鞋類3D虛擬設計研究

馮雨果，徐波，周晉，何有節*（1.四川大學制革清潔技術國家工程實驗室，四川成都610065; .皮革化學與工程教育部重點實驗室，四川成都610065）

鞋類3D虛擬設計研究

馮雨果1,2，徐波2，周晉2，何有節2*
（1.四川大學制革清潔技術國家工程實驗室，四川成都610065; 2.皮革化學與工程教育部重點實驗室，四川成都610065）

摘要：鞋類數字化設計是提升鞋類設計科技含量，縮短研發周期，實現鞋類數字化的重要手段。文章介紹了3D虛擬設計的一般流程，重點闡述運用該流程進行一款女鞋3D虛擬設計的過程，從而提出一種實現鞋類3D虛擬設計的思路和方法。

關鍵詞院鞋類；3D虛擬設計

*通信聯系人

1　前言

在信息化和全球化經濟的時代，企業的競爭在很大程度上是設計的競爭[1]。在鞋業行業，隨著科學技術的迅猛發展，特別是信息時代的到來，市場對產品的性能、價格和交貨期的要求更加苛刻，要求產品的生命周期短、品種多樣化、小批量等特點，這些都要求企業能夠快速開發出高質量的產品，以影響市場、響應市場的需求、提高自身的競爭力。傳統的產品設計方法已經不能滿足瞬息萬變的市場需求。隨著鞋類設計的快速發展，除了設計理念的更新越來越快以外，設計理念的有效表達也逐漸受到了廣泛的重視[2]。在我國，現有的設計方法絕大多數包含了大量的手工操作方式，師傅帶徒弟口耳相授技藝的現狀比較普遍，鞋類數字化進程緩慢，這是制約我國成為“設計強國”的一大阻礙。顯然傳統的設計方法以及不能適應科技的發展和市場的需求，因此研究提高鞋類設計的科技含量,運用現代科技手段進行高效的產品設計，摸索出許多行之有效的設計方法，并付諸于實際生產顯得尤為重要。本文主要介紹計算機輔助軟件在數字化3D虛擬設計上的應用，設計方法和流程僅供分析借鑒。

2　計算機輔助設計軟件介紹

目前在國內外鞋類設計中運用計算機輔助設計技術的實例相對比較多，供所選擇的設計軟件也比較豐富，比如：二維設計軟件通常用Photoshop、Coredraw和IIustratord等；三維軟件有專業設計軟件Delcam CRISPINShoeDesign,通用設計軟件有Rhino、Auto-CAD、3DMAX等。本文所研究的3D虛擬設計所用到的主要計算機輔助軟件主要有一些幾種：

（1）逆向工程軟件：Mag-

ics X、Geomagic Studio。

（2）Delcam CRISPIN：它是一款基于PC運行的專業制鞋CAD/CAM系統，包含從鞋楦、鞋款設計到2D樣板工程、級放和鞋片切割等多個軟件模塊，每個模塊都可以獨立運行，為制鞋企業提供了一套快速、有效地進行鞋類2D、3D設計、造型、逆向工程、放碼、制造（包括工藝）的最強大、最全面的解決方案。

（3）Rhino：Rhino是美國Robert McNeel & Assoc開發的PC上強大的專業3D造型軟件，它可以廣泛地應用于三維動畫制作、工業制造、科學研究以及機械設計等領域。從設計稿、手繪到實際產品，或是只是一個簡單的構思，Rhino所提供的曲面工具可以精確地制作所有用來作為渲染表現、動畫、工程圖、分析評估以及生產用的模型。

（4）Keyshot：原意為“The Key to Amazing Shots”，是一個互動性的光線追蹤與全域光渲染程序，無需復雜的設定即可產生相片般真實的3D渲染影像。

3　 3D虛擬設計流程

圖1　虛擬設計流程

采用計算機輔助軟件進行一款虛擬樣鞋設計，一般無法由一個軟件獨立完成，常常要同時幾個軟件互相配合，共同協調完成，考慮到各個軟件的優缺點以及軟件之間的互連互通性，需要預先對整個3D虛擬設計流程進行規劃，以保證設計流程的完整和效率。本文所設計的3D虛擬設計流程如圖1所示。

通過反復試驗測試，我們所設計的流程能最大限度的簡化設計流程，提高設計開發效率。下面筆者就以一款女鞋為例，探討3D虛擬設計在鞋類設計中的運用。

4　 3D虛擬款式設計

4.13D掃描及逆向

首先，將設計好的鞋楦、鞋跟和款式準備齊全，如圖2所示；然后將鞋楦和鞋跟進行3D掃描，并通過軟件對鞋楦和鞋底進行逆向設計，如圖3所示。

圖2　跟、底、楦實物

圖3　3D掃描及逆行

4.23D款式設計

將逆向完成的鞋楦導入Delcam CRISPIN軟件進行識別，如圖4所示；然后運用Rhino軟件對鞋底、鞋跟等進行重建，如圖5所示；最后將模型全部倒入Delcam CRISPIN軟件進行款式設計，如圖6所示。

4.3渲染出圖

圖4　鞋楦識別

圖5　跟、底重建

圖6　款式設計

圖7　款式渲染

在鞋款整體造型設計完之后，需要對其進行渲染。我們將設計好的款式導入Keyshot軟件進行渲染處理。該軟件簡單易學，是工業設計最常用的渲染軟件。Keyshot軟件自帶了材質庫，可以允許設計者選用自定的材質，通過對材質渲染參數的調節實現快速對鞋款的配色以及材質的修改；此外，該軟件具有豐富的HDR環境光和背景，可以通過對光影和背景的調節快速實現對鞋款360。精細渲染，如圖7所示。

5　結語

在當今計算機輔助技術和信息技術發展的雙重推動下，鞋類數字化設計已顯示其強大的競爭力。設計師能借助計算機輔助技術快速表達設計思路，并使產品設計過程更加直觀、快速，從而減少初期的產品選型及樣品試制，縮短研發周期，提高設計研發能力。本文所介紹的鞋類3D虛擬設計方法和流程只是一種實用知識與方法的交流和探索，希望能夠通過以上交流探討，激發更多的相關從業者對數字化設計方法的思考，提高鞋類設計的科技含量，為鞋類設計師創造出一個更好的交流平臺。

參考文獻：

[1]郭太林.工業設計與數字化[J].美術與藝術，2009，（1）.

[2]喻偉才，徐波．Delcam CRISPIN ShoeDesign專業計算機鞋樣設計軟件在三維虛擬設計中的應用[J]．中國皮革，2011，（1）.

作者簡介：第一馮雨果（1985-），男，碩士。