虛擬人動畫中的三維服裝仿真技術初探

楊治錚+曹梓鈺

摘 要：近幾年，虛擬現實及計算機圖形有關技術快速發展建設過程中，三維服裝仿真也得到高度關注。三維服裝仿真作為三維服裝CAD系統內重要內容，可以有效應對二維CAD在設計上面存在的問題。與此之外，設計人員及用戶可以通過計算機現實屏幕，從多個方面對三維人體著裝效果了解，具有良好發展前景。本文在對虛擬人動畫中的三維服裝仿真技術分析研究中，以三維人體形態建模技術作為研究對象，對人體建模方法及變形技術進行了解，最終控制體構造與模型變化作為研究對象，希望能夠從人體建模層面對虛擬人動畫三維服裝仿真技術有著全面了解。

關鍵詞：人體建模方法；虛擬人動畫；三維服裝仿真技術

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1005-5312（2017）21-0191-01

計算機硬件性能在快速發展建設過程中，三維服裝仿真計算數量也顯著增加，對應用系統交互及實時性造成嚴重影響，尤其是真實感模擬環境上面。三維服裝仿真技術雖然沒有在影視制作內應用，主要原因是由于三維服裝仿真技術實時性及交互性得不到有效保證。與此相比較，對算法類別進行了解，提升算法效率，就顯得尤為重要。

一、人體建模方法

1.基元構造方法。人體交互式模型在構建內，最為直接想法就是通過幾何基元實現。按照幾何基元類型及構造，主要可以將基元劃分為四種類別，分別為表面模型、體模型、復合多層模型及桿狀模型。基元構造方法在人體建模內應用，交互設計具有良好靈活性，這也就表示應用的干預數量顯著提升，進而在人體總體建模內效率相對低下。此外，部分基元構造方法在應用內精確度雖然要遠遠超過人體模型，但是對于人體結構知識及幾何技能要求較為嚴苛，對基元構造方法應用范圍造成嚴重影響①。

2.模型重建方法。傳統CAD逆向發展建設內，重要研究課題為測量信息構建物體模型。設備物理性能在不斷完善改進內，信息精確性可以顯著提升，建模所涉及到的對象范圍逐漸拓寬，研究人員對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，原有機械式探針雖然可以對物體表面進行全面并且精確判斷，但是測量速度十分緩慢，需要與物體相接觸。三維掃描設備建模內應用，可以有效解決傳統機械式探針存在的問題。要是從個工作原理層面進行劃分，三維掃描設備主要可以劃分為兩個類型，分別為被動式掃描儀、激光測距掃描儀②。

二、控制體構造與變形建模

人體建模系統內，主要包含兩個控制體，分別為圍度變形與模板長度，進而保證將變形技術人體建模系統內應用，僅僅是控制方法存在一定差別。

1.長度變形控制：（1）長度變形控制體構造。在對模板與長度變形控制體之間的關聯分析研究內，通過上臂長度控制體進行分析，具體結構如圖一所示。位移平面與基準平面坐標系在構建內，以軸曲線作為坐標原點，局部坐標與初始坐標全部設置在坐標系y軸內，對局部坐標與初始坐標之間的點積進行判斷，點積數值要是小于零，也就表示初始坐標為負。軸線局部活動框架在設計內，以旋轉插值方式作為原理，了解頂點在模型網格內的關聯情況。為了能夠讓上臂長度可以變形，筆者在對基準平面局部坐標系構建內以軸線作為向量，進而對上臂長度實際數值進行測量。長度在出現變形內，主要是通過轉移坐標點，進而獲取最新長度數值。對曲線進行調整，同時將曲線數值看做長臂活動框架，對模型網格內頂點位置進行了解。（2）長度變形。人體特征參數長度變形量在確認內，主要是按照一定比例，對測量段數及特點進行了解，用戶也可以按照建模系統內所提供的數值，對人體特征參數長度進行調整。與此之外，全部長度測量可以構成樹樁結構，根節點為腰平面。

2.圍度變形控制。圍度變形控制主要由四部分構成，分別為影響域、測量平面、剖分平面及控制曲線。影響域主要是對模型網格內頂點進行確認，主要采取手動調節方式。人體正中線位置內，可以將模型劃分為兩個完全對稱的內容。通過正交側視圖觀察③。左側平面按照一定順序對節點位置確定，隨機選取三條樣條，就可以獲取軸曲線。

三、結論

綜上所述，三維服裝仿真技術在虛擬人動畫內應用，可以有效地將虛擬試衣、服裝設計、信息提取等技術相結合，設計人員可以按照自身設計理念，按照不同形態特點對虛擬模特穿著效果進行修改，與二維服裝衣片相結合，保證服裝設計合理性，合理選擇布料及花色，借助三維服裝仿真系統展現自身觀點，更加直觀感受服裝設計的效果，彰顯自身的設計理念。

注釋：

①劉賞.適于網絡試穿的快速三維服裝仿真方法[J].計算機工程與應用，2010（08）：78-80.

②姜延，王瑞.虛擬服裝縫制系統的設計與實現[J].北京服裝學院學報（自然科學版），2010（01）：1-7.

③劉正東.通用三維服裝模型的強約束動態仿真方法[J].計算機工程與科學，2017（02）：371-377.