數(shù)學(xué)模型在服裝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

余旻娟

（上饒幼兒師范高等?？茖W(xué)校，江西 上饒 334000）

服裝設(shè)計(jì)師借助數(shù)字模型能夠?qū)θ梭w的各項(xiàng)尺寸信息進(jìn)行匯總、分析，同時(shí)通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)、線性回歸等方法，構(gòu)建服裝尺寸數(shù)據(jù)信息庫，為廣大服裝設(shè)計(jì)人員提供真實(shí)可靠的參考數(shù)據(jù)，促進(jìn)我國服裝行業(yè)的健康發(fā)展。傳統(tǒng)服裝設(shè)計(jì)多采取平面制圖法，設(shè)計(jì)師在平面上畫出初步設(shè)計(jì)圖稿，再結(jié)合少量人體尺寸信息，簡單修改設(shè)計(jì)后便可投產(chǎn)問世。此種設(shè)計(jì)方式因存在數(shù)據(jù)上的局限性，故而對大眾群體并不適用，且最終呈現(xiàn)效果也有著一定的不確定性。

1 數(shù)字服裝設(shè)計(jì)的內(nèi)涵與特征

數(shù)字服裝設(shè)計(jì)是指依托網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字模型技術(shù)、計(jì)算機(jī)等，開展與服裝設(shè)計(jì)、加工相關(guān)的一系列設(shè)計(jì)工作，通過對各環(huán)節(jié)相關(guān)信息數(shù)據(jù)的整理、采集、分類、加工、儲(chǔ)存等，整合服裝設(shè)計(jì)資源，提高資源利用率[1]。與傳統(tǒng)紙質(zhì)服裝設(shè)計(jì)相比，數(shù)字服裝設(shè)計(jì)可操作性強(qiáng)，可將二維平面設(shè)計(jì)變成立體三維結(jié)構(gòu)模型，更加直觀的向服裝設(shè)計(jì)及相關(guān)工作人員展示設(shè)計(jì)理念。設(shè)計(jì)人員也可借助三維模型快速找出設(shè)計(jì)漏洞，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，從而更好還原設(shè)計(jì)效果，設(shè)計(jì)出更加符合大眾需求的服飾。

隨著信息技術(shù)及人們思想觀念的進(jìn)步，人們對服裝設(shè)計(jì)也提出更高的要求，對服裝不再局限于穿著舒適這一基本要求，更強(qiáng)調(diào)服裝的美觀性及功能性，傳統(tǒng)服裝設(shè)計(jì)已然無法滿足當(dāng)下群眾的需求，設(shè)計(jì)師需要借助先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，如數(shù)字模型等開展服裝設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)與服裝設(shè)計(jì)的完美融合，更好推動(dòng)數(shù)字化服裝設(shè)計(jì)的發(fā)展，設(shè)計(jì)出更多的優(yōu)秀服裝作品。

2 服裝設(shè)計(jì)中應(yīng)用數(shù)字模型的優(yōu)勢

2.1 提高設(shè)計(jì)精準(zhǔn)度

傳統(tǒng)服裝設(shè)計(jì)中，服裝尺寸主要是設(shè)計(jì)人員依據(jù)少量人體尺寸，計(jì)算得出相對合適的服裝尺寸，此種計(jì)算方法受技術(shù)、數(shù)據(jù)來源、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等多種影響因素存在一定不確定性，導(dǎo)致服裝設(shè)計(jì)精準(zhǔn)度不高。對此，在服裝設(shè)計(jì)中應(yīng)用數(shù)字模型，依據(jù)海量人體數(shù)據(jù)資源及服裝尺寸數(shù)據(jù)，借助準(zhǔn)確高效的計(jì)算機(jī)編程，可以計(jì)算出符合大眾身材的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，有效提高服裝設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度[2]。另外，借助數(shù)字模型技術(shù)，還可直觀呈現(xiàn)服裝的色彩搭配、結(jié)構(gòu)表達(dá)、材料選擇等因素對服裝成品的影響，進(jìn)而以此為依據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)精度。

2.2 提高設(shè)計(jì)效率

傳統(tǒng)服裝設(shè)計(jì)中為呈現(xiàn)更好的穿著效果，需要設(shè)計(jì)人員不斷對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)，持續(xù)對樣衣進(jìn)行修改和制作，直至制作出滿意的作品。整個(gè)過程耗時(shí)較長，服裝設(shè)計(jì)效率普遍偏低。借助數(shù)字化模型，設(shè)計(jì)人員無需制作樣衣，僅需將相應(yīng)的服裝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)錄入軟件平臺(tái)，即可自動(dòng)生成樣衣模型，極大的便利了設(shè)計(jì)人員對數(shù)據(jù)的調(diào)整和優(yōu)化，有效提高了設(shè)計(jì)工作效率。

2.3 打破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)局限

傳統(tǒng)服裝設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)師長時(shí)間留在工作室，有一定空間限制，而數(shù)字化設(shè)計(jì)可以借助智能終端設(shè)備隨時(shí)隨地對“數(shù)字樣衣”進(jìn)行修改，便于設(shè)計(jì)人員捕捉靈感，一定意義上實(shí)現(xiàn)了“無紙化設(shè)計(jì)”。同時(shí)，數(shù)字化設(shè)計(jì)不會(huì)如傳統(tǒng)設(shè)計(jì)一樣產(chǎn)生大量的樣衣和紙質(zhì)資料，不必?fù)?dān)心樣衣和資料儲(chǔ)存問題。另外，借助數(shù)字化模型技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)自己的想法，通過調(diào)整數(shù)字模型，設(shè)計(jì)出想要的人體結(jié)構(gòu)服裝，并將相關(guān)信息數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫中，為后續(xù)服裝設(shè)計(jì)提供參考，避免一些不必要的返工問題。

3 服裝設(shè)計(jì)中的數(shù)字模型應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 CAD 技術(shù)

CAD 技術(shù)是基于圖像軟件設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)生成的一種服裝設(shè)計(jì)技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)及社會(huì)生產(chǎn)力的不斷提高，傳統(tǒng)服裝設(shè)計(jì)弊端逐漸顯現(xiàn)。其中，人工成本高、時(shí)間成本大已然成為制約我國服裝設(shè)計(jì)發(fā)展的主要原因。為解決這一問題，設(shè)計(jì)人員可以借助CAD 技術(shù)開展服裝排版、樣衣放碼、服裝排列等工作，并運(yùn)用先進(jìn)儀器，如測量儀、掃描儀、攝像機(jī)等，提高服裝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度[3]。借助數(shù)字模型技術(shù)，用三維立體圖形將服裝的面料選擇、排版尺寸、結(jié)構(gòu)款式、適宜人體的三維數(shù)據(jù)等直觀展示出來，設(shè)計(jì)人員根據(jù)展示內(nèi)容，結(jié)合大眾的真實(shí)人體結(jié)構(gòu)，對數(shù)字模型進(jìn)行分析和優(yōu)化，進(jìn)一步提高服裝設(shè)計(jì)方案的合理性與可行性，并將優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案通過圖像輸出儀器、打印機(jī)等設(shè)備，發(fā)給服裝生產(chǎn)部門用于生產(chǎn)。當(dāng)前的數(shù)字模型已被用于服裝領(lǐng)域的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，進(jìn)一步推動(dòng)了服裝行業(yè)的數(shù)字化發(fā)展。

3.2 CAPP 系統(tǒng)

CAPP 系統(tǒng)是基于CAD 技術(shù)衍生的一種復(fù)雜設(shè)計(jì)輔助系統(tǒng)，將其應(yīng)用于服裝設(shè)計(jì)中，可借助集成制造系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)，對服裝設(shè)計(jì)流程、生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)周期等開展全方位分析，自動(dòng)過濾掉重復(fù)及無效信息，將收集的有效信息錄入數(shù)字模型中，反饋給相關(guān)管理者，用以代替人工分析、人工計(jì)算等工藝流程，大大提高了服裝設(shè)計(jì)與制作的效率。

3.3 三維人體掃描技術(shù)

為確保數(shù)字模型的精準(zhǔn)度，需要保障服裝測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，常見測量方式分為非接觸測量與接觸測量。其中，非接觸測量是借助圖像分析法、激光三角法、激光測距法等實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的非接觸測量，也可借助光學(xué)原理，使用磁學(xué)、聲波等進(jìn)行非接觸測量；接觸測量是使用測量儀器直接對目標(biāo)進(jìn)行測量。而三維人體掃描技術(shù)是依據(jù)光學(xué)原理，通過對電子學(xué)、信息處理技術(shù)、圖像學(xué)等多種現(xiàn)代技術(shù)的有效融合實(shí)現(xiàn)非接觸測量。得益于科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，三維人體掃描技術(shù)日趨完善，能夠在很短時(shí)間內(nèi)完成精密測量，大大提升了服裝測量工作的效率和可靠性。

4 服裝設(shè)計(jì)中的數(shù)字模型的應(yīng)用策略

4.1 服裝尺碼設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

在服裝設(shè)計(jì)中，尺碼一直以來都是消費(fèi)者關(guān)心的重點(diǎn)，傳統(tǒng)服裝尺碼設(shè)計(jì)師通過計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差、平均值等對服裝尺碼進(jìn)行選擇，此種計(jì)算方式由于數(shù)據(jù)來源單一，易出現(xiàn)誤差，也無法充分對個(gè)體差異進(jìn)行考慮。而借助數(shù)字模型則可很好解決這一問題，設(shè)計(jì)人員借助海量信息數(shù)據(jù)，可對消費(fèi)者的身材與尺寸需求進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，進(jìn)一步提高尺碼設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度與服飾的舒適度。

4.1.1 尺碼設(shè)計(jì)

應(yīng)用數(shù)字模型開展尺碼設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮多種因素，如面料彈性、服裝款式、人體測量數(shù)據(jù)等。當(dāng)前的數(shù)字模型主要采取回歸分析，借助回歸模型對不同尺碼間的關(guān)系進(jìn)行預(yù)測，便于設(shè)計(jì)人員優(yōu)化服裝設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。另外，還可以借助聚類分析，對服裝尺碼進(jìn)行確定[4]。

4.1.2 尺碼定制及個(gè)性化設(shè)計(jì)

當(dāng)前，人們越發(fā)注重服飾的個(gè)性化，設(shè)計(jì)人員可借助數(shù)字模型，結(jié)合客戶體測數(shù)據(jù)，提高定制服裝尺碼的精準(zhǔn)性，為客戶提供良好的個(gè)性化服裝體驗(yàn)。另外，設(shè)計(jì)人員還可以通過數(shù)字模型的預(yù)測和分析，為客戶提供更為精準(zhǔn)的尺碼建議，提升客戶滿意度。

4.2 面料設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用

4.2.1 面料紋理設(shè)計(jì)及紡織工藝

服裝的外觀和質(zhì)量與面料紋理設(shè)計(jì)、紡織工藝息息相關(guān)。在服裝設(shè)計(jì)中運(yùn)用數(shù)字模型，設(shè)計(jì)人員可借助三維立體模型對面料紋理進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，預(yù)測不同紋理下的面料特性與外觀，觀察不同面料紋理對服裝的影響。如設(shè)計(jì)人員通過模擬各個(gè)紡織工藝下紗線的性能與外觀，設(shè)計(jì)出柔軟度更高、彈性更好的紗線，從而把握面料紋理、紡織工藝與服裝設(shè)計(jì)間的關(guān)系，最大化的提高服裝設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度。

4.2.2 面料物理特性的模擬與優(yōu)化

面料的使用與后期維護(hù)與面料的物理特征緊密相關(guān)，面料物理特征包括厚度、彈性、導(dǎo)電性、強(qiáng)度等，運(yùn)用數(shù)字模型可對面料物理特征進(jìn)行模擬，根據(jù)模擬得到的分析結(jié)果，對面料物理特性進(jìn)行優(yōu)化。例如，設(shè)計(jì)人員可借助數(shù)字模型預(yù)測面料在撕裂、折疊、摩擦、拉伸等應(yīng)力下的不同反應(yīng)，以此對面料的物理性能進(jìn)行判斷，并結(jié)合服裝設(shè)計(jì)要求，對面料性能進(jìn)行優(yōu)化，選出最佳的面料材質(zhì)與紡織工藝參數(shù)，從而生產(chǎn)出更符合設(shè)計(jì)要求的服裝面料。

此外，數(shù)字模型還能用于對面料密度及厚度分布情況的分析，設(shè)計(jì)人員根據(jù)分析結(jié)果可以對面料質(zhì)量及物理特征進(jìn)行有效控制，如借助數(shù)字模型模擬不同拉伸下的面料密度與厚度分布情況，設(shè)計(jì)人員可以據(jù)此對面料的設(shè)計(jì)與使用進(jìn)行優(yōu)化，提高服裝成品的舒適度與質(zhì)量。

4.2.3 面料材料選擇及生產(chǎn)成本控制

借助數(shù)字模型的模擬功能，設(shè)計(jì)人員可選出與設(shè)計(jì)要求最相符的面料材料，平衡生產(chǎn)成本及面料間的關(guān)系。如借助數(shù)字模型可對不同材料的化學(xué)性能及物理性能進(jìn)行分析，綜合環(huán)保、生產(chǎn)成本、生產(chǎn)工藝等因素，選出最合適的服裝材料[5]。另外，可借助數(shù)字模型對服裝生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化，有效降低服裝生產(chǎn)過程中的能源消耗及廢品率，在保障服裝質(zhì)量與生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上，合理降低服裝生產(chǎn)成本。

4.3 服裝造型設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

4.3.1 服裝平面設(shè)計(jì)及三維建模

三維立體建模是基于服裝平面設(shè)計(jì)開展的，設(shè)計(jì)人員根據(jù)服裝平面設(shè)計(jì)內(nèi)容，將服裝比例、尺寸、結(jié)構(gòu)等要素錄入數(shù)字模型平臺(tái)中，生成對應(yīng)的三維立體模型，直觀展示設(shè)計(jì)效果。設(shè)計(jì)人員通過分析模型數(shù)據(jù)，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行創(chuàng)建、修改與編輯。例如，借助三維立體模型可對服裝比例及設(shè)計(jì)意圖進(jìn)行展示，便于設(shè)計(jì)人員對服裝各細(xì)節(jié)進(jìn)行安排和組織，提升服裝的實(shí)用性和美觀性。另外，服裝設(shè)計(jì)人員借助CAD 軟件，可對服裝的曲面、線條、體積、比例、尺寸等進(jìn)行修改和編輯，進(jìn)一步提高服裝設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度。

4.3.2 服裝擬合及調(diào)整

借助數(shù)字模型，設(shè)計(jì)人員可模擬服裝尺寸及人體形態(tài)變化對服裝設(shè)計(jì)的影響，分析變化數(shù)據(jù)，對服裝進(jìn)行擬合和調(diào)整，提高服裝設(shè)計(jì)的貼合度和穿著舒適度。例如，設(shè)計(jì)人員可以將得到的人體測量數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)中，生產(chǎn)與之匹配的三維立體模型，并模擬不同人體結(jié)構(gòu)尺寸及比例對服裝曲線及形狀的影響，進(jìn)而根據(jù)服裝曲線及形狀變化，對服裝各部位的面料剪裁予以調(diào)整，提高服裝的舒適度。例如，VirtualTry-On 技術(shù)就是一種利用數(shù)學(xué)模型對服裝進(jìn)行擬合與調(diào)整的新型技術(shù)，服裝設(shè)計(jì)人員可通過對計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)與數(shù)字模型技術(shù)的結(jié)合，在虛擬環(huán)境中模擬出不同人體形態(tài)所需的服裝尺寸，便于設(shè)計(jì)人員直觀地對服裝質(zhì)量及舒適度進(jìn)行感受，從而設(shè)計(jì)出更舒適、質(zhì)量更好的服裝產(chǎn)品。

4.3.3 服裝零件設(shè)計(jì)及組合

借助數(shù)字模型技術(shù)，可對服裝零件的形狀、尺寸和材質(zhì)等基本要素進(jìn)行模擬，供設(shè)計(jì)人員對服裝零件進(jìn)行組合。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還可以結(jié)合自己的設(shè)計(jì)思路與創(chuàng)意，對服裝零件的材料、尺寸、性質(zhì)等進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以此更好地表達(dá)設(shè)計(jì)意圖。另外，借助數(shù)字化人體模型及3D 身體掃描技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對人體尺寸及形態(tài)的精準(zhǔn)還原，便于設(shè)計(jì)人員快速找出設(shè)計(jì)漏洞，減少后續(xù)服裝制作過程中存在的服裝零件擬合問題與裁片拼接問題，進(jìn)而保障生產(chǎn)出的服裝更貼合人體工學(xué)。

4.4 服裝生產(chǎn)與供應(yīng)鏈管理中的應(yīng)用

4.4.1 質(zhì)量控制與成本優(yōu)化

優(yōu)化服裝生產(chǎn)成本與質(zhì)量控制，是指通過有效方法提高產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率。在服裝設(shè)計(jì)中應(yīng)用數(shù)字模型，能夠?qū)崿F(xiàn)對生產(chǎn)過程的數(shù)字化與精細(xì)化管理，強(qiáng)化質(zhì)量控制與生產(chǎn)成本控制，有效提高產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率。例如，借助數(shù)字模型可以模擬出不同生產(chǎn)場景下的生產(chǎn)參數(shù)，通過比對各生產(chǎn)參數(shù)，從中找出生產(chǎn)成本最低、產(chǎn)品質(zhì)量最高的生產(chǎn)參數(shù)，并將其應(yīng)用于實(shí)際的服裝生產(chǎn)中，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高與生產(chǎn)成本的降低。

4.4.2 供應(yīng)鏈的可持續(xù)發(fā)展及風(fēng)險(xiǎn)管理

想要保障服裝供應(yīng)鏈的可持續(xù)發(fā)展，必須確保供應(yīng)鏈的安全性與可持續(xù)性。在服裝設(shè)計(jì)生產(chǎn)中應(yīng)用數(shù)字模型，企業(yè)能夠?qū)?yīng)鏈開展全面管理，借助數(shù)字模型對供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)及節(jié)點(diǎn)存在的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行模擬，以此對供應(yīng)鏈的可持續(xù)性進(jìn)行評估，并結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)成因，制定對應(yīng)的解決措施，優(yōu)化供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)，排除潛在隱患風(fēng)險(xiǎn)，有效保證服裝生產(chǎn)供應(yīng)鏈的有序運(yùn)轉(zhuǎn)。

5 結(jié)束語

綜上所述，數(shù)字模型在服裝設(shè)計(jì)中的有效應(yīng)用，為服裝設(shè)計(jì)開辟了新的發(fā)展空間與方向，突破了傳統(tǒng)服裝設(shè)計(jì)局限，讓服裝設(shè)計(jì)變得更加高效、精準(zhǔn)、科學(xué)，有效降低了服裝設(shè)計(jì)的人工成本與時(shí)間成本。但與此同時(shí)，數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用也面臨著一定的隱私保護(hù)與社會(huì)道德等方面的問題，因?yàn)樵谖磥淼膽?yīng)用中，還需要從業(yè)人員積極探索，尋找更適合的應(yīng)用方法，以真正實(shí)現(xiàn)服裝行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，促進(jìn)服裝行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。