浅析3D虚拟仿真技术在服装设计中的应用

农旭安，尤文胜

（广东理工学院，广东 肇庆 526100）

0 引言

在人类生活水平不断提升的今天，对于“衣”的需求越来越趋向于贴身、有个性、有气质等方面，所以现在的服饰已经从原来的大规模生产转变成了款多量小的款式。在以往的制作方式中，要通过款式图，结构图的绘制和裁剪；做样品测试等繁复过程，耗费大量人力物力。为了跟上时代发展的需要，让服装的生产变得更加省时、省力，数字化技术应运而生，并被广泛应用到各领域中，并为我国生产力水平的提升奠定了基础。3D 虚拟仿真技术作为数字化技术的一种，将其应用到服装设计中能够优化设计流程，强化设计效果，为我国纺织服装行业的发展提供帮助。

1 服装三维虚拟仿真技术

社会经济的发展、人们生活质量的提高，使得人们对服装的要求也在不断提升，个性化服装设计越来越受到人们欢迎。不过由于人们体态、肤色以及审美观念的不同，在个性化服装设计时，需要本人亲自试穿来确定服装样式，并可以直接通过量体、现场试穿的方式实现。而在网络发展的今天，远程服装定制越来越流行，这使得传统方式存在较多弊端，无法直接满足现今人们的需求。因此，加强三维虚拟仿真技术的研究成为解决试衣问题的主要方向[1]。

最近几年，随着3D 技术逐步渗透到各个领域，世界范围内的3D 技术行业也开始迅速发展起来。最近五年内，世界上的3D打印技术的市场份额以大约24%的速度增长。根据官方的数据显示，在我国，使用3D 印刷技术的设备在2019 年1 月至6 月间增长了271.4%，与之相比，同一年八月份增长了152.9%。高效、优质、廉价是3D 工艺的最大优势。当前，国内在航天、汽车、船舶制造等各个领域均处于领先地位。在高科技3D 技术的支持下，个性化医疗康复、发电装备等各方面都获得了许多重要的成果，我国也逐渐从一个世界的制造大国向一个世界的制造强国转变。高技术的普及，带来了一场革命性的革命。在我们国家的现代化发展过程中，正是由于3D 技术的支撑，我们国家的产业才得以快速发展，麦肯锡在2013 年度的12 大颠覆性技术中，列出了我们国家的12 大颠覆技术。而3D 打印则是排名第9，仅次于新材料和页岩气。

现阶段，瑞士和美国在该项技术的研究上已经取得了显著成效，并引导虚拟服装设计向着以下两个方向发展：一是利用硬件技术和设施，如头盔显示器、耳机、数据手套等，结合数据服装设计软件，营造了虚拟试装环境，利用视觉和触觉感官体验将人们带入到一个虚拟环境中，进而强化试衣效果。同时还创建了较为完善的机械式服装仿真VLNET 系统。

二是美国研制的V-Stitcher 系统，其将三维人体建模和仿真面料模拟技术结合起来，利用二维纸样在三维仿真模特上进行裁剪试穿，该种方式有效提升了服装设计效果，满足了人们对个性化服装的需求。同时使用该设计软件大大节省了服装生产周期，优化了设计流程，被设计师们广泛推广和应用，如图1。

图1 基于3D 虚拟仿真技术的服装设计应用

我国目前在服装三维虚拟技术的研究上还处在初级探索阶段，以试衣网试衣间为例，仍停留在体型模式和搭配模式上。其为用户提供了近似的6 种体型，可以根据自己喜好选择服装试穿在模特身上，了解服饰的穿着效果。而利用三维虚拟仿真技术则能够直接将用户的体型、脸型、肤色、发型等相关信息输入软件中，并自动生成人体模型，开展服饰设计工作，有效完善了服装设计水平[2]。

2 3D 虚拟仿真技术服装设计现状

2.1 价值观体现

首先，在服装设计中应用3D 虚拟仿真技术可以实现多款软件之间的综合互联，提升服装结构设计的效率，并推动服装结构设计和服装制作向着智能化、便捷化的方向发展。其次，在服装设计中，应用三维虚拟仿真设计能够结合人们的真实情况实现人体模拟，并在此基础上进行衣身、袖口、褶裥等结构的设计，强化辅助设计效果。而且还能够直接通过人体模型的虚拟试穿，找出设计中存在的问题，加以改善。再次，通过三维虚拟仿真技术的应用可以为服装模拟、设计、制作等提供充足的实践数据和经验积累，通过对这些数据信息的整合与分析，为服装结构设计提供技术支撑，推动其向着多样化方向迈进。最后，三维虚拟仿真技术的应用实现了服装设计中三维和二维空间的灵活转换，将原有的平面模型通过计算机技术直观展现在设计者和用户眼前，加深产品的感官印象，实现产品的进一步完善，为个性化服饰设计提供帮助。

2.2 3D 虚拟仿真技术的优势

三维虚拟仿真技术及其相关软件的应用，降低了服装设计中人力、物力、时间等方面的消耗，优化了生产工序。该技术的应用也实现了二维平面模型同三维立体模型之间的灵活转换，将原本较为死板的结构设计效果通过电脑直观展示在设计者眼前，便于设计人员进行服装修改和完善。另外，安装较为便捷，可随身携带，更加节省了设计时间。

3D 虚拟仿真设计对于服装行业来说，能够将二维及三维进行有效结合，从而使得平面以及立体的服装设计呈现在人民面前。而且从设计到服装的各个步骤，也会被极大地整合在一起，让设计者看得清清楚楚。这是因为它有三个3D 虚拟模拟的能力：三维虚拟设计，三维面料模拟，三维动态时装表演。但是，在一个传统的服饰企业，要进行一个新的产品的设计与开发，必须经过一个繁琐的流程，即计划-设计-工序-制版-陈列-样板修正等等。通过使用3D 虚拟模拟制衣软件，可以简化公司在产品开发过程中遇到的较为复杂的流程，通过这种软件，可以将服装设计师的想法和构想进行更高的近似度展现出来，尤其是对新产品以及样品服装的修改方面。从而缩短了修正时间，节约了费用，提高了生产率，改善了成衣品质。

传统的服装设计是先做出基本衣服模板让用户试穿，在比对过程中找出其中存在的问题，然后加以改善，以满足用户需求，这种方式不仅步骤繁杂，还会浪费用户较多的时间，带来较大的经济损失。但是利用三维虚拟仿真技术后，可以直接通过相关软件来模拟用户的基本情况，之后在模拟的人体模型上进行衣服的制作和改善，工厂只需对最终的成品制作即可。该方式大大降低了资源成本的损耗，缩短了生产周期，提高了生产效率。

同传统的服装设计模式相比，三维虚拟仿真技术的应用丰富了外形设计库，将原版传统设计中无法达到的外形设计展现出来，更好的提升了服装创意效果，实现了个性化服装设计的要求[3]。同时该技术的应用也让服装设计理念得到了创新，实现了与时代发展的完美结合。此外，利用三维虚拟仿真技术也简化了生产制造过程，降低了单个产品的生产成本，为纺织服装企业的发展创造了更多有利条件[4]。

2.3 三维虚拟仿真技术中存在的弊端

利用三维虚拟仿真技术可以加强服装制作的精细性，生动模拟服装穿着效果。但是要想强化服装设计的整体效果，还需要准确收集用户基本信息，如体型、肤色、三维等。而在信息收集时，要想提高其准确性，就需要被测人员穿着紧身衣或者只着内衣，这是很多用户所无法接受的。但是如果不能按照这些标准进行测量，在利用三维虚拟仿真技术完成服装设计时，必然会存在一定的偏差，进而影响最终的着装效果，影响用户的体验。

现阶段三维虚拟仿真技术的应用仅停留在真实空间模拟以及二维、三维形态的灵活转换上，要想实现三维数字化设计还存在较大困难。设计者们只能通过该项技术开展简单的服装结构设计和修改工作，对于较为夸张的创意服装穿着效果无法进行有效显示。

在订货会虚拟展示和订制服装领域，通过三维虚拟仿真技术的应用可以将服装设计的效果直观显示出来，从而降低人力、时间等方面的消耗，减少成本支出。不过在实现上述这一流程时，需要实现软件和硬件配置的高效融合，这样才能更好的实现一体化处理，减少成本支出，一旦软硬件设施不协调，不仅无法加快工作效率，还会造成其他资源浪费。

3 三维虚拟技术服装设计发展趋势

信息时代背景下，智能技术、控制技术、材料技术、信息技术也得到了快速发展，并被广泛应用在各领域中。制造工业也不例外，通过这些先进技术的应用和发展，为服装三维虚拟仿真技术提供了更加广阔的发展平台。未来服装三维虚拟仿真技术的应用将更为普遍。

3.1 人体测量与服装号型修订的智能化

从世界范围来看，已经有多家企业在研发和生产三维人体扫描仪设备，如美国的TC2、日本的SpaceVision、法国的TELMAT 等，并可以提供设备的相应配套设施以及应用软件，有效的改善了人体尺寸、肤色等基本信息数据的采集工作，为服装设计提供充足的数据支持。随着三维人体测量设备价格的降低及技术的完善，三维人体扫描仪从最初的体积庞大、价格昂贵变成了现在的体积小、价格较低的仪器，这为很多服装企业提供了便利，尤其是对于批量定制类服装企业来说，通过三维人体扫描设备以及三维无接触测量技术的应用，加快了服装生产率，减少了成本消耗[5]。

3.2 服装虚拟展示的便捷化

利用三维虚拟仿真技术制作出的虚拟试衣软件能够进行虚拟服装结构的设计，并通过与鞋子等装饰品的搭配为服装展示会、订货会等提供虚拟样衣的展示，帮助企业更好的进行产品推广和销售。通过全角度虚拟展示效果加强了服装的三维空间感，且展示了印花和图案拼接等效果，模拟样衣制作过程，极大地缩短了服装的设计时间。很多三维虚拟软件在制作服装后，为了达到完美逼真的仿真效果，设计者往往需要将服装文件导入专业的渲染软件中进行渲染，最后再输出最终效果[6]。此外，利用三维虚拟试衣软件可以对设计出来的三维服装样衣展开快速的渲染工作，真实模拟服装的色彩和纹样变化，直观的展现最终服装设计效果。

3.3 服装定制的普遍化

在服装量体定制过程中主要包含了人体测量、版型修改、样衣试穿、服装制作等多个流程，通过三维数字化技术的应用，不仅能够实现各流程工作的自动化、高效化，还能够强化服装设计的最终效果，提升顾客满意度。特别是服装三维虚拟仿真技术可以用于服装版型修改和样衣的虚拟试衣，量身定做服装具有广阔的前景。最近几年，3D 虚拟仿真设计已经逐步应用到各个阶段，包含各种服装设计公司以及高校内。比如波司登，路易威登，蔻驰，耐克和其他一些国际和国内的名牌产品，还有各个应用型的本科和高职院校。使用者要有很好的综合素质，可以熟练地运用到对服饰的创意表达中，对各类布料的特性有一定的认识，对服饰的构造和加工方法有一定的认识，再加上许多服装界的技术支持，可以设计出更加完善的虚拟服装作品。再者，三维数字化服装也可以通过企业的线上网站，让用户根据自己的偏好选择喜欢的颜色和服装款式，并通过多角度全面性的观察，定制自己喜欢的款式，满足用户对个性化服饰的需求。

4 结语

综上所述，利用三维虚拟仿真技术开展服装设计工作，一方面可以提高服装设计质量和效率，减少人力、物力、财力的消耗，加快生产效率。另一方面也可以根据用户的需求合理进行服装结构的设计，完善个性化设计，给顾客不同的服务体验。综上可以看出，加强对三维虚拟仿真技术的重视程度是十分必要的。随着社会的进步，越来越多的行业能够实现跨领域的整合，越来越多的企业能够实现资源的共享，形成一个开放的格局，实现优势互补，将会是这个产业中又一种新型的发展趋势。三维虚拟仿真技术的流行也为服饰从业者提供了设计，制作，制作工艺等方面的帮助，对软件应用和其他方面的全面素质也有较高的要求。在今后，越来越多的服饰公司和职业院校将会对3D 虚拟模拟软件进行广泛的应用，它的市场应用将会越来越多，而该软件的普及程度也会越来越高，三维虚拟仿真技术是未来产业融合发展的必然趋势。