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摘要：從古至今，原創設計的靈感總是稀缺的，并不會隨著時代的進步而出現井噴式增長。計算機輔助鞋類設計技術的發展，使我們看到一種催化鞋類設計師靈感的新機制，然而人們的目標不止于此，全智能計算機輔助鞋類設計才是終極目標。
關鍵詞：鞋類產品原創設計;迭代設計;計算機輔助鞋類設計
一、原創設計的靈感總是稀缺的
設計是人類的第三種智慧，這種智慧讓設計師們產生原創設計，使我們這個平庸的世界變得色彩斑斕，我們人類的文明就是依賴設計、科學、藝術這三種智慧獲得不斷刷新。作為一個設計師或一個有品位的消費者，都有這樣的感受，一個成功的原創設計的皮具類產品往往能在一瞬間就能吸引我們審美活動的注意力，其帶來的美妙的審美體驗會讓人如沐春風——這就是原創的魅力。一個成功的原創設計的鞋類產品，很可能就會帶起新的一輪鞋類款式流行風潮，其造型、功能還會不斷發生衍變，各領風騷若干年，甚至還可以帶動影響其它服飾類產品的流行風格。鞋類產品的設計包括造型設計和功能設計，兩個設計的完美結合不僅可以滿足人們的生理需求，還可以滿足人們的心理審美需求。當今世界進入互聯網時代，信息的、傳播、交換實現了空前的便捷，大數據技術更能對信息數據進行有效地整合，人們巨量的消費需求和多變的消費品味，可以及時地被敏捷的商家獲取，成為商家追求產品更新換代的最直接動力。和其它消費品一樣，當今鞋類產品更新換代的速度也是非常的快速，日益豐富的設計手段、生產工藝、營銷手段也為此提供了可能的物質基礎。然而從古至今，原創設計的靈感總是稀缺的，并不會隨著時代的進步，產品更新換代的壓力增大而出現井噴式增長。于是在鞋類產品更新換代速度要求的壓力下，設計者們大量采用直接模仿、間接模仿的方法進行設計，造成所設計的產品原創成分降低，同質化嚴重。今年來興起的一些快時尚品牌利用服裝服飾產品的知識產權保護在不同的國家有不同的漏洞，大量模仿傳統大品牌產品的流行元素，抑或是其它領域已申請專利保護的風格元素（比如專色、外形、結構，動漫電影中的人物和道具設計元素），這就嚴重打壓了原創的積極性，破壞了原創設計的生態。
二、人機交互式半自動智能鞋類設計使快速迭代設計成為可能
發端于機械設計、建筑設計的計算機輔助設計技術（ComputerAidedDesign簡稱CAD）目前已在眾多領域獲得廣泛的應用，并成為有關領域的主要設計手段。從世界范圍來看，計算機輔助設計手段大規模地用于鞋類產品的設計還是近幾年剛興起的事情，起初行業內發現計算機輔助設計用于鞋類樣板級放這個單調、繁瑣的設計工序還是相當有效率的，繼而發現計算機輔助設計用于二維開版、排料下料也是非常得心應手，目前針對鞋類設計行業而開發的專用計算機輔助設計系統已經涵蓋鞋類三維款式效果圖設計，鞋楦設計、二維、三維開版，級放，排料下料，成本核算等一系列流程?，F在大家都在關注智能制造，隨著計算機輔助設計技術的不斷進步，人工智能技術的不斷介入，智能設計很快就會興起。但目前這種人機交互式的鞋類設計方式只可稱為半自動智能設計，這種半自動的智能設計模式利用專用計算機輔助設計系統整合的經驗數據、人體工學數據和智能算法可以幫助設計師高效地完成鞋類產品設計，可以使產品設計的迭代過程成倍加速?，F代設計的一個重要手段就是迭代設計：先根據設計要求得出設計方案P0，然后評估P0與心理預期、設計目標的偏差，然后以彌合偏差為目標得出設計方案P1，重復此過程直至得到滿意方案Pn，這個過程是在計算機輔助之下進行，因此這個n可以很大，速度可以很快。而在傳統的手工設計中，這點是很難做到的，當過設計師的都知道，反復修改比對不同方案簡直就是一個噩夢，寧可設計新方案，也不想反復修改現有方案，這個過程使設計師們變成了“設計狗”。當設計師擺脫了繁瑣的手工方式，用半自動智能化設計的方法進行產品的快速迭代設計，并有精力反復比對設計方案時，他們就會不斷迸發設計靈感。從此，鞋類產品的原創設計雖是仍然珍貴，但絕不會稀缺了。
三、利用鞋類半自動智能設計系統實現鞋類產品原創設計
利用鞋類產品的半自動智能設計系統實現鞋類產品原創設計的大致流程是這樣的，首先設計者要有較為嫻熟的手工設計鞋類產品的經驗，能輕松駕馭線條、色彩的使用，對鞋類產品的審美感較強，有追求原創的沖動感；構思好初步的鞋類原創設計方案，這個方案可以是非常粗糙的，哪怕只有極少的原創成分也是可以的，在其后的迭代設計過程中可以不斷完善；最好先將此初步方案手繪成設計初稿，用手繪可捕捉瞬間靈感，并將其固化，使之成為初步設計目標；如果設計周期較短，可用Photoshop、Illustrator利用手繪稿設計鞋類效果圖（這個當然不會太精確，角度也不會多樣，進行迭代設計也不會太高效），然后可以將其導入Shoemaster的2D開版模塊（或其他鞋類CAD系統2D模塊）進行開版、級放；最標準的流程當然是使用CrispinShoemaker、Shoemaster的3D模塊、Mind3D等鞋類三維設計軟件，利用適用的電子鞋楦（可以在軟件中對原有鞋楦進行二次設計，節約了實物鞋楦反復修改的成本），通過人機交互的方式設計出鞋類3D模型，可以以任意角度、任意剖面來展示設計，在此過程中由于構建3D模型非常便捷、直觀，非常容易激發設計師的原創靈感，在任意一個設計環節都可以進行快速迭代設計，最終原創的鞋類產品將以真實感極強的3D虛擬模型方式展示出來（可以是高精度靜態效果圖、動畫、VR）。這個過程其實就是一個虛擬設計過程，不必浪費制作鞋類樣品實物的成本，就可和訂貨商進行溝通，進行反復迭代設計。接著利用這些CAD系統都有配套的半自動開版功能，用手工開版的經驗數據加以驗證，就可開出可用于生產的樣板。在投產前的做版工序中（用樣版做出第一雙鞋），可以發現設計與工藝的沖突之處，可以重新對樣版進行迭代設計。
四、多種CAD系統協同創作使原創設計元素個性化
在利用這種半自動智能系統進行鞋類原創設計時，一定不可僅拘泥于這些專用CAD系統提供的一些現成的設計元素庫（包括款式線條、鞋面元素、材質、鞋底模型），一定要以軟件為工具進行創意設計，將自己的原創理念在設計元素中表達出來，否則所設計的產品就會陷于雷同，毫無創意。下面以CrispinShoemaker為例說明如何對這些CAD系統提供的設計元素庫進行創意修改來快速實現鞋類的原創設計：1.可將手繪款式線條掃描文檔導入軟件中并包裹于電子鞋楦上，然后對款式線條進行再創作。或者有條件就用軟件對接3D數字化儀，在實體鞋楦上勾畫線條，軟件會自動將款式線條轉移到電子鞋楦上（如圖1）。2.可利用CrispinShoemaker的高級模式對設計元素庫的元件造型進行創意修改，使之成為原創設計。3.可利用Crispin與Rhino等通用三維軟件間高度兼容的數據交換，將模型導入Rhino，利用其強大的曲面造型能力，可獲得極具原創感的鞋面元素和鞋底模型。4.利用三維軟件外置第三方光影材質渲染器Keyshot（對工業品單體渲染效果特好）對3D模型的材質進行處理，甚至可以掃描導入實際使用的材質，渲染后可得光影效果很好的膠片級效果圖和動畫。
五、全自動智能鞋類設計系統實現路徑構想
了解了目前這種半自動的智能設計運作模式，我們發現這雖然大大提升了鞋類設計的效率，加快了鞋類原創設計的進程，給設計師帶來了極大的方便，但當下計算機只能按照人類的創意指令生成3D設計方案，最多給設計者提供一些備選的款式線條、扣件、車縫樣式、沖孔樣式，常用的材質庫，還有一些通用鞋底模型，充其量就是一個越來越高級的繪圖工具，對鞋類的原創設計雖有催化作用，但主要還是依賴設計者完成整個原創設計過程，其自身并不能產生設計靈感。將來和智能制造并駕齊驅的智能設計的終極目標就是全自動智能設計，也就是說智能機器自身就會產生靈感，做出原創設計，我們愿想的圖景是這樣的：建立一個鞋類智能化設計大系統（鞋類設計界的阿爾法狗）它可以是有形的獨立系統，也可以是分布式的智能系統，由互聯網連接協同。它會自動收集、預測各種流行元素及趨勢（包括并不限于鞋類產品流行元素的大數據，還應包括各個領域內的流行數據分析），它會進行深度學習并產生自組織智能算法，從而產生“機器設計靈感”，它還會不斷整合人類設計師對鞋類產品人機工學的最新研究數據，并進行功能設計。人類設計師給出設計要求作為約束條件，智能設計系統給出多個備選方案，人類設計師從中選出合適方案，再進行二次設計，并將產品推向市場。這就是對全智能鞋類設計系統的發展預想，當前我們要在如下前沿領域做深入研究：鞋類設計、生產工藝的參數數字化數據庫，鞋類產品人體工學數據庫，鞋類產品美感模糊智能識別算法，鞋類設計智能算法，新材料（特別是宜用于鞋材的3D打印材料）的開發。如果在這些方面取得不斷進展，量變就會引起質變，帶有機器靈感的全智能自動設計的時代就會來臨。這個愿景看似遙遠，但在上列的前沿領域都已取得一定的進展。比如圖形美感模糊智能識別算法方面，由于借助深度學習、深度卷積神經網絡技術，已取得可實用的技術，Neuralart算法已經能夠模仿繪畫大師進行創作，帶起“生成藝術”潮流。不過類似算法必須在三維模型美感識別上有所突破，才可用于鞋類產品美感模糊智能識別，當代科學技術由于人工智能的介入正以難以預測的速度飛速發展，鞋類產品美感模糊智能識別技術一定會像自動駕駛技術一樣出人意料的獲得成功。
六、我國鞋類計算機輔助設計應用概況
需要說明的是，目前即使是這種半自動的智能設計，在我國的鞋類行業還遠未發展起來。主要有以下幾個原因：1．在傳統的手工鞋類設計的過程中，各個廠家采用的方法、標準都是千差萬別，半智能設計系統目前只能是整合幾種較為典型的設計方法和標準，因此很多設計師不愿改變自己的設計習慣。2．國內開發的交互式鞋類設計軟件功能進化緩慢，投入不夠。3．現有鞋類半智能設計系統整合的設計生產經驗數據、人體工學數據、智能算法還不夠豐富，開出的樣板，仍需進行修正方可使用。4．從事鞋類產品半自動智能設計實踐的人員，手工設計能力、經驗不足，難以強力介入傳統設計領地。5.目前只在二維級放、自動排料下料等單調繁瑣的環節較多地使用計算機輔助設計，在造型、結構設計上，設計師大都有依賴手工設計的惰性，不愿或不具備條件去學習掌握鞋類計算機輔助設計?？上驳氖莿倓傔M入鞋類設計行業的90后們對鞋類計算機輔助設計表現出了強烈的興趣與熱情，他們將是帶動這個技術應用與發展的主力軍。更令人興奮的是很多高校、研究機構已經在鞋類設計、生產工藝的參數數字化數據庫，鞋類產品人體工學數據庫等方面已取得較大進展?；谏疃葘W習、深度卷積神經網絡的圖像美感評估研究也是成果頗豐，讓我們看到了實現鞋類全自動智能設計的希望。
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作者:高長春 孫家玨 單位:揚州大學 廣陵學院
