UVW展開功能下女性針織內衣原型版設計與應用研究

摘 要：文章利用UVW展開功能拓展完成了女性針織內衣原型版的設計。UVW展開一般用于游戲設計，但其與立體裁剪有異曲同工之處。將人體模型用UVW功能進行展開，通過比例計算法得到帶有胸省的初始原型版，在虛擬試衣技術實現可視化的基礎上，經過兩次轉省優化調整，最終得到女性無省針織上衣原型版。因此，UVW展開功能對服裝版型設計具有一定的可行性，創新了服裝制版的方法。

關鍵詞：UVW展開；針織女裝原型；虛擬試衣；版型優化

中圖分類號：TS941.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095－414X（2023）02－0003－05

目前，我國在針織女上裝結構設計上缺乏自己的原型體系[1]。利用UVW展開功能研究針織服裝版型是一種新的嘗試。但近年來對針織原型的研究較少。朱信蓂[2]等人在研究針織面料的基礎上結合女中學生自身的身體結構特征，通過比例分配法建立了適用于150cm～170 cm的女中學生針織制式校服生產的原型紙樣。黃明珺、柴小嬋[3]等人在穿著壓力舒適性的基礎上，將不同針織面料在同一標準人臺上進行立裁實驗， 分析運用彈性針織面料制作緊身原型紙樣的規律和方法，繪制無省緊身針織女裝原型紙樣。而利用UVW展開人體模型與立體裁剪制版有類似之處，UVW展開在模型和貼圖之間建立關系，是本項目的研究核心[4]。通過對UVW展開功能的拓展，使其能夠應用到服裝領域，對服裝制版方式的創新具有重要意義。我國女裝消費市場中占比較大的為中高端女裝，其客戶群體集中在25-45歲，我國中高端女裝市場具有巨大的發展潛力[5]。本課題根據女裝市場的細分，選取25-40歲的女性定義為中年女性作為測量對象。

1 "UVW拓展功能

三維建模中的“UV”可以理解為立體模型的“皮膚”，即三維模型的紋理貼圖。因為三維模型中坐標軸為X、Y、Z，為避免重復，將模型紋理貼圖的坐標軸命名為U、V、W（即三維空間中的X、Y、Z）。U代表水平方向，V代表垂直方向，W代表垂直屏幕的方向。因為貼圖一般是平面的，所以貼圖坐標一般只用到UV兩項，W項很少用到。UV坐標定義了圖片上每個點的位置信息，這些點與3D模型是相互聯系的，能夠將圖像上每一個點精確的對應到三維模型的表面，在點與點之間的間隙位置由軟件進行圖像光滑插值處理，這就是所謂的UV貼圖。利用工具將三維模型展開為平面的過程就是UVW展開，如圖1所示。UVW展開主要是為了方便復雜模型的貼圖工作，使在三維模型上繪畫貼圖更為方便、快捷、準確。

立體裁剪的概念是相對于平面制圖而言的[6]。立體裁剪是將面料放置在人體或人臺上，根據自己的設計和想要的造型，逐步改變面料的形態直至達到想要的造型，再在相應的位置描出結構線，取下面料后鋪平拓印出平面的結構圖[7]。UVW展開也是將立體的模型展開為平面的貼圖，因此與立體裁剪有異曲同工之處。

2 "人體模型創建

2.1 "三維人體掃描

本研究隨機挑選一位年齡在25-40歲的中年女性，采用德國Anthroscan非接觸式三維人體掃描儀對人體進行掃描，該系統按照非接觸式測量系統應用于人體基礎尺寸測量的國際標準設計，可以在短時間內測量人體150多項數據，掃描精度高，誤差范圍為0.2mm。實驗地點在武漢紡織大學服裝學院的人體測量中心，測量時拉上遮光簾，關閉照明燈使測量環境處于昏暗狀態，這樣可以使掃描出的人體模型更完整，數據更精確[8]。為了獲取精確全面的掃描信息，對被測者要求如下：被測者服裝盡量選擇白色或淺色的緊身服裝，頭發完全扎起，避免頭發垂落造成測量誤差，不能佩戴任何手表、首飾等。為使掃描結果更完整，被測者采用固定的測量姿勢，雙腳分開站立在指定測量臺的腳印上，雙臂自然展開呈30°左右，全身放松，雙目直視前方，掃描完成后的人體如圖2所示。掃描出的影像為一個正面和一個側面，可3D旋轉，除了掃描后自動測量出來的人體部位數據，還可以在電腦上手動測量需要的部位數據。將掃描到的人體模型導出為OBJ文件。

2.2 人體模型修復與優化

使用三維掃描儀獲得的人體模型是由千千萬萬個點云數據匯聚形成封閉的人體曲線，再由曲線形成封閉曲面而成的。由于本文中所用三維人體掃描儀是基于光學原理來獲得人體點云數據的，加上人體本身的結構，就會造成掃描盲區，掃描得到的人體模型上會有很多的孔洞，在導入CLO3D建立人體虛擬模型前需要將掃描的人體模型進行修復和優化。逆向工程軟件的功能通常都是處理和優化密集的掃描點云數據，生成更規則的點云，轉化為精確的數字模型。目前主流應用的四大逆向工程軟件為Imageware、Geomagic Studio、CopyCAD、Rapidform。本文選擇Geomagic Studio 2014這款逆向工程軟件來進行模型的修復與優化。

Geomagic Studio是一款逆向工程軟件，不僅可以將掃描獲得的物體點云數據自動轉化為精確地數字模型，還可以對點云數據進行快速精確的處理[9]。利用Geomagic Studio逆向工程軟件對掃描的人體進行修復與優化，具體操作如下：

（1）剔除噪音：將人體OBJ文件導入Geomagic Studio軟件，并將OBJ文件轉為點云數據模型。由于測量環境、測量姿勢等影響，三維掃描儀獲取的中年女性點云數據包含少量外部信息（周邊雜物、陰影等），這些外部信息會影響點云數據的準確性，因此需要進行剔除噪音處理。首先利用“選擇-體外孤點”工具選中體外孤點，將體外孤點刪除，另外手動選擇模型上的凸起將他們刪除，使模型表面平整。然后利用減少噪音功能剔除噪音。

（2）填充孔洞：剔除噪音后的點云數據進行封裝后可以看到模型表面有很多孔洞。Geomagic Studio軟件具備快速修復孔洞的功能，選用“橋梁”工具將邊緣開放的孔洞連接起來，或將轉折的地方分離開來，再選擇“填充單個孔”點擊孔洞即可修復。

（3）表面優化：經過上述操作后的人體模型表面仍然較為粗糙，有許多瑕疵點，使用“網格醫生”對模型表面進行自動修復，然后使用“去除特征”功能手動刪除網格醫生沒有檢測到的瑕疵點，使模型表面更平滑接近真實人體，最后將優化好的人體模型另存為OBJ文件。

圖3為人體上半身模型修復的前后對比。可以清楚地看到修復前的人體模型在手臂、腋下存在明顯的孔洞，并且人體表面有很多凸起和不平整的地方，表面不光滑，難以模擬人體皮膚的真實狀態。經過孔洞填充和表面優化后刪除了表面的凸起，使模型表面更光滑無瑕疵，可以更好的表征人體形態。

2.3 "UWV展開人體模型創建

由于原始的掃描人體模型不具備UVW展開的條件，因此需要給人體模型添加一層皮膚貼圖。CLO3D中自動轉換虛擬模特功能可以將掃描的OBJ模型轉換為帶有皮膚貼圖的CLO3D虛擬模特。打開CLO3D的自動轉換虛擬模特功能，選擇優化后的OBJ文件，選擇性別為女性，打開虛擬模特編輯器，通過調整身體高度和浪高，使CLO虛擬模特與自定義虛擬模特大致對齊。打開“顯示X-Ray關節處”，根據自定義虛擬模特的姿勢，旋轉CLO虛擬模特的關節，使兩個虛擬模特相互重疊，點擊轉換，將掃描的OBJ人體轉換為帶有皮膚貼圖的CLO3D虛擬模特，掃描模特與轉換后的虛擬模特對比如圖4所示，還原度較高，誤差較小，虛擬模特與掃描模特基本一致。

3 "針織原型版自動生成與優化

3.1 "UVW展開后的服裝原型廓形

UVW展開的軟件有很多種，例如Rizom UV、3DS Max、Maya等。RizomUV是目前比較主流的展開UV軟件之一，他可以提供無失真的UV拆分和擺放等功能，但在Rizom UV中無法將分割后的貼圖導出保存為圖片形式，而3DS Max中的UVW展開編輯器可以彌補這一缺陷，可以將分割好的UV進行縮放排布，渲染成UV模板。所以本研究前期選擇RizomUV來進行貼圖的展開工作，后續則借助3DS Max進行UV貼圖的排布以及導出工作。

將帶有皮膚貼圖的CLO3D虛擬模特以OBJ文件的形式導入Rizom UV中，軟件自動將模型貼圖進行了分割。為了得到上衣原型版，參考女裝原型，需要繼續在人體的前中線、后中線、側縫線、前領窩、后領窩、肩線、腰線等處將模型分割開來。點擊模型上的網格線，利用“Cut”功能將模型從上衣原型基礎線處剪開，點擊“Unfold”模型貼圖被自動展開。將分割后展開的前后片的前中線、后中線、側縫線、腰線、肩線用打直工具打直，使用“Optimize”工具對分割后的UV進行優化。前后片打直優化前后對比如圖5所示。將打直后的文件直接保存，在3DS Max中打開，并打開UVW編輯器，可以看到在RizonUV中的分割結果，將所有貼圖自動排布后點擊渲染為UV貼圖，保存為圖片格式文件。

3.2 "基于UV貼圖生成的原型版

渲染出的UV貼圖并不是真實的人體數據，而是按照一定比例進行縮放后得到的圖片。因此，需要通過比例的計算得到原型版的真實尺寸數據。CorelDraw 是Corel公司出品的矢量圖形制作工具軟件，不僅可以繪圖還可以對繪制的圖形進行測量等。在CorelDraw軟件中導入UV貼圖，用手繪工具和貝塞爾工具勾勒出前后片的輪廓線并確定BP點的位置，按照繪制原型的方法添加基礎線后利用測量工具測量出按比例縮小后的原型尺寸（如圖6所示）。

由UV貼圖上的網格分布可知，橫向網格密度分布不均勻，尤其是胸部是個突出的曲面，可能存在沒有完全展開的情況，而縱向網格分布比較均勻，展開效果更好。因此選擇縱向的背長長度作為參考標準來計算圖上距離與實際距離的比值。在三維掃描中測量出人體模型的背長為37.9 cm，以此計算出圖上距離與實際距離的比值大約為0.43，按照這個比值計算出其他部位的真實尺寸之后在富怡CAD軟件中將原型版繪制出來。由圖6可知，原型前片展開結果受到胸部凸起量的影響，胸寬較寬，前片側縫線長度比后片側縫線長度要長，經過測量比較，前片側縫比后片長1.75cm。通過BP點向側縫做垂線，利用胸省來收進前片側縫多余的量，胸省量即前后片側縫線長度的差值。另外，在原始的測量圖示上可以看到前后片肩線的長度也不是完全一樣，因此先根據兩邊測量長度比值計算，結果保留一位小數，再計算兩邊的平均值，計算結果為最后的肩線長度。計算出前片肩線長9.6 cm，后片長9.8 cm，因此取兩邊的平均值為9.7 cm，完成初步的原型版，計算結果均保留一位小數。

CLO3D是韓國的一款三維服裝虛擬試衣軟件，可視化極強，國內目前應用比較廣泛，它能夠實現二維服裝樣版向三維立體效果的轉換，改變了傳統真人試衣的模式，可操作性強，效果逼真。利用CLO3D的虛擬試衣功能對初步的原型版進行試穿，初步原型版及試穿效果如圖7所示，外觀不合適處用紅圈標注。由試穿效果可以看到初步的原型版并不合身，在袖窿處還有很多的余量，后片袖窿弧線較長，腰部也有較多褶皺，因此需要對最初的原型版進行優化設計。

3.3 原型版的優化設計

因為初始原型版不合身主要體現在袖窿余量較大，所以先將胸省轉移到袖窿處，經測量，此時的袖窿省量為1.39cm，修順側縫線，轉省后的原型版與試穿效果并不理想（圖略），袖窿省并不能完全將余量消除，沒有解決初始原型版的問題。CLO3D可以實現2D與3D窗口的實時聯動，在2D窗口調整板片后就可在3D窗口看到調整后的效果。所以在CLO3D試穿的基礎上，利用調整板片功能，按檔差為0.5cm加大袖籠省，直到試穿效果合體，結果保留一位小數。經過五次調整加大袖籠省后袖窿部位的余量基本消除，此時的袖窿省量為3.9cm。此時原型合體效果較好，袖窿處余量被消除，腰部褶皺基本消失，試穿效果較好。調整袖窿省后的板片和試穿效果圖如圖8所示。

3.4 針織原型無省道設計

由于針織服裝面料具有彈性、卷邊性和脫散性等特點，因此在針織服裝的結構處理中分割線用的較少，省道也應盡量省略[10]。針織服裝可以利用針織面料的本身的彈性消除浮余量使服裝貼合人體，而梭織服裝需要通過省道、褶皺、分割線設計使服裝更合體，無省道的設計是針織服裝和梭織服裝最大的區別[11]。

經過第一次轉省并調整后的原型版留有一個袖窿省，根據針織服裝的特性，在保持原型合體造型的基礎上需要將袖窿省消除。經過多次轉省實驗，最終確定將袖窿省轉移為腰省，在下擺處將省量去除。轉省過程及最終得到的無省原型版如圖9所示。具體過程如下：

（1）經過BP點向腰線作垂線，沿這條垂線將板片剪開，將袖窿省轉移為腰省將下擺打開，下擺弧線修平順。

（2）量取胸省量為5.85 cm，保持前頸點不變，由前中線向側縫線方向量取胸省量確定點A，連接前頸點和A點確定新的前中線，將新的板片旋轉至前中線垂直的位置，與后片胸圍線對齊，修順前袖窿曲線。

（3）前后片胸圍線對齊后，以后腰線位置為準確定前片腰線，經測量，后片側縫線長度為17.41cm，因此在前片上重新量取側縫線長度17.41 cm。完成無省原型版。

在優化調整后的原型版基礎上將多余的袖窿省去掉，袖窿部位較為服帖。側面腰線基本在一條水平線上，無多余的褶皺堆積，無省針織原型版試穿效果同圖9中調整袖窿省后板片的試穿效果，整體合體效果較好。

4 "結論

文章通過對UVW功能拓展，將人體模型進行

UVW展開后得到帶有胸省的初始原型版，然后將初始原型的胸省轉為袖窿省對板片進行第一次調整，將袖窿省量由最初的1.39cm調整為3.9cm，此時原型版穿著效果較為合身。由于針織面料的特性，需要做無省設計，因此將調整后的板片進行第二次轉省優化，將袖窿省轉移到腰省位置，在腰圍線上將省量去除確定新的前中線，最后得到無省合身的針織原型版。由此證明UVW展開功能拓展能夠實現類似于虛擬立裁的效果，在服裝制版方式上有所創新。

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Design and Application of Prototype Version of Women's Knitted Underwear Under

UVW Deployment Function

GUO Meng-ke， ZHONG An-hua

（College of Fashion，Wuhan Textile University，Wuhan Hubei 430073，China）

Abstract：In this article， the design of a prototype version of women's knitted underwear is completed by using the UVW unfolding function， which is generally used in game design， but it has similarities with three-dimensional tailoring. The human body model is unfolded by UVW function， and the initial prototype version with breast province is obtained by proportional calculation method， and the prototype version of women's knitted top without province is finally obtained after two transfers of province optimization adjustment based on the visualization by virtual fitting technology. Therefore， the UVW unfolding function is feasible for garment pattern design and innovates the method of garment pattern making.

Keywords：UVW unfolding; Knitted women's clothing prototype; Virtual Fitting; Version optimization

（責任編輯：李強）