基于CLO3D的中国传统服饰虚拟仿真设计资源建设研究

刘翔，白益凡

（咸阳师范学院，陕西 咸阳 712099）

随着计算机技术的发展，近些年来3D 虚拟仿真技术开始渐渐应用在军事、制造、服务、教育等行业，它是以虚拟现实为基础，进行三维仿真，在服装领域中，3D 虚拟仿真与试衣"3D virtual fitting"也成为研究的热点，也是服装设计与教育未来发展的方向之一。

1 传统服饰的虚拟仿真资源建设现状

中国传统服饰以及遗存品，在发展当中受到各种因素的影响，出土文物等存在缺失、损毁，民间印染、织绣等手工艺非遗面临着传承的问题，很多服饰保存品是不可再生也不可循环。上世纪80 年代起，随着计算机技术的发展，数字图像处理、人工智能等技术渐渐走向成熟，为传统服饰的文物保存、研究发展提供了新的机遇，传统服饰走向数字化是传承与发展的必然趋势。在数字化时代的背景下，三维扫描、VR 虚拟展示、AR 增强现实、混合现实等新技术也得到了发展。CLO3D 是服装设计用的虚拟试衣软件，可以提取面料、色彩、设置三维数据，通过在计算机上编辑、绘制，形成2D 模板并实现2D 到3D 的转化，其成品不受时间与空间的限制，可以用多样化的视觉语言来展示服装。CLO3D 软件在韩国得到了广泛的应用，并且在文物保护、教育、设计领域中成为普及的一款服装设计辅助工具，拥有多样的面料、成衣版型资源库。在传统服装产业化需求增大以及信息化的背景下，国内一些服装相关企业与高校也在使用CLO3D 虚拟着装程序。在国内虚拟仿真的服装设计主要在成衣打版、创意设计等应用，传统服装的版块资源较少，模块化的资料建设，对于传统服饰的数字化发展有着重要的意义。

2 传统服饰的虚拟仿真设计技术路线与内容分析

传统服装虚拟仿真依托于CLO3D 系统，主要的内容包含了人体模特建模，制版与数据输入，面料与色彩设置，虚拟试衣与验证几个阶段。

2.1 传统服装的资源分类

传统服饰的色彩丰富，样式也较多，通过统计整理以面料、色彩与基础版块为中心，对传统服饰的设计素材进行分类整理。

根据中国传统服饰的基本形制样式，结构上以“上衣下裳”类，“衣裳连属”类，“上下通裁”类进行分类[1]。色彩上，以五行五色为基础的主要色彩体系的色块整理。面料上，中国传统面料以棉、麻、纱、绸缎等为主，面料工艺以刺绣、蜡染、扎染等手工艺为特色，纹样按照独立纹样、动物、植物、几何、抽象纹样进行划分整理提取。

2.2 虚拟仿真人体模特选择与数据设定

CLO3D 系统中的Avatar 中有男性、女性、儿童等多种基本模特的原型，可以与发型、鞋子等，体型可以在虚拟模特编辑器的身体的躯干、四肢等主要身体部位的围度、高度、宽度等进行编辑，允许修改的人体模特尺寸中包括了服装制作必要的全肩曲线值、浪高值、全浪值等，模特的体型与身材可根据服装样板与制作的需要进行设置。按照服装中体型的分类，类型有Y（偏瘦）、A（正常）、B（偏胖）、C（肥胖）四个大类，传统服饰的体型选择可以根据中国国家服装标准GB/T1335.2-2008 女子服装号型[2]，男子号型则可以GB/T 1335.1-2008 为参考，根据中国人男性或女性平均的尺寸进行设置，得到所需的虚拟模特的原型，选择适合中国人的皮肤纹理，并通过环境区域的360 度旋转、缩放多角度的观察、修改，如图1。

2.3 2D 板片的设计

中国传统服饰的款式较多，但是按照形制和基本样式可以分为长短袖上衣、袍式、裙、裤几个类型。以长袖短上衣直领对襟为例，中国传统服饰以平面、十字的裁剪结构为特色，运用内外部多边形等制版工具，构架出十字型结构原型，并以此为原型，衣长以唐宋时代的短襦常见款为依据，袖子、衣身都设置成为直筒型的基本形状，对板片的形状、长短等通过移动点或线修改，改变板片以及内部线与形状，编辑修改后达到对款式的调整，同时可直接设置扩大或缩小的数值，变换成为不同样式。在此基础上，可以根据常见的款式扩充系列版型，不断的丰富样板资料（图2）。

2.4 虚拟缝合与试衣验证

CLO3D 有2D 模式与3D 虚拟着装的双模式，可以制图和试衣同时进行，解决了普通2DCAD 到3D 转化的问题。另外，2D 板片和虚拟缝纫的精确度可以达到0.1mm，中国传统服饰的结构不复杂，因此以原型为基础的模块化应用成为可能。

2.4.1 2D 到3D 的转化

要实现2D 板片到3D 的转化，需要进行模拟缝制与穿衣。在CLO3D 双窗口中，3D 窗口进行穿衣准备，虽然可以利用安排点，进行试衣位置与穿着形式的拟定，但是做为平面结构的中国传统服饰来说，宽大、不贴身、袖长和宽度都远远大于虚拟模特的体型，从试衣技术角度来说，立体式安排点试衣模式很难实现合理的着装（图3），试衣模拟穿衣在模特上位置排列时可以采取垂直排列然后再缝纫线虚拟缝制，或者水平排列先模拟穿衣后缝纫的方法（如图3）。

2.4.2 3D 虚拟试衣调整

虚拟穿衣后需要对着装效果进行调整，因为袍或者上衣的袖子都盖过手臂，着装后容易出现四肢等跳出面料的情况，根据骨骼架构活动的原理，运用X-Ray 关节点调整，可以对动作细节调整，但是由于试穿功能还存在着一定的限制，在已穿好的服装中，大幅度的动作会使服装与人体脱离，因此以小范围调整为主。

试穿后确认各细节，试衣是原型检验的第一步，同时检查服装的正面、侧面、背面，袖笼与衣身穿着的自然程度，对有问题的部分，可以直接在2D 板片中进行调整，再次模拟试穿即可，通过虚拟试穿可以大大缩短服装开发过程所需的时间。服装样板在开发过程中的修改和调整至少要在二次到三次甚至更多。另外，如果面料着装后为了让面料平整，可以使用归拔工具进行“熨烫”处理，调整收缩率，以达到预想的着装效果。

在CLO 模特中可以实现自动和手动放码的功能，如果调整好的服装板片较为合适，可以根据设计与开发需要进行放码。通过虚拟试衣的验证，得出穿着效果好的基本服装板片，每一件服装的板片绘制试穿调整后，建立样板模型。

2.5 面料模拟与色彩分区

CLO3D 中的面料库中有棉、丝绸、毛呢、皮草等多种材质，按照分类的不同，其成分、重量、厚度、纹理的也不同。在传统服装的面料模拟，可以直接从传统服饰面料分类的素材中选取面料进行面料填充，着装后显示的效果是与面料素材中一致的，其纹理粒子大小也会随着面料在衣片中的缩放程度显示的清晰度与效果不同。如果想要创造出更加多样的面料表现形式，可以将传统服饰的面料素材与CLO3D 面料库中的材质相结合，换句话说就是先选择材质，再添加面料纹理，这样可以将面料的质感与素材中的纹样叠加表现，并且可以对材质的饱和度、光泽度、光滑程度以及材质的细部形态、弯曲度、密度等进行编辑与设置，增加厚度渲染等，从而形成更加逼真的效果。

在面料确定后，进行色彩的选择，根据传统服装色彩的色块提取，确定色彩色调的比例，可在调色板库中对RGB 值,HSV 和CMYK 的色彩百分比进行调节，或者直接在色彩分类库中寻找，选择适合的颜色（图4）。

3 应用与资源扩展

在服装的虚拟试衣过程中，模特的尺寸可以随时重新设置与修改，服装版型可进行自动放码，可以改变大小码、幼儿、男性、女性、特殊身体等，制作出各种不同的服装。导出，版片外线(DXF)，Adobe(PDF)，Plotter(PLT)，BOM(XML)工艺单(JSON)，OBJ，FBX，LXO 等格式，还可以通过glTF(2.0）进行设计的扩展，对3D文件的内容进行传输与加载。

另外，还可以运用动画模式构建虚拟时装秀，设定模特的关节位置演绎各种姿势等，将OBJ3D 场景模型加载，导入OBJ 场景，做为走秀的舞台背景，另外与模特相对应的motion，进行走秀动画的录制，在此过程中可以看到模特动态行走下的状态，可以再次检验板片的合理性，发现其中的问题，同时可以进行视频展示，并导出到Maya Cache (MC)，Point Cache 2，MDD Cache(Maya/3ds Max)等多种格式，实现了设计资源的多样扩展，可以用于教学、工作、学习等。

3D 虚拟试衣在服装领域的应用，代替手绘图案，人工裁剪，制作样品，3D 设计不受空间限制,可以节省费用、时间、资源，如果要制作样品，一般会反复修改少则2 次，多则10 次，经过图案制作、面料购买、裁剪等很多过程才能制作。如果使用3D,需要几天的采样过程也可以在一天内完成,而且所有工程都可以在程序内实现。可以无限修改，而且不需要原材料，所以在费用方面可以节省很多。以实际服装样品为例,如果不同品种的价格不同,而且有修改或追加工艺，会追加费用，这些在3DCLO 程序内都可以得到解决,节省很多费用。实现无限设计的可能性，即使使用多层布艺也能毫无问题地将虚拟仿真的效果表现出来，可使用加载数千种辅料，不仅可以制作礼服、制服、休闲服，还可以实现包、饰品等服饰配件的制作。服装廓形也可以通过熨烫等后处理工艺美观的展示出逼真的效果。

4 结论

基于CLO3D 系统的传统服饰设计，以服装的构成原理及材料的特性为基础，首先虚拟模特的构成设置入手，并对所穿戴的材质和着装假设、软件的各属性之间的关联把握好，同时考虑传统服饰的特点。通过设计资源建设，对传统服饰的研究与开发，特别是对缩短样品制作时间将起到很大的作用。中国传统服饰体系庞大，样式与分支较多，如果可以将资源陆续的整合与扩充，并建立模块与链接，在三维虚拟着装的素材库中进行有序的资源分类，对于服装设计的研发和专业教育的发展有这重要的意义。