三維服裝設計中Java3D 技術的應用研究

卜創堃

（廣西紡織服裝設計研究所有限公司，廣西 南寧 530001）

1 Java3D 技術簡介

Java3D 技術是一種基于圖形用戶界面的三維動畫制作系統，它具有強大而直觀的交互式界面。在該系統中，用戶可以通過對三維對象進行快速繪制和編輯來創建、修改或刪除二維模型；也可根據需要將圖形轉化為標準文本，從而實現從一個平面到另一空間上任意位置之間的轉換。此外，還能利用所建立的三維實體與相應的環境數據交互顯示出各種動態場景，這也是目前Java3D 技術在三維服裝設計領域中的重要應用體現。

2 Java3D 技術應用在三維服裝設計中的必要性

2.1 推動三維服裝設計的現代化發展

Java3D 技術能夠推動三維服裝設計的現代化發展。具體來說，在Java3D 軟件中可以實現服裝設計師與面料供應商之間信息共享和實時交互，服裝設計師可以通過設計流程管理來優化產品設計方案，并采用動態規劃方法進行生產計劃制定[1]。與此同時，利用虛擬現實等技術對服裝產品的工藝過程及生產工藝模型進行模擬仿真，還能大大提高三維服裝設計的工作效率與質量，加快我國服裝行業與設計行業向現代化發展的步伐。目前我國已有很多知名的時裝公司都開始使用Java3D 系統，預計在未來幾年內，隨著我國服裝業的迅速崛起，Java3D 技術將會發揮越來越重要的作用。

2.2 加強三維服裝設計各環節的有效銜接

Java3D 技術將服裝制作過程中最關鍵、也是最難完成的部分，即“制衣”和“裁剪”分離開來。通過在整個制作流程中引入實時渲染等新概念，將設計理念融入服裝制造過程中，以實現對面料材質及工藝要求更加精準化和精細化，并提高產品整體性能。

不僅如此，通過對傳統手工模式下的縫制方式進行改進，運用基于PHP 開發平臺，Java3D 軟件可幫助設計師從復雜煩瑣的工序中解脫出來，專注于一件簡單又有創意的作品創作。在Java3D 系統中可以直觀顯示各種數據信息，包括尺寸、線跡位置、材料屬性等，還能查看當前所需顏色以及配色方案，為后期修改提供參考依據，甚至直接生成最終效果圖，讓設計者能真正體驗到自己親手打造的服飾帶給人們的直觀震撼感。

2.3 帶給消費者多樣化美的體驗

從最初簡單地基于圖形而設計服裝到現在采用更多元素來豐富衣服造型、顏色和材質等方面的表現；從單一平面形式向立體形態過渡等等都是Java3D 技術應用在服裝面料上的結果。Java3D 技術與傳統的二維設計模式相比，具有以下優勢：①能夠提供更加逼真、真實的視覺效果。②可以使設計師更好地了解產品及客戶需求并將其融入產品設計之中。③可以對設計方案進行優化改進。目前，Java3D 技術已經成為流行趨勢之一。作為一種新的數字媒體方式，它為人們帶來了全新的體驗空間[2]。隨著社會經濟水平的不斷提高以及生活環境條件的改善，人們越來越注重自身形象的塑造，人們需要通過視覺語言傳達自己的思想。因此，如何讓消費者看到一個既能滿足審美要求又體現企業文化內涵的服飾圖案便顯得尤為重要，這也是Java3D 技術在三維服裝設計中的體現。

3 Java3D 技術在三維服裝設計中的具體應用

3.1 三維服裝設計系統的建立

三維服裝設計系統的建立是整個服裝設計的關鍵和核心環節，只有通過該系統來對相應服裝模型進行設計和研究，整個服裝設計工作才能具備較高強度的穩定性和可實施性。該系統的建立過程主要包括三個階段，分別為三維人體模型的建立階段、三維服裝衣片階段、目標服裝衣片由三維向二維轉化的階段，這一過程恰好也是服裝衣片的生成總流程。

3.1.1 三維人體模型的構建

在對三維人體模型的構建上，設計人員必須通過相應的技術手段對用于建模和服裝設計的各項數據信息進行收集和整理。常見于三維服裝設計信息數據收集的方式除了有人體特征尺寸的實際收集以外，還有數字照片和激光掃描兩種。其中，激光掃描工作的展開需要借助以激光掃描儀為主的相關機械設備。由于該儀器配備了較為先進的系統和技術，能夠對目標的體型特征、身高等進行詳細掃描，并由此生成人體模型數據表，以供服裝設計人員所使用；而對于數字照片來說，通過設計人員的多角度與全方位觀察，能夠將人體在不同角度下的形態特征完全展現出來。這些信息采集與整合方式不僅是Java3D 技術在三維服裝設計中的有效體現，還是促進整個三維服裝設計兼具共性化與個性化特征的重要推動力量。

例如，利用該設備可以快速獲取服裝款式的樣衣以及各部位關鍵參數，為設計師提供一個全面準確地掌握各種服飾類型特點的平臺。同時，基于該設備還能實現對服裝整體結構及細節方面的精細分析，從而使服裝更加符合時尚潮流趨勢，滿足人們對個性風格需求的提升。

3.1.2 二維衣片向三維衣片的有效轉化

為了盡可能在確保三維服裝設計極富成效的同時簡化設計流程，減輕工作壓力和負擔，設計人員還應盡可能協調好傳統服裝二維設計與新型服裝三維設計之間的關系。具體來說，設計人員應先根據現實需求和個人想法利用三維服裝設計系統進行二維衣片的生成，然后對已生成的二維衣片進行相應的數據補充，在進行多次優化后逐漸推動目標二維衣片向三維衣片的轉化，并在此過程中獲取相應的三維立體化人體服裝模型。這樣一來，服裝設計成品就能通過計算機和三維服裝設計系統更加直觀的展現在設計人員面前，大大提高了服裝設計的總體效率和質量，增強了服裝設計的可行性與內在技術性[3]。

需要注意的是，設計人員在此過程中除了要對三維服裝設計平臺進行合理操作外，還必須確保整個設計流程都能遵循三維服裝設計的基本規律。這樣才能使自己所獲取的相關數據信息具有較高精確性和可靠性，盡可能削減設計人員主觀因素對整體設計工作所產生的不良影響。

3.2 三維服裝設計平臺的可視化應用

三維服裝設計平臺的可視化應用是以Java3D 為技術核心，基于Web GIS 和PHP 語言開發的服裝制作系統。它能夠將用戶在設計時需要了解到的信息直觀地顯示出來，并通過各種方式與其他設計師進行溝通。目前該系統已成功應用于多個品牌產品上，其界面友好、操作簡便，極大地方便了消費者使用。

以三維服裝面料及輔料管理系統平臺為例，本平臺系統包括三維服裝面料及配料管理模塊、三維服裝成品庫管理模塊和三維服裝生產調度系統三部分并還可以在此基礎上繼續細分為三維服裝原料采購系統、三維服裝成品庫系統以及三維服裝生產調度系統，對各環節數據采集、存儲、加工處理等實現自動化控制。不僅如此，該系統能對面料庫存情況及時反映，使企業及時掌握原材料的市場狀況、價格變動、質量水平以及客戶需求變化等方面信息，并可以根據實際需要為服裝設計師提供不同規格、不同型號、不同款式的材料。同時也可提供多種顏色搭配方案供顧客選擇。

該系統平臺主要有兩個方面的特點。一方面，采用面向對象程序設計方法，具有很強的可擴展性、擴展性好、易于維護、便于擴展等優點，并且對系統功能要求不高；另一方面，集成了多種相關數據庫接口，如HTML代碼編輯器（JSP）、VB 程序接口、MVC 設計模式等，使得該軟件具備較強的實用性。

3.3 三維服裝設計手法的變更

3.3.1 服裝設計的三維動態展示

服裝設計的三維動態展示是通過計算機和網絡技術來完成的，其中包括服裝CAD 系統中二維圖形到三維立體模型的轉化、基于Open GL 實現二維圖形處理與三維空間數據轉換、利用Visual C++6.0 開發環境和MFC 框架設計出一個具有良好交互性能的服裝面料及款式信息自動提取、分析。三維造型顯示等功能的應用軟件，使用戶可以很方便地從屏幕中直接觀察各種服飾效果圖和虛擬試穿效果。該軟件系統所采用的關鍵技術主要包括：建立數據庫文件結構、創建參數化曲線曲面庫、運用VBScript 工具生成動態鏈接庫函數以及應用Creator 軟件進行三維建模。同時還對該軟件界面進行了優化設計，使得它既具備傳統的友好人機界面又能夠滿足不同使用者的需求，并且可根據實際情況改變其交互形式，從而達到更好的人機交互目的[4]。

3.3.2 Java3D 技術與虛擬現實技術的有效融合

Java3D 技術與虛擬現實技術有效融合的作用主要體現在三維衣片展示環節中。受傳統設計理念與技術水平的限制，傳統服裝設計工作在基本完成之后需要通過真人模特試穿的方式來進行打版，并根據模特試穿結果明確該服裝是否需要進一步調整修改、是否可以進行后續的批量生產等。這一環節需要消耗一定的人力物力，且在一定程度上拉長了打版制衣的周期，降低了服裝設計的工作效率。而Java3D 技術與虛擬現實技術在服裝設計中的有效應用能夠使該環節以虛擬的模式進行呈現，不僅對三維服裝設計的各環節進行了流程優化，還能減少不必要的時間浪費，增強服裝設計的最終效果。

理想狀態下，若服裝設計師已經具備了足夠豐富的專業知識和技能，且對Java3D 技術與虛擬現實技術的運行原理和操作方法掌握較好，就可利用這兩項技術對目標服裝進行在造型、面料或結構上的改進。但就目前情況來看，由于Java3D 技術所使用的計算機等各類設備的成本造價較高，因此目前該技術還尚未滲透到普通服裝設計師中。但不管怎樣，這種服裝設計方式為三維服裝設計賦予了信息化與科技化特征，促進了服裝設計行業經濟效益和社會效益的提高。

3.4 三維場景圖的創建

三維服裝場景圖的建立和繪制是服裝設計師進行設計，生產制作以及后續應用的重要基礎。目前國內對二維平面圖形建模與表達技術研究相對較少，而三維效果圖又因其復雜多變且難以理解等特點，導致目前3D 服裝設計中細節的處理反映還未能真實地反映至二維制板中，且往往不能完全滿足企業需求。因此需要一種基于計算機圖形學的方法來實現這種模型及流程的構建。具體來說，技術人員和高級服裝設計師可以將三維重建作為一個基本手段，通過引入虛擬人體這一概念來解決人們對于視覺上“真實”形象的追求問題；并結合動畫軟件來模擬人物動態過程，以達到增強用戶體驗的目的；同時還可以借助3D 打印設備或其他工具，為產品提供實物原型或虛擬樣機，使之能夠真正體現出服裝的結構特征。

不僅如此，在創建三維服裝場景圖的過程中，服裝設計師必須要考慮到一些特殊情況的存在，例如，有很多因素會影響整個服裝面料的顏色變化；或者某些材質本身就帶有一定的色差，使得衣服看起來不協調；或者因為工藝不同導致布料出現了嚴重的瑕疵等。這些都可能造成最終圖像質量的下降。而這些問題的解決都需要依靠Java3D 技術的支撐。

3.5 服裝設計工業制版的仿真

服裝設計行業制版的仿真技術，是一種利用計算機進行服裝制作工作時采用的模擬軟件。它能夠對不同款式和顏色的衣服在設計過程中所產生的變化做出準確的描述和計算，從而保證了整個設計與后續生產工作的順利進行，使設計師可以更有效地了解產品的實際情況以及工藝要求等方面的內容。具體來說，該技術主要分為以下步驟：首先，通過計算機模型來生成一個三維效果圖；其次，利用3D 建模模塊將這一視圖轉化為二維平面圖形，并根據需要繪制出相應的草圖；最后，由CAD 系統自動完成所有相關程序。這樣就實現了從產品設計到最終成品的全部流程都能按照一定規則有序地進行。因此，對于從事服裝制作、包裝或其他加工工作的人員來說，其學習及使用該技術具有較強的實用性和可操作性[5]。

除了Java3D 技術以外，原型剝離技術和三維可視縫合技術也是應用在服裝設計工業制版仿真環節中的主要技術。盡管在三者的共同作用下，目標服裝在三維視圖中的各項細節還是不能完全轉化到二維制圖中，但服裝設計師仍可利用該技術將其所設計服裝的大體參數通過二維方式展現出來，從而幫助服裝設計設盡快發現其中的問題并積極加以改進。由此可見，如何利用Java3D 技術實現目標服裝細節由三維向二維的轉化已成為未來我國三維服裝設計的發展主攻方向。

4 結語

綜上所述，Java3D 技術在我國三維服裝設計中的廣泛應用已被業內人士所認可，但該技術在實際應用中還存在著諸多問題，比如與傳統服裝二維設計之間的沖突、計算機圖形學技術作用的不完全發揮等。因此服裝設計師應及時轉變自己的傳統工作思維，不斷豐富自己的專業知識儲備，不斷增強Java3D 技術在服裝設計行業中的融入程度。