淺析3D虛擬仿真技術(shù)在服裝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

農(nóng)旭安，尤文勝

（廣東理工學(xué)院，廣東 肇慶 526100）

0 引言

在人類生活水平不斷提升的今天，對(duì)于“衣”的需求越來(lái)越趨向于貼身、有個(gè)性、有氣質(zhì)等方面，所以現(xiàn)在的服飾已經(jīng)從原來(lái)的大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)變成了款多量小的款式。在以往的制作方式中，要通過(guò)款式圖，結(jié)構(gòu)圖的繪制和裁剪；做樣品測(cè)試等繁復(fù)過(guò)程，耗費(fèi)大量人力物力。為了跟上時(shí)代發(fā)展的需要，讓服裝的生產(chǎn)變得更加省時(shí)、省力，數(shù)字化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并被廣泛應(yīng)用到各領(lǐng)域中，并為我國(guó)生產(chǎn)力水平的提升奠定了基礎(chǔ)。3D 虛擬仿真技術(shù)作為數(shù)字化技術(shù)的一種，將其應(yīng)用到服裝設(shè)計(jì)中能夠優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，強(qiáng)化設(shè)計(jì)效果，為我國(guó)紡織服裝行業(yè)的發(fā)展提供幫助。

1 服裝三維虛擬仿真技術(shù)

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人們生活質(zhì)量的提高，使得人們對(duì)服裝的要求也在不斷提升，個(gè)性化服裝設(shè)計(jì)越來(lái)越受到人們歡迎。不過(guò)由于人們體態(tài)、膚色以及審美觀念的不同，在個(gè)性化服裝設(shè)計(jì)時(shí)，需要本人親自試穿來(lái)確定服裝樣式，并可以直接通過(guò)量體、現(xiàn)場(chǎng)試穿的方式實(shí)現(xiàn)。而在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的今天，遠(yuǎn)程服裝定制越來(lái)越流行，這使得傳統(tǒng)方式存在較多弊端，無(wú)法直接滿足現(xiàn)今人們的需求。因此，加強(qiáng)三維虛擬仿真技術(shù)的研究成為解決試衣問(wèn)題的主要方向[1]。

最近幾年，隨著3D 技術(shù)逐步滲透到各個(gè)領(lǐng)域，世界范圍內(nèi)的3D 技術(shù)行業(yè)也開(kāi)始迅速發(fā)展起來(lái)。最近五年內(nèi)，世界上的3D打印技術(shù)的市場(chǎng)份額以大約24%的速度增長(zhǎng)。根據(jù)官方的數(shù)據(jù)顯示，在我國(guó)，使用3D 印刷技術(shù)的設(shè)備在2019 年1 月至6 月間增長(zhǎng)了271.4%，與之相比，同一年八月份增長(zhǎng)了152.9%。高效、優(yōu)質(zhì)、廉價(jià)是3D 工藝的最大優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)在航天、汽車、船舶制造等各個(gè)領(lǐng)域均處于領(lǐng)先地位。在高科技3D 技術(shù)的支持下，個(gè)性化醫(yī)療康復(fù)、發(fā)電裝備等各方面都獲得了許多重要的成果，我國(guó)也逐漸從一個(gè)世界的制造大國(guó)向一個(gè)世界的制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變。高技術(shù)的普及，帶來(lái)了一場(chǎng)革命性的革命。在我們國(guó)家的現(xiàn)代化發(fā)展過(guò)程中，正是由于3D 技術(shù)的支撐，我們國(guó)家的產(chǎn)業(yè)才得以快速發(fā)展，麥肯錫在2013 年度的12 大顛覆性技術(shù)中，列出了我們國(guó)家的12 大顛覆技術(shù)。而3D 打印則是排名第9，僅次于新材料和頁(yè)巖氣。

現(xiàn)階段，瑞士和美國(guó)在該項(xiàng)技術(shù)的研究上已經(jīng)取得了顯著成效，并引導(dǎo)虛擬服裝設(shè)計(jì)向著以下兩個(gè)方向發(fā)展：一是利用硬件技術(shù)和設(shè)施，如頭盔顯示器、耳機(jī)、數(shù)據(jù)手套等，結(jié)合數(shù)據(jù)服裝設(shè)計(jì)軟件，營(yíng)造了虛擬試裝環(huán)境，利用視覺(jué)和觸覺(jué)感官體驗(yàn)將人們帶入到一個(gè)虛擬環(huán)境中，進(jìn)而強(qiáng)化試衣效果。同時(shí)還創(chuàng)建了較為完善的機(jī)械式服裝仿真VLNET 系統(tǒng)。

二是美國(guó)研制的V-Stitcher 系統(tǒng)，其將三維人體建模和仿真面料模擬技術(shù)結(jié)合起來(lái)，利用二維紙樣在三維仿真模特上進(jìn)行裁剪試穿，該種方式有效提升了服裝設(shè)計(jì)效果，滿足了人們對(duì)個(gè)性化服裝的需求。同時(shí)使用該設(shè)計(jì)軟件大大節(jié)省了服裝生產(chǎn)周期，優(yōu)化了設(shè)計(jì)流程，被設(shè)計(jì)師們廣泛推廣和應(yīng)用，如圖1。

圖1 基于3D 虛擬仿真技術(shù)的服裝設(shè)計(jì)應(yīng)用

我國(guó)目前在服裝三維虛擬技術(shù)的研究上還處在初級(jí)探索階段，以試衣網(wǎng)試衣間為例，仍停留在體型模式和搭配模式上。其為用戶提供了近似的6 種體型，可以根據(jù)自己喜好選擇服裝試穿在模特身上，了解服飾的穿著效果。而利用三維虛擬仿真技術(shù)則能夠直接將用戶的體型、臉型、膚色、發(fā)型等相關(guān)信息輸入軟件中，并自動(dòng)生成人體模型，開(kāi)展服飾設(shè)計(jì)工作，有效完善了服裝設(shè)計(jì)水平[2]。

2 3D 虛擬仿真技術(shù)服裝設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

2.1 價(jià)值觀體現(xiàn)

首先，在服裝設(shè)計(jì)中應(yīng)用3D 虛擬仿真技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多款軟件之間的綜合互聯(lián)，提升服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率，并推動(dòng)服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和服裝制作向著智能化、便捷化的方向發(fā)展。其次，在服裝設(shè)計(jì)中，應(yīng)用三維虛擬仿真設(shè)計(jì)能夠結(jié)合人們的真實(shí)情況實(shí)現(xiàn)人體模擬，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行衣身、袖口、褶裥等結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，強(qiáng)化輔助設(shè)計(jì)效果。而且還能夠直接通過(guò)人體模型的虛擬試穿，找出設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，加以改善。再次，通過(guò)三維虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用可以為服裝模擬、設(shè)計(jì)、制作等提供充足的實(shí)踐數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)積累，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)信息的整合與分析，為服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐，推動(dòng)其向著多樣化方向邁進(jìn)。最后，三維虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了服裝設(shè)計(jì)中三維和二維空間的靈活轉(zhuǎn)換，將原有的平面模型通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)直觀展現(xiàn)在設(shè)計(jì)者和用戶眼前，加深產(chǎn)品的感官印象，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的進(jìn)一步完善，為個(gè)性化服飾設(shè)計(jì)提供幫助。

2.2 3D 虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

三維虛擬仿真技術(shù)及其相關(guān)軟件的應(yīng)用，降低了服裝設(shè)計(jì)中人力、物力、時(shí)間等方面的消耗，優(yōu)化了生產(chǎn)工序。該技術(shù)的應(yīng)用也實(shí)現(xiàn)了二維平面模型同三維立體模型之間的靈活轉(zhuǎn)換，將原本較為死板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果通過(guò)電腦直觀展示在設(shè)計(jì)者眼前，便于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行服裝修改和完善。另外，安裝較為便捷，可隨身攜帶，更加節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間。

3D 虛擬仿真設(shè)計(jì)對(duì)于服裝行業(yè)來(lái)說(shuō)，能夠?qū)⒍S及三維進(jìn)行有效結(jié)合，從而使得平面以及立體的服裝設(shè)計(jì)呈現(xiàn)在人民面前。而且從設(shè)計(jì)到服裝的各個(gè)步驟，也會(huì)被極大地整合在一起，讓設(shè)計(jì)者看得清清楚楚。這是因?yàn)樗腥齻€(gè)3D 虛擬模擬的能力：三維虛擬設(shè)計(jì)，三維面料模擬，三維動(dòng)態(tài)時(shí)裝表演。但是，在一個(gè)傳統(tǒng)的服飾企業(yè)，要進(jìn)行一個(gè)新的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，必須經(jīng)過(guò)一個(gè)繁瑣的流程，即計(jì)劃-設(shè)計(jì)-工序-制版-陳列-樣板修正等等。通過(guò)使用3D 虛擬模擬制衣軟件，可以簡(jiǎn)化公司在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中遇到的較為復(fù)雜的流程，通過(guò)這種軟件，可以將服裝設(shè)計(jì)師的想法和構(gòu)想進(jìn)行更高的近似度展現(xiàn)出來(lái)，尤其是對(duì)新產(chǎn)品以及樣品服裝的修改方面。從而縮短了修正時(shí)間，節(jié)約了費(fèi)用，提高了生產(chǎn)率，改善了成衣品質(zhì)。

傳統(tǒng)的服裝設(shè)計(jì)是先做出基本衣服模板讓用戶試穿，在比對(duì)過(guò)程中找出其中存在的問(wèn)題，然后加以改善，以滿足用戶需求，這種方式不僅步驟繁雜，還會(huì)浪費(fèi)用戶較多的時(shí)間，帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失。但是利用三維虛擬仿真技術(shù)后，可以直接通過(guò)相關(guān)軟件來(lái)模擬用戶的基本情況，之后在模擬的人體模型上進(jìn)行衣服的制作和改善，工廠只需對(duì)最終的成品制作即可。該方式大大降低了資源成本的損耗，縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率。

同傳統(tǒng)的服裝設(shè)計(jì)模式相比，三維虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用豐富了外形設(shè)計(jì)庫(kù)，將原版?zhèn)鹘y(tǒng)設(shè)計(jì)中無(wú)法達(dá)到的外形設(shè)計(jì)展現(xiàn)出來(lái)，更好的提升了服裝創(chuàng)意效果，實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化服裝設(shè)計(jì)的要求[3]。同時(shí)該技術(shù)的應(yīng)用也讓服裝設(shè)計(jì)理念得到了創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了與時(shí)代發(fā)展的完美結(jié)合。此外，利用三維虛擬仿真技術(shù)也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)制造過(guò)程，降低了單個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，為紡織服裝企業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了更多有利條件[4]。

2.3 三維虛擬仿真技術(shù)中存在的弊端

利用三維虛擬仿真技術(shù)可以加強(qiáng)服裝制作的精細(xì)性，生動(dòng)模擬服裝穿著效果。但是要想強(qiáng)化服裝設(shè)計(jì)的整體效果，還需要準(zhǔn)確收集用戶基本信息，如體型、膚色、三維等。而在信息收集時(shí)，要想提高其準(zhǔn)確性，就需要被測(cè)人員穿著緊身衣或者只著內(nèi)衣，這是很多用戶所無(wú)法接受的。但是如果不能按照這些標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，在利用三維虛擬仿真技術(shù)完成服裝設(shè)計(jì)時(shí)，必然會(huì)存在一定的偏差，進(jìn)而影響最終的著裝效果，影響用戶的體驗(yàn)。

現(xiàn)階段三維虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用僅停留在真實(shí)空間模擬以及二維、三維形態(tài)的靈活轉(zhuǎn)換上，要想實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)還存在較大困難。設(shè)計(jì)者們只能通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)開(kāi)展簡(jiǎn)單的服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和修改工作，對(duì)于較為夸張的創(chuàng)意服裝穿著效果無(wú)法進(jìn)行有效顯示。

在訂貨會(huì)虛擬展示和訂制服裝領(lǐng)域，通過(guò)三維虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用可以將服裝設(shè)計(jì)的效果直觀顯示出來(lái)，從而降低人力、時(shí)間等方面的消耗，減少成本支出。不過(guò)在實(shí)現(xiàn)上述這一流程時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)軟件和硬件配置的高效融合，這樣才能更好的實(shí)現(xiàn)一體化處理，減少成本支出，一旦軟硬件設(shè)施不協(xié)調(diào)，不僅無(wú)法加快工作效率，還會(huì)造成其他資源浪費(fèi)。

3 三維虛擬技術(shù)服裝設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)

信息時(shí)代背景下，智能技術(shù)、控制技術(shù)、材料技術(shù)、信息技術(shù)也得到了快速發(fā)展，并被廣泛應(yīng)用在各領(lǐng)域中。制造工業(yè)也不例外，通過(guò)這些先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，為服裝三維虛擬仿真技術(shù)提供了更加廣闊的發(fā)展平臺(tái)。未來(lái)服裝三維虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用將更為普遍。

3.1 人體測(cè)量與服裝號(hào)型修訂的智能化

從世界范圍來(lái)看，已經(jīng)有多家企業(yè)在研發(fā)和生產(chǎn)三維人體掃描儀設(shè)備，如美國(guó)的TC2、日本的SpaceVision、法國(guó)的TELMAT 等，并可以提供設(shè)備的相應(yīng)配套設(shè)施以及應(yīng)用軟件，有效的改善了人體尺寸、膚色等基本信息數(shù)據(jù)的采集工作，為服裝設(shè)計(jì)提供充足的數(shù)據(jù)支持。隨著三維人體測(cè)量設(shè)備價(jià)格的降低及技術(shù)的完善，三維人體掃描儀從最初的體積龐大、價(jià)格昂貴變成了現(xiàn)在的體積小、價(jià)格較低的儀器，這為很多服裝企業(yè)提供了便利，尤其是對(duì)于批量定制類服裝企業(yè)來(lái)說(shuō)，通過(guò)三維人體掃描設(shè)備以及三維無(wú)接觸測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，加快了服裝生產(chǎn)率，減少了成本消耗[5]。

3.2 服裝虛擬展示的便捷化

利用三維虛擬仿真技術(shù)制作出的虛擬試衣軟件能夠進(jìn)行虛擬服裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并通過(guò)與鞋子等裝飾品的搭配為服裝展示會(huì)、訂貨會(huì)等提供虛擬樣衣的展示，幫助企業(yè)更好的進(jìn)行產(chǎn)品推廣和銷售。通過(guò)全角度虛擬展示效果加強(qiáng)了服裝的三維空間感，且展示了印花和圖案拼接等效果，模擬樣衣制作過(guò)程，極大地縮短了服裝的設(shè)計(jì)時(shí)間。很多三維虛擬軟件在制作服裝后，為了達(dá)到完美逼真的仿真效果，設(shè)計(jì)者往往需要將服裝文件導(dǎo)入專業(yè)的渲染軟件中進(jìn)行渲染，最后再輸出最終效果[6]。此外，利用三維虛擬試衣軟件可以對(duì)設(shè)計(jì)出來(lái)的三維服裝樣衣展開(kāi)快速的渲染工作，真實(shí)模擬服裝的色彩和紋樣變化，直觀的展現(xiàn)最終服裝設(shè)計(jì)效果。

3.3 服裝定制的普遍化

在服裝量體定制過(guò)程中主要包含了人體測(cè)量、版型修改、樣衣試穿、服裝制作等多個(gè)流程，通過(guò)三維數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)各流程工作的自動(dòng)化、高效化，還能夠強(qiáng)化服裝設(shè)計(jì)的最終效果，提升顧客滿意度。特別是服裝三維虛擬仿真技術(shù)可以用于服裝版型修改和樣衣的虛擬試衣，量身定做服裝具有廣闊的前景。最近幾年，3D 虛擬仿真設(shè)計(jì)已經(jīng)逐步應(yīng)用到各個(gè)階段，包含各種服裝設(shè)計(jì)公司以及高校內(nèi)。比如波司登，路易威登，蔻馳，耐克和其他一些國(guó)際和國(guó)內(nèi)的名牌產(chǎn)品，還有各個(gè)應(yīng)用型的本科和高職院校。使用者要有很好的綜合素質(zhì)，可以熟練地運(yùn)用到對(duì)服飾的創(chuàng)意表達(dá)中，對(duì)各類布料的特性有一定的認(rèn)識(shí)，對(duì)服飾的構(gòu)造和加工方法有一定的認(rèn)識(shí)，再加上許多服裝界的技術(shù)支持，可以設(shè)計(jì)出更加完善的虛擬服裝作品。再者，三維數(shù)字化服裝也可以通過(guò)企業(yè)的線上網(wǎng)站，讓用戶根據(jù)自己的偏好選擇喜歡的顏色和服裝款式，并通過(guò)多角度全面性的觀察，定制自己喜歡的款式，滿足用戶對(duì)個(gè)性化服飾的需求。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，利用三維虛擬仿真技術(shù)開(kāi)展服裝設(shè)計(jì)工作，一方面可以提高服裝設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，減少人力、物力、財(cái)力的消耗，加快生產(chǎn)效率。另一方面也可以根據(jù)用戶的需求合理進(jìn)行服裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，完善個(gè)性化設(shè)計(jì)，給顧客不同的服務(wù)體驗(yàn)。綜上可以看出，加強(qiáng)對(duì)三維虛擬仿真技術(shù)的重視程度是十分必要的。隨著社會(huì)的進(jìn)步，越來(lái)越多的行業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)跨領(lǐng)域的整合，越來(lái)越多的企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)資源的共享，形成一個(gè)開(kāi)放的格局，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，將會(huì)是這個(gè)產(chǎn)業(yè)中又一種新型的發(fā)展趨勢(shì)。三維虛擬仿真技術(shù)的流行也為服飾從業(yè)者提供了設(shè)計(jì)，制作，制作工藝等方面的幫助，對(duì)軟件應(yīng)用和其他方面的全面素質(zhì)也有較高的要求。在今后，越來(lái)越多的服飾公司和職業(yè)院校將會(huì)對(duì)3D 虛擬模擬軟件進(jìn)行廣泛的應(yīng)用，它的市場(chǎng)應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越多，而該軟件的普及程度也會(huì)越來(lái)越高，三維虛擬仿真技術(shù)是未來(lái)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的必然趨勢(shì)。