浅谈3D服装CAD制版发展现状

安梅雪,于树连

(大连工业大学,辽宁大连116000)

浅谈3D服装CAD制版发展现状

安梅雪,于树连

(大连工业大学,辽宁大连116000)

3D服装CAD技术包括3D人体测量和3D人体数据处理、3D人体计算机建模、3D服装设计与制版、3D剪缝合及3D服装虚拟展示等方面的技术。而其中设计与制版对于服装设计师来说是最核心的问题。把3D技术和CAD制版技术结合起来,在设计服装和制版的同时就能显示服装的最终效果,能更好的提高设计师的工作效率,和服装总体的产品精度和生产效率。本文主要是对3D技术和服装CAD软件当中设计与制版的应用,虚拟的服装展示,在社会不同公司设计的3D服装CAD软件之间的效果比较,还有3D服装CAD技术的发展趋势等进行研讨。

3D服装CAD制版；虚拟服装展示；2D/3D的转换

计算机服装辅助设计技术在中国已经发展了30多年,使服装加工的生产效率和产品质量得到了大幅度的提高。而国内外纺织服装工业计算机辅助设计技术已趋成熟,并呈商品化发展。目前2D服装CAD技术已经相当成熟,但3D服装CAD技术尚未完全成熟,其3D服装CAD部分核心主要集中在3D服装CAD制版方面。

1 服装CAD制版系统

服装CAD制版系统是辅助服装样板制作的应用系统,提供一系列的制图工具,可设置和增减点、直线、曲线；对版型进行转省、移省、剪切、展开、变形、修改、存储等等。

服装CAD软件在不同国家有不同的开发和运用,如何运用,可反映不同国家或地区服装制版师的技能成长方式和工作习惯。法国力克和日升天辰服装CAD在我国大型企业中使用率名列前茅［2］。法国力克是欧美最具有代表性的服装软件,日升天辰是国产软件,但是其中采用的是日本核心技术。在这两种软件的制版流程相比较中,某些程序上日升天辰的功能不及于法国力克。在测量、曲线的绘制、点线、省的变换等,法国力克更为灵活,人性化。日升天辰在开省功能比法国力克更智能化。界面智能化：要求软件界面具有易学、易懂、易上手等特点,让设计师感觉更加直观明朗,更体现软件作为工具的特性。在以后的软件开发可以把不同软件的优点结合在一起,以优点补缺点,开发更智能、人性的服装CAD软件。而现在的技术还把三维和二维结合起来,为设计师带来方便。

2 2D和3D的转换

在设计师制版设计的时候,把3D服装转换成可以直接投入服装生产的2D衣片,涉及到把复杂的空间曲面展开为平面的转化技术。在3D服装转换到2D衣片的过程中,要满足面积近似相等、边界线相互对应、长度基本保持相等以及关键点的位置相互对应等条件。

2D每片的衣片的基点都对应着虚拟人体的基点,当对2D衣片进行设计的时候,3D就会跟着发生变化。这对于设计和制版起到重大的影响。其中,有限元法先想象一个粗估平面,该平面与3D曲面的顶点数目和三角数目不同,只是各个对应的三角的形状和方位不同而已。此方法虽然可以获得比较精确的结果,但是其展平计算要花费较多的时间；曲面的测地曲率展开法在展开计算中把几何外形作为展开计算的唯一依据,不考虑织物材料的特性,而对于较复杂的曲面,它的展开图形是不封闭的,会产生较多的裂纹和较大的累积误差；而复杂曲面的展开法先将3D服装曲面分割成若干条状区域,每个区域用一个直纹面逼近,再讲这些直纹面进行三角网络分割展开成2D平面。对于可展曲面展成平面时要满足两个条件：1/2D展开面的面积与3D曲面的面积相等。2、2D展开面的每边边长与对应的3D曲面边长相等,即展开变化是等距的。对于难以展开的直纹面,可以用逼近法求得展开,但是相关研究较少。

杨继新等将服装曲面进行可展和不可展区的划分；肖正扬等提出应用单参数平面族的包容实现可展面的方法,形成服装原型曲面不同区域的分割；李鹤双等将服装原型曲面划分若干可展曲面区域,等等,这些探索和研究都为2D/3D互相转换作出了贡献。

成熟的服装是三维虚拟缝合技术,无疑会为服装生产过程减少许多繁琐的环节,想要达到比较好的效果,对软件仿真效果的研究是十分的重要。拿出两个比较好的软件PGM的3D runaway 和Lectra 的3D fit来表现紧身裤和基本裤的效果。

3D runaway 模拟的更体贴,面料表现的更平服, 而3D fit膝盖褶皱较为真实。从整体上来看,两款软件的虚拟成衣都能基本达到近似真实样衣的水平,基本能表现出所制作的版型。国内外软件的还是有一定的差距。而展示的效果也会影响着最终的效果。

3 服装制版虚拟展示

在3D服装CAD中虚拟展示是关键技术。其目的把顾客服装真实再现于展示平台,以满足虚拟试衣的真实感。其研究主要着重在人体测量技术及建模,织物仿真,三维虚拟缝合等技术的实现问题上。对现有的3D服装CAD技术产品的研究还比较欠缺。国内的资源缺乏很多,没有对现有3D服装产品这一方面进行深入的他探讨。国内对3D服装技术的研究,由于服装并非刚体,所以虚拟出来的服装状态和真实服装还存在一定程度的差异。

目前,服装虚拟研究中研究中的建模方法主要有几何建模、物理建模和混合建模三大类［3］。每个建模都有优点和不足。几何建模比较注重布料的外观形态,效仿面料织物的质感就大大不足,效果较差。而物理建模就能很好的表现出面料的质感,而运算的速度过慢。把他们的优点放在一起,由优点补互相的缺点,就得出混合建模。

Kunii等建立了服装模型并实现了服装褶皱的模拟。模拟的服装既外形准确,又有丰富的悬垂感及质感变化；Oshita和Makinouchil提出在稀疏粒子上使用几何方法生成褶皱细节。Cordier和 Magnenat-Thaimann对服装的不同部分采用不同的方法,然而对于服装如长裙却只能使用传统的方法,漂浮服装的模拟是这一模拟的瓶颈,Kang和Choi 对含有大量质点的质点-弹簧模型提出有效的快速模拟方法［2］。这一设计,不仅能体现出服装最终的质感,还能体现出服装穿着的整体效果,以便达到理想的设计。

在Marvelous Designer 软件中,设计版型这一部分的页面控制分为两部分,左面界面是三维虚拟人台展示,而右面是二维版型设计。设计师在右界面进行打版的同时,左界面也会在三维的虚拟人台上展现三维衣片。在对二维制版的版型进行不同的设计,同时都会在左侧界面展现出来。制作衣片展现效果逼真。这款软件还在很多的影视作品、游戏、服装行业都有所应用。制作电影“霍比特人”中,为了达到一定的拍摄效果,需要演员做出高难度的动作,避免演员受伤,一些镜头需要三维虚拟的设计。里面把服装的褶皱和漂浮等一些质感都表现的很出色。这款软件强大到不止可以制作服装还可以制作角色。里面的衣服设计虚拟工作需要用到这款软件。

4 3D服装制版

在现如今的3D服装CAD技术系统发展到可让服装设计师直接在计算机3D人体模特上,利用交互方式进行设计、修改、添加结构线等操作,完成3D效果图,并可随意进行颜色、面料和画型的组配。服装设计本身是一种艺术,设计者很难在一开始就确定最终的服装外形,提高设计过程的简洁性与可交互性,方便了设计师更直观的观察与设计。

在虚拟现实技术VR方面进行研究,处于领先地位的美国CDI的三维时装设计系统(3D-FASHION-DESIGN-SYSTEM)。系统可在三维人体模型上进行三维服装设计,从图形库生成三维人体模型,然后在模型上绘制款式线并生成服装轮廓。

在服装设计中,还必须考虑人体的静态、动态尺度,还要考虑有利于人体正常活动所需的运动度。以此在服装的造型阶段,考虑到相对于人体的放松量进行设计,相应的3D衣片通过构造服装的结构线也随之形成。系统融入虚拟现实技术,具有应力分析功能,在服装的基本版型上设计不同款式,在设计褶皱时,相应的三维立体展示就会体现出褶皱后在服装上效果有明暗变化具有立体感。可以较逼真体现服装面料的质感,并结合光影和场景使设计者能相对直观的感受和体验设计作品。

通过以上一些列的设计,利用3D基型来生成纸样最初是为了定制服装服务。设计师通过交互式光标直接在3D服装基型上进行修改得到新的服装3D纸样。系统为设计师提供了不同尺寸的3D基型。通过100多个服装纸样设计参数,系统就运行参数化程序,生成满足这些参数条件和人体形状的服装3D曲面,随后使用时,在3D基型的基础上进行设计生成新的服装3D纸样［1］。

Marvelous Designer 是韩国近几年设计出的软件,关于这一点做的不错。拥有直观的图案设计功能,就完全可以用它来创建自己的风格。强大的拆线功能实现了自由曲线绘制与三维立体裁剪同步的互动,而且任何形式的修改都可以立即反映在三维实时立体裁剪服装设计界面中。可以帮助你制作出和真实服装一样的虚拟服装。不仅可以制作基本的基本版型,还可以制作复杂的版型和各种花纹的职业装,就连扣子、褶皱、视频的物理属性也可以表现出来。关于系统方面,能更好的和其他3D软件进行兼容,通过准确快速的模拟可以进行实时的服装修改和试穿。它还具备了以往软件不具备的功能。滚边、熨烫、放置在缝纫的板片和绷针等等,在制版的过程当中,3D也会更逼真的展现出来。

5 3D服装CAD设计和制版技术的发展趋势

尽管三维服装CAD技术制版还不够成熟,要达到实用阶段还有许多问题需要解决,但其在直观性、合理性、真实感等方面的优势足以表明三维服装CAD制版技术的确是服装CAD制版技术的主要发展方向。

1、信息和网络技术的应用；3D服装CAD制版技术与信息数据化、网络化,以及远程交流技术结合与应用,将是服装企业发展的方向。

2、3D动态发展；近几年来,3D动态技术是各大CAD公司研究开发的一大方向、但其研究难度较大。从平面设计到立体设计,应用交互式计算机图形学和计算机几何中的最新技术成果,建立3D动态的服装模型,解决服装设计中2D到3D、3D到n维的转换,是服装CAD研究的重要课题之一。若这一技术能真正突破,将会给服装产业及相关领域带来一场重大革命。

3、智能发展；以后的制版系统还会更人性化的。在某种程度上具有设计师般的智能和思维方法。

4、简捷化的发展；软件设计思路的逻辑关系、操作平台的舒适性、界面的人机交互性等,都会对软件运用过程产生很大的影响。从今后发展趋势看、应用系统更多的面相非设计专业的操作人员。以后的复杂系统操控界面会简捷化。

5、扩充版型设计数据库；人们对服装版型的要求不断的提高,对版型的数据会越来越精确,越来越多。只要随潮流趋势的发展不断的对数据库的扩充,得到大量的信息。

6 总结

随着国内的三维服装CAD制版技术的发展,其在直观性、合体性、真实感等方面的优势足以使3D服装CAD系统成为未来服装系统的主流发展方向之一。服装CAD制版智能化不仅对服装设计者的工作情境、技能成长有影响,还对服装企业的产量增加、产品质量保证等有影响,都有着相当重要的意义。但是还有不足,在向外国新技术学习的同时,还要抓住自主创新的方向。

［1］孙玉芳.服装CAD三维技术及其研究现状［J］.轻纺工业与技术,2010.

［2］杨宝娟.服装CAD制版的比较研究［D］.长春：东北师范大学,2011.

［3］朱宁馨,李文书,夏馨,等.3D服装CAD关键技术研究综述［J］.工业控制计算机,2014,（07）.

［4］李阳,李文书,张瑞林,等.服装CAD技术现状及发展趋势［J］.工业控制计算机,2012,（06）：80-81.

［5］蔡柳萍.3D服装CAD软件仿真效果的对比研究［J］.辽宁丝绸,2010.

［6］王冰冰.个性化2D/3D服装设计系统［J］.杭州：浙江大学, 2006.

［7］钟利,胡雪梅.三维服装CAD在服装制版领域的发展前景［J］.成都纺织高等专科学校学报,2009.

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

安梅雪(1991-),女,汉,辽宁省人,在读服装设计研究生。研究方向：服装结构与功能性研究。