斜裁裙參數化結構模型的構建

陳 咪，葉勤文，張皋鵬

(四川大學 輕工科學與工程學院，四川 成都 610065)

斜裁是指采用織物經向與服裝下垂線產生夾角的裁剪方法，利用織物斜向的延伸性等性能變化，面料的經緯絲綹夾角斜向作為服裝的懸垂方向，使服裝能夠自然、服帖地包裹著人的身體，體現女性優美的曲線，同時也給人體運動留有足夠的松量與空間[1]。斜裁中的不對稱斜向分割技術，能使服裝外觀造型飄逸流暢，產生一種近似螺旋形的視覺效果。最能突出斜裁優勢特點的是裙裝，裙擺形成的波浪分布均勻，波谷對稱，并隨穿著人體的肢體動作呈現波浪的浮動效果[2]。

斜裁服裝紙樣大都是單件繪制，在放碼過程中一般依據規格尺寸進行裙裝各部位尺寸的聯動放碼，不能實現大批量生產條件下個性化定制服裝的需求。另外，當斜裁紙樣繪制完成后，如果要重新調整斜裁角度和斜裁片數，則需要重新繪制紙樣，從而增加了工作量，降低了工作效率。

本文根據裙裝原型制版的基本原理，利用AutoCAD參數化制圖的功能[3]，構建斜裁裙參數化結構模型，并通過虛擬試衣系統CLO3D對該模型的合體性進行驗證。斜裁裙參數化結構模型，在實際應用中可通過指定相對獨立的腰圍、臀圍和裙長等關鍵尺寸自動生成個性化斜裁裙紙樣[4]；斜裁裙裝結構模型的建立將大幅度減少斜裁裙紙樣設計和繪制的工作量，提高工作效率[5],同時也能為其他類型的服裝結構的參數化制版提供先進的技術路徑。

1 斜裁裙參數化結構模型

1.1 AutoCAD參數化功能

AutoCAD自發布2010版本后便增添了參數化繪圖的功能。在AutoCAD參數化功能中有2種約束功能：幾何約束和標注約束[6-7]。此外，AutoCAD還提供了推斷約束和自動約束功能，以幫助用戶在圖形設計中自動創建約束。

AutoCAD參數化功能中的幾何約束用于定義圖形中各對象間的幾何關系。用戶可通過幾何約束功能確保圖形對象間的位置關系。約束類型主要包括：豎直、水平、相等、共線、重合、相切等。

標注約束用于約束各對象間的距離、角度、半徑和直徑。標注約束功能可鎖定對象并保持對象的固定尺寸，可通過修改參數和表達式約束各對象的尺寸。當用戶將標注約束應用于對象時，系統將創建標注約束參數并記錄在參數化管理器中[8]。

AutoCAD的參數化功能是通過幾何約束和標注約束來定義制圖中的尺寸規格和幾何特征，其中標注約束和幾何約束的條件和模式可由預設的參數加以驅動。參數化處理的幾何圖形可以通過參數值的指定自動繪制生成。基于這樣的原理，服裝制版的參數化就是將服裝尺寸設置為參數，將服裝結構制版方法(服裝結構模型)轉化為結構圖的標注約束和幾何約束。經過參數化的服裝結構圖可以根據服裝指定的尺寸規格，按照相應的制版方法自動繪制生成服裝版型。

1.2 裙裝原型斜裁原理

裙裝原型通常是選用平面裁剪中的直筒裙為樣本[9]。本文以160/68A號型為例，繪制裙裝原型紙樣，前后裙片各有2個省道，省道長分別為10、11 cm，H為臀圍尺寸，X為省量大小。斜裁裙框架圖如圖1所示。斜裁裙紙樣在制作時，是在裙裝原型紙樣的基礎上，向左延長水平腰圍線、臀圍線和裙長線，分別選取后裙片中心線、前后側縫線、前裙片中心線與水平腰圍線的交點作為斜線基準點，向左下方作3根角度為α的斜線并延長與裙長線相交，即左側斜線、中心斜線和右側斜線[10]。

圖1 斜裁裙框架圖Fig.1 Frame of bias-cut skirt

斜裁裙的樣板制作是在裙裝原型基礎上，按省量(臀圍與腰圍差值)進行轉移，轉移至裙片側縫處，并保證原臀圍線與斜裁裙臀圍線在同一水平線上，裙片臀圍尺寸和腰圍尺寸與裙裝原型紙樣尺寸一致，確定斜裁角度，從而繪制完成斜裁裙紙樣。斜裁裙紙樣的繪制原則是：省量轉移前后的腰圍尺寸、臀圍尺寸必須相等，另外轉移前后的臀圍線和裙擺都需保持在同一水平線上。為確保斜裁裙側縫線大小的一致性，增加一變量Y，其值滿足的表達式為Y=(H-W)/4。其中：H為臀圍尺寸；W為腰圍尺寸。斜裁裙原型示意圖中以4片裙片為例，斜裁裙結構模型示意圖如圖2所示。

圖2 斜裁裙原型示意圖Fig.2 Sketch of bias-cut skirt

由此可見，裙原型中臀腰差均勻分布于前后裙片的腰省和側縫線處，與之相對應，在斜裁裙裝中，臀腰差則可分配在各斜裁分割線上。

1.3 斜裁裙裝參數化結構模型建立

根據上述對斜裁裙結構特點的分析結果，本文將決定斜裁裙規格的腰圍、臀圍、裙長和臀長分別設定為參數W、H、L和T，將決定斜裁裙款式的斜裁片數和角度分別設定為參數n和α來構建斜裁裙參數化結構模型。

由于斜裁裙每片的大小相同，因此，將斜裁裙結構模型簡化，只繪制1片斜裁紙樣，從而構建斜裁裙參數化結構模型，斜裁裙參數化結構模型示意圖如圖3(a)所示。M為省量，其值滿足的關系式為M=(H-W)/n，在構建斜裁裙參數化結構模型時不需要求出M的具體值，只需通過幾何約束來約束各對象間的幾何關系即可。

圖3 斜裁裙參數化結構模型參數化示意圖Fig.3 Parametric schematic of skirt parametric structure mode. (a) Parametric sketch； (b) Parametric sketch of geometric constraint；(c) Parametric sketch of annotation constraint

在AutoCAD中斜裁裙參數化結構模型是通過“參數化工具”中的幾何約束和標注約束設計而成的。其中幾何約束確定了各結構線之間的平行、節點連接和角度傾斜等幾何關系，如圖3(b)所示；標注約束則確定了斜裁裙相關部位的尺寸規格，如圖3(c)所示。標注約束包含用戶參數和約束參數，其中用戶參數包括斜裁裙的成品尺寸和款式特征參數，約束參數(見表1)則是根據用戶參數值按照一定的數學表達式(結構模型)計算而得。斜裁裙參數化結構模型一旦構建完成，即可調整裙長、臀圍和腰圍等用戶參數自動計算各約束參數，進而生成不同規格尺寸的斜裁裙紙樣；可以調整斜裁角度參數α改變斜裁分割線的傾斜角度(45°≤α≤90°)；可以調整斜裁片數參數n改變斜裁片數從而實現斜裁裙的參數化制版。

表1 斜裁裙參數化結構模型標注約束Tab.1 Dimensional constraints of parametric bias-cut skirt prototype

2 斜裁裙參數化結構模型應用測試

斜裁裙參數化結構模型一旦建立，可調整用戶參數生成滿足需要的個性化斜裁裙裝紙樣。在調整斜裁裙參數化模型時，需在AutoCAD參數化工具欄中調用參數管理器，在約束完成的斜裁裙裝模型中，參數管理器附有標注約束參數和用戶參數，根據個性化設置需求，在用戶參數框中調整參數表達式和數值，即可生成個性化的斜裁裙裝紙樣。以下將分別調整斜裁裙參數化模型中的尺寸、裁片數和分割線角度來生成各自對應的斜裁裙紙樣，對模型進行驗證。

方案1：保持斜裁角度和斜裁片數不變，只調整腰圍、臀圍和裙長等規格尺寸，從而快速生成不同規格尺寸的斜裁裙裝模型紙樣。在斜裁裙參數化結構模型中放松量為零，參數化調整對比圖如圖4所示，參數化調整數據如表2所示。

方案2：保持斜裁裙裝規格尺寸和片數不變，只調整斜裁角度α，范圍在45°≤α<90°，從而快速生成不同斜裁角度的斜裁裙裝紙樣。以45°、50°和55°的斜裁角度為例，參數化調整對比圖如圖5所示。

圖4 規格尺寸調整對比圖Fig.4 Comparison sketch of specification size adjustment

表2 規格尺寸調整數據表Tab.2 Specification size adjustment data mm

圖5 斜裁角度調整對比圖Fig.5 Comparison sketch of bias-cut angle adjustment

方案3：保持規格尺寸和斜裁角度不變，只調整斜裁片數，從而快速生成不同斜裁片數的斜裁裙裝紙樣。以斜裁片數n=4,6,8為例，參數化調整對比圖如圖6所示。

圖6 斜裁片數調整對比圖Fig.6 Comparison sketch of bias-cut number adjustment

3 斜裁裙參數化結構模型試衣測試

3.1 斜裁裙參數化模型虛擬試衣效果

三維服裝靜態試衣技術已經相對成熟，實現了對服裝的虛擬展示，能真實融合三維人體和服裝數據的遠程獲取、三維建模等，對虛擬環境下模特的著裝合體性進行客觀評價[11]。本文將應用CLO3D虛擬試衣軟件，依照斜裁裙參數化結構模型創建三維試衣模型并對其試衣效果進行評價。

創建三維試衣模型時將對相關屬性進行以下設定。默認女裝模特身高為160 cm，腰圍為68 cm，臀圍為90 cm。在測試規格尺寸變化時，模特尺寸將根據成衣尺寸的變化進行對應的調整。模特尺寸可通過三維人體掃描儀將人體數據導入其中，也可借助虛擬模特編輯器來編輯虛擬模特尺寸。面料屬性設置為棉布。縫制工藝設定為平縫。根據上述設定，將不同規格尺寸、不同斜裁角度、不同片數的斜裁裙參數化結構模型紙樣導入CLO3D虛擬試衣軟件中進行虛擬縫紉，通過虛擬模特試穿擬合后，記錄虛擬模特正面和背面的著裝效果圖，如圖7所示。

圖7 虛擬試衣效果圖Fig.7 Sketch of virtual fitting effect. (a) Change in size； (b) Change in angle；(c) Change in number of pieces

在虛擬試衣過程中，采用斜裁裙裝結構模型應用測試中3個方案中設計的尺寸，對規格紙樣、斜裁角度、斜裁裙裝片數進行虛擬試衣對比，記錄不同規格尺寸、不同斜裁角度、不同片數的斜裁裙裝結構模型紙樣在虛擬模特靜止狀態下的試衣效果圖，具體描述如表3所示。

表3 虛擬試衣效果圖描述Tab.3 Virtual fitting effect description

基于服裝的柔體性及人體下肢特征的獨特性，腰臀部位的凸凹不一，穿著裙裝時服裝會自然包裹人體產生一定的變形。從斜裁裙裝結構模型虛擬試衣效果圖中可發現，原始版與其他規格尺寸、斜裁角度和片數的斜裁裙裝結構模型紙樣相比，在進行虛擬試衣時所得到的虛擬模特試衣效果基本一致，整體穿著效果符合款式要求。

3.2 斜裁裙參數化紙樣壓力評價

服裝壓力是評價服裝穿著舒適性的重要指標，服裝壓力舒適性是指人體與服裝間相互接觸產生的皮膚壓力感覺的舒適范圍[12]。為驗證斜裁裙參數化模型紙樣的準確性，運用CLO3D菜單中壓力測試工具，測量虛擬模特穿著狀態下的服裝壓力。服裝著裝舒適性用壓力分布及接觸點分布來呈現，壓力分布可反映人體穿著時服裝的受力程度，用顏色進行區分。紅色區域表明面料拉伸強度較強，服裝壓迫感較強；綠色區域表明面料拉伸強度較弱，服裝壓迫感小。即趨近0 kPa呈現綠色，趨近100 kPa呈現紅色。斜裁裙參數化結構模型的虛擬試衣壓力圖如圖8所示。虛擬試衣壓力圖整體呈綠色，表明斜裁裙參數化服裝壓迫感小[13]。

圖8 斜裁裙參數化虛擬試衣壓力圖Fig.8 Sketch of parametric bias dress virtual fitting pressure. (a) Pressure sketch of specification size；(b) Pressure sketch of bias-cut skirt angle；(c) Pressure sketch of bias cut skirt pieces

運用虛擬試衣軟件中的壓力測試工具，并根據女性身體結構的特殊構造，在CLO3D中提取虛擬模特腰圍部位和臀圍部位的壓力參數，將改變參數后的斜裁裙裝結構模型與原斜裁裙裝結構模型壓力參數進行比較，斜裁裙參數化結構模型虛擬試衣狀態下的壓力參數值如表4所示(在規格尺寸進行調整時，CLO3D試衣軟件中對應虛擬模特尺寸也隨之進行了調整)。

表4 斜裁裙參數化壓力參數表Tab.4 Parametric bias dress pressure parameter

因人體部位的不同及個體差異,著裝壓力對人體舒適性的影響程度并不相同。斜裁裙參數化結構模型為緊身裙裝，在緊身服裝中，當著裝壓力保持在3.92 kPa以內時，服裝不會引起人體的生理不適[14]。參數化后的斜裁裙裝與斜裁裙裝原型的壓力值之間差異較小，且在合理壓力范圍內。

4 結束語

本文以斜裁直身裙為研究對象，提出了一種斜裁裙參數化結構設計和制版模型。該模型的實際運行及虛擬試衣驗證結果表明：利用AutoCAD繪圖軟件的參數化工具可以將斜裁裙的尺寸規格及款式設計的關鍵要素進行參數化模型設計，從而實現以可定制的尺寸規格和款式設計為條件的自動化斜裁裙版型設計和繪制，滿足消費者的個性化需求，并能達到批量化生產的效率和質量。該技術原理和方法可進一步擴展應用到其他類型的服裝設計和制版中，為實現服裝的大規模定制提供技術支撐。