虚拟现实技术在服装设计中的应用研究

张冰洁

(大连工业大学服装学院，辽宁 大连 116034)



虚拟现实技术在服装设计中的应用研究

张冰洁

(大连工业大学服装学院，辽宁 大连 116034)

随着数字化技术的不断深入，虚拟现实技术在服装设计中的应用在不断设计风格及表达方式等方面都受到了深刻的影响。本文分析了虚拟现实技术在服装设计领域中的发展状况及发展前景并作以归纳。

数字化；虚拟现实技术；服装设计

1 三维人体测量及建模技术

1.1 三维人体测量。国际上常用的三维人体测量技术都是非接触式的，通过应用光敏设备捕捉投射到人体表面的激光、白光及红外线在人体上形成的图像，然后通过电脑图像处理来描述人体三维特征的。三维人体测量具有扫描时间短、精确度高、测量部位多等特点。力克公司将Human Solutions公司开发的最新技术，整合到力克设计的CAD /CAM软件和硬件设备中。这个设备中任何人都可以通过人体扫描仪虚拟复制自己，在10秒内得到个人的测量数据。德国的TechMath扫描仪在20秒内完成扫描过程，获得人体相关的85个部位尺寸值，精确度极高。

1.2 服装三维人体建模。三维人体模型的方法主要有线框建模、实体建模、曲面建模和物理建模等。三维人体的曲面建模是通过顶点，边和表面三种集合元素及其相互间的拓扑关系来描述三维人体，常用的有B样条曲面、Bezier曲面和Nurbs曲面。

2 虚拟环境下的平面制版与三维服装转换

2.1 虚拟设计在三维服装转化平面制版中的应用。服装CAD以虚拟现实技术中的三维建模与显示技术为基础，在转化过程中将立体的三维服装转化为平面的二维样板。在AGMS的CAD服装制板系统中有一项功能叫做原型剥离，即在计算机虚拟建立的人台表面的基础上，从人台体表剥离下来的服装紧贴样片，将这些服装样片为原型，在此基础上进行服装制板。这种转换功能可以得到精确的原型样板，为制作合体的服装提供了技术支持。

2.2 虚拟设计在平面制版转化三维服装中的应用。与上述过程相反，在虛拟环境下将二维样板转化为三维服装项技术也被称为三维可视缝合技术。AGMS制板系统中的可将平面的样板编辑为3D点，选择对应的人台，在虚拟环境下将样片进行缝合,最后将虚拟样衣后放到模特身上进行试穿。制板师在整个过程中都可与产品进行互动，在电脑端根据显示的立体状态对款式进行修改，直到服装样板符合设计要求。

3 服装三维动态显示、仿真技术发展概况

3.1 三维服装模拟系统。CDI公司曾经首先推出过Concept3D服装设计系统，它具有建立三维动态人体模型、直观地表现服装多个侧面的立体效果、产生布料悬垂立体效果、在屏幕上逼真地显示穿着效果的三维彩色图像及将立体设计近似地展开为平面衣片图等功能，只是后来由于该系统的实用性问题而没有被广大服装企业应用。经过以后的不断研制，目前以商品化推向服装市场的有PAD系统、Asahi系统、AT-Design三维模拟系统等。AT-Design三维模拟系统可以在人体模特上用不同面料但以不同的配色模拟相同的着装显示，而且可以保持服装原有的阴影及细节部分；PAD Systerm打破10年前传统人手读图入样的规范，直接利用电脑整体制作纸样，该纸样可与人体立体模型配合，制造出逼真的服装立体效果，立体模型的数值和尺码可以随意更改。有关三维服装技术从20世纪80年代发展至今虽已取得了巨大进步,然而仍处于初级阶段,还有许多问题有待研究解决。

3.2 国内外织物仿真模拟。利用数字化模拟技术，对服装面料进行的模拟设计主要包括纱线模拟、以机织物和针织物为主的织物组织结构模拟及图案的数字化模拟。由于面料的柔软性，织物模型还必须考虑织物悬垂时与人体之间、织物与织物之间的关系。研究织物变形仿真的方法通常分为三类：几何建模、物理建模和混合建模。第一个物理建模的模型是由Feynman研究成功的。京阪研究所DressingSim系统最初利用虚拟设计系统进行各种布料及薄型材料的仿真。设计师可随意设置面料的质地、色彩、图案等因素，对面料进行动态特性的运动模拟和仿真。

国内对织物模型的研究也取得了一定成果。其中，薛静等采用了弹簧模型的三维服装模拟方法，该方法使用质点一弹簧模型对衣片进行三角网格划分，生成质点和弹簧，在力的作用下衣片产生变形从而显示服装的悬垂动画，并用纹理映射模拟织物的真实效果。刘卉等克服了原有模型对服装织物的材料性能表达单一的缺点，考虑了拉伸、剪切、弯曲等力学性能以及省道、褶裥等结构因素对服装外观的影响。

4 虚拟三维样衣的制作

虚拟样衣基于衣片模型，其构建是实现服装虚拟产品设计系统的关键。基于立裁知识，提出了基于中间件一一虚拟衣壳的衣片建模方法。通过算法在衣壳上标注一些定位线，然后将二维衣片的相关属性应用在衣壳上，得到衣片模型的基本点，以三角面片拼接的方式建立衣片模型。将衣片依次拼接，再加上衣领、衣袖，纽扣等，就得到了一件虚拟样衣。衣片模型的拼接，可以通过在同虚拟现实技术在服装虚拟产品设计中的应用研究一地方设置同一组型值点来解决。例如，前后衣片的肩线位置相同，对应型值点相同，则生成的农片模型，自然在肩线部位“缝合”。在衣片模型基础上，添加衣袖、衣领、纽扣等，最终显示的就是虚拟样衣。虚拟样衣可以说是衣片缝合的结果。其实质为在衣片模型的控制点集的基础上，由曲面片法得到最终的三维模型。

5 结语

综上所述，虚拟现实技术对于服装设计师来说，是一种具有深刻影响的设计工具与手段。当然，由于虚拟现实技术出现至今只有几十年，无论在技术上或在应用上都存在不少欠缺，比如虚拟现实所需的设备在技术上要求过高、价格过于昂贵以及技术上的不完善，如何使现实效果更真实、准确、人机界面更舒适等方面都是有待解决的问题。但随着该方面技术的发展与成熟，相信在不久的将来，虚拟现实技术在服装设计领域必将发挥不可预估的作用。

[1] 王军.基于三维测量的数字化服装应用研究综述[J].纺织导报,2011，82—84.

[2] 武剑洁，樊劲.基于特征的服装人体模型参数化建模方法[J].华中理工大学学报，2000，28(1)：27—32.

张冰洁，女，汉族，辽宁人，硕士在读，大连工业大学服装学院，研究方向：服装品牌设计策划。

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1671-1602(2016)22-0024-01