UVW展開功能下女性針織內(nèi)衣原型版設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究

摘 要：文章利用UVW展開功能拓展完成了女性針織內(nèi)衣原型版的設(shè)計(jì)。UVW展開一般用于游戲設(shè)計(jì)，但其與立體裁剪有異曲同工之處。將人體模型用UVW功能進(jìn)行展開，通過比例計(jì)算法得到帶有胸省的初始原型版，在虛擬試衣技術(shù)實(shí)現(xiàn)可視化的基礎(chǔ)上，經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)省優(yōu)化調(diào)整，最終得到女性無省針織上衣原型版。因此，UVW展開功能對(duì)服裝版型設(shè)計(jì)具有一定的可行性，創(chuàng)新了服裝制版的方法。

關(guān)鍵詞：UVW展開；針織女裝原型；虛擬試衣；版型優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TS941.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095－414X（2023）02－0003－05

目前，我國(guó)在針織女上裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上缺乏自己的原型體系[1]。利用UVW展開功能研究針織服裝版型是一種新的嘗試。但近年來對(duì)針織原型的研究較少。朱信蓂[2]等人在研究針織面料的基礎(chǔ)上結(jié)合女中學(xué)生自身的身體結(jié)構(gòu)特征，通過比例分配法建立了適用于150cm～170 cm的女中學(xué)生針織制式校服生產(chǎn)的原型紙樣。黃明珺、柴小嬋[3]等人在穿著壓力舒適性的基礎(chǔ)上，將不同針織面料在同一標(biāo)準(zhǔn)人臺(tái)上進(jìn)行立裁實(shí)驗(yàn)， 分析運(yùn)用彈性針織面料制作緊身原型紙樣的規(guī)律和方法，繪制無省緊身針織女裝原型紙樣。而利用UVW展開人體模型與立體裁剪制版有類似之處，UVW展開在模型和貼圖之間建立關(guān)系，是本項(xiàng)目的研究核心[4]。通過對(duì)UVW展開功能的拓展，使其能夠應(yīng)用到服裝領(lǐng)域，對(duì)服裝制版方式的創(chuàng)新具有重要意義。我國(guó)女裝消費(fèi)市場(chǎng)中占比較大的為中高端女裝，其客戶群體集中在25-45歲，我國(guó)中高端女裝市場(chǎng)具有巨大的發(fā)展?jié)摿5]。本課題根據(jù)女裝市場(chǎng)的細(xì)分，選取25-40歲的女性定義為中年女性作為測(cè)量對(duì)象。

1 "UVW拓展功能

三維建模中的“UV”可以理解為立體模型的“皮膚”，即三維模型的紋理貼圖。因?yàn)槿S模型中坐標(biāo)軸為X、Y、Z，為避免重復(fù)，將模型紋理貼圖的坐標(biāo)軸命名為U、V、W（即三維空間中的X、Y、Z）。U代表水平方向，V代表垂直方向，W代表垂直屏幕的方向。因?yàn)橘N圖一般是平面的，所以貼圖坐標(biāo)一般只用到UV兩項(xiàng)，W項(xiàng)很少用到。UV坐標(biāo)定義了圖片上每個(gè)點(diǎn)的位置信息，這些點(diǎn)與3D模型是相互聯(lián)系的，能夠?qū)D像上每一個(gè)點(diǎn)精確的對(duì)應(yīng)到三維模型的表面，在點(diǎn)與點(diǎn)之間的間隙位置由軟件進(jìn)行圖像光滑插值處理，這就是所謂的UV貼圖。利用工具將三維模型展開為平面的過程就是UVW展開，如圖1所示。UVW展開主要是為了方便復(fù)雜模型的貼圖工作，使在三維模型上繪畫貼圖更為方便、快捷、準(zhǔn)確。

立體裁剪的概念是相對(duì)于平面制圖而言的[6]。立體裁剪是將面料放置在人體或人臺(tái)上，根據(jù)自己的設(shè)計(jì)和想要的造型，逐步改變面料的形態(tài)直至達(dá)到想要的造型，再在相應(yīng)的位置描出結(jié)構(gòu)線，取下面料后鋪平拓印出平面的結(jié)構(gòu)圖[7]。UVW展開也是將立體的模型展開為平面的貼圖，因此與立體裁剪有異曲同工之處。

2 "人體模型創(chuàng)建

2.1 "三維人體掃描

本研究隨機(jī)挑選一位年齡在25-40歲的中年女性，采用德國(guó)Anthroscan非接觸式三維人體掃描儀對(duì)人體進(jìn)行掃描，該系統(tǒng)按照非接觸式測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用于人體基礎(chǔ)尺寸測(cè)量的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，可以在短時(shí)間內(nèi)測(cè)量人體150多項(xiàng)數(shù)據(jù)，掃描精度高，誤差范圍為0.2mm。實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)在武漢紡織大學(xué)服裝學(xué)院的人體測(cè)量中心，測(cè)量時(shí)拉上遮光簾，關(guān)閉照明燈使測(cè)量環(huán)境處于昏暗狀態(tài)，這樣可以使掃描出的人體模型更完整，數(shù)據(jù)更精確[8]。為了獲取精確全面的掃描信息，對(duì)被測(cè)者要求如下：被測(cè)者服裝盡量選擇白色或淺色的緊身服裝，頭發(fā)完全扎起，避免頭發(fā)垂落造成測(cè)量誤差，不能佩戴任何手表、首飾等。為使掃描結(jié)果更完整，被測(cè)者采用固定的測(cè)量姿勢(shì)，雙腳分開站立在指定測(cè)量臺(tái)的腳印上，雙臂自然展開呈30°左右，全身放松，雙目直視前方，掃描完成后的人體如圖2所示。掃描出的影像為一個(gè)正面和一個(gè)側(cè)面，可3D旋轉(zhuǎn)，除了掃描后自動(dòng)測(cè)量出來的人體部位數(shù)據(jù)，還可以在電腦上手動(dòng)測(cè)量需要的部位數(shù)據(jù)。將掃描到的人體模型導(dǎo)出為OBJ文件。

2.2 人體模型修復(fù)與優(yōu)化

使用三維掃描儀獲得的人體模型是由千千萬萬個(gè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)匯聚形成封閉的人體曲線，再由曲線形成封閉曲面而成的。由于本文中所用三維人體掃描儀是基于光學(xué)原理來獲得人體點(diǎn)云數(shù)據(jù)的，加上人體本身的結(jié)構(gòu)，就會(huì)造成掃描盲區(qū)，掃描得到的人體模型上會(huì)有很多的孔洞，在導(dǎo)入CLO3D建立人體虛擬模型前需要將掃描的人體模型進(jìn)行修復(fù)和優(yōu)化。逆向工程軟件的功能通常都是處理和優(yōu)化密集的掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)，生成更規(guī)則的點(diǎn)云，轉(zhuǎn)化為精確的數(shù)字模型。目前主流應(yīng)用的四大逆向工程軟件為Imageware、Geomagic Studio、CopyCAD、Rapidform。本文選擇Geomagic Studio 2014這款逆向工程軟件來進(jìn)行模型的修復(fù)與優(yōu)化。

Geomagic Studio是一款逆向工程軟件，不僅可以將掃描獲得的物體點(diǎn)云數(shù)據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)化為精確地?cái)?shù)字模型，還可以對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行快速精確的處理[9]。利用Geomagic Studio逆向工程軟件對(duì)掃描的人體進(jìn)行修復(fù)與優(yōu)化，具體操作如下：

（1）剔除噪音：將人體OBJ文件導(dǎo)入Geomagic Studio軟件，并將OBJ文件轉(zhuǎn)為點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型。由于測(cè)量環(huán)境、測(cè)量姿勢(shì)等影響，三維掃描儀獲取的中年女性點(diǎn)云數(shù)據(jù)包含少量外部信息（周邊雜物、陰影等），這些外部信息會(huì)影響點(diǎn)云數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，因此需要進(jìn)行剔除噪音處理。首先利用“選擇-體外孤點(diǎn)”工具選中體外孤點(diǎn)，將體外孤點(diǎn)刪除，另外手動(dòng)選擇模型上的凸起將他們刪除，使模型表面平整。然后利用減少噪音功能剔除噪音。

（2）填充孔洞：剔除噪音后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝后可以看到模型表面有很多孔洞。Geomagic Studio軟件具備快速修復(fù)孔洞的功能，選用“橋梁”工具將邊緣開放的孔洞連接起來，或?qū)⑥D(zhuǎn)折的地方分離開來，再選擇“填充單個(gè)孔”點(diǎn)擊孔洞即可修復(fù)。

（3）表面優(yōu)化：經(jīng)過上述操作后的人體模型表面仍然較為粗糙，有許多瑕疵點(diǎn)，使用“網(wǎng)格醫(yī)生”對(duì)模型表面進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)，然后使用“去除特征”功能手動(dòng)刪除網(wǎng)格醫(yī)生沒有檢測(cè)到的瑕疵點(diǎn)，使模型表面更平滑接近真實(shí)人體，最后將優(yōu)化好的人體模型另存為OBJ文件。

圖3為人體上半身模型修復(fù)的前后對(duì)比。可以清楚地看到修復(fù)前的人體模型在手臂、腋下存在明顯的孔洞，并且人體表面有很多凸起和不平整的地方，表面不光滑，難以模擬人體皮膚的真實(shí)狀態(tài)。經(jīng)過孔洞填充和表面優(yōu)化后刪除了表面的凸起，使模型表面更光滑無瑕疵，可以更好的表征人體形態(tài)。

2.3 "UWV展開人體模型創(chuàng)建

由于原始的掃描人體模型不具備UVW展開的條件，因此需要給人體模型添加一層皮膚貼圖。CLO3D中自動(dòng)轉(zhuǎn)換虛擬模特功能可以將掃描的OBJ模型轉(zhuǎn)換為帶有皮膚貼圖的CLO3D虛擬模特。打開CLO3D的自動(dòng)轉(zhuǎn)換虛擬模特功能，選擇優(yōu)化后的OBJ文件，選擇性別為女性，打開虛擬模特編輯器，通過調(diào)整身體高度和浪高，使CLO虛擬模特與自定義虛擬模特大致對(duì)齊。打開“顯示X-Ray關(guān)節(jié)處”，根據(jù)自定義虛擬模特的姿勢(shì)，旋轉(zhuǎn)CLO虛擬模特的關(guān)節(jié)，使兩個(gè)虛擬模特相互重疊，點(diǎn)擊轉(zhuǎn)換，將掃描的OBJ人體轉(zhuǎn)換為帶有皮膚貼圖的CLO3D虛擬模特，掃描模特與轉(zhuǎn)換后的虛擬模特對(duì)比如圖4所示，還原度較高，誤差較小，虛擬模特與掃描模特基本一致。

3 "針織原型版自動(dòng)生成與優(yōu)化

3.1 "UVW展開后的服裝原型廓形

UVW展開的軟件有很多種，例如Rizom UV、3DS Max、Maya等。RizomUV是目前比較主流的展開UV軟件之一，他可以提供無失真的UV拆分和擺放等功能，但在Rizom UV中無法將分割后的貼圖導(dǎo)出保存為圖片形式，而3DS Max中的UVW展開編輯器可以彌補(bǔ)這一缺陷，可以將分割好的UV進(jìn)行縮放排布，渲染成UV模板。所以本研究前期選擇RizomUV來進(jìn)行貼圖的展開工作，后續(xù)則借助3DS Max進(jìn)行UV貼圖的排布以及導(dǎo)出工作。

將帶有皮膚貼圖的CLO3D虛擬模特以O(shè)BJ文件的形式導(dǎo)入Rizom UV中，軟件自動(dòng)將模型貼圖進(jìn)行了分割。為了得到上衣原型版，參考女裝原型，需要繼續(xù)在人體的前中線、后中線、側(cè)縫線、前領(lǐng)窩、后領(lǐng)窩、肩線、腰線等處將模型分割開來。點(diǎn)擊模型上的網(wǎng)格線，利用“Cut”功能將模型從上衣原型基礎(chǔ)線處剪開，點(diǎn)擊“Unfold”模型貼圖被自動(dòng)展開。將分割后展開的前后片的前中線、后中線、側(cè)縫線、腰線、肩線用打直工具打直，使用“Optimize”工具對(duì)分割后的UV進(jìn)行優(yōu)化。前后片打直優(yōu)化前后對(duì)比如圖5所示。將打直后的文件直接保存，在3DS Max中打開，并打開UVW編輯器，可以看到在RizonUV中的分割結(jié)果，將所有貼圖自動(dòng)排布后點(diǎn)擊渲染為UV貼圖，保存為圖片格式文件。

3.2 "基于UV貼圖生成的原型版

渲染出的UV貼圖并不是真實(shí)的人體數(shù)據(jù)，而是按照一定比例進(jìn)行縮放后得到的圖片。因此，需要通過比例的計(jì)算得到原型版的真實(shí)尺寸數(shù)據(jù)。CorelDraw 是Corel公司出品的矢量圖形制作工具軟件，不僅可以繪圖還可以對(duì)繪制的圖形進(jìn)行測(cè)量等。在CorelDraw軟件中導(dǎo)入U(xiǎn)V貼圖，用手繪工具和貝塞爾工具勾勒出前后片的輪廓線并確定BP點(diǎn)的位置，按照繪制原型的方法添加基礎(chǔ)線后利用測(cè)量工具測(cè)量出按比例縮小后的原型尺寸（如圖6所示）。

由UV貼圖上的網(wǎng)格分布可知，橫向網(wǎng)格密度分布不均勻，尤其是胸部是個(gè)突出的曲面，可能存在沒有完全展開的情況，而縱向網(wǎng)格分布比較均勻，展開效果更好。因此選擇縱向的背長(zhǎng)長(zhǎng)度作為參考標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算圖上距離與實(shí)際距離的比值。在三維掃描中測(cè)量出人體模型的背長(zhǎng)為37.9 cm，以此計(jì)算出圖上距離與實(shí)際距離的比值大約為0.43，按照這個(gè)比值計(jì)算出其他部位的真實(shí)尺寸之后在富怡CAD軟件中將原型版繪制出來。由圖6可知，原型前片展開結(jié)果受到胸部凸起量的影響，胸寬較寬，前片側(cè)縫線長(zhǎng)度比后片側(cè)縫線長(zhǎng)度要長(zhǎng)，經(jīng)過測(cè)量比較，前片側(cè)縫比后片長(zhǎng)1.75cm。通過BP點(diǎn)向側(cè)縫做垂線，利用胸省來收進(jìn)前片側(cè)縫多余的量，胸省量即前后片側(cè)縫線長(zhǎng)度的差值。另外，在原始的測(cè)量圖示上可以看到前后片肩線的長(zhǎng)度也不是完全一樣，因此先根據(jù)兩邊測(cè)量長(zhǎng)度比值計(jì)算，結(jié)果保留一位小數(shù)，再計(jì)算兩邊的平均值，計(jì)算結(jié)果為最后的肩線長(zhǎng)度。計(jì)算出前片肩線長(zhǎng)9.6 cm，后片長(zhǎng)9.8 cm，因此取兩邊的平均值為9.7 cm，完成初步的原型版，計(jì)算結(jié)果均保留一位小數(shù)。

CLO3D是韓國(guó)的一款三維服裝虛擬試衣軟件，可視化極強(qiáng)，國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用比較廣泛，它能夠?qū)崿F(xiàn)二維服裝樣版向三維立體效果的轉(zhuǎn)換，改變了傳統(tǒng)真人試衣的模式，可操作性強(qiáng)，效果逼真。利用CLO3D的虛擬試衣功能對(duì)初步的原型版進(jìn)行試穿，初步原型版及試穿效果如圖7所示，外觀不合適處用紅圈標(biāo)注。由試穿效果可以看到初步的原型版并不合身，在袖窿處還有很多的余量，后片袖窿弧線較長(zhǎng)，腰部也有較多褶皺，因此需要對(duì)最初的原型版進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.3 原型版的優(yōu)化設(shè)計(jì)

因?yàn)槌跏荚桶娌缓仙碇饕w現(xiàn)在袖窿余量較大，所以先將胸省轉(zhuǎn)移到袖窿處，經(jīng)測(cè)量，此時(shí)的袖窿省量為1.39cm，修順側(cè)縫線，轉(zhuǎn)省后的原型版與試穿效果并不理想（圖略），袖窿省并不能完全將余量消除，沒有解決初始原型版的問題。CLO3D可以實(shí)現(xiàn)2D與3D窗口的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，在2D窗口調(diào)整板片后就可在3D窗口看到調(diào)整后的效果。所以在CLO3D試穿的基礎(chǔ)上，利用調(diào)整板片功能，按檔差為0.5cm加大袖籠省，直到試穿效果合體，結(jié)果保留一位小數(shù)。經(jīng)過五次調(diào)整加大袖籠省后袖窿部位的余量基本消除，此時(shí)的袖窿省量為3.9cm。此時(shí)原型合體效果較好，袖窿處余量被消除，腰部褶皺基本消失，試穿效果較好。調(diào)整袖窿省后的板片和試穿效果圖如圖8所示。

3.4 針織原型無省道設(shè)計(jì)

由于針織服裝面料具有彈性、卷邊性和脫散性等特點(diǎn)，因此在針織服裝的結(jié)構(gòu)處理中分割線用的較少，省道也應(yīng)盡量省略[10]。針織服裝可以利用針織面料的本身的彈性消除浮余量使服裝貼合人體，而梭織服裝需要通過省道、褶皺、分割線設(shè)計(jì)使服裝更合體，無省道的設(shè)計(jì)是針織服裝和梭織服裝最大的區(qū)別[11]。

經(jīng)過第一次轉(zhuǎn)省并調(diào)整后的原型版留有一個(gè)袖窿省，根據(jù)針織服裝的特性，在保持原型合體造型的基礎(chǔ)上需要將袖窿省消除。經(jīng)過多次轉(zhuǎn)省實(shí)驗(yàn)，最終確定將袖窿省轉(zhuǎn)移為腰省，在下擺處將省量去除。轉(zhuǎn)省過程及最終得到的無省原型版如圖9所示。具體過程如下：

（1）經(jīng)過BP點(diǎn)向腰線作垂線，沿這條垂線將板片剪開，將袖窿省轉(zhuǎn)移為腰省將下擺打開，下擺弧線修平順。

（2）量取胸省量為5.85 cm，保持前頸點(diǎn)不變，由前中線向側(cè)縫線方向量取胸省量確定點(diǎn)A，連接前頸點(diǎn)和A點(diǎn)確定新的前中線，將新的板片旋轉(zhuǎn)至前中線垂直的位置，與后片胸圍線對(duì)齊，修順前袖窿曲線。

（3）前后片胸圍線對(duì)齊后，以后腰線位置為準(zhǔn)確定前片腰線，經(jīng)測(cè)量，后片側(cè)縫線長(zhǎng)度為17.41cm，因此在前片上重新量取側(cè)縫線長(zhǎng)度17.41 cm。完成無省原型版。

在優(yōu)化調(diào)整后的原型版基礎(chǔ)上將多余的袖窿省去掉，袖窿部位較為服帖。側(cè)面腰線基本在一條水平線上，無多余的褶皺堆積，無省針織原型版試穿效果同圖9中調(diào)整袖窿省后板片的試穿效果，整體合體效果較好。

4 "結(jié)論

文章通過對(duì)UVW功能拓展，將人體模型進(jìn)行

UVW展開后得到帶有胸省的初始原型版，然后將初始原型的胸省轉(zhuǎn)為袖窿省對(duì)板片進(jìn)行第一次調(diào)整，將袖窿省量由最初的1.39cm調(diào)整為3.9cm，此時(shí)原型版穿著效果較為合身。由于針織面料的特性，需要做無省設(shè)計(jì)，因此將調(diào)整后的板片進(jìn)行第二次轉(zhuǎn)省優(yōu)化，將袖窿省轉(zhuǎn)移到腰省位置，在腰圍線上將省量去除確定新的前中線，最后得到無省合身的針織原型版。由此證明UVW展開功能拓展能夠?qū)崿F(xiàn)類似于虛擬立裁的效果，在服裝制版方式上有所創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)：

[1] 柯寶珠，叢杉，金露， 等.高彈針織女上裝緊身原型紙樣設(shè)計(jì)[J].絲綢，2012，49（09）：40-43.

[2] 朱信蓂，吳志明，叢洪蓮， 等.女中學(xué)生針織制式校服原型紙樣設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].服裝學(xué)報(bào)，2018，3（06）：506-510+549.

[3] 黃明珺，柴小嬋，柯寶珠， 等.基于穿著壓力舒適性的針織女上裝緊身原型研究[J].毛紡科技，2016，44（01）：60-64.

[4] 張鈺糧.對(duì)3Ds中UVW Unwarp編輯器在毛絨玩具開版上的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)（專業(yè)版），2018， （26）：83-86+91.

[5] 楊蕾，馬凱.北京地區(qū)中年女性體型細(xì)分研究[J].北京服裝學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2021，41（02）：35-40.

[6] 張永紅.立體裁剪技術(shù)在服裝制版設(shè)計(jì)中的實(shí)踐應(yīng)用[J].輕紡工業(yè)與技術(shù)，2020，49（03）：59-60.

[7] 付亞杰. 基于立體裁剪的衣身結(jié)構(gòu)重構(gòu)研究[D].石家莊：河北科技大學(xué)，2021.

[8] 李澤輝. 基于結(jié)構(gòu)分析的中年女褲造型設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D].武漢：武漢紡織大學(xué)，2021.

[9] 舒?zhèn)? 60-75歲老年女性肩臂部形態(tài)分析及衣袖版型研究[D].武漢：武漢紡織大學(xué)，2020.

[10] 錢彬. 針織女裝原型設(shè)計(jì)及應(yīng)用方法研究[D].上海：東華大學(xué)，2004.

[11] 羅斌. 針織標(biāo)準(zhǔn)體女上裝原型樣板研究[D].上海：上海工程技術(shù)大學(xué)，2016.

Design and Application of Prototype Version of Women's Knitted Underwear Under

UVW Deployment Function

GUO Meng-ke， ZHONG An-hua

（College of Fashion，Wuhan Textile University，Wuhan Hubei 430073，China）

Abstract：In this article， the design of a prototype version of women's knitted underwear is completed by using the UVW unfolding function， which is generally used in game design， but it has similarities with three-dimensional tailoring. The human body model is unfolded by UVW function， and the initial prototype version with breast province is obtained by proportional calculation method， and the prototype version of women's knitted top without province is finally obtained after two transfers of province optimization adjustment based on the visualization by virtual fitting technology. Therefore， the UVW unfolding function is feasible for garment pattern design and innovates the method of garment pattern making.

Keywords：UVW unfolding; Knitted women's clothing prototype; Virtual Fitting; Version optimization

（責(zé)任編輯：李強(qiáng)）