元宇宙時代下虛擬服裝的研究進展

摘 要：虛擬服裝是時尚產業中的新興領域，隨著元宇宙時代的到來，其應用場景和發展前景備受關注。為探討元宇宙時代下虛擬服裝的研究現狀和發展趨勢，首先總結了虛擬服裝運用的關鍵技術以及目前面臨的技術瓶頸；然后介紹了虛擬服裝的市場演化、應用場景等。調查研究發現，虛擬服裝技術主要包括三維建模、動態模擬、實時渲染、交互等方面，其中動態模擬和實時渲染是技術難點和熱點。這些技術的突破將進一步推動虛擬服裝領域的創新和發展，為用戶帶來更加逼真、個性化的虛擬服裝體驗。在元宇宙時代，虛擬服裝市場的應用正在不斷擴大至游戲、社交、娛樂和教育等領域，這為虛擬服裝帶來了更多機遇和挑戰，需要進一步提高技術水平和創新設計理念。

關鍵詞：數字化時裝；3D建模；增強現實；虛擬現實；區塊鏈；元宇宙

中圖分類號：TP391.41

文獻標志碼：A

文章編號：1009-265X（2024）03-0129-12

收稿日期：20230607

網絡出版日期：20231026

作者簡介：顧善琪（2000—），女，浙江湖州人，碩士研究生，主要從事計算機視覺方面的研究。

通信作者：王澤峰，E-mail：02955@zjhu.edu.cn

隨著科技進步，元宇宙技術在2021年末迎來了爆發式增長。元宇宙的概念最初于1992年被科幻作家Neal Stephenson在小說Snow Crash中提出［1］。元宇宙概念的具體定義為“一個集體虛擬共享空間，由虛擬增強的物理現實和物理持久的虛擬空間融合而創造，包括所有虛擬世界、增強現實和互聯網的總和”。其本質是對現實世界虛擬化和數字化的過程，它需要對經濟體系、內容生產、交互體驗和物理世界內容進行大量轉換。

隨著元宇宙時代的到來，虛擬現實技術逐漸融入人們的日常生活，虛擬服裝作為其中重要的應用領域備受關注。虛擬服裝利用計算機圖形學和虛擬現實技術，將虛擬影像與真實場景相結合，使用戶能夠在虛擬空間中嘗試不同的服裝款式、風格和搭配，呈現出前所未有的視覺效果和沉浸感。在這一背景下，對于元宇宙時代下虛擬服裝的研究現狀進行深入探討具有重要意義。

研究表明，虛擬服裝的發展已經取得了一定的進展。從基于3D建模技術的虛擬試衣系統，到可穿戴的數字藏品，虛擬現實、增強現實、人工智能等各種技術手段都為虛擬服裝的實現提供了可行性。然而，當前研究仍然面臨一些挑戰和問題，如虛擬試穿時需要動態模擬和實時渲染等。這些問題的解決對于虛擬服裝行業具有重要意義，當人們能夠有效地克服這些限制時，將為用戶創造出更加流暢、真實的虛擬試穿體驗。因此，解決動態模擬和實時渲染的問題是虛擬服裝行業發展不可或缺的一環，它將推動整個行業邁向新的高度，并為人們提供更多個性化、便捷的虛擬試穿服務。

針對上述問題和挑戰，本文通過對元宇宙時代下虛擬服裝的研究進行全面梳理和總結，找出關鍵技術及其應用瓶頸，并提出相應的解決思路和方法；分析當前虛擬服裝市場的演化和應用場景，探討虛擬服裝制作技術的發展趨勢，并展望未來可能實現的成果。

1 虛擬服裝技術的研究和挑戰

虛擬服裝的概念最早可以追溯到20世紀80年代的計算機圖形學。當時的模型非常簡單，如Weil［2］設計的懸掛布料的三維建模方法。雖然當時的模型無法準確地模擬真實的布料效果和動態約束，但為后續虛擬服裝的建模提供了技術支持。20世紀90年代，Kunii等［3］提出了一種基于奇點的理論，用于模擬動態約束下褶皺的動畫效果。Carignan等［4］開展了對動態約束下服裝建模方法的研究以實現更加真實的效果。Miralab工作室的“FlashBack”虛擬服裝項目是第一個真正意義上三維服裝虛擬展示的案例，除了布料模擬，還使用了人體建模、碰撞檢測、碰撞響應等技術［5］。盡管在當時開創了三維服裝虛擬展示的先河，但由于技術水平的限制，其表現效果仍有待改進，無法完全準確地模擬復雜的布料行為。隨著VR技術的發展，研究人員開始在虛擬空間中合作，借助VR技術進行服裝建模，例如Benford等［6］設計了一組計算機工具使得設計者能在協作VR環境中實現設計、生成和展示三維服裝。然而，虛擬空間中合作需要昂貴的VR設備，限制了其在實際應用中的推廣。

在21世紀初，隨著虛擬人技術得到廣泛應用，研究人員開始將虛擬服裝技術應用到虛擬人［7］上。Scholz等［8］提出了一種基于圖像的算法，該算法通過多個校準視頻攝像機，對移動狀態下的服裝進行表面重建；Furukawa等［9］提出了一種基于照片克隆人體的3D服裝建模技術，采用了多維混合高斯擬合和部分分割技術。然而，這些算法涉及多個步驟和技術，復雜度較高，并且有時無法準確地重建服裝表面。針對虛擬人的變化，研究人員已經提出了多種方法來確保服裝與身體模型相適應。例如Cordie等［10］設計的一種自適應布料動畫的方法，使得調整身體模型尺寸的同時，穿上的服裝也會自動調整尺寸；Gro等［11］提出一種使用CAD布料數據為虛擬人穿上服裝的方法。這些方法可能無法適應復雜的姿勢和動作，導致部分虛擬服裝在特定情況下無法準確地匹配身體模型。布料實時動畫也是一個備受關注的研究領域。Meyer等［12］提出了使用混合顯示隱式算法的實時算法，用于制作實時布料動畫。該方法需要大量計算來模擬和渲染虛擬布料對象的動畫效果，這可能導致較高的計算成本和較慢的實時反饋。

除此之外，研究者們還探討了如何將虛擬服裝應用于實際業務場景，例如：Hilsmann等［13］介紹了一種基于單目圖像的動態紋理疊加方法，可用于實時可視化虛擬鏡像環境中的服裝；ZHANG等［14］則提出了一種基于Kinect的虛擬試穿系統，該系統通過從Kinect中提取數據、根據數據動畫化人體模型、預設服裝位置并進行模擬等步驟，以實現更真實的試穿效果。這些方法在追蹤準確性、著色逼真性、姿勢適應的限制以及身體模型的適應性等方面存在一些不足之處。

虛擬服裝作為元宇宙的一個重要分支，其研究也在不斷深入和擴展。最初，虛擬服裝的應用對象局限于動畫和虛擬人物，然而隨著技術的進步，已擴展到真實人物身上，并開始融合AR、VR、人工智能等新興技術，以追求虛擬試穿的精確性、實時性和沉浸性。例如，Hashmi等［15］提出了一種新的架構，從照片中提取人體形狀進行姿態估計，通過GAN生成虛擬服裝，并精確地擬合到人體上；徐小春等［16］采用了CAGAN、掩碼網絡和形變網絡的組合，以實現虛擬服裝的精確擬合，并更好地保持試穿時未被遮擋住的身體部位的完整性。然而，這些方法仍然存在一些不足，如算法的復雜性和對硬件設備的依賴。

2 虛擬服裝制作關鍵技術

技術是連接自然宇宙與元宇宙的基礎與入口［17］，虛擬現實（Virtual Reality，VR）、增強現實（Augmented Reality，AR）、混合現實（Mixed Reality，MR）、人工智能（Artificial Intelligence，AI）、云計算、5G通信、數字孿生和區塊鏈等底層支撐技術都有望在未來一段時間進入成熟期，為虛擬服裝的實現提供技術保障。虛擬服裝生成涉及從設計師生產到用戶購買和使用的多項流程，關鍵技術如圖1所示。

在虛擬服裝的制作階段，設計師首先根據自己的創意設計虛擬服裝的樣式和顏色，然后使用3D建模技術創建人體建模及虛擬服裝模型。3D建模技術是一種利用計算機軟件來創建和操作三維物體的技術，可以實現對服裝的形狀、大小和細節的精確控制，同時應用貼圖和UV貼圖等紋理處理技術以增加服裝模型的真實感和細節。UV貼圖是一種將三維模型表面展開為二維平面并進行紋理編輯的技術，可以實現對服裝的精確和靈活的紋理控制。此外，設計師還可以運用人工智能技術進行智能生成或優化設計。

在虛擬服裝的交易階段，設計師將制作完成的虛擬服裝上傳到專門的平臺上進行展示和銷售。用戶可以在平臺上瀏覽不同風格和類型的虛擬服裝，并通過手機或平板電腦利用AR技術進行虛擬試穿。AR是一種將虛擬物體疊加到真實環境中的技術，可以讓用戶在個人電子設備上查看自己穿著虛擬服裝的效果，并進行調整或選擇。在試穿過程中，MR技術收集和實時渲染用戶的面部、身體和其他數據。MR是一種將真實環境與虛擬環境融合在一起的技術，可以讓用戶與虛擬物體進行交互，并感受到更強烈的沉浸感。當用戶決定購買虛擬服裝時，通過區塊鏈技術來完成安全和信任保護的交易。區塊鏈是一種利用分布式賬本來記錄和驗證交易信息的技術，可以防止數據被篡改或偽造，并保證交易的透明和公正。

在虛擬服裝的交付階段，用戶將已經購買的虛擬服裝保存在自己的數字衣櫥中，并提供一張身穿貼身衣物的照片。設計師使用圖像合成技術將虛擬服裝合成到用戶上傳的照片中。圖像處理是一種將多張圖像融合在一起的技術，可以讓設計師在不影響原始圖像質量的情況下，將虛擬服裝與用戶的身體、背景相匹配。在完成細節處理后，設計師將圖片返回給用戶。

2.1 AR、VR與MR技術

2.1.1 AR技術

AR［19］全稱為Augmented Reality，即增強現實技術。AR技術是指通過計算機生成虛擬對象，運用三維注冊技術將其“放置”于現實世界中，進而借助顯示技術和交互技術，AR技術的目標是讓用戶在感知到虛擬對象的存在，同時能與之產生交流互動［20］。

AR技術常被用于為用戶展示虛擬服裝和提供試穿體驗，AR試穿可以使用戶無需親身體驗就能夠快速獲得其衣物款式和顏色的效果預覽，并突破了線下試衣的時間和空間限制。國內外不少的虛擬服裝購買平臺都已經推出了AR試穿的功能，如Zero10支持通過拍攝照片或者視頻進行AR試穿。Chu等［21］對VR和AR中的虛擬試鞋應用進行了比較研究，通過最小顯著性差異法（Least-Significant Difference，LSD）進行分析得到AR試穿體驗感比VR試穿體驗感更接近真實試穿。而Song等［22］更加關注試穿體驗的沉浸感和購買決策。此外，Zhang等［23］提出了使用視覺-觸覺幻覺的技術，可以通過給用戶帶來更真實的觸覺感受，進一步增強用戶的虛擬試穿體驗。Jadhav等［24］探討了如何將線下購物體驗帶到線上平臺，以便用戶能夠在家中使用AR試穿試衣服。此外，研究者還開發了針對智能手機的AR試穿系統，如An等［25］提出的ARShoe，該系統采用了新穎的多分支網絡來同時實現姿態估計和分割，并提出了解決試穿過程中3D鞋模型被遮擋的問題。

然而，在AR技術被充分運用在虛擬服裝試穿領域之前，還有許多技術瓶頸需要突破，其中包括：a）視覺感知和跟蹤存在精度不高、對多樣性場景適應性差等；b）目前常用的AR顯示技術的屏幕顯示效果有限；c）目前的AR交互技術主要依賴觸摸屏幕、手勢識別等，在操作上存在一定的限制和不便利性。

雖然AR技術在虛擬服裝試穿領域具有巨大潛力，但目前仍需解決視覺感知和跟蹤問題，改進AR顯示技術，并開發更先進的交互技術。

2.1.2 VR技術

VR［26］全稱Virtual Reality，即虛擬現實技術。VR技術是指通過計算機生成一種虛擬環境，用戶通過頭戴式設備以自然的方式（如頭部轉動、眼球轉動、手勢等）與該環境交互多種感官得到刺激，從而讓用戶產生仿佛置身在真實環境中的感覺。其核心特性可歸納為“3I”，即Immersion（沉浸性）、Interaction（交互性）、Imagination（想象性）［20］。

用戶帶上頭顯之后只能看到計算機生成的畫面，而當人轉動頭部時，頭顯上的陀螺儀能夠及時通知圖像生成引擎更新實時畫面，使用戶感覺自己在看一個虛擬空間。常用的VR設計工具有Unity、Unreal Engine、Blender等。通過提供逼真的虛擬體驗和強大的交互性，VR技術為時裝設計師和消費者帶來了更多創新和便捷的選擇。例如，Yang等［27］探究了VR在時裝設計協作中的潛力，提出了可行的分類方法。此外，Sarakatsanos等［28］在研究中編寫了一種交互式的VR應用程序，用于進行精確的時裝試穿和測試。這些研究表明，VR技術在虛擬服裝領域中已經得到了廣泛的應用。

另外，通過VR技術可以建立元宇宙中的虛擬社區，為用戶提供一個分享、交流和展示虛擬服裝的社交平臺。使用虛擬服裝裝扮自己的數字化身也是VR社交中不可或缺的一部分，例如，美國虛擬服裝購買平臺DressX支持在頭戴Quest頭顯的Meta平臺上購買和展示虛擬服裝來彰顯個性，高沉浸感的購物環境。

VR技術在虛擬服裝領域的應用具有巨大潛力，但也面臨一些技術瓶頸：a）運動追蹤技術仍存在精度不高。延遲較大等問題，互動體驗有待進一步提升。b）虛擬環境建模和內容創作需要大量人力和資源投入。

未來的技術進步和創新可以通過改進運動追蹤技術，提高精度和降低延遲，實現更加真實和自然的交互體驗。同時，虛擬環境建模和內容創作工具的發展也能夠幫助降低制作成本和門檻，提高效率和質量。

2.1.3 MR技術

MR［29］全稱Mixed Reality，即混合現實技術，是VR技術的進一步發展，通過對現實與虛擬世界的物體搭建一個相互反饋體驗感受的信息路徑。用戶可以通過專門的MR設備在真實環境中與虛擬物體進行交互，其中的虛擬物體會隨著用戶在真實世界中移動而發生變化，從而營造出更加真實的體驗。

2022年9月，Meta在倫敦舉辦了首個沉浸式MR時裝秀：Queen of the Metaverse。這場時裝秀一共展示了3款虛擬服裝，每款都有AR和VR兩種版本，以及對應的實體服裝。設計師們借助虛擬現實工具在數字空間中構建時裝模型，將虛擬時裝呈現給觀眾。觀眾通過AR眼鏡或頭戴式設備可以體驗到虛擬時裝在真實環境中的展示效果。

Yang等［30］使用RGB-D相機，利用MR技術將虛擬鞋子疊加在真實腳部圖像上進行試穿，提高了用戶對鞋子的選擇滿意度。在營銷方面，Koontz等［31］提出了一種基于MR的“混合現實營銷”策略，通過將虛擬服裝與真實環境相融合，使用戶更加直觀地感受到時裝的魅力，提高購買率。然而，在MR應用中，準確的空間定位和深度感知是至關重要的，需要依靠先進的計算機視覺技術和傳感器設備。例如，在虛擬試穿系統中，需要精確地捕捉人體姿態，建立人體三維模型，并將其與虛擬服裝相融合，從而實現真實的試衣體驗［30］。因此，未來需要繼續優化MR技術，在計算機視覺、傳感器、算法等方面進行深入研究，為虛擬服裝領域的創新提供更加廣闊的空間［32-33］。

MR技術在虛擬服裝領域的應用為用戶帶來了更加真實、沉浸的時尚體驗。然而，MR技術仍面臨一些挑戰：

a）MR技術需要準確地感知用戶和物體在現實世界中的位置和姿態，并將虛擬物體與真實環境進行精確的疊加。目前在實時高精度的空間定位和跟蹤方面仍存在挑戰，需要更先進的傳感器設備和算法支持。

b）MR技術實時的虛實融合和交互效果，對計算資源有較高的要求。延遲會降低用戶體驗，并且可能導致暈動癥等不適感。

針對以上挑戰，通過引入更先進的傳感器設備和算法支持，可以提升MR技術在空間定位和跟蹤方面的準確性和實時性。同時，計算資源的性能將不斷提升，可以滿足實時虛實融合和交互的需求。未來的研究將進一步擴展MR技術在虛擬服裝領域的應用潛力，為用戶帶來更加出色的時尚體驗。

AR、VR以及MR 3種技術在虛擬時裝應用方面的對比如表1所示，這些前沿技術在數字領域中引領了一場革命，將虛擬與實際世界巧妙地融合，為用戶帶來了全新的感官體驗。

2.2 AIGC與深度學習

利用人工智能技術生成內容，即AIGC［34］（AI Generated Content），是一種新型的內容創作方式。它整合了人工智能與大數據、云計算、5G等多個技術領域，形成了一種獨特的創作過程。

2022年OpenAI推出ChatGPT等強大模型，促進了人工智能在語言和圖像領域的快速發展，同時開源模式普及和商業應用推動為AI技術注入強大動力，實現了與人類自然交流以及逼真圖像生成的重要突破。

深度學習技術能夠學習樣本內部的統計規律和特征，得到超越人工特征的識別效果［35］。生成對抗網絡［36］（Generative Adversarial Nets，GAN）是一種基于對抗學習的深度生成模型，在2014年首次提出。它主要由生成網絡（Generator）和判別網絡（Discriminator）兩部分組成，生成網絡負責生成

模擬數據，判別網絡負責判斷輸入的數據是真實的還是生成的。生成網絡不斷優化自身生成的數據，使得判別網絡無法準確判斷其真偽；同時，判別網絡也在不斷優化自己，以提高對真實與生成數據的準確判斷能力。兩者之間形成了一種對抗關系，推動彼此的進步。

一個生成虛擬服裝圖片的GAN結構［36］如圖2所示。在擁有大量虛擬服裝圖片時，同時希望通過GAN生成一些能夠以假亂真的服裝圖片。生成網絡G接收隨機噪聲作為輸入，并基于此生成一

張新的樣本，判別網絡將真實樣本與生成樣本同時輸入，并對它們進行分類預測，以此區分兩種類型的圖像的真偽［37］。在此基礎上還發展出一系列的改進GAN網絡，例如上文中談到的語言生成模型chatGPT和繪圖模型Midjourney的核心算法都是GAN。

然而，目前生成模型仍存在一些技術瓶頸：

a）生成模型在細節、紋理和真實感方面仍存在一些不足，生成的虛擬服裝可能缺乏細膩的紋理和真實的光影效果，難以完全滿足用戶的審美要求。

b）生成模型需要大量的樣本數據進行訓練和學習，但虛擬服裝的數據集通常比較有限，缺乏豐富的虛擬服裝圖像和相關數據會限制模型的學習能力和生成效果。

盡管存在這些技術瓶頸，但生成式人工智能和大語言模型產品的演化為元宇宙的內容生產提供了創新思路，對虛擬服裝行業的發展具有重要意義。AIGC將成為未來虛擬服裝行業建設中重要的內容生產力工具，進行智能生成或優化設計。通過進一步改進模型的生成效果和解決數據限制問題，可以提升虛擬服裝生成的真實感和多樣性，從而更好地滿足用戶需求。

2.3 3D建模

在虛擬服裝制作的過程中，3D建模技術至關重要，涉及人體建模和服裝建模等關鍵領域。虛擬服裝業常見的3D建模軟件有CLO3D、Style3D等，它們都以mesh為基礎，計算速度快，并且能夠呈現逼真的虛擬服裝效果。

在人體建模階段，通過數據采集和網格化技術，收集真實人體的形狀和尺寸信息，轉換為三維網格，并進行優化和細節調整，以創建逼真的虛擬人體模型。這確保了虛擬服裝在人體上能夠準確貼合，并通過動畫綁定實現動態效果的展示。

在服裝建模階段，設計師根據多種服飾材料和設計靈感，進行紋理映射和縫合操作，將服裝圖案應用到虛擬人體模型上，以體現虛擬服裝的樣式和細節。此外，還需考慮光照和渲染等參數，確保虛擬服裝在虛擬環境中呈現出逼真的效果。對于需要展示動態效果的虛擬服裝，動畫綁定和模擬技術也起到至關重要的作用。

在虛擬服裝制作中，場景建模可以與虛擬服裝的設計相對獨立，無需考慮虛擬服裝和人體的交互性。這種獨立性有助于提高制作效率，并為用戶帶來更好的視覺體驗，同時提供了更多的靈活性。

研究人員一直致力于開發新的方法和技術來實現更加真實的虛擬服裝設計。Liu等［38］提出了一種基于表面建模技術的人體3D服裝設計方法，他們使用表面提取算法提取人體表面數據并建模，再根據這個模型設計服裝，以提高虛擬服裝的真實度。Ma等［39］提出了使用點云對人物服裝的幾何結構進行3D建模，從而更好地捕捉服裝的形狀和細節。

目前3D建模技術上仍然存在一些不足：

a）創建高質量的3D模型需要大量的時間和專業技能。

b）在虛擬服裝應用中，需要將3D模型實時渲染，并保持較高的幀率和流暢度呈現給用戶，復雜的模型和紋理映射可能會導致性能問題，需要對模型進行優化和減輕負載，以提供流暢的虛擬體驗。

針對以上技術瓶頸，目前已經有一些解決辦法和改進措施，例如，簡化建模工具和自動化建模算法的發展可以幫助普通用戶更快速地創建高質量的3D模型。此外，優化算法和高性能計算設備的使用可以提高虛擬服裝應用的性能，確保實時渲染和流暢的交互體驗。

2.4 區塊鏈技術

區塊鏈技術本質上是一個共享的數據庫，主要采用分布式記賬的方式，結合底層的數據加密、智能合約、點對點傳輸等技術，使存儲在其中的信息和數據具有不可偽造、不可刪除、可以追溯等特點［40］，使交易更加快速安全。

由于虛擬服裝的數字化形態具有易復制、易分發等特點，容易遭受盜版或侵權行為，運用區塊鏈等技術可以實現虛擬服裝的版權保護［41］。區塊鏈可以用于記錄虛擬服裝的來源和所有權，并跟蹤其使用歷史，確保虛擬服裝的版權不會被侵犯［42］，并且防止偽造的虛擬服裝流入市場。區塊鏈去中心化的特性使得虛擬服裝可以更加自由地購買和出售［43］，同時降低交易的成本和風險。

Xu等［44］提出了一種基于區塊鏈技術、加密地址和地址訪問模型的新型通信方式，為所有用戶、設備以及服務等在元宇宙中的貢獻提供了保障。Prajapati等［45］介紹了一種基于區塊鏈和物聯網技術的可持續虛擬閉環供應鏈，為實現循環經濟提供了技術支撐。Liu等［46］提出了一種利用區塊鏈技術實現低延遲和多設備參與的VR流傳輸的方法。這些研究成果為元宇宙中的用戶、設備和服務提供了保障，構建了可持續的虛擬供應鏈，實現了低延遲多設備參與的VR流傳輸，這為虛擬服裝領域的創新與發展開辟了新的可能性。

區塊鏈技術在虛擬服裝領域的應用也存在一些技術瓶頸：

a）區塊鏈主流的公鏈以太坊的出塊時間在"12～15 s之間，高延遲和低吞吐量等問題需要優化網絡拓撲結構，提高網絡的可擴展性，以提高交易的速度。

b）加密算法是區塊鏈技術的核心，同時也限制了區塊鏈技術的計算速度，需要提高加密算法的計算速度。

盡管存在這些技術瓶頸，相關研究成果展示了區塊鏈技術在虛擬服裝產業中的潛力，包括版權保護、供應鏈管理和流傳輸等方面。隨著區塊鏈技術的不斷發展和完善，相信這些技術瓶頸將逐漸得到解決，為虛擬服裝產業的技術創新和發展提供更好的支持。

3 虛擬服裝市場發展

3.1 虛擬服裝市場發展

全球知名市場數據研究平臺CB Insights在2020年初的一份趨勢報告中指出，隨著元宇宙和數字身份的崛起，許多品牌將全面投入“數字化身經濟”當中。相較于其他領域的品牌，時尚領域品牌更加積極地擁抱數字化。

早在2019年，荷蘭阿姆斯特丹的數字服裝公司The Fabricant就推出了全球首件在區塊鏈上完成交易的虛擬服裝——Iridescence彩虹裙［47］，以9500美元成交，從此引領時尚行業邁向虛擬服裝的新領域。區塊鏈的特性使得這件純電子時裝成為可追蹤、可交易、可收藏的虛擬藝術品［48］，同時加深了它身上新科技的烙印。根據英國時尚購物平臺LYST與The Fabricant合作發布的《2021數字時尚報告》［49］顯示，全球有35億人是數字時尚購買用戶，在總購買力中超過55%，意味著近一半的用戶可以成為數字時尚購買用戶。

2021年2月20日，奢侈品牌Gucci與虛擬社交平臺Zepeto展開跨界合作，在該應用中推出了Gucci系列服裝、手袋、鞋履等［50］。在2021年5月，Gucci與Roblox平臺合作，開設了為期兩周的限時空間Gucci Garden，用戶可以在其中用虛擬貨幣購買裙子和太陽鏡來裝飾自己的3D虛擬角色。第二年5月，Gucci第二次與Roblox合作，推出了永久項目“Gucci Town”［51］。Gucci Town是一個開放型廣場，包括迷你游戲高地、創意角落、工藝館、自拍街、咖啡館以及一家虛擬Gucci門店。社區成員可以在咖啡館內休息和交友，在門店內花費1.2美元到9.0美元為自己的虛擬形象購買Gucci服裝。同年9月，奢侈品牌Balenciaga與知名游戲《Fortnite》合作，在游戲中開設了虛擬商店出售虛擬服飾，而這些服飾會與線下同步銷售［52］。

除了上述奢侈品時尚公司，新興的科技公司也開始進入虛擬服裝領域，其中包括DressX、Zero10、Tribute Brand等。它們專注于提供虛擬服裝服務，并且逐漸成為虛擬服裝領域公眾關注的焦點，國內外虛擬服裝平臺如表2所示。2022年3月，知名虛擬世界平臺Decentraland成功舉辦了全球首屆元宇宙時裝周活動，這也是首次在虛擬世界舉行時裝周活動［53］。在為期四天的虛擬活動中，參觀者可以欣賞完全數字化的時裝秀，參加品牌后續的派對活動，也可以購買秀場中的虛擬服飾來裝扮自己的數字化身。而中國市場也表現出了同樣的熱度，大型社交社區小紅書2022年推出了R-SPACE，提供虛擬服裝專屬頁面和元宇宙穿搭，2023年進而整合Conflux鏈上NFT，可聯動R-SPACE藏品進行展示。

3.2 虛擬服裝的制作與使用

虛擬服裝的設計師使用3D建模軟件進行服裝設計和建模。目前用戶購買虛擬服裝后并不能實際穿戴，而是需要提供一張自己穿著貼身服裝的照片或視頻，設計師建模中進行動作捕捉，渲染之后，再進行進一步的細節和編輯處理，最終將穿著虛擬服裝的照片返還給購買用戶。

虛擬服裝制作階段的步驟涉及多個復雜過程，需要掌握3D建模、貼圖映射、色彩合成、角色動畫技術等技術。虛擬服裝設計師通常使用Style3D、CLO3D、VStitcher、Optitex、Zbrush等軟件進行創作。第一步，需要建立參數化的人體建模；第二步，繪制二維服裝基礎樣板，虛擬縫合到人體模型上，再通過反復交互修改進行三維服裝設計效果的有效檢查，生成符合人體的三維服裝模型；第三步，根據不同的設計需求進行面料參數調整，盡可能用真實的物理數據進行建模，調整面料屬性并進行服裝的舒適度檢測；第四步，對虛擬服裝進行靜態及動態展示［54］。在靜態展示中便于觀察服裝在靜止狀態下的垂墜效果；動態顯示一般觀察服裝的整體效果［55］。

完成虛擬服裝的初步制作之后，設計師還要對購買用戶上傳的個人照片進行人體分割、姿勢估計和尺寸校準等處理，以便后續的虛擬服裝合成。在考慮光線、渲染、凹凸貼圖等參數之后，完成圖像制作。最后，設計師將設計好的虛擬服裝與用戶上傳的照片進行合成，并通過應用展示給用戶。

用戶購買及使用虛擬服裝的步驟如圖3所示，首先，用戶在虛擬服裝平臺上瀏覽設計師們的作品，選擇心儀的虛擬服裝進行AR試穿。一旦找到滿意的款式，用戶可以直接購買并將其保存到平臺的數字衣柜中。接著，用戶可以上傳自己身著貼身衣物的照片。這些照片經過設計師的處理后，將獲得比AR試穿更加精確的身著虛擬服裝的照片。最后，用戶有權選擇將穿著虛擬服裝的內容發布到社交媒體上，與他人分享這一虛擬試穿體驗。這樣的過程使得虛擬服裝能夠成為用戶購物和時尚體驗的一種全新方式。

3.3 虛擬服裝應用場景

虛擬服裝的多功能性和靈活性為用戶創造了更加豐富多樣的虛擬體驗，且在不同領域中發揮著積極的作用，應用場景廣泛而多樣，如：

a）虛擬化身：虛擬服裝可用于在元宇宙中自定義化身。這允許用戶表達他們的個人風格，并創建反映他們個人身份的獨特化身。

b）虛擬活動：虛擬服裝可用于虛擬活動，如音樂會、時裝秀和社交聚會。這讓用戶可以盛裝出席活動，并以更身臨其境的方式參與體驗。

c）游戲：虛擬服裝可以在游戲中用于定制角色和打造獨特外觀。這可以為游戲體驗增加一個新的沉浸感和定制水平。

d）電子商務：虛擬服裝可以用于電子商務，允許用戶在購買衣服之前試穿。這可以幫助用戶在不必去實體店的情況下找到合適的尺碼和合身度。

e）社交媒體：虛擬服裝可以在社交媒體上用來表達個人風格并與他人建立聯系。這可以幫助用戶創建更具吸引力和視覺吸引力的內容。

4 結 語

虛擬服裝技術的發展已經取得了令人矚目的進展，然而在進一步推動其發展的過程中，仍然需要解決一些技術問題。

a）虛擬服裝的設計、制作和展示需要先進的技術支持，包括3D建模、VR、AR等，以提高視覺效果、逼真度和互動性。為了提供更真實、準確的試穿體驗，虛擬服裝技術需要克服人體建模和服裝模型優化方面的技術困難。人體建模涉及到獲取用戶身體參數，以及精確地還原人體形態、肌肉運動等細節。服裝模型優化包括考慮不同材質、光影效果、衣物的細節和特征等，以在虛擬環境中呈現出逼真的服裝效果。未來的研究可以致力于提高身體掃描技術的精度和便捷性，以及開發更高效的算法和工具，從而更好地構建身體和服裝模型。

b）用戶認知和接受程度也是虛擬服裝市場亟需考慮的問題。虛擬服裝的概念相對較新，用戶對于虛擬服裝的認知和接受程度仍有限。許多購買用戶更傾向于購買傳統實物服裝，對于虛擬服裝的興趣和需求有一定的局限性。因此，教育和推廣工作是市場發展的關鍵。虛擬服裝技術需要與人工智能技術相結合，以提高數據處理和分析能力，更好地滿足個性化定制需求。通過采集和分析大量用戶的個人喜好、體型數據和購買歷史等信息，可以實現精準的款式推薦和試穿建議。人工智能還可以通過強化學習等技術，不斷優化虛擬服裝效果，并根據用戶反饋進行調整和改進。此外，還可以借助機器學習和數據挖掘等技術，實現更好的價格定位、庫存管理和供應鏈優化，從而提供更優質、高效的個性化定制服務。

c）由于每個人的身體尺寸和形狀不同，如何確保虛擬服裝適合每位用戶是一個挑戰。虛擬試穿體驗需要克服距離和設備限制，提高交互體驗的流暢性和自然度。當前主要采用的虛擬現實和增強現實技術在硬件設備方面還存在一些限制，如分辨率低、延遲和視覺逼真度不夠等問題。未來的發展可以聚焦于開發更先進的MR設備，以提供更高質量的虛擬試穿體驗。同時，還可以探索其他交互方式，如手勢識別、語音交互和眼球追蹤等，以提供更多元化、自由度更高的試穿體驗。

d）虛擬試穿過程中涉及用戶身體數據和個人喜好等敏感信息的處理和存儲，隱私問題成為了亟待解決的難題。在推動虛擬服裝技術發展的同時，必須加強數據保護和安全措施，以確保用戶隱私得到妥善保護。此外，還應該關注虛擬服裝技術對消費習慣、環境可持續性和文化多樣性等方面的影響，以確保其發展與社會價值和倫理原則相符。

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Abstract：

Virtual clothing is a virtual reality application based on computer technology. Its background and purpose are to provide people with a new fashion experience. With the rapid development of virtual reality technology， virtual clothing has begun to show more and more application scenarios， such as virtual fitting and metaverse. Virtual clothing can not only provide consumers with a better shopping experience， but also reduce the cost of the brand and reduce environmental pollution. Therefore， there are great"potential and development space for the research and application of virtual clothing.

The research of virtual clothing began in the 1980s. Early studies mainly focused on physical simulation technology of cloth. For example， in 1986， Weil proposed a method based on cloth synthesis. Subsequently， Terzopulos extended it to elastic deformation and inelastic deformation， such as the elastic deformation model proposed in 1987 and the inelastic deformation model concerning viscoelasticity， plasticity and fracture proposed in 1988. Researchers are committed to improving the realism and fidelity of virtual clothing， and effectively reducing the amount of calculation and simulation complexity.

With the continuous advancement of technology， the research of virtual clothing has gradually shifted to application. Aiming at the bottleneck problem of virtual fitting， many studies have focused on optimizing the fitting process. For example， Koo proposed the problem of semi-drag skirt cutting angle in 2009， while Wang and Liu developed a virtual fitting platform based on CLO3D in 2020.

In the context of the metaverse， the research of virtual fashion is increasingly focused on the integration of cutting-edge technologies such as artificial intelligence and blockchain， like artificial intelligence-based textile feature modeling， and probability distribution model of virtual try-on experience. In addition， with the development of blockchain technology， the application of non-homogeneous tokens （NFT） in the field of virtual fashion has also begun to receive attention. For the display of virtual fashion， virtual try-on systems based on technologies such as augmented reality （AR） and virtual reality （VR） in existing research have broad application prospects.

Virtual clothing is always committed to providing a new fashion experience. In the past few decades， researchers have made a lot of progress from physical simulation to the application ofmetaverse. In the future， virtual clothing will continue to grow and develop， and will be applied in more markets and application scenarios. At the same time， the emergence of various emerging technologies will also bring new opportunities and challenges to the development of virtual clothing. Therefore， researchers need to continue to pay attention to the development trends and needs of the virtual clothing field， and propose more innovative solutions to promote the rapid development of virtual clothing technology.

Keywords：

digital fashion; 3D modeling; augmented reality; virtual reality;blockchain; metaverse