斜裁裙参数化结构模型的构建

陈 咪，叶勤文，张皋鹏

(四川大学 轻工科学与工程学院，四川 成都 610065)

斜裁是指采用织物经向与服装下垂线产生夹角的裁剪方法，利用织物斜向的延伸性等性能变化，面料的经纬丝绺夹角斜向作为服装的悬垂方向，使服装能够自然、服帖地包裹着人的身体，体现女性优美的曲线，同时也给人体运动留有足够的松量与空间[1]。斜裁中的不对称斜向分割技术，能使服装外观造型飘逸流畅，产生一种近似螺旋形的视觉效果。最能突出斜裁优势特点的是裙装，裙摆形成的波浪分布均匀，波谷对称，并随穿着人体的肢体动作呈现波浪的浮动效果[2]。

斜裁服装纸样大都是单件绘制，在放码过程中一般依据规格尺寸进行裙装各部位尺寸的联动放码，不能实现大批量生产条件下个性化定制服装的需求。另外，当斜裁纸样绘制完成后，如果要重新调整斜裁角度和斜裁片数，则需要重新绘制纸样，从而增加了工作量，降低了工作效率。

本文根据裙装原型制版的基本原理，利用AutoCAD参数化制图的功能[3]，构建斜裁裙参数化结构模型，并通过虚拟试衣系统CLO3D对该模型的合体性进行验证。斜裁裙参数化结构模型，在实际应用中可通过指定相对独立的腰围、臀围和裙长等关键尺寸自动生成个性化斜裁裙纸样[4]；斜裁裙装结构模型的建立将大幅度减少斜裁裙纸样设计和绘制的工作量，提高工作效率[5],同时也能为其他类型的服装结构的参数化制版提供先进的技术路径。

1 斜裁裙参数化结构模型

1.1 AutoCAD参数化功能

AutoCAD自发布2010版本后便增添了参数化绘图的功能。在AutoCAD参数化功能中有2种约束功能：几何约束和标注约束[6-7]。此外，AutoCAD还提供了推断约束和自动约束功能，以帮助用户在图形设计中自动创建约束。

AutoCAD参数化功能中的几何约束用于定义图形中各对象间的几何关系。用户可通过几何约束功能确保图形对象间的位置关系。约束类型主要包括：竖直、水平、相等、共线、重合、相切等。

标注约束用于约束各对象间的距离、角度、半径和直径。标注约束功能可锁定对象并保持对象的固定尺寸，可通过修改参数和表达式约束各对象的尺寸。当用户将标注约束应用于对象时，系统将创建标注约束参数并记录在参数化管理器中[8]。

AutoCAD的参数化功能是通过几何约束和标注约束来定义制图中的尺寸规格和几何特征，其中标注约束和几何约束的条件和模式可由预设的参数加以驱动。参数化处理的几何图形可以通过参数值的指定自动绘制生成。基于这样的原理，服装制版的参数化就是将服装尺寸设置为参数，将服装结构制版方法(服装结构模型)转化为结构图的标注约束和几何约束。经过参数化的服装结构图可以根据服装指定的尺寸规格，按照相应的制版方法自动绘制生成服装版型。

1.2 裙装原型斜裁原理

裙装原型通常是选用平面裁剪中的直筒裙为样本[9]。本文以160/68A号型为例，绘制裙装原型纸样，前后裙片各有2个省道，省道长分别为10、11 cm，H为臀围尺寸，X为省量大小。斜裁裙框架图如图1所示。斜裁裙纸样在制作时，是在裙装原型纸样的基础上，向左延长水平腰围线、臀围线和裙长线，分别选取后裙片中心线、前后侧缝线、前裙片中心线与水平腰围线的交点作为斜线基准点，向左下方作3根角度为α的斜线并延长与裙长线相交，即左侧斜线、中心斜线和右侧斜线[10]。

图1 斜裁裙框架图Fig.1 Frame of bias-cut skirt

斜裁裙的样板制作是在裙装原型基础上，按省量(臀围与腰围差值)进行转移，转移至裙片侧缝处，并保证原臀围线与斜裁裙臀围线在同一水平线上，裙片臀围尺寸和腰围尺寸与裙装原型纸样尺寸一致，确定斜裁角度，从而绘制完成斜裁裙纸样。斜裁裙纸样的绘制原则是：省量转移前后的腰围尺寸、臀围尺寸必须相等，另外转移前后的臀围线和裙摆都需保持在同一水平线上。为确保斜裁裙侧缝线大小的一致性，增加一变量Y，其值满足的表达式为Y=(H-W)/4。其中：H为臀围尺寸；W为腰围尺寸。斜裁裙原型示意图中以4片裙片为例，斜裁裙结构模型示意图如图2所示。

图2 斜裁裙原型示意图Fig.2 Sketch of bias-cut skirt

由此可见，裙原型中臀腰差均匀分布于前后裙片的腰省和侧缝线处，与之相对应，在斜裁裙装中，臀腰差则可分配在各斜裁分割线上。

1.3 斜裁裙装参数化结构模型建立

根据上述对斜裁裙结构特点的分析结果，本文将决定斜裁裙规格的腰围、臀围、裙长和臀长分别设定为参数W、H、L和T，将决定斜裁裙款式的斜裁片数和角度分别设定为参数n和α来构建斜裁裙参数化结构模型。

由于斜裁裙每片的大小相同，因此，将斜裁裙结构模型简化，只绘制1片斜裁纸样，从而构建斜裁裙参数化结构模型，斜裁裙参数化结构模型示意图如图3(a)所示。M为省量，其值满足的关系式为M=(H-W)/n，在构建斜裁裙参数化结构模型时不需要求出M的具体值，只需通过几何约束来约束各对象间的几何关系即可。

图3 斜裁裙参数化结构模型参数化示意图Fig.3 Parametric schematic of skirt parametric structure mode. (a) Parametric sketch； (b) Parametric sketch of geometric constraint；(c) Parametric sketch of annotation constraint

在AutoCAD中斜裁裙参数化结构模型是通过“参数化工具”中的几何约束和标注约束设计而成的。其中几何约束确定了各结构线之间的平行、节点连接和角度倾斜等几何关系，如图3(b)所示；标注约束则确定了斜裁裙相关部位的尺寸规格，如图3(c)所示。标注约束包含用户参数和约束参数，其中用户参数包括斜裁裙的成品尺寸和款式特征参数，约束参数(见表1)则是根据用户参数值按照一定的数学表达式(结构模型)计算而得。斜裁裙参数化结构模型一旦构建完成，即可调整裙长、臀围和腰围等用户参数自动计算各约束参数，进而生成不同规格尺寸的斜裁裙纸样；可以调整斜裁角度参数α改变斜裁分割线的倾斜角度(45°≤α≤90°)；可以调整斜裁片数参数n改变斜裁片数从而实现斜裁裙的参数化制版。

表1 斜裁裙参数化结构模型标注约束Tab.1 Dimensional constraints of parametric bias-cut skirt prototype

2 斜裁裙参数化结构模型应用测试

斜裁裙参数化结构模型一旦建立，可调整用户参数生成满足需要的个性化斜裁裙装纸样。在调整斜裁裙参数化模型时，需在AutoCAD参数化工具栏中调用参数管理器，在约束完成的斜裁裙装模型中，参数管理器附有标注约束参数和用户参数，根据个性化设置需求，在用户参数框中调整参数表达式和数值，即可生成个性化的斜裁裙装纸样。以下将分别调整斜裁裙参数化模型中的尺寸、裁片数和分割线角度来生成各自对应的斜裁裙纸样，对模型进行验证。

方案1：保持斜裁角度和斜裁片数不变，只调整腰围、臀围和裙长等规格尺寸，从而快速生成不同规格尺寸的斜裁裙装模型纸样。在斜裁裙参数化结构模型中放松量为零，参数化调整对比图如图4所示，参数化调整数据如表2所示。

方案2：保持斜裁裙装规格尺寸和片数不变，只调整斜裁角度α，范围在45°≤α<90°，从而快速生成不同斜裁角度的斜裁裙装纸样。以45°、50°和55°的斜裁角度为例，参数化调整对比图如图5所示。

图4 规格尺寸调整对比图Fig.4 Comparison sketch of specification size adjustment

表2 规格尺寸调整数据表Tab.2 Specification size adjustment data mm

图5 斜裁角度调整对比图Fig.5 Comparison sketch of bias-cut angle adjustment

方案3：保持规格尺寸和斜裁角度不变，只调整斜裁片数，从而快速生成不同斜裁片数的斜裁裙装纸样。以斜裁片数n=4,6,8为例，参数化调整对比图如图6所示。

图6 斜裁片数调整对比图Fig.6 Comparison sketch of bias-cut number adjustment

3 斜裁裙参数化结构模型试衣测试

3.1 斜裁裙参数化模型虚拟试衣效果

三维服装静态试衣技术已经相对成熟，实现了对服装的虚拟展示，能真实融合三维人体和服装数据的远程获取、三维建模等，对虚拟环境下模特的着装合体性进行客观评价[11]。本文将应用CLO3D虚拟试衣软件，依照斜裁裙参数化结构模型创建三维试衣模型并对其试衣效果进行评价。

创建三维试衣模型时将对相关属性进行以下设定。默认女装模特身高为160 cm，腰围为68 cm，臀围为90 cm。在测试规格尺寸变化时，模特尺寸将根据成衣尺寸的变化进行对应的调整。模特尺寸可通过三维人体扫描仪将人体数据导入其中，也可借助虚拟模特编辑器来编辑虚拟模特尺寸。面料属性设置为棉布。缝制工艺设定为平缝。根据上述设定，将不同规格尺寸、不同斜裁角度、不同片数的斜裁裙参数化结构模型纸样导入CLO3D虚拟试衣软件中进行虚拟缝纫，通过虚拟模特试穿拟合后，记录虚拟模特正面和背面的着装效果图，如图7所示。

图7 虚拟试衣效果图Fig.7 Sketch of virtual fitting effect. (a) Change in size； (b) Change in angle；(c) Change in number of pieces

在虚拟试衣过程中，采用斜裁裙装结构模型应用测试中3个方案中设计的尺寸，对规格纸样、斜裁角度、斜裁裙装片数进行虚拟试衣对比，记录不同规格尺寸、不同斜裁角度、不同片数的斜裁裙装结构模型纸样在虚拟模特静止状态下的试衣效果图，具体描述如表3所示。

表3 虚拟试衣效果图描述Tab.3 Virtual fitting effect description

基于服装的柔体性及人体下肢特征的独特性，腰臀部位的凸凹不一，穿着裙装时服装会自然包裹人体产生一定的变形。从斜裁裙装结构模型虚拟试衣效果图中可发现，原始版与其他规格尺寸、斜裁角度和片数的斜裁裙装结构模型纸样相比，在进行虚拟试衣时所得到的虚拟模特试衣效果基本一致，整体穿着效果符合款式要求。

3.2 斜裁裙参数化纸样压力评价

服装压力是评价服装穿着舒适性的重要指标，服装压力舒适性是指人体与服装间相互接触产生的皮肤压力感觉的舒适范围[12]。为验证斜裁裙参数化模型纸样的准确性，运用CLO3D菜单中压力测试工具，测量虚拟模特穿着状态下的服装压力。服装着装舒适性用压力分布及接触点分布来呈现，压力分布可反映人体穿着时服装的受力程度，用颜色进行区分。红色区域表明面料拉伸强度较强，服装压迫感较强；绿色区域表明面料拉伸强度较弱，服装压迫感小。即趋近0 kPa呈现绿色，趋近100 kPa呈现红色。斜裁裙参数化结构模型的虚拟试衣压力图如图8所示。虚拟试衣压力图整体呈绿色，表明斜裁裙参数化服装压迫感小[13]。

图8 斜裁裙参数化虚拟试衣压力图Fig.8 Sketch of parametric bias dress virtual fitting pressure. (a) Pressure sketch of specification size；(b) Pressure sketch of bias-cut skirt angle；(c) Pressure sketch of bias cut skirt pieces

运用虚拟试衣软件中的压力测试工具，并根据女性身体结构的特殊构造，在CLO3D中提取虚拟模特腰围部位和臀围部位的压力参数，将改变参数后的斜裁裙装结构模型与原斜裁裙装结构模型压力参数进行比较，斜裁裙参数化结构模型虚拟试衣状态下的压力参数值如表4所示(在规格尺寸进行调整时，CLO3D试衣软件中对应虚拟模特尺寸也随之进行了调整)。

表4 斜裁裙参数化压力参数表Tab.4 Parametric bias dress pressure parameter

因人体部位的不同及个体差异,着装压力对人体舒适性的影响程度并不相同。斜裁裙参数化结构模型为紧身裙装，在紧身服装中，当着装压力保持在3.92 kPa以内时，服装不会引起人体的生理不适[14]。参数化后的斜裁裙装与斜裁裙装原型的压力值之间差异较小，且在合理压力范围内。

4 结束语

本文以斜裁直身裙为研究对象，提出了一种斜裁裙参数化结构设计和制版模型。该模型的实际运行及虚拟试衣验证结果表明：利用AutoCAD绘图软件的参数化工具可以将斜裁裙的尺寸规格及款式设计的关键要素进行参数化模型设计，从而实现以可定制的尺寸规格和款式设计为条件的自动化斜裁裙版型设计和绘制，满足消费者的个性化需求，并能达到批量化生产的效率和质量。该技术原理和方法可进一步扩展应用到其他类型的服装设计和制版中，为实现服装的大规模定制提供技术支撑。