鞋類3D虛擬設(shè)計(jì)研究

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(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，四川成都610065; .皮革化學(xué)與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610065）

鞋類3D虛擬設(shè)計(jì)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(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，四川成都610065; 2.皮革化學(xué)與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610065）

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

關(guān)鍵詞院鞋類；3D虛擬設(shè)計(jì)

*通信聯(lián)系人

1　前言

在信息化和全球化經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)在很大程度上是設(shè)計(jì)的競(jìng)爭(zhēng)[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(shí)代的到來，市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的性能、價(jià)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(diǎn)，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(chǎng)、響應(yīng)市場(chǎng)的需求、提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能滿足瞬息萬變的市場(chǎng)需求。隨著鞋類設(shè)計(jì)的快速發(fā)展，除了設(shè)計(jì)理念的更新越來越快以外，設(shè)計(jì)理念的有效表達(dá)也逐漸受到了廣泛的重視[2]。在我國(guó)，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)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(jìn)程緩慢，這是制約我國(guó)成為“設(shè)計(jì)強(qiáng)國(guó)”的一大阻礙。顯然傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法以及不能適應(yīng)科技的發(fā)展和市場(chǎng)的需求，因此研究提高鞋類設(shè)計(jì)的科技含量,運(yùn)用現(xiàn)代科技手段進(jìn)行高效的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，摸索出許多行之有效的設(shè)計(jì)方法，并付諸于實(shí)際生產(chǎn)顯得尤為重要。本文主要介紹計(jì)算機(jī)輔助軟件在數(shù)字化3D虛擬設(shè)計(jì)上的應(yīng)用，設(shè)計(jì)方法和流程僅供分析借鑒。

2　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件介紹

目前在國(guó)內(nèi)外鞋類設(shè)計(jì)中運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的實(shí)例相對(duì)比較多，供所選擇的設(shè)計(jì)軟件也比較豐富，比如：二維設(shè)計(jì)軟件通常用Photoshop、Coredraw和IIustratord等；三維軟件有專業(yè)設(shè)計(jì)軟件Delcam CRISPINShoeDesign,通用設(shè)計(jì)軟件有Rhino、Auto-CAD、3DMAX等。本文所研究的3D虛擬設(shè)計(jì)所用到的主要計(jì)算機(jī)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(yùn)行的專業(yè)制鞋CAD/CAM系統(tǒng)，包含從鞋楦、鞋款設(shè)計(jì)到2D樣板工程、級(jí)放和鞋片切割等多個(gè)軟件模塊，每個(gè)模塊都可以獨(dú)立運(yùn)行，為制鞋企業(yè)提供了一套快速、有效地進(jìn)行鞋類2D、3D設(shè)計(jì)、造型、逆向工程、放碼、制造（包括工藝）的最強(qiáng)大、最全面的解決方案。

（3）Rhino：Rhino是美國(guó)Robert McNeel & Assoc開發(fā)的PC上強(qiáng)大的專業(yè)3D造型軟件，它可以廣泛地應(yīng)用于三維動(dòng)畫制作、工業(yè)制造、科學(xué)研究以及機(jī)械設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。從設(shè)計(jì)稿、手繪到實(shí)際產(chǎn)品，或是只是一個(gè)簡(jiǎn)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(dòng)畫、工程圖、分析評(píng)估以及生產(chǎn)用的模型。

（4）Keyshot：原意為“The Key to Amazing Shots”，是一個(gè)互動(dòng)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(shí)的3D渲染影像。

3　 3D虛擬設(shè)計(jì)流程

圖1　虛擬設(shè)計(jì)流程

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

通過反復(fù)試驗(yàn)測(cè)試，我們所設(shè)計(jì)的流程能最大限度的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程，提高設(shè)計(jì)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(jì)在鞋類設(shè)計(jì)中的運(yùn)用。

4　 3D虛擬款式設(shè)計(jì)

4.13D掃描及逆向

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

圖2　跟、底、楦實(shí)物

圖3　3D掃描及逆行

4.23D款式設(shè)計(jì)

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

4.3渲染出圖

圖4　鞋楦識(shí)別

圖5　跟、底重建

圖6　款式設(shè)計(jì)

圖7　款式渲染

在鞋款整體造型設(shè)計(jì)完之后，需要對(duì)其進(jìn)行渲染。我們將設(shè)計(jì)好的款式導(dǎo)入Keyshot軟件進(jìn)行渲染處理。該軟件簡(jiǎn)單易學(xué)，是工業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)者選用自定的材質(zhì)，通過對(duì)材質(zhì)渲染參數(shù)的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)快速對(duì)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(duì)光影和背景的調(diào)節(jié)快速實(shí)現(xiàn)對(duì)鞋款360。精細(xì)渲染，如圖7所示。

5　結(jié)語

在當(dāng)今計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)和信息技術(shù)發(fā)展的雙重推動(dòng)下，鞋類數(shù)字化設(shè)計(jì)已顯示其強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。設(shè)計(jì)師能借助計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)快速表達(dá)設(shè)計(jì)思路，并使產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jì)研發(fā)能力。本文所介紹的鞋類3D虛擬設(shè)計(jì)方法和流程只是一種實(shí)用知識(shí)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(duì)數(shù)字化設(shè)計(jì)方法的思考，提高鞋類設(shè)計(jì)的科技含量，為鞋類設(shè)計(jì)師創(chuàng)造出一個(gè)更好的交流平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭太林.工業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)鞋樣設(shè)計(jì)軟件在三維虛擬設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]．中國(guó)皮革，2011，（1）.

作者簡(jiǎn)介：第一馮雨果（1985-），男，碩士。