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摘要：文章從虛擬試衣技術的研究現狀出發，梳理總結了其流程和應用領域，并以具體的設計實踐探索了其在服裝設計中的應用，通過人體模型調整、面料仿真、款式和結構設計、虛擬縫合、版型補正、動態展示等步驟，實現整個服裝設計流程的數字化，為虛擬試衣技術在服裝產品設計中的應用提供了可供借鑒的技術路線。
關鍵詞：虛擬試衣；面料仿真；服裝；設計
在服裝產品設計開發過程中，樣版制作、樣衣縫制及反復修改等環節通常需要消耗大量的時間與材料成本，制約了設計和生產效率。這對樣版師和樣衣師的經驗提出了較高的要求，而相應能力的提升，需要長時間的積累。與傳統的樣衣手工假縫相比，虛擬試衣技術可以縮短流程，利用數字化的手段，實現對二維樣版的三維縫合，逼真模擬服裝面料的真實狀態，展示服裝穿著在人體上的立體形態，直觀看出樣版中不合適的地方，并進行實時的修改。但現實的情況是，由于對虛擬試衣技術的不了解或缺乏相關專業人才，導致其在國內服裝企業中的應用并不多。本文著眼于虛擬試衣技術在服裝設計中的應用，梳理目前技術研究發展的現狀，總結虛擬試衣一般流程和應用方向，并以具體產品為例進行設計實踐，以期為虛擬試衣技術在服裝行業的推廣和深入應用提供一定的思路和借鑒。
1虛擬試衣技術
虛擬試衣技術是指利用計算機技術把二維的平面衣片轉換為符合人體三維曲面形狀的服裝并逼真立體展示出來的過程，這也是服裝結構設計的本質所在。虛擬試衣技術始于20世紀80年代后期對面料進行的簡單模擬。最初TERZOPOULOS等采用基于拉格郎日運動方程和彈性表面能的模型，完成了對矩形面料或旗幟垂墜的精確模擬；隨后1990年CARIGNAN等開發出第一個能夠真正模擬服裝的系統“Flashback”，實現了對簡單服裝二維版片的虛擬縫合，并增加了人體建模、動態模擬、碰撞檢測和響應等考慮因素。此后，虛擬試衣技術開始吸引越來越多研究人員的注意，并逐漸突破了單一計算機圖形研究的領域，逐步朝計算機3D工業設計和服裝工業領域等專業化方向發展，較為成熟的商業化軟件也逐漸面世。目前，關于虛擬試衣技術的研究主要集中于服裝設計的虛擬仿真和服裝成品的虛擬展示兩個方向。在服裝設計的虛擬仿真方面，目前已有相對較為成熟的商業化軟件，其中國內多以“試衣魔鏡”等形式出現，在國外則發展得較為成熟，也占據了較大的市場份額，主流軟件主要有韓國CLO公司的CLO3D和MarvelousDesigner（其中前者主要用于服裝專業領域，后者則多用于3D游戲領域），韓國首爾大學的DCSuite，日本旭化成（AsahiKasei）的AGMSINDUSTRY3D，新加坡BROZWEAR的V－stitcher和LOTTA，法國Lectra（力克）的Modaris3Dfit，美國Gerber的Accumark3D，美國PGM的3DRunway和Optitex3D，美國Tukatech的Tuka3D，德國Assyst的3DVidya等。它們大多能夠完成從二維服裝版片的導入或制作、虛擬縫合和樣版修正，到面料模擬、服裝展示或立體裁剪等一系列操作。隨著技術的不斷進步，軟件的相關功能也會越來越完善。在服裝成品的虛擬展示方面，隨著服裝商品網絡銷售的興起和增強現實（AugmentedReality，AR）等技術的進步，主要有以服裝營銷為目標的虛擬試衣和以文化展示為宗旨的服飾博物館式虛擬現實（VirtualReality，VR）展示等研究方向。其中營銷式虛擬試衣技術集中于計算機圖形學理論方面，主要用于服裝產品的在線或門店營銷，通過貼圖或者蒙皮的方法實現換裝、動態模擬等效果，較少或沒有關注服裝結構樣版的虛擬縫合或合體度的模擬，僅限于展示功能。服飾博物館式的VR展示則多用于在線服飾博物館的虛擬展示，具有效果逼真、更新維護成本低等優點；首先通過專業3D建模軟件搭建場景，然后利用3D虛擬試衣軟件縫合相應服裝的二維版片，完成三維服裝模型，最后結合在線VR技術，實現服飾的虛擬展示；目前已有關于旗袍、漢服、民間服飾等博物館式VR展示的研究成果出現。
2虛擬試衣流程及技術應用
2.1虛擬試衣流程
虛擬試衣的整個流程如圖1所示，根據先后順序大致可劃分為數據準備、虛擬試衣和評估調整等3個階段。數據準備階段主要是指相關數據文件的準備，包括人體模型數據：通過導入外部三維人體建模數據，或對系統自帶模特進行參數化修改完成；面料仿真數據：力學性能數據通過對面料相關指標的實驗室專業測試得到，據稱可達到95%的精確度，貼圖則可利用數碼相機拍攝并經圖像軟件處理，或直接采用專業的面料三維掃描儀掃描獲得；服裝二維平面工業樣版文件：一般利用專門的服裝CAD軟件打版，并生成帶有縫邊的工業樣版，最后輸出為統一標準格式的CAD圖形文件。虛擬試衣階段將人體模型和二維平面紙樣導入試衣軟件后，首先需要根據服裝的種類和裁片的歸屬，將其放置在人體模型合適的相應位置上，再利用專用的縫紉工具進行虛擬縫合；同時將貼圖文件導入并對面料的物理屬性進行設置，對樣衣需要特殊處理的部位還可通過歸、拔、熨燙等工藝操作以達到滿意的模擬效果；最后根據需要添加紐扣、拉鏈等配件，完成虛擬試衣。評估調整階段根據虛擬試衣的效果，進行360°的檢查。效果展示：從靜態和動態兩個方面觀察總體著裝效果，看樣衣外觀是否平服，活動過程中是否有扭曲的地方，分析原因并在二維版片窗口中進行同步修改。著裝評價：目前的虛擬試衣軟件大都具備人體工學舒適性檢測功能，如圖2所示為CLO3D軟件模擬著裝時人體不同部位所受應力、應變和合體程度的分布圖，其中顏色的深淺代表了數值大小的不同，越接近紅色，受力或變形越大。這就為服裝結構細節的修正或面料的選擇提供了依據。樣版修改：根據動、靜態著裝效果分析和人體工學評價，對服裝結構樣版進行修改，或對面料進行調整，完成最終的產品設計。
2.2虛擬試衣技術的應用
隨著計算機圖形學、大數據和人工智能技術的不斷發展，虛擬試衣技術在服裝設計中應用的廣度和深度也不斷得到擴展。（1）服裝產品開發服裝產品開發是虛擬試衣技術主要的應用領域。在當前服裝行業多品種、小批量生產的大趨勢下，時間就是效率。對于自營品牌企業來說，可以有效縮短樣版、樣衣制作與修改的時間，加快產品研發速度；對于外貿型企業來說，區別于傳統的樣衣確認過程，虛擬試衣可以及時方便與外方進行產前樣的溝通和交流，避免樣品在反復郵寄確認過程中浪費大量的時間和物料成本，可以極大提高樣衣制作的一次性成功率。（2）服裝人體工學研究利用虛擬試衣技術對服裝穿著過程中應力、應變分布情況的計算機顯示，能夠有效驗證服裝結構設計的合理性和合體程度。如圖3所示為同一款服裝采用不同后中心線結構時所產生的應力分布情況，其中圖3（a）后中為暗褶結構，圖3（b）后中為普通分割線，從紅色區域分布面積可以明顯地看出，暗褶結構更有利于手臂上抬活動時人體背部的壓力舒適性。此外，虛擬試衣與人工智能技術相結合也是目前的熱點應用方向，可以為在線銷售服裝試穿的合體性評估、服裝人體工學舒適性研究等方面提供一種新的技術手段和思路方法，在未來有較大的研究和應用潛力。（3）數字時裝秀隨著虛擬試衣技術的不斷進步，對于設計師的復雜創意和服裝結構、材質等細節能夠更精準地進行表達，使得數字時裝秀有了實現的可能和更廣闊的發展空間（圖4），在網絡時代不僅可以降低成本，而且通過動態視頻的錄制，還可以使傳播范圍和影響力有較大的提高。此外，為達到更逼真的效果，可以分別對面料材質、服裝效果進行更專業的渲染，還可以利用3DSMAX等專業軟件對走秀舞臺氛圍、燈光變換等場景或模特動作做進一步的設計與優化。
3設計應用實踐
為探索虛擬試衣技術在服裝產品設計開發中的具體應用，本文以職業裝中常見的餐飲制服和校服為設計對象，選擇使用較多的CLO3D虛擬試衣軟件進行應用實踐。
3.1服裝設計
服裝設計是將設計構思逐步變成現實的過程，款式、色彩和面料是其構成的三大要素，三者缺一不可?？钍皆O計與色彩搭配如圖6所示。面料選擇：考慮餐飲制服工作環境的特點，注重拒油抗菌易打理，選擇棉/滌（65/35）混紡面料；校服上裝注重自然舒適，選擇100%純棉面料，百褶裙則為造型考慮，選擇保形性相對較好、成分為滌/棉（65/35）混紡面料。結構設計：依據款式設計，結合成衣尺寸規格，利用專業服裝CAD軟件ET繪制相應的結構圖，生成帶縫邊的工業樣版裁片，并將文件導出為CAD統一標準的dxf格式文件。
3.2數據準備
3.2.1面料仿真
在虛擬試衣軟件CLO3D中，通常存儲有常見面料的預置模型，在要求不高的情況下可直接調用。但考慮到服裝產品開發的實際需要，一般建議應采用實際面料數據進行模擬。在CLO3D面料仿真模塊中，要求的試樣尺寸為220mm×30mm，經（直）向、緯（橫）向以及45°斜向各取1塊，需要測試的實驗項目包括厚度：規定壓力下的厚度值；質量：3塊試樣總質量；彎曲長度：將試樣從給定高度平臺緩慢推出，直至與地面接觸，測量起始位置與地面接觸點的水平距離A和面料的伸出長度B；強力－伸長：分別測試3塊試樣給定拉伸長度下的強力值。測試時，既可以使用與軟件配套的面料測量儀，也可以選擇實驗室專業測試儀器。為保證模擬的準確性，建議各項性能測試5組并求平均值。紋理貼圖可根據實際面料圖片使用PixPlant等軟件生成。
3.2.2人體模型
虛擬試衣軟件中一般自帶有人體模型，例如CLO3D中人體體型分為亞洲成年男女、歐美成年男女和兒童三大類，而且能夠對關鍵控制部位尺寸進行參數化調整，還可以對發型、鞋子等配飾進行修改，支持外部3D格式標準人臺的導入；對于高級時裝定制等要求較高的應用場合，可基于實際人體三維掃描數據，利用Geomagic等逆向工程軟件重建模型后導入使用。
3.3虛擬試衣
按照圖1所述流程，在CLO3D軟件中進行虛擬試衣，并實時調整樣版結構以滿足舒適性要求，本例設計最終的動態效果如圖8所示。
4結語
隨著數字化技術的持續發展進步和深入推廣，服裝產業鏈上越來越多的環節牽涉其中并因此受益。以虛擬試衣為代表的新一代數字化技術，為服裝產品的設計開發、評估改進以及營銷展示等方面注入了新的活力。相比傳統的服裝設計流程，利用虛擬試衣技術進行產品的開發與設計，能夠極大縮短設計周期、提高工作效率，同時面料仿真和服裝壓力數據的實時顯示，也為服裝結構的即時調整和人體著裝舒適性的實時評估提供了依據和實現的可能性。
參考文獻
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作者:何海洋 劉紅
