淺談3D服裝CAD制版發展現狀

安梅雪,于樹連

(大連工業大學,遼寧大連116000)

淺談3D服裝CAD制版發展現狀

安梅雪,于樹連

(大連工業大學,遼寧大連116000)

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

3D服裝CAD制版；虛擬服裝展示；2D/3D的轉換

計算機服裝輔助設計技術在中國已經發展了30多年,使服裝加工的生產效率和產品質量得到了大幅度的提高。而國內外紡織服裝工業計算機輔助設計技術已趨成熟,并呈商品化發展。目前2D服裝CAD技術已經相當成熟,但3D服裝CAD技術尚未完全成熟,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

服裝CAD制版系統是輔助服裝樣板制作的應用系統,提供一系列的制圖工具,可設置和增減點、直線、曲線；對版型進行轉省、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和運用,如何運用,可反映不同國家或地區服裝制版師的技能成長方式和工作習慣。法國力克和日升天辰服裝CAD在我國大型企業中使用率名列前茅［2］。法國力克是歐美最具有代表性的服裝軟件,日升天辰是國產軟件,但是其中采用的是日本核心技術。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、易懂、易上手等特點,讓設計師感覺更加直觀明朗,更體現軟件作為工具的特性。在以后的軟件開發可以把不同軟件的優點結合在一起,以優點補缺點,開發更智能、人性的服裝CAD軟件。而現在的技術還把三維和二維結合起來,為設計師帶來方便。

2 2D和3D的轉換

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

2D每片的衣片的基點都對應著虛擬人體的基點,當對2D衣片進行設計的時候,3D就會跟著發生變化。這對于設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曲面的頂點數目和三角數目不同,只是各個對應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,不考慮織物材料的特性,而對于較復雜的曲面,它的展開圖形是不封閉的,會產生較多的裂紋和較大的累積誤差；而復雜曲面的展開法先將3D服裝曲面分割成若干條狀區域,每個區域用一個直紋面逼近,再講這些直紋面進行三角網絡分割展開成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,但是相關研究較少。

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

成熟的服裝是三維虛擬縫合技術,無疑會為服裝生產過程減少許多繁瑣的環節,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來表現緊身褲和基本褲的效果。

3D runaway 模擬的更體貼,面料表現的更平服, 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,基本能表現出所制作的版型。國內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中虛擬展示是關鍵技術。其目的把顧客服裝真實再現于展示平臺,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及建模,織物仿真,三維虛擬縫合等技術的實現問題上。對現有的3D服裝CAD技術產品的研究還比較欠缺。國內的資源缺乏很多,沒有對現有3D服裝產品這一方面進行深入的他探討。國內對3D服裝技術的研究,由于服裝并非剛體,所以虛擬出來的服裝狀態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］。每個建模都有優點和不足。幾何建模比較注重布料的外觀形態,效仿面料織物的質感就大大不足,效果較差。而物理建模就能很好的表現出面料的質感,而運算的速度過慢。把他們的優點放在一起,由優點補互相的缺點,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。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 對含有大量質點的質點-彈簧模型提出有效的快速模擬方法［2］。這一設計,不僅能體現出服裝最終的質感,還能體現出服裝穿著的整體效果,以便達到理想的設計。

在Marvelous Designer 軟件中,設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計。設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三維衣片。在對二維制版的版型進行不同的設計,同時都會在左側界面展現出來。制作衣片展現效果逼真。這款軟件還在很多的影視作品、游戲、服裝行業都有所應用。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計。里面把服裝的褶皺和漂浮等一些質感都表現的很出色。這款軟件強大到不止可以制作服裝還可以制作角色。里面的衣服設計虛擬工作需要用到這款軟件。

4 3D服裝制版

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

在虛擬現實技術VR方面進行研究,處于領先地位的美國CDI的三維時裝設計系統(3D-FASHION-DESIGN-SYSTEM)。系統可在三維人體模型上進行三維服裝設計,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。

在服裝設計中,還必須考慮人體的靜態、動態尺度,還要考慮有利于人體正常活動所需的運動度。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計,相應的3D衣片通過構造服裝的結構線也隨之形成。系統融入虛擬現實技術,具有應力分析功能,在服裝的基本版型上設計不同款式,在設計褶皺時,相應的三維立體展示就會體現出褶皺后在服裝上效果有明暗變化具有立體感。可以較逼真體現服裝面料的質感,并結合光影和場景使設計者能相對直觀的感受和體驗設計作品。

通過以上一些列的設計,利用3D基型來生成紙樣最初是為了定制服裝服務。設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。系統為設計師提供了不同尺寸的3D基型。通過100多個服裝紙樣設計參數,系統就運行參數化程序,生成滿足這些參數條件和人體形狀的服裝3D曲面,隨后使用時,在3D基型的基礎上進行設計生成新的服裝3D紙樣［1］。

Marvelous Designer 是韓國近幾年設計出的軟件,關于這一點做的不錯。擁有直觀的圖案設計功能,就完全可以用它來創建自己的風格。強大的拆線功能實現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,還可以制作復雜的版型和各種花紋的職業裝,就連扣子、褶皺、視頻的物理屬性也可以表現出來。關于系統方面,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也會更逼真的展現出來。

5 3D服裝CAD設計和制版技術的發展趨勢

盡管三維服裝CAD技術制版還不夠成熟,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、真實感等方面的優勢足以表明三維服裝CAD制版技術的確是服裝CAD制版技術的主要發展方向。

1、信息和網絡技術的應用；3D服裝CAD制版技術與信息數據化、網絡化,以及遠程交流技術結合與應用,將是服裝企業發展的方向。

2、3D動態發展；近幾年來,3D動態技術是各大CAD公司研究開發的一大方向、但其研究難度較大。從平面設計到立體設計,應用交互式計算機圖形學和計算機幾何中的最新技術成果,建立3D動態的服裝模型,解決服裝設計中2D到3D、3D到n維的轉換,是服裝CAD研究的重要課題之一。若這一技術能真正突破,將會給服裝產業及相關領域帶來一場重大革命。

3、智能發展；以后的制版系統還會更人性化的。在某種程度上具有設計師般的智能和思維方法。

4、簡捷化的發展；軟件設計思路的邏輯關系、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生很大的影響。從今后發展趨勢看、應用系統更多的面相非設計專業的操作人員。以后的復雜系統操控界面會簡捷化。

5、擴充版型設計數據庫；人們對服裝版型的要求不斷的提高,對版型的數據會越來越精確,越來越多。只要隨潮流趨勢的發展不斷的對數據庫的擴充,得到大量的信息。

6 總結

隨著國內的三維服裝CAD制版技術的發展,其在直觀性、合體性、真實感等方面的優勢足以使3D服裝CAD系統成為未來服裝系統的主流發展方向之一。服裝CAD制版智能化不僅對服裝設計者的工作情境、技能成長有影響,還對服裝企業的產量增加、產品質量保證等有影響,都有著相當重要的意義。但是還有不足,在向外國新技術學習的同時,還要抓住自主創新的方向。

［1］孫玉芳.服裝CAD三維技術及其研究現狀［J］.輕紡工業與技術,2010.

［2］楊寶娟.服裝CAD制版的比較研究［D］.長春：東北師范大學,2011.

［3］朱寧馨,李文書,夏馨,等.3D服裝CAD關鍵技術研究綜述［J］.工業控制計算機,2014,（07）.

［4］李陽,李文書,張瑞林,等.服裝CAD技術現狀及發展趨勢［J］.工業控制計算機,2012,（06）：80-81.

［5］蔡柳萍.3D服裝CAD軟件仿真效果的對比研究［J］.遼寧絲綢,2010.

［6］王冰冰.個性化2D/3D服裝設計系統［J］.杭州：浙江大學, 2006.

［7］鐘利,胡雪梅.三維服裝CAD在服裝制版領域的發展前景［J］.成都紡織高等專科學校學報,2009.

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

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