基于三維虛擬試衣技術的漢服設計與展示

楊路漫 沈海娜 董心如

關鍵詞：虛擬試衣 漢服 數字化設計 CLO 3D 數字陳列

引言

漢服是漢民族服飾的統稱，是中華民族五千年文化的表現形式之一。[1]近十年來，漢服運動從小眾群體活動演變成大眾文化運動，從服飾美學逐漸深入到傳統文化內核，越來越受到人們的重視。與此同時，作為新興技術手段，三維虛擬試衣技術在傳統服飾設計和展示領域上的應用，助推了漢服文化的傳播和產業化的進程。如陳曦通過三維建模，構建漢服的VR博物館，為傳統服飾的展示探索了新的方向。因此本文將通過三維虛擬試衣軟件，嘗試對襦裙、褙子、襖和馬面裙等形制的漢服的進行數字化復刻和陳列設計，以對傳統服飾的數字化設計與展示提供借鑒。

一、三維虛擬試衣技術及應用現狀

（一）三維虛擬試衣技術

三維虛擬試衣系統依托計算機圖像處理技術和圖形學理論，通過三維人體建模技術、虛擬縫合技術和面料仿真技術，實現用戶的虛擬人體模型的構建和虛擬服裝的縫合和展示。[2]針對虛擬試衣的效果，葉海蓮[3]使用不同的面料，將3D Runway和CLO3D設計的虛擬樣衣與真實面料制作的樣衣進行相似度評價，從服裝尺寸和廓形角度驗證試衣效果較為理想。目前市面上較成熟的三維試衣軟件有杭州凌迪科技的Style 3D，韓國CLO公司的CLO 3D，法國Lectra公司的Modaris等。因CLO3D功能完善、界面簡潔易操作、面料仿真效果佳、與服裝樣板文件的兼容性強等優勢，本文將使用CLO 3D進行漢服的數字化創新設計。

（二）三維虛擬試衣技術在傳統服飾上的應用

三維試衣技術在服裝行業的應用雖然處于起步階段，但是學者們已經在傳統服飾的復原、設計、終端展示等領域展開了一系列研究。如劉東升、史慧等[4]基于CLO 3D軟件，對烏珠穆沁部落傳統蒙古袍進行復原，就其在3D虛擬試衣過程遇到的問題提出了系統性的解決方案。洪文進、苗鈺等[5]人基于三維技術對中國絲綢博物館館藏的對襟衫進行復原和虛擬仿真設計，為傳統服飾數字化設計打下了堅實的基礎。就傳統服飾的虛擬陳列方面，梁惠娥、張守[6]用等人考察江浙滬地區民族服飾博物館，就數字化展示方案進行分析和研究，認為把數字化技術和虛擬技術用于民族服飾博物館是大勢所趨。黃珍珍和陳東生[7]基于3D建模技術，研究畬族博物館館內收藏的畬鄉女裝的結構和工藝，以實現畬族服飾數字化展示的目的，對傳統民族服飾的數字化展示做出了新的探索。2015年故宮博物館推出App——清代皇帝服飾，利用三維技術高度視覺化的展示了清代宮廷服飾體系及其工藝特點，在中國傳統服飾文化的宣傳上讓人耳目一新。[8]陳列方式越來越趨于虛擬化、去空間化和去實體化，[9]雷開彬和熊華[10]提出通過虛擬試衣技術和投影墻技術，實現沉浸式與交互式的服裝展示。陳曦、朱宇波[11]等人提出建設VR漢服體驗館，是對中國服飾文化傳播方式的一種新探索和嘗試。由此可見，三維試衣技術在保護和傳承傳統服飾上能夠發揮重要的作用，文化服飾遺產的數字化建設是值得深入研究的課題。

二、漢服款式的數字化設計

（一）款式設計

1.款式選擇：漢服定型于周朝、傳承于秦朝，隨著時代的變遷演變出繁多的形式，而唐、宋、明時期的漢服最具有代表性，也是現代漢服改良的主要形制。上襦下裙是唐代女子服裝最主要的形式，襦是一種衣長及腰、領為對襟或交領的短衣，裙是高腰或束胸的及地長裙，充分體現出唐代自信、寬容的民族性格。襦裙以裙腰所處位置，可分為齊腰襦裙、高腰襦裙、齊胸襦裙，如表1中所示為典型的齊胸襦裙。宋代崇尚儒學，形成了簡樸文雅的風格，其男女裝中普遍流行罩、衫、褙子等形制。褙子最大的特點是兩腋開衩或衣側開衩，以領型為依據，可分為直對襟褙子、斜對襟褙子、盤領交襟褙子，如表1中所示為宋代斜對襟褙子和直對襟褙子。明初漸漸恢復漢族禮儀，受中央集權的影響，體現出氣度恢弘、端莊典雅的服飾風格。最典型的明代女性服飾是襖裙，上衣為之襖，襖下擺開叉，長短各異、領子形態多樣、袖口寬窄不一，外穿襖多為交領或豎領，袖為琵琶袖，如表1中所示；下裙以中間光面、兩側打褶的馬面裙為主要形制，根據褶裥形態、裝飾特點等衍生出側裥式、襕干式、鳳尾式等多種類別，如表1中所示為側裥式馬面裙。

因此，本文將以唐代、宋代、明代最典型的漢服形制——襦裙、褙子、襖裙為例，借助CLO3D設計軟件，實現對漢服的數字化設計和展示。

2.版型選擇：進行漢服數字化設計之前，先通過文獻的查閱，獲取襦裙、褙子、襖和馬面裙的尺寸數據和樣板結構圖。范盈[12]通過平面構成法和立體構成法，根據現有文物對初唐、盛唐、中晚唐三個時期的襦裙款式進行復原，并繪制出1：1制版圖。陳娜娜[13]等嘗試復原唐代齊胸襦裙和明代襖裙，提供了工藝流程和具體尺寸要求。洪招治[14]在《中國宋代漢族女子服裝褙子研究》一文中，通過對出土文物的測量，探究宋代褙子的結構特征，并進行復原實驗。李霞[15]對東華大學服飾博物館收藏的36條馬面裙，從結構、圖案、面料、工藝等入手，展開細致、全面的分析和測量，并制作實物分析記錄表，其詳盡的部位數據對馬面裙的制作和復刻有很重要的意義。

綜合上述文獻的研究基礎，整理出了齊腰襦裙、斜對襟褙子、直對襟褙子、交領短襖和側裥式馬面裙的結構設計數據，然后使用ET軟件進行樣板的繪制，如表2中所示。

（二）數字成衣制作

CLO 3D三維虛擬系統可導入紙樣通用傳輸文件，并將網格化的二維樣板進行虛擬縫合，借助面料的仿真功能獲得真實的服裝試穿效果，文中將以襖裙為例，展示了漢服虛擬設計的過程：

1. 設置三維人體尺寸參數：據《天津薊縣桃花園明清家族墓地人骨的身高推算》中提及，明清時期女子平均身高在152.09cm左右，因此在“虛擬模特編輯器”中將其身高設定為152.09cm。又因《明代民歌中的女性形象概說》一文中提及明代女性“穿的衣，行的步，委實苗條”，可見當時女子以苗條為美，與當代相似。因此選取國家標準《GB/T 1335.2－2008 服裝號型女子》中，身高152cm對應的胸圍尺碼下限81cm，作為胸圍尺寸標準。而經由虛擬模特編輯器中內置的人體基本尺寸關系模型，當確定身高和胸圍后，將自動獲得臀圍、腰圍、頸圍以及肩寬等人體數據，如圖1。

2. 版片導入：將DXF通用樣板格式的凈樣裁片導入軟件，使用點編輯工具和曲線編輯工具刪除或優化多余的分割點，以避免影響曲線的圓順度，如圖2所示，將上襖版樣的底擺處多余分的割點轉化為曲線點。

3. 板片安排：在3D窗口中使用選擇/移動工具將板片緊密安排在虛擬模特周圍。在對一片式的漢服板片進行三維安排時，可通過在適當位置添加分割線的方法，使樣板盡可能地安排于虛擬模特周身，以減少在模擬過程中樣板與模特之間的交叉穿模現象的出現，如圖3中所示，在前后衣身的門襟和袖子中線等處分割樣板。同時，在安排樣板時，預先設置衣片之間的層次關系，可降低模擬出錯率，如通過版片層次設置工具，預設上襖左右門襟交疊的層次關系和馬面裙裙片與上襖衣片的層次關系。

4. 版片縫合：使用線縫紉工具/自由縫紉工具/褶裥縫紉工具定義裁片縫紉關系。對于一對一匹配的線段可采用線縫紉工具，如側縫、后中縫等；對于一對多或者多對多的線段可采用自由縫紉工具，如領子和領口的縫合；對于馬面裙褶裥工藝的縫紉，可以使用褶裥工具組，直接定義裙片褶裥的類型、方向和折疊角度后，與腰頭進行縫合。縫紉完成后，可通過觀測3D窗口中縫紉線跡是否交叉、扭轉等情況，來判斷縫紉是否有誤，如圖4。

5.虛擬試衣：基于正確的版片縫紉關系，通過柔性布料與3D人體的實時碰撞，呈現出真實的穿著狀態。服裝模擬的參數主要為版片粒子間距、版片模擬厚度、虛擬模特的表面間距和模擬品質等級。其中版片粒子間距是指版片網格狀分割的大小，值越小說明網格分割越密集；版片模擬厚度是指面料與虛擬模特體表的距離，貼身的服裝需要降低該數值；模特表面間距是指虛擬人臺表面的網格大小，調低版片粒子間距的同時，降低模特表面間距有助于防止出現穿模現象；模擬品質可分為普通和完成（試穿）兩種等級，完成狀態能夠獲得更精確和更真實的試衣效果，但是會減慢模擬速度。因此在初步試衣時，以預設參數快速地塑造和調整服裝的整體造型，再改變模擬參數來獲得最佳的試衣狀態，如圖5所示。

三、面料仿真與紋樣設計

面料的仿真主要包含行為仿真和外觀仿真兩個方面，行為仿真指面料的彈性、彎曲性、懸垂性等動態表現，外觀仿真是指面料的顏色、紋理、光澤等靜態表現，包含紋樣的設計和紋理質感的表現。

（一）面料的行為仿真

在三維仿真軟件中，面料的行為仿真采用質點-彈簧模型，通過找到質點隨時間變化在空間的運動軌跡，來模擬面料的動態效果。在CLO 3D中，面料的主要行為仿真參數是強度（Stretch）、彎曲強度（Bending）、密度（Density）和厚度（Thickness），強度體現面料的彈性，強度值越小面料彈性越大；彎曲強度體現面料的剛度，彎曲強度值越大，面料越硬挺；密度和厚度即面料的克重和厚薄程度。漢服的主要面料是絲綢和棉，分別用在衣身、裙身和衣襟、腰頭。為快速而準確地獲得理想的面料效果，可借助軟件面料庫中的預設面料，從成分、克重、厚度指標上作近似選擇后，再進行參數的微調，具體參數如表3所示。

（二）紋樣設計

漢服紋樣品類繁多，常由自然生活中事物經演變、重組而成，在此過程中，人們會把自己的情感、體驗融入其中，形成特征鮮明、內涵豐富的藝術符號，在組織形式上強調虛實、聚散的對比和統一。從紋樣的構成形式來分，漢服的紋樣大體上可分為造型構成完整的獨立紋樣和簡潔抽象的連續紋樣。獨立紋樣從構成上或者造型上已經完整，可以單獨應用，常用于袖身、衣身和裙面。連續紋樣可以無限擴展，具有二方或者四方連續性，在袖口、領口、下擺等處具有很好的裝飾效果，因此又常稱為緣飾紋樣。

紋樣作為一種裝飾性和使用性相結合的美術形式，其設計原型多來源于實物，經提取實物的基本形態特征，通過簡化、重構和互融，最終形成紋樣。形狀文法是最常用的紋樣演變方法，形狀文法是指將一個或多個初始形狀按照一定的空間排列規則組合成新的形狀的方法，由George Stiny和James Gips于1972年提出，是一種基于形狀的文法關系與規則為主的設計方法，現在常應用于創新設計領域。基于形狀文法的紋樣流程大致可分為元素特征分析、形狀演變和設計生成三個步驟，本文在“古都杭城”系列漢服的設計中，從杭州城市文化中分解出的象征性元素進行了大膽的拆解，形成單元圖案，再重新衍生進行演化創新，具體步驟如下：

（1）第一階段，充分了解杭州的歷史文化背景，選擇能夠體現杭州當地文化內涵的代表性元素進行分析和提取。因此本文通過對西湖十景和越劇文化的深層剖析，提取出了雷峰塔、斷橋、集賢亭、三潭印月、荷花、蝴蝶等杭城象征性符號作為原始素材。（2）第二階段，將提取出的目標素材進行簡化、重構和互融，推演出新的基本單元，如圖6所示，展現了“古都杭城”系列紋樣的演變過程。首先，在充分保留原始圖案特征的基礎上，簡化紋樣線條，形成基礎紋樣元素；然后，將每個元素進行重構，形成主次分明、疏密有序的獨立紋樣，作為主題紋樣；最后，將不同的元素進行變異，進行穿插融合使用，形成具有抽象的緣飾，作為陪襯紋樣。（3）第三階段，對形成的紋樣進行合理的組織，造就了充滿自然風情和生活氣息設計方案。

漢服的色彩搭配以中間色為主，少用高純度顏色，避免破壞古典感。上衣下裳宜采用同一種顏色或者同色系，一套服裝的主色不超過2種，領口、下擺、袖口處緣飾使用少許輔色，主色輔色分明，通過色彩的組合變化來增強服裝美感，提升服裝的整體藝術感。“古都杭城”系列漢服的面料以絲綢為主，絲綢質感華麗光澤強，因此基于保留中國傳統漢服色彩特點的基礎上，融入杭州的色彩元素，從落日余暉、朱檐碧瓦、紅菏菡萏、碧水微瀾的西湖景色中提取出暗金色、殿紅色、藕荷色、蜜合色、湖藍色和草綠色六種純度較低的顏色作為設計配色方案。根據色彩構成的重點突出原則，分別選擇“殿紅色+暗金色”“殿紅色”“藕荷色”作為服裝面料的底色，六種顏色少量運用、相互配合作為圖形色，達到突出紋樣而整體視覺平衡的效果。

（三）紋理質感的表現

紋理是指面料紡織過程中經緯紗交疊產生的凹凸感，在圖形處理方法上，可以借助“法線貼圖”來實現。法線貼圖是通過RGB顏色通道來標記物體表面的法線方向的一種圖像，可被計算機識別，從而達到在平面貼圖上表現三維效果。織物紋理的法線貼圖制作，先通過掃描素色面料的組織結構圖片，然后使用Photoshop圖形處理軟件制作成四方連續圖形，最后應用3D濾鏡即可生成對應的法線貼圖。本文的繡線工藝效果使用繡花軟件實現，將圖6中設計好的紋樣，在繡花制版軟件中設置相應的針樣式，可把紋樣轉換成繡花圖樣。最后將法線貼圖疊加于繡花圖樣，即可獲得逼真的面料外觀效果，如圖7所示為繡花絲綢面料的表現效果。此外，對于雪紡、薄紗類面料，可通過調整面料透明度獲得半透明的輕薄感；對于絲綢類面料，可通過調整面料的反射強度增強其光澤。

將所有面料和紋樣疊加織物或工藝效果后，在CLO3D中分別使用“紋理”工具把面料應用至對應的版片中，或通過“圖案”工具將獨立紋樣和和緣飾分別放置于衣片的袖口、領口、下擺、裙片和衣身等位置。如圖8所示為“古都杭城”系列部分款式的靜態展示效果圖。

四、創新效果展示

漢服的陳列設計集精神和物質于一體，需要體現鮮明的歷史特征，因此系列二“山海經-女魃”的5套漢服，基于中國傳統服飾繁冗、寬博的特點，使用“T”形支架、人臺和人模相結合的方式，展示虛擬漢服的組合陳列效果。如圖9所示，處于正中央的直對襟褙子，因其寬大的袖口，采用了能夠充分展示服裝的結構的“T”形支架，有利于展示袖面上大幅的獨立紋樣。兩側的斜對襟褙子和齊胸襦裙，面料以輕盈垂墜的絲綢為主，因此使用人臺陳列方式，很好的表現出了襦裙細密的褶裥。襖裙和窄袖直對襟褙子采用人模進行展示，通過模型的妝容、飾面和肢體動態，體現了出服裝的整體效果和動態之美。在整體場景構造上，采用臺階式櫥窗錯落陳列，突出系列主體，配合了三種不同光影效果的烘焙燈光，增強了展廳的立體效果。漢服數字陳列的嘗試，對于服飾類文物易損、易腐、不便運輸等問題的解決，是一個值得探討的方向。

結語

三維虛擬試衣技術能夠快速、直觀、立體地呈現服裝設計的效果，是服裝產品研發實現數字化的重要環節。本文通過三維虛擬試衣軟件CLO 3D對漢服進行設計與陳列，展示了從數字化打版、虛擬縫合、模擬試衣、面料材質與紋樣呈現和陳列展示的整個流程。整個設計過程耗時短、改款易、成本低，且兩個系列的作品在造型、面料、圖案等各方面均呈現了良好的設計效果，表明三維虛擬試衣技術能夠應用于傳統服飾的數字化設計與陳列，為傳統服飾的設計和展示方式拓展了新的路徑。本文對傳統服飾的數字化設計，不僅改變了傳統的設計模式，更期望能夠對傳統服飾類博物館的線上展廳和VR展廳的建設提供一定的借鑒作用，對漢服產品的個性化定制模式開發提供參考，帶來服裝行業新的技術革新和價值創造。