郭劍鋒

（湖南工藝美術(shù)職業(yè)學(xué)院，湖南 益陽 413000）

鞋類產(chǎn)品建模與仿真設(shè)計的本質(zhì)主要是基于基本的圖形成像技術(shù)，將計算機圖形學(xué)等虛擬世界的設(shè)計技術(shù)與服裝鞋類產(chǎn)品的設(shè)計與匹配相結(jié)合，這樣可以使用不同類型標(biāo)準的仿真設(shè)計以及各種服裝鞋類產(chǎn)品的建模與仿真設(shè)計。圖形在設(shè)計方法的早期起著相同的作用，當(dāng)需要部分設(shè)計草圖時，可以使用真實仿真尺寸和方向的不同尺寸來設(shè)計樣式。整體顏色與模擬環(huán)境匹配。矢量表示法也可用于設(shè)計的中間部分。三維最佳效果矢量化由于顏色的特性，也可以達到多個照片級的良好效果，可以直接用于模擬一些早期和中期設(shè)計的色彩渲染和樣本替換。

1 設(shè)計的特征

1.1 三維建模仿真設(shè)計

傳統(tǒng)形式的手繪鞋造型具有設(shè)計和搭配兩種方法，無法滿足時尚趨勢的快速變化所帶來的更多種類信息的獨特設(shè)計以及協(xié)同設(shè)計的具體要求，而是基于標(biāo)準的多樣化圖形組合或圖像內(nèi)容模擬設(shè)計，核心技術(shù)的設(shè)計協(xié)調(diào)效率相對較低。這些核心主題和其他圖形使用了不同行業(yè)的發(fā)展元素，基于通用的建模和模擬環(huán)境詳細設(shè)計方法，應(yīng)用各種圖像模擬環(huán)境技術(shù)對產(chǎn)品進行了基于標(biāo)準和當(dāng)前產(chǎn)品的基本模型模擬環(huán)境設(shè)計、協(xié)調(diào)其他各種相關(guān)理論和技術(shù)實現(xiàn)的各種圖形和圖像數(shù)據(jù)的分析[1]。最后，總結(jié)了主要功能，明確了要求。該系統(tǒng)以科學(xué)的方式，研究了鞋類建模中基本圖形、靜態(tài)圖像仿真模型獨特設(shè)計的核心技術(shù)、難題以及在各種圖形、靜態(tài)圖像、虛擬圖像、二維平面中的使用情況。高仿真設(shè)計方法的各種技術(shù)已反復(fù)驗證將模擬技術(shù)設(shè)計與鞋類建模相匹配，Photoshop成為另一個核心技術(shù)獨立開發(fā)平臺。

鞋類的3D建模軟件可以分為常規(guī)3D渲染軟件和專業(yè)3D鞋類制作軟件。

運用常規(guī)3D渲染軟件，必須先創(chuàng)建Schuba和外底的3D模型，然后，根據(jù)該模型執(zhí)行樣式設(shè)計和紋理映射。因此，這種產(chǎn)品樣式化方法可查看鞋類的360°樣式，但缺點是需要做大量工作，并且需要很高的3D仿真建模技巧。就樣式設(shè)計效率而言，這是非常不切實際的。

專業(yè)的3D制鞋軟件是通過專業(yè)的3D輸入設(shè)備將桿身的3D形狀輸入計算機，然后設(shè)計和構(gòu)造頂部和鞋底樣式。此方法的優(yōu)點在于，可以快速獲取準確的桿身模型，模擬手動的三維設(shè)計方法以獲取鞋幫設(shè)計，并在結(jié)構(gòu)模型和三維模型之間進行交互修改。缺點在于，由于要處理樣品結(jié)構(gòu)（功能主要集中在其中），需要購買昂貴的專業(yè)3D輸入設(shè)備，在各種生產(chǎn)過程和裝飾模擬效果中表現(xiàn)不佳。因此，就產(chǎn)品建模仿真而言，這是不切實際的[2]。

1.2 二維建模仿真設(shè)計

根據(jù)鞋類的各種造型和高仿真細節(jié)設(shè)計工作文件，也可以分為兩種不同類型：坐標(biāo)變換圖和位圖。本次設(shè)計的仿真鞋模的速度矢量文件格式是通過數(shù)學(xué)和物理坐標(biāo)變換時間來記錄靜態(tài)圖像以及各種平滑的線條和色塊。有些線條輪廓和色塊是由平滑的線條、其他顏色、其他位置和構(gòu)件的曲率程度組成的，優(yōu)點是粗細和主要特征非常常見。用數(shù)學(xué)公式和物理公式創(chuàng)造色彩變化比較困難。因此，快速變換也會產(chǎn)生失真，而且文件中通道所占的總空間很小，因此，很難創(chuàng)建成功的、具有非常豐富整體色調(diào)和顏色變化的各種圖像[3]。鞋類的造型風(fēng)格設(shè)計就具有造型風(fēng)格內(nèi)容和重復(fù)造型風(fēng)格相關(guān)元素的特點，為了清晰、準確地表達樣式設(shè)計，需要根據(jù)樣式內(nèi)容選擇其他角度。

2 設(shè)計的類別和要求

鞋類造型模擬設(shè)計的實際過程涉及兩個主要步驟。（1）“形狀模擬”，通常稱為“線條樣式”。鞋身外部和內(nèi)部線條，包括桿身、鞋跟、頂部樣式和配件。（2）“效果模擬”。根據(jù)概念完成“輪廓模擬”之后，要求完成鞋類的厚度樣式、材料紋理、顏色以及明暗3D零件的模擬性能[4]。

2.1 輪廓仿真

鞋類輪廓模擬環(huán)境是鞋類樣式設(shè)計的完整輪廓。這是一些設(shè)計產(chǎn)品建模和仿真設(shè)計的第一步?？偟膩碚f，整體的外形概述應(yīng)該能夠根據(jù)流暢的線條和對比，突出鞋類款式設(shè)計、部件設(shè)計的結(jié)構(gòu)和所要求的特點，并且大部分產(chǎn)品都會結(jié)合實際情況。在早期和中期的設(shè)計中，一般認為素描是一種獨特的設(shè)計風(fēng)格。常用的重繪線條感和組合圖形的方法簡單、快速，也可以用于產(chǎn)品設(shè)計，不應(yīng)該直接中和應(yīng)用，通過圖形編輯和重畫，模擬各種圖形在效果模擬過程中的表現(xiàn)。鞋靴新產(chǎn)品外輪廓的真實模擬，一般都是通過各種尺寸、方向等圖形軟件完成的。內(nèi)線從左到右依次為站姿、頂姿和人體配件。外形設(shè)計素描的尺寸和所用的鞋類大多是中小型的。

為了使鞋類輪廓好，需要繪制條形輪廓。桿身輪廓的設(shè)計要求將其用作桿身實際比例的基礎(chǔ)，并且桿身側(cè)面的重要結(jié)構(gòu)部件在設(shè)計過程中會在技術(shù)上進行處理。涂漆可以清楚地表達桿身的輪廓。

（1）下后跟輪廓模擬。需要以下后跟的實際結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，在設(shè)計過程中對下后跟側(cè)視圖的重要結(jié)構(gòu)部分進行技術(shù)處理，并根據(jù)下后跟的組合特性繪制下后跟。需要闡明輪廓底部和輪廓建模的要點。

（2）模型概述仿真。根據(jù)鞋的結(jié)構(gòu)特性，有必要設(shè)計上表面部分側(cè)視圖的重要結(jié)構(gòu)部分，并根據(jù)上表面部分的實際結(jié)構(gòu)比例為桿表面提供幫助。表面各部分的輪廓必須能夠清楚地表示上表面部分的輪廓。

（3）零件概覽模擬?；诹慵慕Y(jié)構(gòu)特性，有必要設(shè)計零件側(cè)視圖的重要結(jié)構(gòu)部分，并根據(jù)零件實際形狀的比例在零件的表面進行輪廓處理，以便在零件中進行技術(shù)處理，可以清楚地勾勒出附件的輪廓。

2.2 效果模擬

效果模擬基于輪廓模擬，可以優(yōu)化鞋類的顏色、質(zhì)量和舒適感，從而使鞋類的樣式在細節(jié)上更加完美。效果表現(xiàn)通常按顏色、紋理和厚度的三維對比度的順序排列。效果模擬通常有兩種方法：矢量圖形和位圖模擬方法，矢量圖形模擬的效果在顏色和紋理模擬方面與位圖的效果相似，并且仿真原理和過程基本相同。但是，位圖可用于模擬某些特殊材料的3D效果和紋理效果的厚度和對比度。

（1）顏色檢測模擬?；谳喞M構(gòu)建零件層，并填充零件的顏色，包括兩個零件（單色和漸變色）。矢量圖形在顏色模擬的意義上類似位圖。

（2）紋理模擬。首先，將紋理模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式，通過現(xiàn)代數(shù)字模擬技術(shù)將真實的材質(zhì)紋理識別并顯示在計算機上。其次，以兩種方式實現(xiàn)紋理模擬，一種是填充零件層的實數(shù)，另一種是材質(zhì)紋理圖案或圖片。最后，將材質(zhì)紋理層嵌套在組件層上，并設(shè)置材質(zhì)紋理的透明度以實現(xiàn)紋理效果，從而使組件既有顏色又有紋理。紋理和燈光密切相關(guān)，位圖在表達明暗效果時更精致，因此，位圖在表達某些特殊材質(zhì)的紋理時更有利。

（3）厚度模擬。零件的厚度主要由零件輪廓的對比度反映，矢量圖形軟件使用零件輪廓的邊緣厚度或顏色對比度反映厚度仿真，需要采用不同部分、不同厚度的線。位圖軟件主要反映零件邊緣對比度的斜率，因此，位圖厚度模擬比矢量圖更真實、更詳細。

（4）明暗三維模擬。圖形和明暗三維識別成像技術(shù)主要是通過改變色彩深度來實現(xiàn)的。在矢量圖形軟件中，明暗三維模擬采用了色彩漸變的方式。該方法由于具有色彩矢量化功能，對比度過渡的陰影變得不自然，并且在位圖軟件中，通過直接更改不同區(qū)域中彩色像素的深度來實現(xiàn)對比度的三維模擬，從而使對比度過渡逼真自然。

3 仿真設(shè)計的現(xiàn)狀

國內(nèi)關(guān)于鞋模仿真設(shè)計技術(shù)的研究尚未成熟，存在以下缺陷：

（1）在計算機上改進了設(shè)計方法，應(yīng)用了通用設(shè)計軟件，并用鉛筆工具代替了鼠標(biāo)。然而，在選擇專業(yè)和詳細的設(shè)計工具軟件方面仍然有致命的缺陷。CorelDRAW能達到很好的模擬效果。3DMAX在鞋類產(chǎn)品高仿真部分的設(shè)計方面做了大量的工作，但細節(jié)設(shè)計的效率和質(zhì)量都很低。

（2）不使用或修改通用設(shè)計軟件中的輔助開發(fā)和管理功能，特別是設(shè)計材料和效果樣式之類的素材庫，會降低設(shè)計效率。

國外鞋類設(shè)計系統(tǒng)的研究正在開發(fā)，以實現(xiàn)功能集成和高度智能化，主要致力于3D鞋模和鞋幫結(jié)構(gòu)的設(shè)計和制造。其基于三維桿體和結(jié)構(gòu)模型，對國內(nèi)公司而言并不便宜，因為投入和產(chǎn)出設(shè)備的成本非常高。另外，系統(tǒng)操作更加復(fù)雜，專業(yè)化水平更高，設(shè)計者難以掌握一般的樣式。

4 結(jié)語

首先，說明了基于標(biāo)準基本圖形和圖像內(nèi)容的核心技術(shù)，重點研究了鞋類整體建模高仿真部分設(shè)計的最大特點、分類和要求。然后，綜合分析了鞋類高仿真設(shè)計方法技術(shù)的應(yīng)用。結(jié)合國內(nèi)外其他圖形和圖像內(nèi)容的設(shè)計建模，針對這些影響因素首次提出了共同的研究成果和技術(shù)路線，為進一步推動鞋模仿真獨特設(shè)計系統(tǒng)功能的科學(xué)研究和自主開發(fā)提供了綜合的技術(shù)基礎(chǔ)。