馮雨果，徐波，周晉，何有節(jié)*（1.四川大學(xué)制革清潔技術(shù)國家工程實驗室，四川成都610065; .皮革化學(xué)與工程教育部重點實驗室，四川成都610065）

鞋類3D虛擬設(shè)計研究

馮雨果1,2，徐波2，周晉2，何有節(jié)2*
（1.四川大學(xué)制革清潔技術(shù)國家工程實驗室，四川成都610065; 2.皮革化學(xué)與工程教育部重點實驗室，四川成都610065）

摘要：鞋類數(shù)字化設(shè)計是提升鞋類設(shè)計科技含量，縮短研發(fā)周期，實現(xiàn)鞋類數(shù)字化的重要手段。文章介紹了3D虛擬設(shè)計的一般流程，重點闡述運用該流程進行一款女鞋3D虛擬設(shè)計的過程，從而提出一種實現(xiàn)鞋類3D虛擬設(shè)計的思路和方法。

關(guān)鍵詞院鞋類；3D虛擬設(shè)計

*通信聯(lián)系人

1　前言

在信息化和全球化經(jīng)濟的時代，企業(yè)的競爭在很大程度上是設(shè)計的競爭[1]。在鞋業(yè)行業(yè)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是信息時代的到來，市場對產(chǎn)品的性能、價格和交貨期的要求更加苛刻，要求產(chǎn)品的生命周期短、品種多樣化、小批量等特點，這些都要求企業(yè)能夠快速開發(fā)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，以影響市場、響應(yīng)市場的需求、提高自身的競爭力。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計方法已經(jīng)不能滿足瞬息萬變的市場需求。隨著鞋類設(shè)計的快速發(fā)展，除了設(shè)計理念的更新越來越快以外，設(shè)計理念的有效表達也逐漸受到了廣泛的重視[2]。在我國，現(xiàn)有的設(shè)計方法絕大多數(shù)包含了大量的手工操作方式，師傅帶徒弟口耳相授技藝的現(xiàn)狀比較普遍，鞋類數(shù)字化進程緩慢，這是制約我國成為“設(shè)計強國”的一大阻礙。顯然傳統(tǒng)的設(shè)計方法以及不能適應(yīng)科技的發(fā)展和市場的需求，因此研究提高鞋類設(shè)計的科技含量,運用現(xiàn)代科技手段進行高效的產(chǎn)品設(shè)計，摸索出許多行之有效的設(shè)計方法，并付諸于實際生產(chǎn)顯得尤為重要。本文主要介紹計算機輔助軟件在數(shù)字化3D虛擬設(shè)計上的應(yīng)用，設(shè)計方法和流程僅供分析借鑒。

2　計算機輔助設(shè)計軟件介紹

目前在國內(nèi)外鞋類設(shè)計中運用計算機輔助設(shè)計技術(shù)的實例相對比較多，供所選擇的設(shè)計軟件也比較豐富，比如：二維設(shè)計軟件通常用Photoshop、Coredraw和IIustratord等；三維軟件有專業(yè)設(shè)計軟件Delcam CRISPINShoeDesign,通用設(shè)計軟件有Rhino、Auto-CAD、3DMAX等。本文所研究的3D虛擬設(shè)計所用到的主要計算機輔助軟件主要有一些幾種：

（1）逆向工程軟件：Mag-

ics X、Geomagic Studio。

（2）Delcam CRISPIN：它是一款基于PC運行的專業(yè)制鞋CAD/CAM系統(tǒng)，包含從鞋楦、鞋款設(shè)計到2D樣板工程、級放和鞋片切割等多個軟件模塊，每個模塊都可以獨立運行，為制鞋企業(yè)提供了一套快速、有效地進行鞋類2D、3D設(shè)計、造型、逆向工程、放碼、制造（包括工藝）的最強大、最全面的解決方案。

（3）Rhino：Rhino是美國Robert McNeel & Assoc開發(fā)的PC上強大的專業(yè)3D造型軟件，它可以廣泛地應(yīng)用于三維動畫制作、工業(yè)制造、科學(xué)研究以及機械設(shè)計等領(lǐng)域。從設(shè)計稿、手繪到實際產(chǎn)品，或是只是一個簡單的構(gòu)思，Rhino所提供的曲面工具可以精確地制作所有用來作為渲染表現(xiàn)、動畫、工程圖、分析評估以及生產(chǎn)用的模型。

（4）Keyshot：原意為“The Key to Amazing Shots”，是一個互動性的光線追蹤與全域光渲染程序，無需復(fù)雜的設(shè)定即可產(chǎn)生相片般真實的3D渲染影像。

3　 3D虛擬設(shè)計流程

圖1　虛擬設(shè)計流程

采用計算機輔助軟件進行一款虛擬樣鞋設(shè)計，一般無法由一個軟件獨立完成，常常要同時幾個軟件互相配合，共同協(xié)調(diào)完成，考慮到各個軟件的優(yōu)缺點以及軟件之間的互連互通性，需要預(yù)先對整個3D虛擬設(shè)計流程進行規(guī)劃，以保證設(shè)計流程的完整和效率。本文所設(shè)計的3D虛擬設(shè)計流程如圖1所示。

通過反復(fù)試驗測試，我們所設(shè)計的流程能最大限度的簡化設(shè)計流程，提高設(shè)計開發(fā)效率。下面筆者就以一款女鞋為例，探討3D虛擬設(shè)計在鞋類設(shè)計中的運用。

4　 3D虛擬款式設(shè)計

4.13D掃描及逆向

首先，將設(shè)計好的鞋楦、鞋跟和款式準備齊全，如圖2所示；然后將鞋楦和鞋跟進行3D掃描，并通過軟件對鞋楦和鞋底進行逆向設(shè)計，如圖3所示。

圖2　跟、底、楦實物

圖3　3D掃描及逆行

4.23D款式設(shè)計

將逆向完成的鞋楦導(dǎo)入Delcam CRISPIN軟件進行識別，如圖4所示；然后運用Rhino軟件對鞋底、鞋跟等進行重建，如圖5所示；最后將模型全部倒入Delcam CRISPIN軟件進行款式設(shè)計，如圖6所示。

4.3渲染出圖

圖4　鞋楦識別

圖5　跟、底重建

圖6　款式設(shè)計

圖7　款式渲染

在鞋款整體造型設(shè)計完之后，需要對其進行渲染。我們將設(shè)計好的款式導(dǎo)入Keyshot軟件進行渲染處理。該軟件簡單易學(xué)，是工業(yè)設(shè)計最常用的渲染軟件。Keyshot軟件自帶了材質(zhì)庫，可以允許設(shè)計者選用自定的材質(zhì)，通過對材質(zhì)渲染參數(shù)的調(diào)節(jié)實現(xiàn)快速對鞋款的配色以及材質(zhì)的修改；此外，該軟件具有豐富的HDR環(huán)境光和背景，可以通過對光影和背景的調(diào)節(jié)快速實現(xiàn)對鞋款360。精細渲染，如圖7所示。

5　結(jié)語

在當(dāng)今計算機輔助技術(shù)和信息技術(shù)發(fā)展的雙重推動下，鞋類數(shù)字化設(shè)計已顯示其強大的競爭力。設(shè)計師能借助計算機輔助技術(shù)快速表達設(shè)計思路，并使產(chǎn)品設(shè)計過程更加直觀、快速，從而減少初期的產(chǎn)品選型及樣品試制，縮短研發(fā)周期，提高設(shè)計研發(fā)能力。本文所介紹的鞋類3D虛擬設(shè)計方法和流程只是一種實用知識與方法的交流和探索，希望能夠通過以上交流探討，激發(fā)更多的相關(guān)從業(yè)者對數(shù)字化設(shè)計方法的思考，提高鞋類設(shè)計的科技含量，為鞋類設(shè)計師創(chuàng)造出一個更好的交流平臺。

參考文獻：

[1]郭太林.工業(yè)設(shè)計與數(shù)字化[J].美術(shù)與藝術(shù)，2009，（1）.

[2]喻偉才，徐波．Delcam CRISPIN ShoeDesign專業(yè)計算機鞋樣設(shè)計軟件在三維虛擬設(shè)計中的應(yīng)用[J]．中國皮革，2011，（1）.

作者簡介：第一馮雨果（1985-），男，碩士。