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摘要：文章从虚拟试衣技术的研究现状出发，梳理总结了其流程和应用领域，并以具体的设计实践探索了其在服装设计中的应用，通过人体模型调整、面料仿真、款式和结构设计、虚拟缝合、版型补正、动态展示等步骤，实现整个服装设计流程的数字化，为虚拟试衣技术在服装产品设计中的应用提供了可供借鉴的技术路线。
关键词：虚拟试衣；面料仿真；服装；设计
在服装产品设计开发过程中，样版制作、样衣缝制及反复修改等环节通常需要消耗大量的时间与材料成本，制约了设计和生产效率。这对样版师和样衣师的经验提出了较高的要求，而相应能力的提升，需要长时间的积累。与传统的样衣手工假缝相比，虚拟试衣技术可以缩短流程，利用数字化的手段，实现对二维样版的三维缝合，逼真模拟服装面料的真实状态，展示服装穿着在人体上的立体形态，直观看出样版中不合适的地方，并进行实时的修改。但现实的情况是，由于对虚拟试衣技术的不了解或缺乏相关专业人才，导致其在国内服装企业中的应用并不多。本文着眼于虚拟试衣技术在服装设计中的应用，梳理目前技术研究发展的现状，总结虚拟试衣一般流程和应用方向，并以具体产品为例进行设计实践，以期为虚拟试衣技术在服装行业的推广和深入应用提供一定的思路和借鉴。
1虚拟试衣技术
虚拟试衣技术是指利用计算机技术把二维的平面衣片转换为符合人体三维曲面形状的服装并逼真立体展示出来的过程，这也是服装结构设计的本质所在。虚拟试衣技术始于20世纪80年代后期对面料进行的简单模拟。最初TERZOPOULOS等采用基于拉格郎日运动方程和弹性表面能的模型，完成了对矩形面料或旗帜垂坠的精确模拟；随后1990年CARIGNAN等开发出第一个能够真正模拟服装的系统“Flashback”，实现了对简单服装二维版片的虚拟缝合，并增加了人体建模、动态模拟、碰撞检测和响应等考虑因素。此后，虚拟试衣技术开始吸引越来越多研究人员的注意，并逐渐突破了单一计算机图形研究的领域，逐步朝计算机3D工业设计和服装工业领域等专业化方向发展，较为成熟的商业化软件也逐渐面世。目前，关于虚拟试衣技术的研究主要集中于服装设计的虚拟仿真和服装成品的虚拟展示两个方向。在服装设计的虚拟仿真方面，目前已有相对较为成熟的商业化软件，其中国内多以“试衣魔镜”等形式出现，在国外则发展得较为成熟，也占据了较大的市场份额，主流软件主要有韩国CLO公司的CLO3D和MarvelousDesigner（其中前者主要用于服装专业领域，后者则多用于3D游戏领域），韩国首尔大学的DCSuite，日本旭化成（AsahiKasei）的AGMSINDUSTRY3D，新加坡BROZWEAR的V－stitcher和LOTTA，法国Lectra（力克）的Modaris3Dfit，美国Gerber的Accumark3D，美国PGM的3DRunway和Optitex3D，美国Tukatech的Tuka3D，德国Assyst的3DVidya等。它们大多能够完成从二维服装版片的导入或制作、虚拟缝合和样版修正，到面料模拟、服装展示或立体裁剪等一系列操作。随着技术的不断进步，软件的相关功能也会越来越完善。在服装成品的虚拟展示方面，随着服装商品网络销售的兴起和增强现实（AugmentedReality，AR）等技术的进步，主要有以服装营销为目标的虚拟试衣和以文化展示为宗旨的服饰博物馆式虚拟现实（VirtualReality，VR）展示等研究方向。其中营销式虚拟试衣技术集中于计算机图形学理论方面，主要用于服装产品的在线或门店营销，通过贴图或者蒙皮的方法实现换装、动态模拟等效果，较少或没有关注服装结构样版的虚拟缝合或合体度的模拟，仅限于展示功能。服饰博物馆式的VR展示则多用于在线服饰博物馆的虚拟展示，具有效果逼真、更新维护成本低等优点；首先通过专业3D建模软件搭建场景，然后利用3D虚拟试衣软件缝合相应服装的二维版片，完成三维服装模型，最后结合在线VR技术，实现服饰的虚拟展示；目前已有关于旗袍、汉服、民间服饰等博物馆式VR展示的研究成果出现。
2虚拟试衣流程及技术应用
2.1虚拟试衣流程
虚拟试衣的整个流程如图1所示，根据先后顺序大致可划分为数据准备、虚拟试衣和评估调整等3个阶段。数据准备阶段主要是指相关数据文件的准备，包括人体模型数据：通过导入外部三维人体建模数据，或对系统自带模特进行参数化修改完成；面料仿真数据：力学性能数据通过对面料相关指标的实验室专业测试得到，据称可达到95%的精确度，贴图则可利用数码相机拍摄并经图像软件处理，或直接采用专业的面料三维扫描仪扫描获得；服装二维平面工业样版文件：一般利用专门的服装CAD软件打版，并生成带有缝边的工业样版，最后输出为统一标准格式的CAD图形文件。虚拟试衣阶段将人体模型和二维平面纸样导入试衣软件后，首先需要根据服装的种类和裁片的归属，将其放置在人体模型合适的相应位置上，再利用专用的缝纫工具进行虚拟缝合；同时将贴图文件导入并对面料的物理属性进行设置，对样衣需要特殊处理的部位还可通过归、拔、熨烫等工艺操作以达到满意的模拟效果；最后根据需要添加纽扣、拉链等配件，完成虚拟试衣。评估调整阶段根据虚拟试衣的效果，进行360°的检查。效果展示：从静态和动态两个方面观察总体着装效果，看样衣外观是否平服，活动过程中是否有扭曲的地方，分析原因并在二维版片窗口中进行同步修改。着装评价：目前的虚拟试衣软件大都具备人体工学舒适性检测功能，如图2所示为CLO3D软件模拟着装时人体不同部位所受应力、应变和合体程度的分布图，其中颜色的深浅代表了数值大小的不同，越接近红色，受力或变形越大。这就为服装结构细节的修正或面料的选择提供了依据。样版修改：根据动、静态着装效果分析和人体工学评价，对服装结构样版进行修改，或对面料进行调整，完成最终的产品设计。
2.2虚拟试衣技术的应用
随着计算机图形学、大数据和人工智能技术的不断发展，虚拟试衣技术在服装设计中应用的广度和深度也不断得到扩展。（1）服装产品开发服装产品开发是虚拟试衣技术主要的应用领域。在当前服装行业多品种、小批量生产的大趋势下，时间就是效率。对于自营品牌企业来说，可以有效缩短样版、样衣制作与修改的时间，加快产品研发速度；对于外贸型企业来说，区别于传统的样衣确认过程，虚拟试衣可以及时方便与外方进行产前样的沟通和交流，避免样品在反复邮寄确认过程中浪费大量的时间和物料成本，可以极大提高样衣制作的一次性成功率。（2）服装人体工学研究利用虚拟试衣技术对服装穿着过程中应力、应变分布情况的计算机显示，能够有效验证服装结构设计的合理性和合体程度。如图3所示为同一款服装采用不同后中心线结构时所产生的应力分布情况，其中图3（a）后中为暗褶结构，图3（b）后中为普通分割线，从红色区域分布面积可以明显地看出，暗褶结构更有利于手臂上抬活动时人体背部的压力舒适性。此外，虚拟试衣与人工智能技术相结合也是目前的热点应用方向，可以为在线销售服装试穿的合体性评估、服装人体工学舒适性研究等方面提供一种新的技术手段和思路方法，在未来有较大的研究和应用潜力。（3）数字时装秀随着虚拟试衣技术的不断进步，对于设计师的复杂创意和服装结构、材质等细节能够更精准地进行表达，使得数字时装秀有了实现的可能和更广阔的发展空间（图4），在网络时代不仅可以降低成本，而且通过动态视频的录制，还可以使传播范围和影响力有较大的提高。此外，为达到更逼真的效果，可以分别对面料材质、服装效果进行更专业的渲染，还可以利用3DSMAX等专业软件对走秀舞台氛围、灯光变换等场景或模特动作做进一步的设计与优化。
3设计应用实践
为探索虚拟试衣技术在服装产品设计开发中的具体应用，本文以职业装中常见的餐饮制服和校服为设计对象，选择使用较多的CLO3D虚拟试衣软件进行应用实践。
3.1服装设计
服装设计是将设计构思逐步变成现实的过程，款式、色彩和面料是其构成的三大要素，三者缺一不可。款式设计与色彩搭配如图6所示。面料选择：考虑餐饮制服工作环境的特点，注重拒油抗菌易打理，选择棉/涤（65/35）混纺面料；校服上装注重自然舒适，选择100%纯棉面料，百褶裙则为造型考虑，选择保形性相对较好、成分为涤/棉（65/35）混纺面料。结构设计：依据款式设计，结合成衣尺寸规格，利用专业服装CAD软件ET绘制相应的结构图，生成带缝边的工业样版裁片，并将文件导出为CAD统一标准的dxf格式文件。
3.2数据准备
3.2.1面料仿真
在虚拟试衣软件CLO3D中，通常存储有常见面料的预置模型，在要求不高的情况下可直接调用。但考虑到服装产品开发的实际需要，一般建议应采用实际面料数据进行模拟。在CLO3D面料仿真模块中，要求的试样尺寸为220mm×30mm，经（直）向、纬（横）向以及45°斜向各取1块，需要测试的实验项目包括厚度：规定压力下的厚度值；质量：3块试样总质量；弯曲长度：将试样从给定高度平台缓慢推出，直至与地面接触，测量起始位置与地面接触点的水平距离A和面料的伸出长度B；强力－伸长：分别测试3块试样给定拉伸长度下的强力值。测试时，既可以使用与软件配套的面料测量仪，也可以选择实验室专业测试仪器。为保证模拟的准确性，建议各项性能测试5组并求平均值。纹理贴图可根据实际面料图片使用PixPlant等软件生成。
3.2.2人体模型
虚拟试衣软件中一般自带有人体模型，例如CLO3D中人体体型分为亚洲成年男女、欧美成年男女和儿童三大类，而且能够对关键控制部位尺寸进行参数化调整，还可以对发型、鞋子等配饰进行修改，支持外部3D格式标准人台的导入；对于高级时装定制等要求较高的应用场合，可基于实际人体三维扫描数据，利用Geomagic等逆向工程软件重建模型后导入使用。
3.3虚拟试衣
按照图1所述流程，在CLO3D软件中进行虚拟试衣，并实时调整样版结构以满足舒适性要求，本例设计最终的动态效果如图8所示。
4结语
随着数字化技术的持续发展进步和深入推广，服装产业链上越来越多的环节牵涉其中并因此受益。以虚拟试衣为代表的新一代数字化技术，为服装产品的设计开发、评估改进以及营销展示等方面注入了新的活力。相比传统的服装设计流程，利用虚拟试衣技术进行产品的开发与设计，能够极大缩短设计周期、提高工作效率，同时面料仿真和服装压力数据的实时显示，也为服装结构的即时调整和人体着装舒适性的实时评估提供了依据和实现的可能性。
参考文献
[1]叶海莲，陈依蕾．三维虚拟试衣设计的应用研究[J]．设计，2018（11）：32－35．
[2]梁楚滢，蒋高明，彭佳佳．互联网虚拟试衣系统的研究现状与发展趋势[J]．纺织导报，2018（11）：93－96．
[3]冯姣媚．旗袍数字博物馆之关键技术研究[D]．上海：东华大学，2017．
[4]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．
作者:何海洋 刘红
