三維虛擬針織毛衫的設(shè)計(jì)方法

葉 楓， 倪 軍

(東華大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，上海 200051)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入高度智能化、數(shù)字化時(shí)代[1]。企業(yè)傳統(tǒng)的生產(chǎn)、運(yùn)營模式受到?jīng)_擊，數(shù)字信息化技術(shù)成為企業(yè)的核心競爭力。為了更好地滿足發(fā)展需求，各行業(yè)在轉(zhuǎn)變經(jīng)營理念的同時(shí)必須改變生產(chǎn)方式，服裝行業(yè)也不例外[2-3]。傳統(tǒng)的紡織服裝行業(yè)很大程度依賴于人工，但隨著勞動(dòng)力成本的上升及智能化生產(chǎn)的發(fā)展趨勢，能夠在短周期內(nèi)用較低的成本生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，成為企業(yè)生存及盈利的關(guān)鍵[4]。計(jì)算機(jī)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，可以降低企業(yè)運(yùn)營成本,提升服裝產(chǎn)品的質(zhì)量,爭取更大的利潤，因此被越來越多的企業(yè)在生產(chǎn)管理過程中采用電腦輔助系統(tǒng)、三維虛擬技術(shù)等。

自三維虛擬技術(shù)引入紡織服裝產(chǎn)業(yè)，如何將其與服裝的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)更好匹配，成為企業(yè)經(jīng)營者和設(shè)計(jì)者重視的問題。三維虛擬服裝設(shè)計(jì)技術(shù)一方面給設(shè)計(jì)師帶來了更新穎的設(shè)計(jì)理念和更為便捷的信息共享及交流方式，另一方面實(shí)現(xiàn)了二維樣板到三維效果之間的轉(zhuǎn)化，設(shè)計(jì)師能夠?qū)⒍S平面無法清晰傳達(dá)的理念，通過三維立體的形式呈現(xiàn)，并精確把握和調(diào)整服裝各項(xiàng)指標(biāo)，減少多次制版、修樣造成的浪費(fèi)。同時(shí)能夠?qū)⒄麄€(gè)服裝的設(shè)計(jì)資料，實(shí)時(shí)共享于服裝生產(chǎn)鏈的每一環(huán)節(jié)，大幅縮短服裝生產(chǎn)和上市的時(shí)間，增加企業(yè)利潤。

1 三維虛擬針織技術(shù)的概述

1.1 三維虛擬服裝設(shè)計(jì)技術(shù)的概念

20世紀(jì)80年代，三維虛擬服裝設(shè)計(jì)技術(shù)開始被應(yīng)用于服裝的生產(chǎn)，它是以傳統(tǒng)服裝的設(shè)計(jì)制作流程為基礎(chǔ)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)和數(shù)字仿真技術(shù)進(jìn)行服裝設(shè)計(jì)生產(chǎn)的新型技術(shù)手段[5-6]。它運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、圖形學(xué)技術(shù)、仿真技術(shù)等手段，對服裝造型、色彩和面料進(jìn)行模擬，并評(píng)價(jià)其模擬效果的真實(shí)性，從而實(shí)現(xiàn)服裝設(shè)計(jì)效果的虛擬展示[7]；通過計(jì)算機(jī)對服裝制作過程進(jìn)行模擬，提高了服裝生產(chǎn)過程中對時(shí)間、質(zhì)量、成本和效率的把控，達(dá)到優(yōu)化整個(gè)生產(chǎn)鏈的目的[8]。

1.2 三維虛擬技術(shù)在針織毛衫中的應(yīng)用

隨著生活水平的不斷提高，人們對服裝的美觀度需求逐漸大于功能性，針織服裝僅有御寒保暖功能已不能適應(yīng)消費(fèi)者需求，高品質(zhì)、時(shí)尚個(gè)性化逐步成為針織服裝的發(fā)展方向。近年來，針織服裝憑借紗線花型的豐富變化，在時(shí)尚圈占有重要地位[9]。同時(shí)電腦橫機(jī)在不斷更新迭代，橫機(jī)針織服裝的款式更加新穎、花型組織更有特點(diǎn)[10]。

為了滿足人們對快速變化的時(shí)尚潮流的追求，更多針織企業(yè)開始追求短周期、高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品豐富的生產(chǎn)模式[11]，并相繼研發(fā)了多款橫機(jī)編織系統(tǒng)。德國STOLL公司和日本島精公司在橫機(jī)技術(shù)的革新層面處于領(lǐng)先地位，它們分別研發(fā)出各自的花形設(shè)計(jì)準(zhǔn)備系統(tǒng)[12-14]，致力于橫機(jī)針織服裝編織技術(shù)的提高[15]。2011年，日本島精公司推出SDS-ONEAPEX3 3D服裝設(shè)計(jì)系統(tǒng)。這是一套支持三維模擬和三維虛擬立體設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)師可以在模擬人體上創(chuàng)建服裝，調(diào)整服裝造型和尺寸，并利用3D模擬技術(shù)展示成品效果，實(shí)現(xiàn)了針織服裝全流程的三維虛擬設(shè)計(jì)，更好地把控產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。

1.3 三維虛擬針織毛衫設(shè)計(jì)的利弊

利用三維虛擬針織服裝設(shè)計(jì)系統(tǒng)有以下優(yōu)勢：①明顯縮短服裝的設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期。工藝師可以線上對樣板和花型進(jìn)行檢查與修改，同時(shí)對每次調(diào)整后的設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬，并直接以電子文件的形式發(fā)送給設(shè)計(jì)師確認(rèn)，節(jié)約服裝在樣品修改及制作過程中產(chǎn)生的時(shí)間成本和運(yùn)輸成本，提高服裝的生產(chǎn)效率。②服裝效果的模擬節(jié)約了反復(fù)生產(chǎn)樣品造成的原料浪費(fèi)，從而降低試樣成本。③就針織產(chǎn)品而言，紗線不僅是必需的生產(chǎn)原料，其流行趨勢更是對針織服裝產(chǎn)生巨大影響。因此企業(yè)能夠?qū)ψ钚碌内厔葑鞒鲎羁焖俚姆磻?yīng)，才能獲取最大的利益。目前，國際羊毛局和流行色委員會(huì)都會(huì)依據(jù)當(dāng)季的趨勢，聯(lián)合推出針織紗線的趨勢以及色卡。三維虛擬針織毛衫設(shè)計(jì)系統(tǒng)會(huì)對紗線信息作出更新，設(shè)計(jì)師能夠利用系統(tǒng)快速了解紗線趨勢并加以使用。④三維虛擬毛衫設(shè)計(jì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫擁有大量紗線和花型的工藝模板，設(shè)計(jì)師可以快速調(diào)取所需資料來完善設(shè)計(jì)理念，使工藝師更準(zhǔn)確地了解設(shè)計(jì)要求，信息的上傳下達(dá)精準(zhǔn)高效，從而提高設(shè)計(jì)生產(chǎn)質(zhì)量。

盡管利用三維虛擬針織毛衫能解決針織毛衫生產(chǎn)周期長、紗線成本高、浪費(fèi)率高等問題，但仍存在弊端：①目前三維虛擬針織毛衫設(shè)計(jì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中收集的關(guān)于花型和版型的資料不夠全面，更新速度較慢，且必須由該系統(tǒng)開發(fā)公司進(jìn)行資料更新補(bǔ)充；②針織毛衫線密度不同所呈現(xiàn)的效果會(huì)有所差別，但三維虛擬針織系統(tǒng)無法清楚模擬出線密度變化后毛衫效果的改變。

2 三維虛擬針織毛衫的設(shè)計(jì)方法

三維虛擬針織毛衫設(shè)計(jì)是以傳統(tǒng)針織毛衫設(shè)計(jì)制作為基礎(chǔ)，從三維與二維相互轉(zhuǎn)化的角度出發(fā)，利用三維虛擬技術(shù)對針織毛衫紗線和花型以及成衣效果的設(shè)計(jì)、工藝進(jìn)行模擬[16]。文中對三維虛擬針織設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程的研究基于島精SDS-ONEAPEX3 3D毛衫設(shè)計(jì)系統(tǒng)。島精SDS-ONEAPEX3 3D毛衫設(shè)計(jì)系統(tǒng)從版型設(shè)計(jì)與花型設(shè)計(jì)開始，通過選擇不同的紗線進(jìn)行線圈編輯，對織物紗線和花型結(jié)構(gòu)虛擬模擬，并采用3D模擬展示模特試穿效果，最終完成針織毛衫的虛擬設(shè)計(jì)[17]。島精SDS-ONEAPEX3 3D毛衫設(shè)計(jì)系統(tǒng)可分為3個(gè)板塊。

1)版型設(shè)計(jì)。三維虛擬版型設(shè)計(jì)是二維與三維之間相互轉(zhuǎn)化的設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)稿輸入服裝尺寸，得到服裝的前后衣片、袖片等各個(gè)部分樣板，然后在系統(tǒng)內(nèi)根據(jù)設(shè)計(jì)要求自動(dòng)縫合，從而得到服裝的立體版型，再根據(jù)版型在虛擬人體上的穿著狀態(tài)對整體造型進(jìn)行調(diào)整，最后將調(diào)整好的立體版型在系統(tǒng)內(nèi)展開得到服裝的平面樣板。

2)組織花型設(shè)計(jì)。組織花型在服裝中的不同尺寸和位置會(huì)呈現(xiàn)不同的效果。二維版型設(shè)計(jì)時(shí)，無法對組織花型進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，而在三維虛擬針織服裝設(shè)計(jì)系統(tǒng)下，設(shè)計(jì)師可以精準(zhǔn)定位組織花型的密度、大小、位置和組合方式，并進(jìn)行效果模擬，即時(shí)看到其真實(shí)效果。

3)紗線設(shè)計(jì)。紗線粗細(xì)、紗線毛羽長短、紗線顏色等紗線外觀的差異，都能產(chǎn)生不同的毛衫風(fēng)格。設(shè)計(jì)師可利用三維虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)直接輸入所需紗線或進(jìn)行紗線設(shè)計(jì)，同時(shí)根據(jù)服裝不同部位的設(shè)計(jì)需求，選擇不同毛羽、粗細(xì)和顏色的紗線進(jìn)行搭配，利用三維虛擬系統(tǒng)模擬真實(shí)效果并進(jìn)行調(diào)整修正。

3 三維虛擬針織毛衫的設(shè)計(jì)實(shí)踐

三維虛擬系統(tǒng)給針織毛衫設(shè)計(jì)帶來更多的可能性，但方法的可行性則需要實(shí)踐進(jìn)行驗(yàn)證。筆者與“中國李寧”合作進(jìn)行針織系列服裝的設(shè)計(jì)實(shí)踐，并利用三維虛擬針織毛衫設(shè)計(jì)系統(tǒng)對該系列的組織花型進(jìn)行設(shè)計(jì)模擬。

3.1 設(shè)計(jì)靈感

該系列設(shè)計(jì)的靈感源于中國藏族傳統(tǒng)編織品。藏族的編織工藝歷史悠久，種類繁多、形式多樣、花型獨(dú)特、色彩鮮明艷麗，具有強(qiáng)烈的民族風(fēng)格和地域特色。藏式編織品最為著名的是藏族氆氌，也被稱為藏毛呢，因其圖案肌理變化多樣、色彩艷麗和諧、染紡織造工藝獨(dú)特和織物手感柔軟，常被用于藏族服裝的制作，是藏族人最常用、最能表現(xiàn)藏族特點(diǎn)的服飾面料。顏色圖案不同的藏族氆氌以及利用其所制作的藏族經(jīng)典服裝如圖1所示。由圖1可以看出，藏族氆氌肌理圖案的突出特點(diǎn)是不同顏色和大小寬窄不均勻的色塊組合碰撞，以及因手工編織工藝而具備的豐富肌理。

圖1 藏族氆氌和藏族服裝

3.2 色彩圖案

運(yùn)動(dòng)服裝多使用高飽和度的色彩進(jìn)行碰撞，以體現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的活力和節(jié)奏感。藏族氆氌豐富艷麗且高飽和度的顏色，能夠滿足運(yùn)動(dòng)服裝對色彩的要求。設(shè)計(jì)作品的色彩版如圖2所示。

圖2 色彩版

肌理圖案包括條紋元素的設(shè)計(jì)和“中國李寧”字體的變化設(shè)計(jì)，具體如圖3所示。條紋元素的設(shè)計(jì)主要采用3種方法。①改變線條顏色以及線條的寬窄對比；②改變一些線條的質(zhì)感從而豐富條紋的肌理效果；③將不同顏色、質(zhì)感、粗細(xì)的線條與“中國李寧”“LINING”和“DHU”字體結(jié)合。在圖案的繪制中需要考慮提花組織的織造限制，提花顏色越多面料則越厚，但較厚的面料不適合運(yùn)動(dòng)服裝，因此色彩不宜過多。圖案肌理的整體設(shè)計(jì)運(yùn)用組織花型設(shè)計(jì)和紗線設(shè)計(jì)的方法，在系統(tǒng)內(nèi)將圖案在服裝上定點(diǎn)設(shè)計(jì)排列，選擇不同的紗線進(jìn)行搭配，依據(jù)模擬效果調(diào)整，從而達(dá)到預(yù)想的設(shè)計(jì)效果。

圖3 肌理圖案

3.3 設(shè)計(jì)效果圖

根據(jù)上述靈感版、色彩版和圖案版，完成該主題系列服裝的設(shè)計(jì)，具體如圖4所示。

圖4 最終效果

3.4 花樣組織的三維模擬

3.4.1花樣組織的工藝要求 針織服裝的織造受到紗線、橫機(jī)等因素的影響，因此具有極大的不穩(wěn)定和不確定性，在服裝正式上機(jī)織造之前，需要將服裝所包含的花樣組織和肌理圖案進(jìn)行產(chǎn)前樣的制作，并且產(chǎn)前樣所用紗線及其尺寸、圖案需與實(shí)際大小吻合，否則無法避免編織過程中因牽引等原因產(chǎn)生的誤差。三維虛擬針織毛衫設(shè)計(jì)中最重要的步驟是對組織花樣的模擬，文中利用組織花型設(shè)計(jì)的方法，以第1套服裝LINING-01的花形為例，進(jìn)行三維設(shè)計(jì)模擬實(shí)踐，第1套服裝的花形工藝要求如圖5所示。

3.4.2花樣組織三維虛擬設(shè)計(jì)以織片LINING-01為例，通過三維虛擬針織毛衫設(shè)計(jì)系統(tǒng)，利用組織花型和紗線設(shè)計(jì)的方法，對其進(jìn)行效果模擬。花樣組織三維虛擬設(shè)計(jì)流程如圖6所示。①設(shè)定樣片基本參數(shù)，包括圖案實(shí)際尺寸、組織的針織密度和針型，以及確定花樣組織。LINING-01樣片實(shí)際尺寸為21 cm×29.7 cm，該樣片密度為橫向170針、縱向318針，針型為14針，組織為雙色提花組織，如圖6(a)所示。②輸入樣片提花圖案，確定提花顏色。LINING-01樣片為雙色提花組織，字體為白色、背景為紅色，如圖6(b)所示。③選擇樣片所需的紗線種類及紗線粗細(xì)。LINING-01樣片選擇13Nm、100%尼龍紗線進(jìn)行模擬，如圖6(c)所示。④進(jìn)行三維虛擬編織模擬，如圖6(d)所示。

圖5 織片LINING-01工藝說明

圖6 花樣組織三維虛擬設(shè)計(jì)流程

按照上述的設(shè)計(jì)流程，得到花樣組織的模擬效果如圖7所示。依據(jù)模擬效果上機(jī)編織實(shí)物，最終實(shí)物效果如圖8所示。可以看出利用三維虛擬針織毛衫設(shè)計(jì)系統(tǒng)，能夠真實(shí)地模擬出織物效果，實(shí)物效果與模擬圖案大小、顏色以及織物紗線質(zhì)感等相符，所以三維虛擬針織毛衫設(shè)計(jì)具有一定可行性和參考性。最終成衣效果如圖9所示。

圖7 模擬效果

圖8 真實(shí)效果

圖9 成衣效果展示

4 結(jié)語

對比傳統(tǒng)與三維虛擬針織毛衫設(shè)計(jì)方法，可以看出三維虛擬針織技術(shù)在生產(chǎn)效率、時(shí)間成本和原料利用率方面的優(yōu)勢。利用三維虛擬針織毛衫設(shè)計(jì)系統(tǒng)，從服裝設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制作的整個(gè)流程均可進(jìn)行三維虛擬模擬展示，①模擬效果與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)均能夠以電子版的形式進(jìn)行快速溝通確認(rèn)，從而減少反復(fù)確認(rèn)樣板所產(chǎn)生的運(yùn)輸成本和原料成本，并縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期；②設(shè)計(jì)師和工藝師根據(jù)模擬效果能夠更好地對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行把控，以及根據(jù)趨勢變化進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整，為企業(yè)獲得更多的收益。通過一系列服裝的設(shè)計(jì)實(shí)踐，充分驗(yàn)證了三維虛擬針織毛衫設(shè)計(jì)流程與設(shè)計(jì)效果的可行性、真實(shí)性和可參考性。

三維虛擬針織毛衫設(shè)計(jì)將成為針織服裝設(shè)計(jì)未來發(fā)展的一大主流趨勢，它不僅能滿足前期設(shè)計(jì)，并且系統(tǒng)模擬過程能夠計(jì)算工時(shí)和工藝，輔助后期制作，從而為企業(yè)更好地把握產(chǎn)品質(zhì)量和控制生產(chǎn)成本，為企業(yè)大批量生產(chǎn)提供參考。雖然現(xiàn)階段該技術(shù)還未在針織服裝行業(yè)甚至是整個(gè)紡織行業(yè)普及，但是未來一定會(huì)得到更好的發(fā)展。