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    发布于:2023-05-27

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现代服装企业中,3D虚拟人体建模有三种方式已广泛运用-国人头条
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现代服装企业中,3D虚拟人体建模有三种方式已广泛运用

新闻看点 2022-11-25 10:21:25774本站网站管理员

体型是制作服装的重要因素之一,在服装领域中,经常提到以“标准体型”作为体型解释和分析的基础,是服装合体性评价的比较标准。但它与平均体型和正确体型之类的术语混淆在一起,并且没有关于它具有什么尺寸和形状的详细标准。到目前为止,大多数服装生产中都使用了平均体型,这是每个身体部位的平均值的组合,并不能说明身体的大小和形状都同时满足这些数据。



另外,标准体型应该能够基于多种体型的特征来满足其尺寸和形状,而不是少数体型特征。因此,在这项研究中提出的“标准体型”,满足了形态和尺寸因素对服装合体性的新的改进,而不是一个简单的身体平均值。



年龄是影响体型变化的重要因素,由于在不同的年龄阶段,人体生长发育状态的差异很大。例如,按中国的体型分类标准,一般当青年和中老年的胸围和腰围尺寸相同时,可归为一类,但两者的臀围、腹围会有很大的差异。董杰参照了20-59岁的成人身体变化趋势研究结果,将10岁作为年龄分组,4个年龄段的身高越小,体重越重。随着年龄的增长,对人体形态的变化也产生了很大的影响,所以在体型分类中年龄是重要因素。



女性在生长发育过程中,不同的年龄阶段体现出不同的体型特点。在接近18岁时,这个发育过程中的体重已经不再增长,骨骼已经发育完全。随着年龄的增加,人体堆积的脂肪越来越多,腹部、腰部及胸部的形态开始发生变化。女性的体型存在年龄的差别。



据文献研究显示,到了一定的年龄后,随着年龄的增加,身高开始变矮,腰部、腹部和臀部等围度数值增加,腰部弯曲,颈部和上臂变胖,身体形态会发生很大的变化。与其他年龄组相比,20几岁的女性身体有最少的身体形态多样性,而从这个时期开始,显示了每个年龄组的身体形态变化。所以,为了获得成年女性的虚拟人体和样板设计的基本数据,应对20几岁的女性制定标准体型和设置标准尺寸。



人体模型在服装业中已经成为了工业生产中控制服装合体性必不可少的工具,贯穿了服装设计生产的整个流通领域。服装用人体模型是服装设计与制作的工具,能代替不同体型特征的人作为试衣的标准。服装用人体模型要代替多样体型的人群,所以必须在一定样本量的人体测量数据的统计分析基础上进行设计。



人体模型根据不同的应用采用不同的设计,并且使用各种材料来制造。一般按照所加放松量的不同,可分为裸体人体模型和有松量的人体模型。第一裸体人体模型不加任何放松量,制造较接近于真实人体。在裸体人体模型上增加松量时需要更高的技术,但根据服装类型和时尚的变化很容易做出调整。



第二是有松量的人体模型,根据松量程度再分为紧身人体模型和成衣人体模型。紧身人体模型是在人体净体基础上加了很小的松量。成衣人体模型是根据衣服的类型计算身体的运动和伸展程度,在人体模型上分配必要的松量。



在设计人体模型时,重要的是对目标人群的体型进行分类,并且,为了再现其基准体型的特征,还需要该人体的3D形状数据。为了获得该数据,需要使用多种测量方法获取人体尺寸、比例、横截面形状和正面方向的轮廓。人体模型研究的主要议题是如何合理地再现人体的3D信息。



有两种方法获得人体的3D形状和大小数据,即直接方法和间接方法。代表性的直接方法是Replica法,其是将石膏或其他材料直接附着到人体表面以产生3D人体形状。这种方法先获得静态的形状,再获得动态变化的人体表面展开视图,比较静态和动态之间的体表差异,从而设定所需的松量。除此之外,还有一种立体裁剪法,其将织物自然地覆盖在人体上,其余部分用省道处理以呈现人体的形状。



间接方法的代表是莫尔条纹法。莫尔条纹是两条线或两个物体之间以恒定的角度和频率发生干涉的视觉结果。使用莫尔条纹轮廓线掌握人体的弯曲和高度来获得人体的3D形状。最近,随着3D人体扫描仪的发展,呈现出使用3D人体测量结果来制作人台的趋势。3D人体测量结果可轻松获得组合3D坐标点的3D形状,然后使用3D建模软件提取人体的横截面、纵截面、曲率和体积等各种信息,从而制造人体模型。



3D虚拟人体模型作为3D虚拟试衣的试穿用模特,在网上购买时代替消费者试穿,是虚拟试衣系统的重要因素。3D虚拟人体模型建模研究,最初是从利用Maya、Qualoth、3DMAX等3D图形CAD软件开发动漫角色开始的。服装方面的研究是从瑞士Miralab基于3D人体扫描数据来建立3D虚拟人体模型和进行虚拟试衣开始的。



3D虚拟人体建模有三种方式。第一种方式是利用Maya、3DMAX等计算机图形软件直接建立虚拟人体,以3D空间内顶部、前部、侧部的三面为基准构建人体模型。按人体比例来构建虚拟人体,在动漫和游戏的人物表现方面使用得较多。由于这些程序主要是从美学的角度出发根据人体比例来人体建模,因此,其使用在时尚领域因人体形态和尺寸的影响受到一定限制。



在服装领域,有几个研究学者使用计算机图形软件建模虚拟人体。如Shin构建了韩国3D人体模型的数据库和3D服装数据库,并且建议根据身体形态变化来改变服装尺寸的3D服装搭配系统。他用三角网格法来自行计算人体变换,运用3DMAX和Maya图形软件制作虚拟服装。Lee使用3DMAX开发具有层次结构的3D人体建模模块。等使用中国男性人体测量数据构建虚拟人体模型。



利用GB10000-88的19个人体侧了特征数据、用3DMAX构造出虚拟人的皮肤网格、层级建模方法构建出虚拟人的骨骼关节运动模型与四元素球面混合插值技术相结合的人体建模。通过这种方式的3D人体建模,难以解决体型表现的问题。Han建议了一种补充体型表现的方法。



她对韩国女性3D扫描数据进行分析,找出来7个独立因素及聚类分析,在该分析基础上将韩国女性体型分为4类,分别为肥胖和较矮身、瘦和较矮身、肥胖和较高身、瘦和较高身,再使用3D图形软件Maya2013,构建3D人体模型。



第二种方式是利用3D扫描仪来采样真实人体表面的几何数据,在解决了点云数据缺失和噪声点后,得到网格结构的人体模型。目前服装专业主要使用变形方式来生成3D人体模型,根据不同的3D形象转换获得平均形象。不同形状的图像在有些空间转换时会发生变化,需要使用一些计算机动画技术来填充该空间,从而获得平均人体模型。



大部分研究使用平均数据来生成代表人体模型,因此无法满足整个体型范围,有几位研究学者通过人体分类和制定标准体来解决这些问题。Shin等利用整个尺寸范围的代表人体模型,开发了其它范围体型的3D人体模型。利用3D人体扫描数据,将20岁女性的体型分类及交叉分析,找出臀围和胸围差的因素。



进行3种体型分类,在该体型分布内再找出身高和胸围因素密集的部分,然后在这部分的3D人体形状中找出最标准的人体模型。施霞萍和陈利杰在分析已有的标准和非标准人体的3D扫描数据基础上,通过定义适用于通用型人体特征参数,建立通用型人体模板数据库和相应的自动选取算法以解决非标准人体建模失真的问题。



第三种方式是目前3D虚拟试衣系统常用的方法。在3D虚拟试衣软件中,使用者直接输入人体尺寸,自动生成所需的虚拟人体模特。一般3D虚拟试衣软件主要根据服装走秀用模特的比例和尺寸,提供男、女、儿童的基本虚拟人体。操作也比较容易,生成的虚拟模特外观也有真实感。但软件中只输入2D数据再现的身体还不够逼真。



为了表现真实感的人体形态,需要考虑人体体型因素的虚拟模特建模研究。有些3D虚拟试衣软件也考虑体型的问题,一般是按肥胖程度来体型分类,首先选择肥胖程度的人体,再输入具各部位的人体尺寸。如Lim使用两种3D虚拟试衣软件,制作虚拟人体进行3D虚拟试衣实验。



使用iVirds3.0和CLO3D,首先选择软件内的基本体型,然后调整局部数据改建所需的人体模型。根据实验结果,在输入细节项目后自动调整整个身体部位尺寸,细节项目同时还能表现人体整体形状。各个3D虚拟试衣软件有自己的尺寸调节项目和调节基准,所以同样的身体尺寸呈现的人体形状仍有差异。



Shin和Nam首先对实际的3D人体扫描数据进行了分析,随后依次在I-fashionMall,StyleZone,MyVirtualModel,i-designer等4个虚拟试衣系统构建了3D虚拟人体模型。通过比较两种3D人体数据,表明在当前的虚拟成衣系统上存在虚拟形象转化的问题。现有3D虚拟试衣软件建模的虚拟人体模型,在人体尺寸精确度方面也存在问题。



Kang使用CLO3D软件,对虚拟人体和实际人体尺寸进行了比较。在颈部高度,腰部高度等方面,两种方法的人体尺寸几乎相同,但她发现随着虚拟人体身高的增加,会出现比例失真问题。Lee等以3D虚拟试衣系统的虚拟人体模型运用为目的,验证了虚拟试衣系统的虚拟人体尺寸系统。使用CLO3D和DC-Suite两种虚拟试衣系统构建虚拟人体。



然后对比实验者的实际测量尺寸和虚拟人体尺寸,并对比实验者的3D扫描形状和虚拟人体的形状。结果人体尺寸存在差异,而虚拟人体比实际人体形状有更夸张的肌肉形状。随着计算机技术的发展,计算机人体建模技术不断创新,所构建的模型越来越接近真实的人体,更简单的计算方法、更逼真的人体模型是研究人体建模的目标,但目前还没有一种建模方法能精确地模拟人体。


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