

面料模擬完畢后需存為紋理圖，再通過PS等圖片編輯軟件轉換為法線圖。之后打開CLO3D，選取其中自帶的與目標面料屬性類似的基礎針織面料，繼續(xù)調整拉伸強度、厚度等面料屬性。選中該面料圖層，將紋理圖與法線圖在屬性編輯器的對應位置導入，就可以得到外觀與屬性同真實面料較為一致的虛擬面料，針織面料導入紋理與法線圖的模擬如圖4所示。

圖4 針織面料模擬及紋理與法線圖的導入Fig.4 Simulation of knitted fabric with imported texture and normal graph. (a) Imported knitted fabric; (b) Imported texture and normal graph

該方法利用針織組織模擬軟件模擬針織組織原理的特點以及CLO3D技術在著裝靜、動態(tài)呈現(xiàn)效果上的優(yōu)勢，有效促進了針織服裝組織的多樣性與呈現(xiàn)效果的真實性。相較貼圖設計法，該方法所得的針織組織織片圖中線圈的串套關系更加清晰、材質呈現(xiàn)更為真實。

2.2 虛擬針織服裝的版型設計

與機織服裝的版型相比，針織服裝版型的結構線表現(xiàn)形式更加簡潔，不需要省道且服裝圍度的放松量較小。某些彈性較大的緊身服裝甚至會出現(xiàn)負的放松量。在設計樣板時，需要考慮到針織服裝套口或特殊縫紉方式的縫紉損耗、縫制工藝回縮性、面料的懸垂性、拉伸擴張等因素。

因此，在設計虛擬針織服裝的版型時需要著重依據其實際工藝及面料特性，靈活運用CLO3D技術的不同功能，還原服裝的真實著裝效果[8]。針對針織服裝的工藝、面料特性，從無省道結構的設計、異形版型的設計、全成形版型設計3方面展開分析。

2.2.1 無省道結構的設計

針織服裝尤其是針織全成形服裝可直接利用面料本身的彈性來塑造人體的曲線，無需分割接縫和省道就能呈現(xiàn)立體造型。如圖5針織服裝款式廓形模擬圖所示，衣身的款式為緊身款，且針織組織具有較大的彈性，因此在制作虛擬針織服裝時，衣身的部分使用了面料Rib_2×2_468gsm模擬 2×2羅紋效果，在連衣裙原型的基礎上根據模特確定服裝尺寸?？p合模擬后發(fā)現(xiàn)服裝呈現(xiàn)較為緊身的狀態(tài)，胸部、腰部和臀部的貼合程度與設計預期基本一致。

圖5 針織服裝款式廓形模擬Fig.5 Simulation of knitwear′s style and silhouette. (a) CLO3D 2D pattern; (b) CLO3D 3D garment

此外，虛擬針織服裝的呈現(xiàn)效果可以在無省道的情況下，較好地模擬合體的著裝效果，同時能預測針織全成形服裝的成品效果，得到可用于指導針織服裝工藝計算的服裝版型及相應數(shù)據。如圖6(a)所示,依據模擬效果導出的服裝版型數(shù)據，包含了服裝的衣長、肩寬、領寬、領深、掛肩、袖長等一系列針織服裝工藝計算環(huán)節(jié)必須的數(shù)據信息，以此指導服裝編織制作，最終得到的成衣效果如圖6(b)所示。最終的成衣效果與CLO3D技術的模擬效果基本一致，驗證了CLO3D技術對針織服裝版型制作的有效指導作用。

圖6 針織服裝版型數(shù)據及成衣效果Fig.6 Pattern data and final effect of knitwear. (a) Pattern data produced by CLO3D; (b) Final effect of knitwear

2.2.2 異形版型的設計

異形版型指完全脫離服裝原型版型的不規(guī)則版型，通常會出現(xiàn)在非商業(yè)的創(chuàng)意服裝及裝飾花邊等部件上。異形版型往往需要通過立裁來完成，異形版型針織服裝在制作時，需要用針織面料作為白坯布，而現(xiàn)有的針織白坯布與最終成衣的面料在屬性和實現(xiàn)工藝上常常會有很大差異，版型也會因此受到影響，最終導致成品服裝與預期不符。

CLO3D在設計針織異形版型時有很大的優(yōu)勢。設計人員可以直接在2D窗口中畫出大概的板片形狀，設定好針織面料的物理屬性后在虛擬模特上一邊模擬一邊修改版型的大小和形狀，很好地避免了非常規(guī)的針織版型在立裁時產生的誤差。

異形針織服裝版型及成衣效果如圖7(a)所示，裝飾花邊就是典型的異形版型。在設計制作時，考慮到可以直接利用局部編織的方法編織成環(huán)狀的荷葉邊效果[9]。因此，將花邊的板片設置為不規(guī)則圓環(huán)狀，以針織服裝的具體工藝實現(xiàn)手段指導虛擬針織服裝版型的設計構思，能夠更加真實的呈現(xiàn)設計效果，且在真實服裝中更具操作性。依據CLO3D設計的版型制作的服裝最終效果如圖7(b)所示。

圖7 異形針織服裝版型及成衣效果Fig.7 Heterotype pattern and final effect of knitwear. (a) Presentation effect of heterotype pattern; (b) Final effect of knitwear with heterotype pattern

使用CLO3D繪制異形版型很好地避免了非常規(guī)的針織版型在立裁時產生的誤差，減少了因異形版型打版的難度而造成的反復調整和修改的次數(shù)，提高了打樣效率。

2.2.3 全成形服裝版型設計

在全成形服裝電腦橫機上，整件服裝以三維立體形態(tài)一次性編織而成，無需套口、縫合等傳統(tǒng)工藝，其特點是一體成形、線條流暢、柔軟舒適。在現(xiàn)實生活中，制作全成形服裝的白坯樣衣時不可避免地會出現(xiàn)接縫，由此紙樣計算的工藝會對最終的成衣造成一定的影響[10]。而CLO3D軟件則可以根據全成形服裝編織的原理，在圓筒狀版型的基礎上調整尺寸，進行虛擬服裝模擬。其“線縫紉”功能可以在不添加縫份的情況下模擬縫合，與全成形服裝無接縫設計極為相近。因此，利用CLO3D可以達到與真實全成形針織服裝更為相似的效果，彌補現(xiàn)實中打版和制作樣衣的缺陷。

以基礎的針織打底衫為例，首先分析服裝結構，將其衣身和袖子分解為幾個可以用圓柱體表達的部分，其對應位置縫合模擬后可以得到一個箱式樣衣，如圖8(a)所示。然后以收省的方式將衣身、肩膀和領子的多余部分去掉，使服裝更加合體，如圖8(b)所示。收省的方式相當于針織工藝中的減針，既不會留下省道縫合的痕跡，又可以保證修改部位完全對稱，基本符合全成形服裝編織工藝的呈現(xiàn)效果。

圖8 全成形版型設計步驟Fig.8 Design procedure of fully-fashioned pattern. (a) Design and simulation of sample garment by cylinder pieces stitching; (b) Design and simulation of sample garment by dart shrinking

隨著時代發(fā)展和個性化需求的增加，常規(guī)款的針織服裝已不能完全滿足消費者的審美需求，而CLO3D軟件中虛擬制衣的功能可以迅速模擬全成形服裝，反哺非常規(guī)款全成形服裝的創(chuàng)新設計，對傳統(tǒng)針織行業(yè)數(shù)字化轉型具有重要的實踐意義。

2.3 虛擬針織服裝穿著位置調整及舒適度測試

通過“壓力點”和“壓力面”功能判斷服裝的合體性。在CLO3D的3D窗口中點擊“服裝試穿圖-顯示壓力點”命令，便可以觀察服裝的壓力點。在針織彈性面料中，壓力點越集中說明面料拉伸的程度越大，即說明該區(qū)域面料越收身。在CLO3D的3D窗口中點擊“服裝試穿圖-壓力圖”命令(壓力圖是用來反映服裝的受力程度，用顏色來標識)，服裝受力點深色面積越大表明面料拉伸強度越強，服裝壓迫感越強[11]。

本文虛擬試衣的服裝結構與著裝效果在胸部與腰部，以及胸部以上的肩部、背部、腋下位置壓力點過于密集，深色面積較大。

根據上述問題，對服裝的結構樣板進行修正，板片修正結束后再次進行虛擬試衣。如圖9所示的效果比對可見，修正后的服裝依然可以呈現(xiàn)較為緊身的狀態(tài)，但壓迫感明顯降低，即具有較高的穿著舒適性。在彰顯人體曲線的同時，也保證了服裝的造型美觀，又提高了穿著舒適性。

圖9 服裝壓力點測試前后對比Fig.9 Comparison of clothing pressure point tested before and after adjustment. (a) Before adjustment; (b) After adjustment

2.4 虛擬針織服裝的設計效果呈現(xiàn)

CLO3D制作的虛擬服裝可以通過多視角、多姿勢及動態(tài)走秀的方式進行展示。

多視角的展示方式是CLO3D軟件的一項常用功能，無論是設計人員還是客戶都可以對虛擬服裝設計作品進行360°多角度的觀察效果，如圖10所示，能夠使設計師在立體空間中兼顧服裝前、后、側等多角度的設計效果，促進服裝設計的整體性，以實現(xiàn)和得到理想的服裝設計作品[12]。

圖10 服裝的多角度展示Fig.10 Multi-angle presentation of clothing. (a) Front; (b) Left side;(c) Back;(d) Rignt side

CLO3D中的虛擬模特不僅有固定動作，還可以由設計師自由調整模特動態(tài)，呈現(xiàn)更加豐富的效果，如圖11所示。選擇3D窗口左側虛擬模特選項中的顯示“X-Ray結合處”，模特身體的各個關節(jié)點便會出現(xiàn)，調整三維坐標6個方向的調節(jié)線，便可以在各部位的關節(jié)進行扭轉，從而生成所需的模特姿態(tài)。以此預覽針織服裝在不同著裝狀態(tài)下的版型及細節(jié)變化。

圖11 服裝的多姿勢呈現(xiàn)Fig.11 Multi-pose presentation of clothing

除了靜態(tài)展示，用戶還可以使用CLO3D中的動畫狀態(tài)模擬T臺走秀的效果，如圖12所示。

圖12 服裝的動態(tài)呈現(xiàn)Fig.12 Dynamic presentation of clothing. (a) Side; (b) Front;(c) Side pose

針織服裝成品的多種呈現(xiàn)方式，不僅可以輔助設計師更好地觀察和判斷不同服裝版型和針織組織花型在人體上的最終呈現(xiàn)效果，也有助于設計師對動態(tài)狀態(tài)下，服裝結構上的缺陷進行及時的調整。

3 結 論

在明確CLO3D技術應用于針織服裝設計的研究價值與研究意義的基礎上，以實踐研究作為主要手段，基于針織面料的延展性、彈性、懸垂性等特性及針織服裝制作工藝的特點，從虛擬針織服裝的組織花型設計、版型設計、穿著位置調整及舒適度測試、設計效果呈現(xiàn)4個方面展開，探索基于CLO3D技術的針織服裝具體設計、實現(xiàn)方法。

首先，在組織花型設計方面，分別嘗試了貼圖設計、針織面料組合設計、紗線模擬編制設計3種方式，來適應針織服裝組織花型多樣化的特點以及3D模擬組織面料真實性的需求。其次，在針織服裝版型設計方面，針對針織服裝的可成形性與特殊工藝，分別從無省道結構的設計、異形版型的設計、全成形服裝版型設計3個方面，以針織服裝的原理與設計思路，來解決針對針織成形服裝、特殊款式的針織服裝以及全成形針織服裝的款式及工藝模擬的問題，使模擬的針織服裝能夠在服裝款式與工藝細節(jié)上更接近于真實的針織服裝成品。最后，通過借助CLO3D技術在穿著位置調整、舒適度測試及設計效果呈現(xiàn)的優(yōu)勢，使模擬的針織服裝能夠在成衣制作前，通過測試模擬，得到更加舒適的版型及款式，能夠有效提升服裝穿著的舒適度，并節(jié)省反復調整實物樣衣的時間和物料成本。

綜上，基于CLO3D技術的針織服裝設計的研究，能夠豐富虛擬針織服裝的設計手法，促進其呈現(xiàn)效果的真實性，并在設計環(huán)節(jié)中，為樣衣的加工和修改提供有跡可循的指導，以提高生產效率、降低成本損耗。