3D虛擬技術(shù)在服裝合體性評價中的應(yīng)用

王雅賢

（蘇州大學(xué)，江蘇 蘇州 215006）

近年來，以三維掃描、人體重建、面料仿真、服裝建模為代表的3D虛擬技術(shù)正逐漸與傳統(tǒng)服裝行業(yè)相融合，以促進產(chǎn)業(yè)數(shù)字化升級，賦能生產(chǎn)端和銷售端創(chuàng)新發(fā)展。服裝合體性是構(gòu)成整個紡織服裝價值鏈的關(guān)鍵元素之一。對于設(shè)計人員來說，只有樣衣通過合體性評價，服裝才能進入批量生產(chǎn)環(huán)節(jié)；對于消費者來說，無論衣物外觀多么具有吸引力，如果合體感很差，便不會購買。本研究針對不同的服裝合體性評價場景和評價內(nèi)容，系統(tǒng)論述了現(xiàn)有結(jié)合3D虛擬技術(shù)的服裝合體性評價方法，以期為服裝合體性研究和個性化服裝設(shè)計研究提供參考。

1 服裝合體性評價內(nèi)容

1.1 產(chǎn)品開發(fā)

當(dāng)前，服裝產(chǎn)品開發(fā)模式主要有3種，分別是成衣、定制和大規(guī)模定制。這3種模式無一不需要花費大量的時間和精力對服裝的合體性進行設(shè)計，代表性步驟如表1所示[1]。

表1 3種服裝產(chǎn)品開發(fā)模式代表性步驟

Erwin等[2]提出了5個廣義的服裝合體評價依據(jù)：放松量合適、線條位置恰當(dāng)、紋路對齊、平衡性好、無不必要褶皺；Labat等[3]認為服裝合體是由視覺分析結(jié)果和身體舒適感評價結(jié)果共同決定的；Shen等[4]認為合體的服裝應(yīng)該具有光滑整潔的外觀和足夠身體運動的衣下空間，讓穿著者感到舒適。這些學(xué)者的研究奠定了服裝合體性評價的基礎(chǔ)，為后來設(shè)計人員在產(chǎn)品開發(fā)中對服裝合體性的分析與判斷提供了參考。

1.2 銷售環(huán)節(jié)

合體性是消費者最重要的購買標(biāo)準(zhǔn)之一。在判斷生理的合體性時，著裝者會依據(jù)他們完成各種動作（如直立、半蹲、拉伸等）時的舒適感和整體的試穿舒適感判斷服裝是否合體。在做出購買決策時，消費者還傾向于從美學(xué)、功能和社會心理等多個維度共同評估服裝的合體性。Chattaraman等[5]結(jié)合美學(xué)和服飾社會心理學(xué)將身體形象作為理論框架，認為穿衣行為不僅創(chuàng)造了個人形象，還給穿著者帶來了愉快的審美體驗。個人在實現(xiàn)理想的審美過程中，會通過服裝強調(diào)身體的某些積極特征，同時掩蓋部分消極特征。人們對服裝的合體性進行評價時，會自然地考慮到他們的身材。研究表明，個人身材與其服裝合體偏好之間存在較大聯(lián)系[6]。為了最大限度地縮小消費者對于自身理想化形象和感知到的外表之間的差距，有必要制定時尚品牌和消費者之間關(guān)于服裝合體問題的有效溝通與協(xié)調(diào)方式。

2 基于3D虛擬技術(shù)的服裝合體性評價方法

依據(jù)不同的評價場景，3D虛擬技術(shù)支持的服裝合體性評價方法大致可以分為3類：基于三維人體掃描、基于三維服裝計算機輔助設(shè)計（Computer Aided Design，CAD）、基于三維虛擬試衣間。

2.1 基于三維人體掃描

人體身材和尺寸是服裝設(shè)計的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的人工測量方法是利用軟尺、三角板等工具直接測量，在測量過程中與肢體接觸費時費力且測量數(shù)據(jù)有限。非接觸式三維人體掃描克服了傳統(tǒng)測量方法的缺點，利用光學(xué)設(shè)備對人體進行多角度的掃描拍攝，通過計算機圖像處理，可快速獲取精確的三維人體測量數(shù)據(jù)，還可創(chuàng)建高精度的3D人體模型。

基于三維人體掃描的服裝合體性評價方法是采用三維人體掃描設(shè)備獲取人體著裝前后的3D點云數(shù)據(jù)，然后通過逆向建模軟件構(gòu)建人體著裝前后的3D模型，重疊兩個模型的對應(yīng)部分，得到人體著裝狀態(tài)下的雙層3D模型，并截取不同位置人體與服裝的橫截面，由此定量分析衣下空氣層厚度的大小和分布情況，評價服裝的合體性[7]，如圖1所示。Thomassey等[8]通過該方法計算了合體袖子在肩部、肘部和腕部與人體手臂之間的放松量，分析了合體袖子衣下空氣層的分布特征，得到了合體袖子的放松量模板。該研究為虛擬空間中特殊人體的合體服裝生成提供了方法參考。Hong等[9]在此基礎(chǔ)上結(jié)合專家經(jīng)驗和樣板設(shè)計知識定義三維人體參考平面和人體特征點，構(gòu)成帶有放松量的三維服裝線框，為具有非典型身體缺陷的殘疾人定制合體原型。此外，衣下空氣層是著裝人體向外環(huán)境傳熱的重要途徑，是影響人體熱濕舒適性最直接的因素，因此，防護類服裝的功能性研究離不開對服裝合體性的分析。Song[10]基于三維人體掃描分析不同尺寸防護服與人體模型之間的空氣層分布情況，通過燃燒試驗建立數(shù)值模型，預(yù)測實現(xiàn)最佳熱防護時空氣層的厚度。

圖1 基于三維人體掃描的衣下空氣層厚度和分布情況測量方法

2.2 基于三維服裝CAD

傳統(tǒng)的二維服裝CAD對于服裝的立體展示效果與合體度的判斷，需要設(shè)計人員花費大量時間通過反復(fù)制作樣衣進行檢驗和確認。三維服裝CAD系統(tǒng)彌補了二維服裝CAD的缺點，通過集成二維樣板設(shè)計、3D虛擬人體模型、織物性能仿真和3D虛擬縫制，基于復(fù)雜的幾何和物理建模技術(shù)，允許模擬真實的服裝設(shè)計過程，并創(chuàng)建新的三維虛擬服裝，為設(shè)計人員提供基于網(wǎng)絡(luò)平臺的靜、動態(tài)試衣效果進行可視化、合體性評價與個性化調(diào)整的機會。

基于三維服裝CAD的服裝合體性評價方法大致可以分為兩種：第一種是通過視覺觀察虛擬試衣效果、應(yīng)力圖（服裝受到的壓力大?。?、應(yīng)變圖（服裝因受力產(chǎn)生的拉伸大?。┡袛喾b是否合體。該方法強烈依賴系統(tǒng)所用數(shù)學(xué)模型的精確度，評價結(jié)果可能與真實情況存在一定偏差。第二種方法是通過對服裝知識的量化建模進行合體性評價與合體性預(yù)測，通過量化褲裝樣板的虛擬壓力檢測數(shù)據(jù)和對應(yīng)的真人試穿者的合體感受，利用反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對虛擬服裝壓力和實際服裝合體度之間的關(guān)系進行建模。該模型經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練可以實現(xiàn)虛擬試衣后精準(zhǔn)預(yù)測實際服裝的合體程度，如圖2所示。

圖2 虛擬服裝壓力和實際服裝合體度的關(guān)系建模

2.3 基于三維虛擬試衣間

因線上線下購物感不同，絕大多數(shù)服裝商家都要承受因合體問題導(dǎo)致的高退貨率和換貨率，造成售后服務(wù)投入和銷售成本的大幅提高。為了解決這一問題，虛擬試衣間被嘗試作為消費者線上購買服裝的合體判斷工具。

三維虛擬試衣間通過人體重建和服裝建模，使消費者能在移動終端設(shè)備中查看自己著裝后的狀態(tài)，搭建了時尚品牌與消費者之間的可視化互動平臺。為了創(chuàng)建用戶專屬的個性化模特，有兩種主流方法：第一種是采用3D化身，通過手動輸入關(guān)鍵人體數(shù)據(jù)和上傳身體照片調(diào)整3D化身，獲取接近自身體型的虛擬人體模型；第二種是通過實時掃描進行人體重建，專業(yè)的三維掃描設(shè)備可以提供高分辨率、低噪聲的人體點云，實現(xiàn)精確的人體重建。

3 總結(jié)與展望

基于3D虛擬技術(shù)的服裝合體性評價方法不僅能預(yù)估服裝與個體的匹配度，加強設(shè)計人員與著裝者之間的合體感知聯(lián)系，而且能助力服裝的3D智能化研發(fā)，賦能網(wǎng)絡(luò)銷售和定制類服裝商業(yè)模式可持續(xù)發(fā)展。