楊治錚+曹梓鈺

摘 要：近幾年，虛擬現(xiàn)實(shí)及計(jì)算機(jī)圖形有關(guān)技術(shù)快速發(fā)展建設(shè)過(guò)程中，三維服裝仿真也得到高度關(guān)注。三維服裝仿真作為三維服裝CAD系統(tǒng)內(nèi)重要內(nèi)容，可以有效應(yīng)對(duì)二維CAD在設(shè)計(jì)上面存在的問(wèn)題。與此之外，設(shè)計(jì)人員及用戶可以通過(guò)計(jì)算機(jī)現(xiàn)實(shí)屏幕，從多個(gè)方面對(duì)三維人體著裝效果了解，具有良好發(fā)展前景。本文在對(duì)虛擬人動(dòng)畫(huà)中的三維服裝仿真技術(shù)分析研究中，以三維人體形態(tài)建模技術(shù)作為研究對(duì)象，對(duì)人體建模方法及變形技術(shù)進(jìn)行了解，最終控制體構(gòu)造與模型變化作為研究對(duì)象，希望能夠從人體建模層面對(duì)虛擬人動(dòng)畫(huà)三維服裝仿真技術(shù)有著全面了解。

關(guān)鍵詞：人體建模方法；虛擬人動(dòng)畫(huà)；三維服裝仿真技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-5312（2017）21-0191-01

計(jì)算機(jī)硬件性能在快速發(fā)展建設(shè)過(guò)程中，三維服裝仿真計(jì)算數(shù)量也顯著增加，對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)交互及實(shí)時(shí)性造成嚴(yán)重影響，尤其是真實(shí)感模擬環(huán)境上面。三維服裝仿真技術(shù)雖然沒(méi)有在影視制作內(nèi)應(yīng)用，主要原因是由于三維服裝仿真技術(shù)實(shí)時(shí)性及交互性得不到有效保證。與此相比較，對(duì)算法類別進(jìn)行了解，提升算法效率，就顯得尤為重要。

一、人體建模方法

1.基元構(gòu)造方法。人體交互式模型在構(gòu)建內(nèi)，最為直接想法就是通過(guò)幾何基元實(shí)現(xiàn)。按照幾何基元類型及構(gòu)造，主要可以將基元?jiǎng)澐譃樗姆N類別，分別為表面模型、體模型、復(fù)合多層模型及桿狀模型?；獦?gòu)造方法在人體建模內(nèi)應(yīng)用，交互設(shè)計(jì)具有良好靈活性，這也就表示應(yīng)用的干預(yù)數(shù)量顯著提升，進(jìn)而在人體總體建模內(nèi)效率相對(duì)低下。此外，部分基元構(gòu)造方法在應(yīng)用內(nèi)精確度雖然要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人體模型，但是對(duì)于人體結(jié)構(gòu)知識(shí)及幾何技能要求較為嚴(yán)苛，對(duì)基元構(gòu)造方法應(yīng)用范圍造成嚴(yán)重影響①。

2.模型重建方法。傳統(tǒng)CAD逆向發(fā)展建設(shè)內(nèi)，重要研究課題為測(cè)量信息構(gòu)建物體模型。設(shè)備物理性能在不斷完善改進(jìn)內(nèi)，信息精確性可以顯著提升，建模所涉及到的對(duì)象范圍逐漸拓寬，研究人員對(duì)人體模型重建深入分析研究。建模物體形狀信息類別在逐漸增加情況下，原有機(jī)械式探針雖然可以對(duì)物體表面進(jìn)行全面并且精確判斷，但是測(cè)量速度十分緩慢，需要與物體相接觸。三維掃描設(shè)備建模內(nèi)應(yīng)用，可以有效解決傳統(tǒng)機(jī)械式探針存在的問(wèn)題。要是從個(gè)工作原理層面進(jìn)行劃分，三維掃描設(shè)備主要可以劃分為兩個(gè)類型，分別為被動(dòng)式掃描儀、激光測(cè)距掃描儀②。

二、控制體構(gòu)造與變形建模

人體建模系統(tǒng)內(nèi)，主要包含兩個(gè)控制體，分別為圍度變形與模板長(zhǎng)度，進(jìn)而保證將變形技術(shù)人體建模系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用，僅僅是控制方法存在一定差別。

1.長(zhǎng)度變形控制：（1）長(zhǎng)度變形控制體構(gòu)造。在對(duì)模板與長(zhǎng)度變形控制體之間的關(guān)聯(lián)分析研究?jī)?nèi)，通過(guò)上臂長(zhǎng)度控制體進(jìn)行分析，具體結(jié)構(gòu)如圖一所示。位移平面與基準(zhǔn)平面坐標(biāo)系在構(gòu)建內(nèi)，以軸曲線作為坐標(biāo)原點(diǎn)，局部坐標(biāo)與初始坐標(biāo)全部設(shè)置在坐標(biāo)系y軸內(nèi)，對(duì)局部坐標(biāo)與初始坐標(biāo)之間的點(diǎn)積進(jìn)行判斷，點(diǎn)積數(shù)值要是小于零，也就表示初始坐標(biāo)為負(fù)。軸線局部活動(dòng)框架在設(shè)計(jì)內(nèi)，以旋轉(zhuǎn)插值方式作為原理，了解頂點(diǎn)在模型網(wǎng)格內(nèi)的關(guān)聯(lián)情況。為了能夠讓上臂長(zhǎng)度可以變形，筆者在對(duì)基準(zhǔn)平面局部坐標(biāo)系構(gòu)建內(nèi)以軸線作為向量，進(jìn)而對(duì)上臂長(zhǎng)度實(shí)際數(shù)值進(jìn)行測(cè)量。長(zhǎng)度在出現(xiàn)變形內(nèi)，主要是通過(guò)轉(zhuǎn)移坐標(biāo)點(diǎn)，進(jìn)而獲取最新長(zhǎng)度數(shù)值。對(duì)曲線進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)將曲線數(shù)值看做長(zhǎng)臂活動(dòng)框架，對(duì)模型網(wǎng)格內(nèi)頂點(diǎn)位置進(jìn)行了解。（2）長(zhǎng)度變形。人體特征參數(shù)長(zhǎng)度變形量在確認(rèn)內(nèi)，主要是按照一定比例，對(duì)測(cè)量段數(shù)及特點(diǎn)進(jìn)行了解，用戶也可以按照建模系統(tǒng)內(nèi)所提供的數(shù)值，對(duì)人體特征參數(shù)長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整。與此之外，全部長(zhǎng)度測(cè)量可以構(gòu)成樹(shù)樁結(jié)構(gòu)，根節(jié)點(diǎn)為腰平面。

2.圍度變形控制。圍度變形控制主要由四部分構(gòu)成，分別為影響域、測(cè)量平面、剖分平面及控制曲線。影響域主要是對(duì)模型網(wǎng)格內(nèi)頂點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)，主要采取手動(dòng)調(diào)節(jié)方式。人體正中線位置內(nèi)，可以將模型劃分為兩個(gè)完全對(duì)稱的內(nèi)容。通過(guò)正交側(cè)視圖觀察③。左側(cè)平面按照一定順序?qū)?jié)點(diǎn)位置確定，隨機(jī)選取三條樣條，就可以獲取軸曲線。

三、結(jié)論

綜上所述，三維服裝仿真技術(shù)在虛擬人動(dòng)畫(huà)內(nèi)應(yīng)用，可以有效地將虛擬試衣、服裝設(shè)計(jì)、信息提取等技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)人員可以按照自身設(shè)計(jì)理念，按照不同形態(tài)特點(diǎn)對(duì)虛擬模特穿著效果進(jìn)行修改，與二維服裝衣片相結(jié)合，保證服裝設(shè)計(jì)合理性，合理選擇布料及花色，借助三維服裝仿真系統(tǒng)展現(xiàn)自身觀點(diǎn)，更加直觀感受服裝設(shè)計(jì)的效果，彰顯自身的設(shè)計(jì)理念。

注釋：

①劉賞.適于網(wǎng)絡(luò)試穿的快速三維服裝仿真方法[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2010（08）：78-80.

②姜延，王瑞.虛擬服裝縫制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].北京服裝學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010（01）：1-7.

③劉正東.通用三維服裝模型的強(qiáng)約束動(dòng)態(tài)仿真方法[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2017（02）：371-377.