基于CINEMA 4D的服裝三維人體模型的建立方法

嚴密

摘 要：結合大規模服裝定制浪潮下的服裝展示需要，通過使用CINEMA 4D軟件和其他CAD軟件的綜合運用，結合虛擬現實技術，探索CINEMA 4D在服裝行業中的運用，使其塑造的三維人體模型適用于服裝行業，且服務于現階段流行的網絡服裝虛擬展示中。

關鍵詞：CINEMA 4D；服裝三維人體；模型；虛擬

1 CINEMA 4D簡介

CINEMA 4D是德國MAXON Computer公司開發的三維動畫軟件，其廣泛應用于影視廣告、電影、動畫、工業設計等方面，其最顯著的特點是極其穩定、非常易于使用、強大的渲染功能和出色的三維繪畫功能。[1]該軟件內置的BodyPaint3D模塊具有非常強大的三維紋理繪制功能，可以直接在三維模型上進行繪畫，同時其可以讀取Photoshop的PSD分層文件。在服裝行業幾乎沒有CINEMA 4D的運用，而憑借其強大、快速的渲染能力，可以在短時間內即呈現出逼真的渲染效果。配合BodyPaint 3D繪圖模塊的使用，可以創建任意復雜的材質貼圖，且與主流的繪圖軟件達到了無縫的連接。CINEMA 4D內部的MOCCA模塊可用于制作虛擬角色的三維動畫，可運用于服裝模特走秀的動畫展示。

2 在CINEMA 4D中建立虛擬人體模型

在日本文化女子大學建立的人體測量數據的基礎上，結合人體骨骼及肌肉形態，在CINEMA 4D中通過尺寸約束的多邊形建模方式建立人體軀干模型。之后對模型添加HypNURBS，在此基礎上深入細致調節模型表面，最終得到表面比較光滑且符合尺寸需要的人體模型。

2.1 三維人體尺寸標準

為了使虛擬模特展示的效果具有普遍的適用性，本研究在日本文化女子大學1992～1994年對35000個日本人計測的人體數據基礎上，依據我國國家服裝號型標準，以女子A體型M號的規格標準為例來建立女子人體模型。

2.2 人體骨骼結構及主要肌肉分布走勢參考

采用實體建模的方式來建立人體特征多邊形拓撲模型的核心關鍵點是多邊形拓撲結構線的走向要符合人體結構和肌肉的走勢。因此需要對人體結構和主要肌肉的分布走勢有一定的了解，這樣建立起來的人體模型才會比較真實地反映出人體表面的曲面形態。

2.3 在CINEMA 4D中建立人體軀干模型

構造人體多邊形模型的第一步就是確定人體主要結構的尺寸。

以女裝中碼為例：

身高：160cm

胸圍：84cm

腰圍：64cm

臀圍：88cm

在CINEMA 4D中建模之前先設置其單位為cm，首先建立人體的上半身軀干部分，通過胸圍、腰圍和臀圍的尺寸參考來建立軀干的拓撲幾何結構。建立基本部位拓撲結構的關鍵是用盡量少的多邊形點線面來表達盡量完整的形體。[2]另外一個需要注意的是，構造的多邊形盡量保持四邊形，因為用四邊形構造的模型在后續添加HypNURBS后對原始模型的扭曲會比較小。

將人體上半身主干建立之后，就可以參考日本女子文化大學所測的人體尺寸參考數值結合CINEMA 4D的測量工具來建立人體的四肢。由于人體是對稱的結構，因此可以只制作人體對稱結構的一半，再采用鏡像功能來得到一個完整的人體結構，這樣可以節省大量的制作時間。人體軀干的布線盡量按照人體的結構和肌肉走勢來建立，使多邊形的起伏符合人體表面的形態。[3]布線應該盡量均衡，使其盡量均勻地分布于多邊形表面。

2.4 調整及細分人體模型

建立人體基本結構拓撲之后就需要運用Cut（剪切）命令對拓撲結構進行劃分，并通過調整幾何結構點的位置來進一步調整形態，使形態更加豐富與飽滿。

調整完之后就需要對模型的幾何面進行細分，目的是為了提高模型的精度，使模型結構更符合人體實際結構。選擇人體幾何模型所有的面，執行Subdivide（細分）命令，并進行參數設置。細分參數不宜一次就設置得很高，而應該通過多次低級細分來實現，這樣的方式更利于模型形態的控制。

在將模型細分之后，對模型的細節進行調整，使模型更符合人體真實結構和尺寸要求。每次低級細分之后都需要對模型多邊形的點進行一定的位置調整，使拓撲線分布更加均勻、更加符合人體表面形態走向。

2.5 為細分模型添加HypNURBS

細分調整之后再給模型添加HypNURBS功能，目的是為了平滑多邊形表面，使模型表面結構符合人體肌膚表面形態。在添加HypNURBS功能之前需要先將幾何面的法線方向進行統一，幾何面法線均朝外為正常情況，否則在添加HypNURBS功能之后會出現破面等情況。

2.6 導出人體模型

人體模型建完之后需要將模型導出。導出前將HypNURBS物體塌陷，轉為多邊形物體。選擇塌陷后的人體模型，保存為*.obj格式，設置導出Scale（縮放）參數為1.0，即按照原始尺寸進行導出。

2.7 服裝材料制作

將通過CINEMA 4D建立的人體模型OBJ格式文件導入到Marvelous Designer中。在Marvelous Designer中修正好服裝板型圖。然后在CINEMA 4D中對服裝裁片進行圖案和材質的對位貼圖，最后進行材質的渲染烘焙，并進行虛擬展示。

3 結語

在CINEMA 4D中，運用多邊形建模的方式，通過對虛擬人體關鍵部位的尺寸約束控制，建立符合特定尺寸需求的三維虛擬人體模型。利用 Auto CAD設計繪制服裝結構制版圖。將人體模型和繪制的服裝制版圖導入到Marvelous Designer中通過多次逆向調整的方式調整服裝結構制版圖。在CINEMA 4D中對服裝多邊形物體進行UVs拆分，將面料裁剪圖與服裝模型進行紋理對位與渲染烘焙。最后將模型導入Quest 3D進行虛擬現實展示。

參考文獻：

[1] 湯坤，尹科峰. Cinema 4D工業產品渲染技術完全手冊[M].北京：人民郵電出版社，2006：3-6.

[2] Peter Ratner . 3D人體建模與動畫制作[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[3] 張朝怡，丁思.水晶石技法Maya+ZBrush角色建模與材質表現[M].北京：人民郵電出版社，2011.