安梅雪,于樹連

(大連工業(yè)大學(xué),遼寧大連116000)

淺談3D服裝CAD制版發(fā)展現(xiàn)狀

安梅雪,于樹連

(大連工業(yè)大學(xué),遼寧大連116000)

3D服裝CAD技術(shù)包括3D人體測量和3D人體數(shù)據(jù)處理、3D人體計算機建模、3D服裝設(shè)計與制版、3D剪縫合及3D服裝虛擬展示等方面的技術(shù)。而其中設(shè)計與制版對于服裝設(shè)計師來說是最核心的問題。把3D技術(shù)和CAD制版技術(shù)結(jié)合起來,在設(shè)計服裝和制版的同時就能顯示服裝的最終效果,能更好的提高設(shè)計師的工作效率,和服裝總體的產(chǎn)品精度和生產(chǎn)效率。本文主要是對3D技術(shù)和服裝CAD軟件當中設(shè)計與制版的應(yīng)用,虛擬的服裝展示,在社會不同公司設(shè)計的3D服裝CAD軟件之間的效果比較,還有3D服裝CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢等進行研討。

3D服裝CAD制版；虛擬服裝展示；2D/3D的轉(zhuǎn)換

計算機服裝輔助設(shè)計技術(shù)在中國已經(jīng)發(fā)展了30多年,使服裝加工的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量得到了大幅度的提高。而國內(nèi)外紡織服裝工業(yè)計算機輔助設(shè)計技術(shù)已趨成熟,并呈商品化發(fā)展。目前2D服裝CAD技術(shù)已經(jīng)相當成熟,但3D服裝CAD技術(shù)尚未完全成熟,其3D服裝CAD部分核心主要集中在3D服裝CAD制版方面。

1 服裝CAD制版系統(tǒng)

服裝CAD制版系統(tǒng)是輔助服裝樣板制作的應(yīng)用系統(tǒng),提供一系列的制圖工具,可設(shè)置和增減點、直線、曲線；對版型進行轉(zhuǎn)省、移省、剪切、展開、變形、修改、存儲等等。

服裝CAD軟件在不同國家有不同的開發(fā)和運用,如何運用,可反映不同國家或地區(qū)服裝制版師的技能成長方式和工作習(xí)慣。法國力克和日升天辰服裝CAD在我國大型企業(yè)中使用率名列前茅［2］。法國力克是歐美最具有代表性的服裝軟件,日升天辰是國產(chǎn)軟件,但是其中采用的是日本核心技術(shù)。在這兩種軟件的制版流程相比較中,某些程序上日升天辰的功能不及于法國力克。在測量、曲線的繪制、點線、省的變換等,法國力克更為靈活,人性化。日升天辰在開省功能比法國力克更智能化。界面智能化：要求軟件界面具有易學(xué)、易懂、易上手等特點,讓設(shè)計師感覺更加直觀明朗,更體現(xiàn)軟件作為工具的特性。在以后的軟件開發(fā)可以把不同軟件的優(yōu)點結(jié)合在一起,以優(yōu)點補缺點,開發(fā)更智能、人性的服裝CAD軟件。而現(xiàn)在的技術(shù)還把三維和二維結(jié)合起來,為設(shè)計師帶來方便。

2 2D和3D的轉(zhuǎn)換

在設(shè)計師制版設(shè)計的時候,把3D服裝轉(zhuǎn)換成可以直接投入服裝生產(chǎn)的2D衣片,涉及到把復(fù)雜的空間曲面展開為平面的轉(zhuǎn)化技術(shù)。在3D服裝轉(zhuǎn)換到2D衣片的過程中,要滿足面積近似相等、邊界線相互對應(yīng)、長度基本保持相等以及關(guān)鍵點的位置相互對應(yīng)等條件。

2D每片的衣片的基點都對應(yīng)著虛擬人體的基點,當對2D衣片進行設(shè)計的時候,3D就會跟著發(fā)生變化。這對于設(shè)計和制版起到重大的影響。其中,有限元法先想象一個粗估平面,該平面與3D曲面的頂點數(shù)目和三角數(shù)目不同,只是各個對應(yīng)的三角的形狀和方位不同而已。此方法雖然可以獲得比較精確的結(jié)果,但是其展平計算要花費較多的時間；曲面的測地曲率展開法在展開計算中把幾何外形作為展開計算的唯一依據(jù),不考慮織物材料的特性,而對于較復(fù)雜的曲面,它的展開圖形是不封閉的,會產(chǎn)生較多的裂紋和較大的累積誤差；而復(fù)雜曲面的展開法先將3D服裝曲面分割成若干條狀區(qū)域,每個區(qū)域用一個直紋面逼近,再講這些直紋面進行三角網(wǎng)絡(luò)分割展開成2D平面。對于可展曲面展成平面時要滿足兩個條件：1/2D展開面的面積與3D曲面的面積相等。2、2D展開面的每邊邊長與對應(yīng)的3D曲面邊長相等,即展開變化是等距的。對于難以展開的直紋面,可以用逼近法求得展開,但是相關(guān)研究較少。

楊繼新等將服裝曲面進行可展和不可展區(qū)的劃分；肖正揚等提出應(yīng)用單參數(shù)平面族的包容實現(xiàn)可展面的方法,形成服裝原型曲面不同區(qū)域的分割；李鶴雙等將服裝原型曲面劃分若干可展曲面區(qū)域,等等,這些探索和研究都為2D/3D互相轉(zhuǎn)換作出了貢獻。

成熟的服裝是三維虛擬縫合技術(shù),無疑會為服裝生產(chǎn)過程減少許多繁瑣的環(huán)節(jié),想要達到比較好的效果,對軟件仿真效果的研究是十分的重要。拿出兩個比較好的軟件PGM的3D runaway 和Lectra 的3D fit來表現(xiàn)緊身褲和基本褲的效果。

3D runaway 模擬的更體貼,面料表現(xiàn)的更平服, 而3D fit膝蓋褶皺較為真實。從整體上來看,兩款軟件的虛擬成衣都能基本達到近似真實樣衣的水平,基本能表現(xiàn)出所制作的版型。國內(nèi)外軟件的還是有一定的差距。而展示的效果也會影響著最終的效果。

3 服裝制版虛擬展示

在3D服裝CAD中虛擬展示是關(guān)鍵技術(shù)。其目的把顧客服裝真實再現(xiàn)于展示平臺,以滿足虛擬試衣的真實感。其研究主要著重在人體測量技術(shù)及建模,織物仿真,三維虛擬縫合等技術(shù)的實現(xiàn)問題上。對現(xiàn)有的3D服裝CAD技術(shù)產(chǎn)品的研究還比較欠缺。國內(nèi)的資源缺乏很多,沒有對現(xiàn)有3D服裝產(chǎn)品這一方面進行深入的他探討。國內(nèi)對3D服裝技術(shù)的研究,由于服裝并非剛體,所以虛擬出來的服裝狀態(tài)和真實服裝還存在一定程度的差異。

目前,服裝虛擬研究中研究中的建模方法主要有幾何建模、物理建模和混合建模三大類［3］。每個建模都有優(yōu)點和不足。幾何建模比較注重布料的外觀形態(tài),效仿面料織物的質(zhì)感就大大不足,效果較差。而物理建模就能很好的表現(xiàn)出面料的質(zhì)感,而運算的速度過慢。把他們的優(yōu)點放在一起,由優(yōu)點補互相的缺點,就得出混合建模。

Kunii等建立了服裝模型并實現(xiàn)了服裝褶皺的模擬。模擬的服裝既外形準確,又有豐富的懸垂感及質(zhì)感變化；Oshita和Makinouchil提出在稀疏粒子上使用幾何方法生成褶皺細節(jié)。Cordier和 Magnenat-Thaimann對服裝的不同部分采用不同的方法,然而對于服裝如長裙卻只能使用傳統(tǒng)的方法,漂浮服裝的模擬是這一模擬的瓶頸,Kang和Choi 對含有大量質(zhì)點的質(zhì)點-彈簧模型提出有效的快速模擬方法［2］。這一設(shè)計,不僅能體現(xiàn)出服裝最終的質(zhì)感,還能體現(xiàn)出服裝穿著的整體效果,以便達到理想的設(shè)計。

在Marvelous Designer 軟件中,設(shè)計版型這一部分的頁面控制分為兩部分,左面界面是三維虛擬人臺展示,而右面是二維版型設(shè)計。設(shè)計師在右界面進行打版的同時,左界面也會在三維的虛擬人臺上展現(xiàn)三維衣片。在對二維制版的版型進行不同的設(shè)計,同時都會在左側(cè)界面展現(xiàn)出來。制作衣片展現(xiàn)效果逼真。這款軟件還在很多的影視作品、游戲、服裝行業(yè)都有所應(yīng)用。制作電影“霍比特人”中,為了達到一定的拍攝效果,需要演員做出高難度的動作,避免演員受傷,一些鏡頭需要三維虛擬的設(shè)計。里面把服裝的褶皺和漂浮等一些質(zhì)感都表現(xiàn)的很出色。這款軟件強大到不止可以制作服裝還可以制作角色。里面的衣服設(shè)計虛擬工作需要用到這款軟件。

4 3D服裝制版

在現(xiàn)如今的3D服裝CAD技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展到可讓服裝設(shè)計師直接在計算機3D人體模特上,利用交互方式進行設(shè)計、修改、添加結(jié)構(gòu)線等操作,完成3D效果圖,并可隨意進行顏色、面料和畫型的組配。服裝設(shè)計本身是一種藝術(shù),設(shè)計者很難在一開始就確定最終的服裝外形,提高設(shè)計過程的簡潔性與可交互性,方便了設(shè)計師更直觀的觀察與設(shè)計。

在虛擬現(xiàn)實技術(shù)VR方面進行研究,處于領(lǐng)先地位的美國CDI的三維時裝設(shè)計系統(tǒng)(3D-FASHION-DESIGN-SYSTEM)。系統(tǒng)可在三維人體模型上進行三維服裝設(shè)計,從圖形庫生成三維人體模型,然后在模型上繪制款式線并生成服裝輪廓。

在服裝設(shè)計中,還必須考慮人體的靜態(tài)、動態(tài)尺度,還要考慮有利于人體正?；顒铀璧倪\動度。以此在服裝的造型階段,考慮到相對于人體的放松量進行設(shè)計,相應(yīng)的3D衣片通過構(gòu)造服裝的結(jié)構(gòu)線也隨之形成。系統(tǒng)融入虛擬現(xiàn)實技術(shù),具有應(yīng)力分析功能,在服裝的基本版型上設(shè)計不同款式,在設(shè)計褶皺時,相應(yīng)的三維立體展示就會體現(xiàn)出褶皺后在服裝上效果有明暗變化具有立體感?？梢暂^逼真體現(xiàn)服裝面料的質(zhì)感,并結(jié)合光影和場景使設(shè)計者能相對直觀的感受和體驗設(shè)計作品。

通過以上一些列的設(shè)計,利用3D基型來生成紙樣最初是為了定制服裝服務(wù)。設(shè)計師通過交互式光標直接在3D服裝基型上進行修改得到新的服裝3D紙樣。系統(tǒng)為設(shè)計師提供了不同尺寸的3D基型。通過100多個服裝紙樣設(shè)計參數(shù),系統(tǒng)就運行參數(shù)化程序,生成滿足這些參數(shù)條件和人體形狀的服裝3D曲面,隨后使用時,在3D基型的基礎(chǔ)上進行設(shè)計生成新的服裝3D紙樣［1］。

Marvelous Designer 是韓國近幾年設(shè)計出的軟件,關(guān)于這一點做的不錯。擁有直觀的圖案設(shè)計功能,就完全可以用它來創(chuàng)建自己的風(fēng)格。強大的拆線功能實現(xiàn)了自由曲線繪制與三維立體裁剪同步的互動,而且任何形式的修改都可以立即反映在三維實時立體裁剪服裝設(shè)計界面中。可以幫助你制作出和真實服裝一樣的虛擬服裝。不僅可以制作基本的基本版型,還可以制作復(fù)雜的版型和各種花紋的職業(yè)裝,就連扣子、褶皺、視頻的物理屬性也可以表現(xiàn)出來。關(guān)于系統(tǒng)方面,能更好的和其他3D軟件進行兼容,通過準確快速的模擬可以進行實時的服裝修改和試穿。它還具備了以往軟件不具備的功能。滾邊、熨燙、放置在縫紉的板片和繃針等等,在制版的過程當中,3D也會更逼真的展現(xiàn)出來。

5 3D服裝CAD設(shè)計和制版技術(shù)的發(fā)展趨勢

盡管三維服裝CAD技術(shù)制版還不夠成熟,要達到實用階段還有許多問題需要解決,但其在直觀性、合理性、真實感等方面的優(yōu)勢足以表明三維服裝CAD制版技術(shù)的確是服裝CAD制版技術(shù)的主要發(fā)展方向。

1、信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用；3D服裝CAD制版技術(shù)與信息數(shù)據(jù)化、網(wǎng)絡(luò)化,以及遠程交流技術(shù)結(jié)合與應(yīng)用,將是服裝企業(yè)發(fā)展的方向。

2、3D動態(tài)發(fā)展；近幾年來,3D動態(tài)技術(shù)是各大CAD公司研究開發(fā)的一大方向、但其研究難度較大。從平面設(shè)計到立體設(shè)計,應(yīng)用交互式計算機圖形學(xué)和計算機幾何中的最新技術(shù)成果,建立3D動態(tài)的服裝模型,解決服裝設(shè)計中2D到3D、3D到n維的轉(zhuǎn)換,是服裝CAD研究的重要課題之一。若這一技術(shù)能真正突破,將會給服裝產(chǎn)業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域帶來一場重大革命。

3、智能發(fā)展；以后的制版系統(tǒng)還會更人性化的。在某種程度上具有設(shè)計師般的智能和思維方法。

4、簡捷化的發(fā)展；軟件設(shè)計思路的邏輯關(guān)系、操作平臺的舒適性、界面的人機交互性等,都會對軟件運用過程產(chǎn)生很大的影響。從今后發(fā)展趨勢看、應(yīng)用系統(tǒng)更多的面相非設(shè)計專業(yè)的操作人員。以后的復(fù)雜系統(tǒng)操控界面會簡捷化。

5、擴充版型設(shè)計數(shù)據(jù)庫；人們對服裝版型的要求不斷的提高,對版型的數(shù)據(jù)會越來越精確,越來越多。只要隨潮流趨勢的發(fā)展不斷的對數(shù)據(jù)庫的擴充,得到大量的信息。

6 總結(jié)

隨著國內(nèi)的三維服裝CAD制版技術(shù)的發(fā)展,其在直觀性、合體性、真實感等方面的優(yōu)勢足以使3D服裝CAD系統(tǒng)成為未來服裝系統(tǒng)的主流發(fā)展方向之一。服裝CAD制版智能化不僅對服裝設(shè)計者的工作情境、技能成長有影響,還對服裝企業(yè)的產(chǎn)量增加、產(chǎn)品質(zhì)量保證等有影響,都有著相當重要的意義。但是還有不足,在向外國新技術(shù)學(xué)習(xí)的同時,還要抓住自主創(chuàng)新的方向。

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［8］Marvelous Designer官網(wǎng).http://www.marvelousdesigner.com/.

安梅雪(1991-),女,漢,遼寧省人,在讀服裝設(shè)計研究生。研究方向：服裝結(jié)構(gòu)與功能性研究。