参数化设计在服饰设计领域的应用与探索

陈 炜， 易 港

(广西师范大学 设计学院,广西 桂林 541000)

在传统服饰设计中，为了满足客户个性化定制需求，设计师需要花费大量人力及时间去制作服饰，此过程不仅延长了客户等待的时间，还影响设计师的工作效率。随着科学技术的进步，参数化设计逐渐被应用于服饰设计领域，其通过数据计算帮助设计师寻求多元化的设计方案，使产品造型变化多样，既可降低成本又能提高工作效率。

文中通过对参数化设计的概念介绍，梳理参数化设计在服饰领域的应用概况，并基于参数化设计理念进行服饰设计实践，为参数化设计在服饰实际应用中提供参考。

1 参数化设计的概念及对行业的影响

1.1 参数化设计的基本原理

参数化设计是将工程本身编辑为函数的过程，通过修改初始条件并经计算得到工程结果的设计过程[1]。参数化设计主要分为两个部分：①参数化图元，参数化图元可通过调整图元，使图形以不同的形式呈现，并保持数字建模的所有内容；②参数化修改引擎，参数化修改引擎可在用户设计过程中自动反映其他相关联的部分[1]，从而提高工作效率与质量。

参数化设计软件包括Pro/Engineer，UG，SolidWorks，CATIA，Grasshopper，其中最常用的是Grasshopper。Grasshopper的两个特征为几何功能与编程环境，其特点为：①通过输入命令，快速获取不限于原来形状的模型；②修改命令，通过修改参数化命令直接得到修改结果。参数化设计给设计行业带来了颠覆性的变化，帮助设计师在复杂的服饰设计工作中提高效率。参数化设计应用软件对比见表1。由表1可知，Grasshopper更适用于服饰设计，其插件可以丰富服饰表面肌理，迅速完成大量重复性的复杂运算[2]。

表1 参数化设计应用软件对比

1.2 参数化设计对不同行业的影响

参数化提倡非线性设计，设计师将非流线型元素融入不同领域造型设计中。著名设计师扎哈·哈迪德将参数化设计应用在建筑领域，设计出许多知名建筑，如北京银河SOHO建筑群、盖达尔·阿利耶夫文化中心、Dominion办公大楼、广州大剧院等，其设计打破了传统的建筑构成，营造出极其夸张的视觉效果，形成独特的设计风格。近年来，参数化设计不仅在建筑领域迅速发展，家居用品、服饰设计等领域也有许多新的探索实践。如戴欣伟[3]将参数化设计出的纹理应用到家居产品椅子上，给参数化在家居产品中的应用提供了参考。刘宗明等[4]按照参数化设计思路结合灯具设计流程，呈现出不一样的建模效果。李琳[5]以首饰作为载体，利用参数化建模软件进行设计，并通过3D打印技术将其作品呈现出来。张婷婷[6]运用参数化设计和3D打印技术进行服装设计，为参数化在服装领域中的应用提供参考。孙睿[7]以“无器官身体”为理论支撑，利用参数化设计与3D打印技术进行可穿戴产品设计与应用，使用户感受到其产品带来的乐趣。

随着用户对个性化的追求，不同领域的私人订制需求越来越多，参数化设计能够帮助设计师加快模型的生成，提高工作效率，未来的设计服务也会因参数化设计而发生很大变化。参数化设计在不同领域的应用案例见表2[8]。

表2 参数化设计在造型中的应用案例

2 参数化设计在服饰设计造型中的应用

参数化在设计过程中是感性与理性的相互融合，参数化设计通过周密的方法和思维打破原有的服装造型，并利用非线性元素对服装造型进行创新设计。

2.1 感性层面的应用

基于马斯洛5个层次理论，将参数化设计应用到服饰设计中，可满足用户在感性层面上的心理需求，实现用户对个性化的追求。就服饰设计本身而言，在实现客户对产品基本使用功能需求外，还要挖掘客户的心理需求，使客户在穿着服饰时不仅展现自我个性化、独特的一面，同时也要使服饰成为区别他人的标志。

就批量生产服饰而言，其主要功能是遮体避羞，但为了满足用户更高层面的需求，可以对服饰外观进行创新设计。传统服饰设计方法与参数化设计方法相比，其相同之处在于均会在满足服装基本功能的前提下，考虑材料、成本与服饰造型，而不同之处为参数化设计是通过数据计算以及不断调整参数进行设计方案修改，由此使纹样与造型千变万化，这是人工难以达到的效果。

就个性化定制服饰而言，通过修改相应参数，使方案快速匹配定制要求。同时，参数化设计还可以通过数字运算生成新颖、令人惊叹的独特造型，给人们带来全新的视觉感受，满足用户追求个性与自我的需要。除服装个性化定制外，服装配饰如戒指、手镯、包包等也都可以进行参数化再设计，创造出独特的外观及空间形态。同时，设计师也可以结合中国少数民族服饰特点，利用参数化设计制作出具有民族特色的服饰品。

2.2 理性层面的应用

参数化在服饰造型转化为实物的过程中，通过数据计算将多曲面、不规则的服饰造型导入二维或者三维参数设备中进行修改，最后由人工、激光定位等方式重新组装在一起。此方法主要通过相关设备对服装数据进行理性分析，从而使服装造型更加贴合人体。

常用的服装参数化设备：①三维扫描仪，三维扫描仪可根据不同人群形体进行测量，获取有效数据并建立客观、精确的人体特征数据库，使服饰更具人性化，提高服饰的适体性，使产品真正做到以人为本。 ②3D打印机，通过3D测量系统获取客户人体数据，最后使用3D编织机打印成型，3D打印机快速、高效的工作方式，有效地缩短了产品工期。同时，人们还可以利用3D打印新材质进行创新设计。如在设计一些少数民族或私人定制服饰时，可利用3D打印技术，对服装材料进行替换，增强服饰造型的科技感，将现代技术、新材料与民族元素进行结合，使产品更加时尚美观。服饰3D打印材质分析见表3[9]。

表3 服饰3D打印材质分析

2.3 应用实例

在早期服饰设计中很多信息是比较概念化的，设计师需要花费大量的时间与精力去修改、完善细节，而参数化设计可以帮助设计师快速理清信息建立服装造型框架。如HAKES J利用参数化技术设计的流线型高跟鞋打破了传统鞋子的造型，形成自己独特的风格。WIDRIG D建筑师与HERPEN I设计师合作，利用3D打印技术设计的服饰作品，不仅用户穿起来非常舒适，同时还能产生经济效益。参数化在服饰领域的应用实例见表4[10]。

表4 参数化在服饰领域的应用实例

3 影响参数化设计的因素及优势与局限

3.1 影响因素

参数化设计在服饰设计中的影响因素包括风格、形态、制造和教育4方面，具体分析如图1所示。

图1 影响因素与关系 Fig.1 Influencing factors and relationships

1)风格。设计发展至今已有多种风格，现代设计偏向简洁风格，参数化设计的融入，给现代设计带来了新活力。参数化设计的崛起，是数字化文明取代工业文明的表现[11]。

2)形态。对于传统造型而言，参数化设计出的形态远远超出人们的想象，呈现出一种时尚又新奇的造型，这是传统制图方式难以达到的效果，参数化使技术与艺术得到完美融合。

3)制造。目前的产品加工制造较为复杂，对精度要求高，增加了模具制造成本，而参数化设计出的产品，大部分是以3D打印技术呈现，不仅提高了工作效率，还降低了生产成本。

4)教育。在参数化设计实践中，需要将设计概念通过算法转换成相应的参数，因此，对设计师的教育背景有一定要求，需要具备较强的几何逻辑思维能力与编程思维能力。

3.2 优势与局限

1)优势。参数化设计最早应用于建筑设计领域[12]，由于参数化的诸多优势，逐渐从建筑领域向服饰设计领域展开。参数化设计在服饰领域的优势：①参数化数据可以对有机曲面、褶皱及变形的复杂形态服饰进行高精确设计，这是传统设计工具所达不到的效果；②参数化设计可快速生成服饰效果，给客户提供多种备选方案，高效又便捷；③采用传统服饰设计方法工作量较大，不仅费时费力，可能最终还达不到满意的效果，而参数化设计则可以快速进行多种方案设计，提升设计师工作效率；④在传统设计路径中，需先通过草图进行初稿设计，然后不断修改和完善，最后进行模型可视化，其过程较为复杂，而参数化设计则通过搭建参数间的逻辑关系，不断调节参数就可快速调整模型，为设计师提供全新的设计路径。

2)局限性。参数化虽能设计出概念新潮、视觉效果强的作品，但过于依赖计算机所带来的新形态，使产品缺少人情味；参数化设计可对复杂形态的服饰进行高精确设计，但设计出的产品造型及结构复杂，使传统模具制作难度及成本增加，生产效率降低，甚至有些造型无法制造模具，导致一些优秀参数化作品的生产受到限制，这是每个设计师需要考虑的问题。

4 案例实操

利用Grasshopper与Rhino软件打造一款造型时尚的创意手包，具体流程如下：

1)在Rhino里先建立曲线，启动Grasshopper后，通过point命令中的set one point捕捉Rhino里建立好的曲线，并将其导入Grasshopper，通过divide curve命令使得曲线分点，再用curve 命令把曲线之间的点连接起来，line命令则是把上下两曲线间的点连成线。参数化组件及模型如图2所示。

2)对手包造型进行参数化，并加以非线性造型设计，将最开始在Grasshopper里捕捉到的曲线增加点数，通过pipe variable进行厚度叠加，使手包具有层次感，同时将线圈口用pipe命令中的flat连接成实体，此时，整个手包结构已成型，再通过slider命令控制参数大小，在改变参数的同时，曲线也会跟着参数数值而发生相应的变化生成不同造型。手提包优化造型如图3所示。手提包设计效果如图4所示。

图2 参数化组件及模型 Fig.2 Parameterized component diagram and model

图3 手提包优化造型 Fig.3 Optimization modeling diagram of handbags

图4 手提包设计效果 Fig.4 Handbag design effect diagram

在实操案例过程中，通过搭建参数不断对模型进行修改和完善，生成用户满意的形态，此方法可高效且快速改变手提包造型，不仅节约时间和成本，还可给用户提供多种设计方案。参数化在设计过程中更具有科学性而非主观性，设计师在这个过程中要注重形体之下的内在逻辑，重视设计方法论，这既是参数化设计表现的魅力,也是丰富服饰造型结构的科技化方式[6]。

5 结语

随着数字化时代的到来，服饰发展逐渐多样化，大众对服饰设计的要求也越来越高。文中通过梳理参数化技术在服饰设计领域的应用，发现此方法可以通过数据的理性分析帮助设计师快速建立多种模型设计方案，提高设计师工作效率，同时也可以根据用户需求进行个性化定制，如利用不同材料与现代技术相结合，打造具有时尚感、科技感的现代服饰，满足用户追求自我个性的心理需求。此外，通过时尚手包进行案例实操，论证了此方法的可行性。参数化技术的应用打破了传统设计流程，丰富了服饰产品的形式，为服饰设计行业带来了新思路，且随着数字化应用的不断深化，参数化设计将成为未来服饰设计领域发展的新趋势。