三維服裝設(shè)計中Java3D 技術(shù)的應(yīng)用研究

卜創(chuàng)堃

（廣西紡織服裝設(shè)計研究所有限公司，廣西 南寧 530001）

1 Java3D 技術(shù)簡介

Java3D 技術(shù)是一種基于圖形用戶界面的三維動畫制作系統(tǒng)，它具有強(qiáng)大而直觀的交互式界面。在該系統(tǒng)中，用戶可以通過對三維對象進(jìn)行快速繪制和編輯來創(chuàng)建、修改或刪除二維模型；也可根據(jù)需要將圖形轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)文本，從而實(shí)現(xiàn)從一個平面到另一空間上任意位置之間的轉(zhuǎn)換。此外，還能利用所建立的三維實(shí)體與相應(yīng)的環(huán)境數(shù)據(jù)交互顯示出各種動態(tài)場景，這也是目前Java3D 技術(shù)在三維服裝設(shè)計領(lǐng)域中的重要應(yīng)用體現(xiàn)。

2 Java3D 技術(shù)應(yīng)用在三維服裝設(shè)計中的必要性

2.1 推動三維服裝設(shè)計的現(xiàn)代化發(fā)展

Java3D 技術(shù)能夠推動三維服裝設(shè)計的現(xiàn)代化發(fā)展。具體來說，在Java3D 軟件中可以實(shí)現(xiàn)服裝設(shè)計師與面料供應(yīng)商之間信息共享和實(shí)時交互，服裝設(shè)計師可以通過設(shè)計流程管理來優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計方案，并采用動態(tài)規(guī)劃方法進(jìn)行生產(chǎn)計劃制定[1]。與此同時，利用虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)對服裝產(chǎn)品的工藝過程及生產(chǎn)工藝模型進(jìn)行模擬仿真，還能大大提高三維服裝設(shè)計的工作效率與質(zhì)量，加快我國服裝行業(yè)與設(shè)計行業(yè)向現(xiàn)代化發(fā)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(tǒng)，預(yù)計在未來幾年內(nèi)，隨著我國服裝業(yè)的迅速崛起，Java3D 技術(shù)將會發(fā)揮越來越重要的作用。

2.2 加強(qiáng)三維服裝設(shè)計各環(huán)節(jié)的有效銜接

Java3D 技術(shù)將服裝制作過程中最關(guān)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(shí)時渲染等新概念，將設(shè)計理念融入服裝制造過程中，以實(shí)現(xiàn)對面料材質(zhì)及工藝要求更加精準(zhǔn)化和精細(xì)化，并提高產(chǎn)品整體性能。

不僅如此，通過對傳統(tǒng)手工模式下的縫制方式進(jìn)行改進(jìn)，運(yùn)用基于PHP 開發(fā)平臺，Java3D 軟件可幫助設(shè)計師從復(fù)雜煩瑣的工序中解脫出來，專注于一件簡單又有創(chuàng)意的作品創(chuàng)作。在Java3D 系統(tǒng)中可以直觀顯示各種數(shù)據(jù)信息，包括尺寸、線跡位置、材料屬性等，還能查看當(dāng)前所需顏色以及配色方案，為后期修改提供參考依據(jù)，甚至直接生成最終效果圖，讓設(shè)計者能真正體驗(yàn)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(fèi)者多樣化美的體驗(yàn)

從最初簡單地基于圖形而設(shè)計服裝到現(xiàn)在采用更多元素來豐富衣服造型、顏色和材質(zhì)等方面的表現(xiàn)；從單一平面形式向立體形態(tài)過渡等等都是Java3D 技術(shù)應(yīng)用在服裝面料上的結(jié)果。Java3D 技術(shù)與傳統(tǒng)的二維設(shè)計模式相比，具有以下優(yōu)勢：①能夠提供更加逼真、真實(shí)的視覺效果。②可以使設(shè)計師更好地了解產(chǎn)品及客戶需求并將其融入產(chǎn)品設(shè)計之中。③可以對設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。目前，Java3D 技術(shù)已經(jīng)成為流行趨勢之一。作為一種新的數(shù)字媒體方式，它為人們帶來了全新的體驗(yàn)空間[2]。隨著社會經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高以及生活環(huán)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(dá)自己的思想。因此，如何讓消費(fèi)者看到一個既能滿足審美要求又體現(xiàn)企業(yè)文化內(nèi)涵的服飾圖案便顯得尤為重要，這也是Java3D 技術(shù)在三維服裝設(shè)計中的體現(xiàn)。

3 Java3D 技術(shù)在三維服裝設(shè)計中的具體應(yīng)用

3.1 三維服裝設(shè)計系統(tǒng)的建立

三維服裝設(shè)計系統(tǒng)的建立是整個服裝設(shè)計的關(guān)鍵和核心環(huán)節(jié)，只有通過該系統(tǒng)來對相應(yīng)服裝模型進(jìn)行設(shè)計和研究，整個服裝設(shè)計工作才能具備較高強(qiáng)度的穩(wěn)定性和可實(shí)施性。該系統(tǒng)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(biāo)服裝衣片由三維向二維轉(zhuǎn)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(gòu)建

在對三維人體模型的構(gòu)建上，設(shè)計人員必須通過相應(yīng)的技術(shù)手段對用于建模和服裝設(shè)計的各項數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集和整理。常見于三維服裝設(shè)計信息數(shù)據(jù)收集的方式除了有人體特征尺寸的實(shí)際收集以外，還有數(shù)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(guān)機(jī)械設(shè)備。由于該儀器配備了較為先進(jìn)的系統(tǒng)和技術(shù)，能夠?qū)δ繕?biāo)的體型特征、身高等進(jìn)行詳細(xì)掃描，并由此生成人體模型數(shù)據(jù)表，以供服裝設(shè)計人員所使用；而對于數(shù)字照片來說，通過設(shè)計人員的多角度與全方位觀察，能夠?qū)⑷梭w在不同角度下的形態(tài)特征完全展現(xiàn)出來。這些信息采集與整合方式不僅是Java3D 技術(shù)在三維服裝設(shè)計中的有效體現(xiàn)，還是促進(jìn)整個三維服裝設(shè)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(shè)備可以快速獲取服裝款式的樣衣以及各部位關(guān)鍵參數(shù)，為設(shè)計師提供一個全面準(zhǔn)確地掌握各種服飾類型特點(diǎn)的平臺。同時，基于該設(shè)備還能實(shí)現(xiàn)對服裝整體結(jié)構(gòu)及細(xì)節(jié)方面的精細(xì)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(fēng)格需求的提升。

3.1.2 二維衣片向三維衣片的有效轉(zhuǎn)化

為了盡可能在確保三維服裝設(shè)計極富成效的同時簡化設(shè)計流程，減輕工作壓力和負(fù)擔(dān)，設(shè)計人員還應(yīng)盡可能協(xié)調(diào)好傳統(tǒng)服裝二維設(shè)計與新型服裝三維設(shè)計之間的關(guān)系。具體來說，設(shè)計人員應(yīng)先根據(jù)現(xiàn)實(shí)需求和個人想法利用三維服裝設(shè)計系統(tǒng)進(jìn)行二維衣片的生成，然后對已生成的二維衣片進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)補(bǔ)充，在進(jìn)行多次優(yōu)化后逐漸推動目標(biāo)二維衣片向三維衣片的轉(zhuǎn)化，并在此過程中獲取相應(yīng)的三維立體化人體服裝模型。這樣一來，服裝設(shè)計成品就能通過計算機(jī)和三維服裝設(shè)計系統(tǒng)更加直觀的展現(xiàn)在設(shè)計人員面前，大大提高了服裝設(shè)計的總體效率和質(zhì)量，增強(qiáng)了服裝設(shè)計的可行性與內(nèi)在技術(shù)性[3]。

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

3.2 三維服裝設(shè)計平臺的可視化應(yīng)用

三維服裝設(shè)計平臺的可視化應(yīng)用是以Java3D 為技術(shù)核心，基于Web GIS 和PHP 語言開發(fā)的服裝制作系統(tǒng)。它能夠?qū)⒂脩粼谠O(shè)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(shè)計師進(jìn)行溝通。目前該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于多個品牌產(chǎn)品上，其界面友好、操作簡便，極大地方便了消費(fèi)者使用。

以三維服裝面料及輔料管理系統(tǒng)平臺為例，本平臺系統(tǒng)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(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)三部分并還可以在此基礎(chǔ)上繼續(xù)細(xì)分為三維服裝原料采購系統(tǒng)、三維服裝成品庫系統(tǒng)以及三維服裝生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，對各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)采集、存儲、加工處理等實(shí)現(xiàn)自動化控制。不僅如此，該系統(tǒng)能對面料庫存情況及時反映，使企業(yè)及時掌握原材料的市場狀況、價格變動、質(zhì)量水平以及客戶需求變化等方面信息，并可以根據(jù)實(shí)際需要為服裝設(shè)計師提供不同規(guī)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(tǒng)平臺主要有兩個方面的特點(diǎn)。一方面，采用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法，具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性、擴(kuò)展性好、易于維護(hù)、便于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，并且對系統(tǒng)功能要求不高；另一方面，集成了多種相關(guān)數(shù)據(jù)庫接口，如HTML代碼編輯器（JSP）、VB 程序接口、MVC 設(shè)計模式等，使得該軟件具備較強(qiáng)的實(shí)用性。

3.3 三維服裝設(shè)計手法的變更

3.3.1 服裝設(shè)計的三維動態(tài)展示

服裝設(shè)計的三維動態(tài)展示是通過計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來完成的，其中包括服裝CAD 系統(tǒng)中二維圖形到三維立體模型的轉(zhuǎn)化、基于Open GL 實(shí)現(xiàn)二維圖形處理與三維空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、利用Visual C++6.0 開發(fā)環(huán)境和MFC 框架設(shè)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(yīng)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(tǒng)所采用的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：建立數(shù)據(jù)庫文件結(jié)構(gòu)、創(chuàng)建參數(shù)化曲線曲面庫、運(yùn)用VBScript 工具生成動態(tài)鏈接庫函數(shù)以及應(yīng)用Creator 軟件進(jìn)行三維建模。同時還對該軟件界面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，使得它既具備傳統(tǒng)的友好人機(jī)界面又能夠滿足不同使用者的需求，并且可根據(jù)實(shí)際情況改變其交互形式，從而達(dá)到更好的人機(jī)交互目的[4]。

3.3.2 Java3D 技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的有效融合

Java3D 技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有效融合的作用主要體現(xiàn)在三維衣片展示環(huán)節(jié)中。受傳統(tǒng)設(shè)計理念與技術(shù)水平的限制，傳統(tǒng)服裝設(shè)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(jìn)行打版，并根據(jù)模特試穿結(jié)果明確該服裝是否需要進(jìn)一步調(diào)整修改、是否可以進(jìn)行后續(xù)的批量生產(chǎn)等。這一環(huán)節(jié)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(shè)計的工作效率。而Java3D 技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在服裝設(shè)計中的有效應(yīng)用能夠使該環(huán)節(jié)以虛擬的模式進(jìn)行呈現(xiàn)，不僅對三維服裝設(shè)計的各環(huán)節(jié)進(jìn)行了流程優(yōu)化，還能減少不必要的時間浪費(fèi)，增強(qiáng)服裝設(shè)計的最終效果。

理想狀態(tài)下，若服裝設(shè)計師已經(jīng)具備了足夠豐富的專業(yè)知識和技能，且對Java3D 技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)行原理和操作方法掌握較好，就可利用這兩項技術(shù)對目標(biāo)服裝進(jìn)行在造型、面料或結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)。但就目前情況來看，由于Java3D 技術(shù)所使用的計算機(jī)等各類設(shè)備的成本造價較高，因此目前該技術(shù)還尚未滲透到普通服裝設(shè)計師中。但不管怎樣，這種服裝設(shè)計方式為三維服裝設(shè)計賦予了信息化與科技化特征，促進(jìn)了服裝設(shè)計行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的提高。

3.4 三維場景圖的創(chuàng)建

三維服裝場景圖的建立和繪制是服裝設(shè)計師進(jìn)行設(shè)計，生產(chǎn)制作以及后續(xù)應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。目前國內(nèi)對二維平面圖形建模與表達(dá)技術(shù)研究相對較少，而三維效果圖又因其復(fù)雜多變且難以理解等特點(diǎn)，導(dǎo)致目前3D 服裝設(shè)計中細(xì)節(jié)的處理反映還未能真實(shí)地反映至二維制板中，且往往不能完全滿足企業(yè)需求。因此需要一種基于計算機(jī)圖形學(xué)的方法來實(shí)現(xiàn)這種模型及流程的構(gòu)建。具體來說，技術(shù)人員和高級服裝設(shè)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(shí)”形象的追求問題；并結(jié)合動畫軟件來模擬人物動態(tài)過程，以達(dá)到增強(qiáng)用戶體驗(yàn)的目的；同時還可以借助3D 打印設(shè)備或其他工具，為產(chǎn)品提供實(shí)物原型或虛擬樣機(jī)，使之能夠真正體現(xiàn)出服裝的結(jié)構(gòu)特征。

不僅如此，在創(chuàng)建三維服裝場景圖的過程中，服裝設(shè)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(zhì)本身就帶有一定的色差，使得衣服看起來不協(xié)調(diào)；或者因?yàn)楣に嚥煌瑢?dǎo)致布料出現(xiàn)了嚴(yán)重的瑕疵等。這些都可能造成最終圖像質(zhì)量的下降。而這些問題的解決都需要依靠Java3D 技術(shù)的支撐。

3.5 服裝設(shè)計工業(yè)制版的仿真

服裝設(shè)計行業(yè)制版的仿真技術(shù)，是一種利用計算機(jī)進(jìn)行服裝制作工作時采用的模擬軟件。它能夠?qū)Σ煌钍胶皖伾囊路谠O(shè)計過程中所產(chǎn)生的變化做出準(zhǔn)確的描述和計算，從而保證了整個設(shè)計與后續(xù)生產(chǎn)工作的順利進(jìn)行，使設(shè)計師可以更有效地了解產(chǎn)品的實(shí)際情況以及工藝要求等方面的內(nèi)容。具體來說，該技術(shù)主要分為以下步驟：首先，通過計算機(jī)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(zhuǎn)化為二維平面圖形，并根據(jù)需要繪制出相應(yīng)的草圖；最后，由CAD 系統(tǒng)自動完成所有相關(guān)程序。這樣就實(shí)現(xiàn)了從產(chǎn)品設(shè)計到最終成品的全部流程都能按照一定規(guī)則有序地進(jìn)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(xué)習(xí)及使用該技術(shù)具有較強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性[5]。

除了Java3D 技術(shù)以外，原型剝離技術(shù)和三維可視縫合技術(shù)也是應(yīng)用在服裝設(shè)計工業(yè)制版仿真環(huán)節(jié)中的主要技術(shù)。盡管在三者的共同作用下，目標(biāo)服裝在三維視圖中的各項細(xì)節(jié)還是不能完全轉(zhuǎn)化到二維制圖中，但服裝設(shè)計師仍可利用該技術(shù)將其所設(shè)計服裝的大體參數(shù)通過二維方式展現(xiàn)出來，從而幫助服裝設(shè)計設(shè)盡快發(fā)現(xiàn)其中的問題并積極加以改進(jìn)。由此可見，如何利用Java3D 技術(shù)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)服裝細(xì)節(jié)由三維向二維的轉(zhuǎn)化已成為未來我國三維服裝設(shè)計的發(fā)展主攻方向。

4 結(jié)語

綜上所述，Java3D 技術(shù)在我國三維服裝設(shè)計中的廣泛應(yīng)用已被業(yè)內(nèi)人士所認(rèn)可，但該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中還存在著諸多問題，比如與傳統(tǒng)服裝二維設(shè)計之間的沖突、計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)作用的不完全發(fā)揮等。因此服裝設(shè)計師應(yīng)及時轉(zhuǎn)變自己的傳統(tǒng)工作思維，不斷豐富自己的專業(yè)知識儲備，不斷增強(qiáng)Java3D 技術(shù)在服裝設(shè)計行業(yè)中的融入程度。