张恒

摘要：通过对3D数字技术在服装设计中应用现状的总结、分析，提出构建基于3D数字化服装纸样设计平台的创新应用模式，旨在为服装产品设计与研发在技术应用环节提出一种新的设计思维方式和工作模式。

关键词：3D数字技术；服装CAD；服装纸样；创新应用模式

中图分类号：TS941.2 文献标志码：B

Innovative Applications of 3D Digital Garment Pattern Designing Platform

Abstract： Based on summarizing and analyzing the current applications of 3D digital technology in garment design， the paper proposed the innovative application mode of building 3D digital garment pattern designing platform， aimed at offering a new way of thinking and a working mode for the application of new technologies in garment designing and R&D.

Key words： 3D digital technology； garment CAD； pattern； innovative application mode

当前，服装数字化技术已经成熟，并广泛应用到服装企业从产品设计研发到生产等诸多环节，尤其是服装CAD纸样设计系统已经得到相当普遍的应用，成为现代服装样板设计师从事服装纸样设计工作必备的“工具”系统。

1 3D数字技术在服装设计中的应用现状

在国际制造业领域，产品的创新设计与制造技术已经由传统的劳动力技术向数字化、智能化方向发展。无论是新兴行业还是传统制造行业，在新产品研发、新制造工艺技术等方面已经不满足于二维数字技术为其带来的技术优势，更多的3D数字技术已经融入其中，旧有的创造思维模式被打破，传统的技术手段被颠覆，3D模型构建、3D数字成像、3D打印等已经成为推动产品创新力提升和行业发展的新动力。国外的统计材料表明，应用三维CAD设计技术可降低13% ～ 30%的工程设计成本，产品设计到投产时间可减少30% ～ 60%，大大提高产品质量，产品作业生产率提高40% ～ 70%，将投入设备的生产率提高 2 ～ 3 倍，减少加工过程，人工成本降低5% ～ 20%。从以上统计数据可以显见3D数字技术为相关行业所带来的价值，但由于其它行业如机械、电子等产品3D数字技术应用的设计原理和算法都是针对以刚性材料为描述对象的，并不适用以柔性织物为描述对象的服装，其建模方法和实现手段均无法直接移植到服装3D数字系统的研发中来，因此，3D数字技术在服装行业的发展与应用要相对滞后。

当前，国内外虽然与服装相关的3D数字技术如三维人体测量、三维人体建模、三维服装虚拟等方面已有相对成熟的应用技术，但在国内服装行业的应用还处于起步阶段，更多的国内服装企业依然处于二维数字技术应用阶段。3D数字技术在服装行业的应用不及其他行业的原因，除成本因素之外，更多的制约因素还有：（1）多数服装企业对3D数字技术的应用价值缺少认识，行业从业者对3D数字技术认知程度不高；（2）服装3D数字技术应用没有形成系统的工作平台；（3）在应用3D数字技术方面没有形成完整的应用模式体系。

产品研发设计的数字化是数字技术革命的核心，其重点在于数字技术在产品研发设计中的应用，服装数字技术应用亦如此。对国内服装企业而言，目前3D数字技术的应用仅局限于人体测量和虚拟试衣等方面，在服装纸样设计方面，其作为服装产品设计研发的核心技术环节，目前尚缺乏系统性的应用。如何在服装纸样设计方面发挥3D数字技术优势，重点在于将以3D数字技术为核心的服装数字技术进行有效的、系统性的整合，构建以3D数字技术为核心的服装纸样数字化设计平台，并以此为基础创新服装纸样设计的工作模式。

2 以3D数字技术为核心的服装纸样设计平台

3D数字化服装纸样设计平台是在已经成熟应用的二维数字技术平台基础上，以3D数字技术为核心，构建全新的数字化服装纸样设计工作平台，其系统构成包括三维人体测量系统、三维人体建模系统、三维服装CAD系统、三维虚拟试衣系统、二维服装CAD系统等。

2.1 三维人体测量系统

数字化三维人体测量是实现服装数字化设计的前提和基础，其主要技术形式有接触式和非接触式两种。接触式测量主要以静态人台为被测对象，因其曲面曲率较大处的测量间隔密，型值点多，曲面较平坦处的测量间隔疏，型值点少，所以并不适用于人体测量。

目前，服装用三维人体测量系统主要为非接触式测量形式，非接触式三维人体扫描系统以现代光学为基础，应用白光、激光、红外线等光敏捕捉设备获取三维人体数据信息，其以有高效、快速、准确、精度高等特点，成为服装行业应用比较广泛的三维人体测量系统。服装三维人体扫描仪主要技术参数比较如表 1 所示。

2.2 三维人体建模系统

数字人体模型的构建是实现动、静态3D数字化服装设计的主体，尤其是个性化的服装设计要有与之相对应的形象化人体模型。目前通行的数字建模有 3 种方式：几何建模、三维扫描建模和三维软件建模。几何建模是以几何信息和拓朴信息来反应具体三维人体结构数据的，并依据人体结构针对每个结构特征定义相应的造型特征，分别采用不同的数据结构和造型方法，几何建模技术是服装3D数字技术应用系统中人体模型构建的重要技术手段；三维扫描建模是借助三维人体扫描仪获取人体数据信息，为构建标准化、系列化人体号型数据库提供技术数据支持，是构建个性化人体模型的重要技术手段；三维软件建模是借助非服装专用的第三方应用软件技术完成三维人体模型构建的一种方法，通用的软件有MAYA、3D MAX等，利用三维软件建模是个性化三维虚拟服装动、静态展示的主要技术手段。

2.3 三维服装CAD系统

三维服装CAD系统是3D数字服装纸样设计平台的核心。三维服装与二维纸样的互为转换一直是3D数字化服装设计的关注焦点和热点研究领域。目前三维服装CAD系统的研究与应用有两种发展模式：（1）二维纸样转三维服装技术，应用于数字化服装虚拟表现；（2）三维服装转二维纸样技术，应用于数字化服装纸样自动生成。

2.3.1 二维纸样转三维服装技术应用

二维纸样转三维服装技术，即3D虚拟试衣系统，是目前国外比较成熟的3D数字化服装应用技术，如美国Optitex、法国Lectea-ModersV7.0、韩国COL3D、日本AGMS 3D等。国内东华大学、北京服装学院、浙江大学CAD&CG国家重点实验室、杭州爱科公司等也有相关应用技术研究，但尚处于研究阶段。3D虚拟试衣系统的技术关键在于服装面料织物的仿真表现及织物与人体间碰撞处理，面料织物的数字化仿真处理主要采用物理法，物理法侧重于组成面料各质点间的物理关系，采用动力学理论建立微分方程组来表示质点的动态运动规律，得到比较逼真的织物仿真模型；碰撞处理是虚拟试衣过程中的重要问题，主要包括碰撞的检测和碰撞发生后衣服的正确响应。3D虚拟试衣有动、静态两种服装模拟展示形式，三维虚拟服装展示都是以DXF格式二维服装纸样为基础，在三维人体模型上进行自动缝合及面料织物风格化设定，然后通过碰撞检测和碰撞响应技术处理模拟完成服装在人体上的最终穿着效果，并可依据穿着效果对二维服装纸样做同步调整。Marvelous Designer系统二维纸样转三维服装技术应用如图 1 所示。

2.3.2 三维服装转二维纸样技术应用

三维服装转二维纸样是利用几何展开法、网格平面法、物理模型法等方法将服装三维模型直接转换生成为二维纸样。此技术是近年服装数字化应用研究的热点，3D-LookStailorX是目前技术比较成熟的三维服装转二维纸样应用系统。3D-LookStailorX系统以openGL为图形引擎，以VisualC++.NET为程序开发平台搭建，由Mannequin模块、Garment模块和Pattern模块等 3个基本模块组成。3D-LookStailorX为客户提供了一个全新的、更加直观的、并兼具三维与二维可操作视窗的工作平台，且各模块窗口均具有独立的交互操作界面与文档视图结构，并可实现模块数据互传与共享。其特点在于突破了传统服装纸样设计先2D服装纸样再到3D服装的工作模式，可直接将3D服装转换为2D服装纸样。3D-LookStailorX系统服装三维模型转二维纸样如图 2 所示。

2.4 二维服装CAD系统

作为3D服装纸样设计平台的重要组成部分，二维服装CAD系统是服装行业应用最为广泛、技术最为成熟的服装数字化应用系统，在服装纸样设计方面为现代服装企业普遍使用，系统版本较多，如PGM、ET2000、富怡、智尊宝纺等。

3 基于3D数字服装纸样设计平台的创新应用模式构建

服装设计有别于其它产品设计的根本在于其直接服务于人体本身，服装的结构关系与人体有着紧密的联系。从款式设计到服装成衣是一个三维的服装设计构思 → 三维人体数据解析 → 二维分解纸样 → 三维服装成衣的过程，决定服装成衣效果的技术关键是二维纸样能否满足人体舒适度及符合款式风格要求。二维技术平台的纸样设计要通过实物成衣完成纸样验证，并依据验证结果进行修改、调整，这是一个繁复的过程。将3D数字技术引入服装纸样设计，就是要将二维纸样解析设计过程以三维立体可视的形式进行，且纸样修改调整的过程实现二维纸样与三维服装转换过程的实时可调、可控。因此，基于3D数字服装纸样设计平台的创新应用可以为服装纸样设计提供新的设计思路，摆脱二维技术平台繁复的工作模式。基于3D数字服装纸样设计平台应用模式架构及工作模式流程如图 3 所示。

4 结语

服装产品设计具有艺术和技术的双重设计属性，服装的艺术性通过外在的视觉感官形式表现，而技术性设计才是如何实现和支撑服装艺术性表现的核心关键。3D数字技术在服装设计中的广泛应用必将是推动未来服装行业产品设计与研发的核心技术动力。本文基于现阶段成熟的服装2D、3D数字技术，构建以3D数字技术为核心的服装纸样设计平台，并创新服装纸样设计工作模式，旨在为服装产品设计与研发在技术应用环节提出一种新的设计思维方式和工作模式。

参考文献

[1] 王伟. 服装三维与试衣软件系统的研究[J]. 价值工程，2014（17）：315-316.

[2] 彭三城，孙星明，刘国华，等. 三维人体自动测量技术综述[J]. 计算机应用研究，2005（4）：1-5.

[3] 姚怡，唐洁芳. 三维服装技术的研究与应用[J]. 丝绸，2014，51（7）： 36-41.

[4] 陈亮，赵曙光，张丽娟，等. 虚拟三维服装展示的发展历史与研究热点[J]. 纺织学报，2011，32（10）：153-160.

[5] 梁惠娥，张守用. 虚拟三维服装展示技术的现状与发展趋势[J]. 纺织导报，2015（3）： 70-73.

[6] 吴义山，徐增波. 虚拟试衣系统关键技术[J]. 丝绸，2014，51（12）：24-29.

[7] 苏军强，刘国联，袁卫娟. 基于三维人体测量的服装工业技术数字化研究[J]. 纺织导报，2009（6）：110-111.