虚拟人动画中的三维服装仿真技术初探

杨治铮+曹梓钰

摘 要：近几年，虚拟现实及计算机图形有关技术快速发展建设过程中，三维服装仿真也得到高度关注。三维服装仿真作为三维服装CAD系统内重要内容，可以有效应对二维CAD在设计上面存在的问题。与此之外，设计人员及用户可以通过计算机现实屏幕，从多个方面对三维人体着装效果了解，具有良好发展前景。本文在对虚拟人动画中的三维服装仿真技术分析研究中，以三维人体形态建模技术作为研究对象，对人体建模方法及变形技术进行了解，最终控制体构造与模型变化作为研究对象，希望能够从人体建模层面对虚拟人动画三维服装仿真技术有着全面了解。

关键词：人体建模方法；虚拟人动画；三维服装仿真技术

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1005-5312（2017）21-0191-01

计算机硬件性能在快速发展建设过程中，三维服装仿真计算数量也显著增加，对应用系统交互及实时性造成严重影响，尤其是真实感模拟环境上面。三维服装仿真技术虽然没有在影视制作内应用，主要原因是由于三维服装仿真技术实时性及交互性得不到有效保证。与此相比较，对算法类别进行了解，提升算法效率，就显得尤为重要。

一、人体建模方法

1.基元构造方法。人体交互式模型在构建内，最为直接想法就是通过几何基元实现。按照几何基元类型及构造，主要可以将基元划分为四种类别，分别为表面模型、体模型、复合多层模型及杆状模型。基元构造方法在人体建模内应用，交互设计具有良好灵活性，这也就表示应用的干预数量显著提升，进而在人体总体建模内效率相对低下。此外，部分基元构造方法在应用内精确度虽然要远远超过人体模型，但是对于人体结构知识及几何技能要求较为严苛，对基元构造方法应用范围造成严重影响①。

2.模型重建方法。传统CAD逆向发展建设内，重要研究课题为测量信息构建物体模型。设备物理性能在不断完善改进内，信息精确性可以显著提升，建模所涉及到的对象范围逐渐拓宽，研究人员对人体模型重建深入分析研究。建模物体形状信息类别在逐渐增加情况下，原有机械式探针虽然可以对物体表面进行全面并且精确判断，但是测量速度十分缓慢，需要与物体相接触。三维扫描设备建模内应用，可以有效解决传统机械式探针存在的问题。要是从个工作原理层面进行划分，三维扫描设备主要可以划分为两个类型，分别为被动式扫描仪、激光测距扫描仪②。

二、控制体构造与变形建模

人体建模系统内，主要包含两个控制体，分别为围度变形与模板长度，进而保证将变形技术人体建模系统内应用，仅仅是控制方法存在一定差别。

1.长度变形控制：（1）长度变形控制体构造。在对模板与长度变形控制体之间的关联分析研究内，通过上臂长度控制体进行分析，具体结构如图一所示。位移平面与基准平面坐标系在构建内，以轴曲线作为坐标原点，局部坐标与初始坐标全部设置在坐标系y轴内，对局部坐标与初始坐标之间的点积进行判断，点积数值要是小于零，也就表示初始坐标为负。轴线局部活动框架在设计内，以旋转插值方式作为原理，了解顶点在模型网格内的关联情况。为了能够让上臂长度可以变形，笔者在对基准平面局部坐标系构建内以轴线作为向量，进而对上臂长度实际数值进行测量。长度在出现变形内，主要是通过转移坐标点，进而获取最新长度数值。对曲线进行调整，同时将曲线数值看做长臂活动框架，对模型网格内顶点位置进行了解。（2）长度变形。人体特征参数长度变形量在确认内，主要是按照一定比例，对测量段数及特点进行了解，用户也可以按照建模系统内所提供的数值，对人体特征参数长度进行调整。与此之外，全部长度测量可以构成树桩结构，根节点为腰平面。

2.围度变形控制。围度变形控制主要由四部分构成，分别为影响域、测量平面、剖分平面及控制曲线。影响域主要是对模型网格内顶点进行确认，主要采取手动调节方式。人体正中线位置内，可以将模型划分为两个完全对称的内容。通过正交侧视图观察③。左侧平面按照一定顺序对节点位置确定，随机选取三条样条，就可以获取轴曲线。

三、结论

综上所述，三维服装仿真技术在虚拟人动画内应用，可以有效地将虚拟试衣、服装设计、信息提取等技术相结合，设计人员可以按照自身设计理念，按照不同形态特点对虚拟模特穿着效果进行修改，与二维服装衣片相结合，保证服装设计合理性，合理选择布料及花色，借助三维服装仿真系统展现自身观点，更加直观感受服装设计的效果，彰显自身的设计理念。

注释：

①刘赏.适于网络试穿的快速三维服装仿真方法[J].計算机工程与应用，2010（08）：78-80.

②姜延，王瑞.虚拟服装缝制系统的设计与实现[J].北京服装学院学报（自然科学版），2010（01）：1-7.

③刘正东.通用三维服装模型的强约束动态仿真方法[J].计算机工程与科学，2017（02）：371-377.