（机械设计及理论专业论文）服装衣领的cad造型技术研究与实现.pdf

摘要 摘要 服装设计是服装企业在市场竞争中的制胜武器，传统的服装设计存在周期长、 成本高、资源得不到充分利用等不足，服装c a d 的出现和发展为更好地解决这些问 题提供了可能。随着虚拟现实技术的迅速发展，三维服装建模技术已经被广泛应用。 本文基于服装c a d 的设计要求，开展了三维衣领几何建模及其相关技术的研究，为 更好地进行服装造型、裁片展开等实现过程奠定了基础。 三维衣领的设计必须遵循必要的原则和方法，有其作为纺织品的一般要求和作 为服装部件的特殊要求。本文介绍了衣领设计中的裁剪制作等工艺方法和衣领的基 本分类，并以立领和翻领两种典型的衣领为例进行结构分析。 三维衣领的几何建模从衣领领口线造型开始。依据已有的人体模型和衣服模型， 定义了衣领结构上的特征点和特征尺寸。依据人体颈部特征点完成初始的基础领窝 线造型，结合服装模型的网格，用样条曲线来拟合衣领下口线。然后通过特征尺寸 和特征点来实现衣领上口线和衣领外口线的造型。最后，采用了双向插值的方法， 依据领口线的形状所构成的封闭区域，进行三维衣领空间曲面三角网格化的造型。 衣领模型的变形是设计符合要求衣领模型的必要手段。在对衣领结构分析的基 础上，依据衣领不同领口线的不同作用，设计了三种不同的领口线变形方法：起定 位和基本形状作用的下口线，设计了直接在三维模型上拖动控制点变形的方法；针 对领宽变形的需要，设计了2 d 领口线变形技术；针对精确变形的需要，设计了基于 特征尺寸对话框修改模式的参数化修改方法。通过上述三种不同的编辑方法，很好 地满足了衣领不同部分不同需要的变形要求。 三维衣领的几何造型，是一个商度离散化的模型，在变形过程中存在大量的碰 撞现象。依据碰撞因素的不同，提出了基于点面碰撞和面面碰撞两种不同形式的三 种简洁有效的碰撞检测方法：衣领外口线和上衣的点面碰撞设计了基于包围盒的检 测方法；领座和翻领的面面碰撞设计了数据环是否相交的检测方法；翻领和上衣的 面面碰撞设计了衣服网格分区域和网格点坐标是否变化的两种加速检测方法。 基于上述研究工作，论文第五章介绍服装c a dl o o k s t a i l o r x 系统框架，并对系 统开发环境作简要介绍，同时介绍了匕述研究工作在该系统中的应用。 最后，总结了本文的工作，并对项目课题研究的发展前景从技术上和应用上作 了展望。 关键词：衣领、服装c a d 、造型、特征尺寸、变形、碰撞检测 a b s t r a c t a b s t r a c t g a r m e n td e s i g ni st h em o s ta v a i l a b l e c o m p e t i t i v ep o w e rd u r i n gt h ec o m p e t i t i o nm a r k e to f t h eg a r m e n tf i l e d b u tt h et r a d i t i o n a lg a r m e n td e s i g ne x i s tt h el o n gp e r i o d 皿曲c o s t , r e g o u l v 七 w a s t e ，j u s tt h eg a r m e n tc a dt e c h n o l o g ys o l v e dt h i sp r o b l e ma tp r e s e n t a l o n gw i t ht h e d e v e l o p i n go ft h ed u m m y p r a x i st e c h n o l o g y ，3 dg a r m e n tm o d e lt e c h n o l o g yh a s b e e na p p l i e d 谢d e l y 1 1 l i st h e s i sb a s eo nt h eg a r m e n tc a d sd e m a n d ，s t a t e st h er e s e a r c h p r o c e s so ft h e3 dc o l l a rg e o m e t r ym o d e la n dr e l a t i v et e c h n o l o g y p r o v i d e 趾b a s i sf o rt h e g a r m e n ts c u l p ta n dt h ec u tp i e c e sl a yo u t a s 柚t e x t i l ea n dt h ep a r to fag a r m e n t , t h e3 dc o l l a r d e s i g nn e e dt of o l l o w t h ep r i n c i p l ea n d m e t h o d t h e t h e s i s p r o d u c e as e r i e sc u t , s e a ma n ds 0 0 0 ，a n d t h e c o l l a r s c l a s s i f y d u r i n g t h e c o l l a r d e s i g n t h e s t a n d c o l l a r a n d t u r n c o l l a r a r er e p r e s e n t a t i v e ，a n a l y z i n g c o l l a r s c o n s t r u c t i o n t h e3 dc o l l a r sg e o m e t r ym o d e ls t a r tf r o mt h ec o l l a rl i n e ( s e a ml i n e & t o pl i n e ) ， a c c o r d i n gt ot h ee x i s t i n gb o d ym o d e la n dt h eg a r m e n tm o d e l ，c o n s t r u et h ec o l l a r s3 d g e o m e t r yc o n c r e t e l y ，d e f m e dt h ec h a r a c t e r i s t i cp o i ma n ds i z e a c c o r d i n gt ot h eh u m a n sn e c k 。 s e t 印t h en e c kl i n es c u l p te l e m e n t a r y , b a s et h i sp o i n ta n dt h eg a r m e n tm o d e l s 鲥d d i n g ， t h r o u g ht h ec u t - r o m u l u sg e tt h ed a t ap o 缸, t h e n u s et h ec u r v e r e p l a c et h en e c k 蛐l i n e ，h e n c e t h ec o l l a rl i n ko nt h eg a r m e n tm o d e l t h ec h a r a c t e r i s t i cp o i n ta n ds i z eo nt h en e c kl i n ee n s t l i e t h ea u t h e n t i c i t ya n di n t e g r a l i t yo ft h ec o l l a rg e o m e t r y t h et h e s i su s et h es p e c i a lm e t h o d a c c o r d i n gt ot h ec o l l 甜l i n ef o r mt h eo b d u r a t ea r e a , t r i g o n o m e t r y 鲥d d i n gt h ec o l l a r3 d i n t e r s p a c ec u r v e - s i d e ，c o m p l e t et h ec o l l a rm o d e l si n i t i a ls c u l p t t h et r a n s m o g r i f i c a t i o ni st h en e c e s s a r ys k i l lt of i tu pt h ec o l l a rm o d e l t h r o u g hm o v et h e p o i n tt oc h a n g et h en e c kt o pl i n e , t h ec o l l a rm o d e lm e t a m o r p h o s ea c c o r d i n g l y b a s eo nt h e c o l l a r sc o n s t r u c t a c c o r d i n gt ot h ed i f f e r e n te f f e c to ft h en e c kl i n e ，d e s i g n e dt h ec o l l a rl i n e t r a n s m o g r i f i c a t i o nt h r e em e t h o d s f i r s t ：t h en e c ks e a ml i n e ，m o v et h e3 dm o d e lp o i n tt o c h a n g et h ec o l l 珥s e c o n d , a c c o r d i n gt ot h en e c kw i d t h , d e s i g n e dt h e2 dn e c kl i n e t r a n s m o g r i f i c a t i o ns k i l l ；t h i r d , d e s i g n e dt h es p e c i a ls i z ed i a l o gb o xt oa m e n dt h ep a r a m e t e r t h et h r e ed i f f e r e n te d i tm e t h o d ，a c h i e v e dt h ec o l l a rt r a n s m o g r i f i c a t i o nc o m p l e t e l y t h e3 dc o l l a rg e o m e t r ys c u l p ti so n eh i g hd i s p e r s em o d e l ，d u r i n gt h et r a n s m u t a t i o n p r o c e s s , e x i s tc o l l i s i o np h e n o m e n al a r g e l y a c c o r d i n gt ot h ec o l l i s i o nc o m p l i c a t i o n ，p u tf o r w a r d t w os i m p l ed e t e c t i o nm e t h o d , t h ed t m u n ym o d e lb e c o m em o r el i v i n ga n dv i v i d l y d u et ot h e c o l l a rc u r v es i d ec o m p l e x i t y , t h et h e s i sa d o p tt ot h ed i v i s i o n a lo u t s p r e a da n db a s i cp a r t i c l e 一 塑婆奎兰堡主堂垡笙壅 s p r i n gm o d e l c u l w es i d et w om e t h o d ，a n dd oi ts u c c e s s f u l b a s e do nt h ea b o v er e s e a r c h , l o o k s t a i l o r xs y s t e mf l a m ei si n t r o d u c e di nc h a p t e r5 b r i e f i n t r o d u c t i o no nd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n to f t h i ss y s t e ma n dd e t a i l e dd e s c r i p t i o no na p p l i c a t i o n o f t h ea b o v er e s e a r c hi nl o o k s t a i l o r xs y s t e ma r ep r o v i d e da sw e l l f h a l y , c h a p t e r6i n c l u d e sas u m m a r yo f t h ea u t h o r sr e s e a r c ha n dt h ep r o s p e c t s ，s e p a r a t e l y f r o mt h e p e r s p e c t i v e so f t e c h n o l o g ya n da p p l i c a t i o n , o f t h i sp r o j e c t k e yw o r d s ：c o l l a r ，g a r m e n tc a d ，m o d e l ，s p e c i a ls i z e ，w a n s m o g r i f i c a t i o n , c o l l i s i o n d e t e c t i v e j 1 1 学号出4 旦g ! 弓兰 独创性声明 v9 9 9 8 7 8 _ l 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除r 文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝望盘堂或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：酹键一期：棚6 年8 月 学位论文版权使用授权二岛 本学位论文作者完全了解逝江盘茔有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权逝姿盘茎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者虢髓，佬 签字f 1 期：挪萨莎月1 7r 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名 悻1 帖 签字f _ _ i 期：枷6 年扩月f 扩日 电话： 邮编： 第1 章绪论 第1 章绪论 【摘要】介绍本论文的研究背景和意义，介绍衣领三维几何造型以及相关技术的 研究现状，指出其中的一些问题和不足，并阐述本文的研究思路和内容。 1 1 引言 服装设计需要三大要素：造型、色彩和材质。科学家研究指出，人对色的敏感度 远远超过对形的敏感度，因此色彩在服装设计中的地位是至关重要的。材质是服装制 作的材料，可分为纤维制品、皮革裘皮制品和其它制品三大类别。服装设计要取得良 好的效果，必须充分发挥面料的性能和特色，使面料特点与服装造型、风格完美结合， 相得益彰。服装的造型可分为外造型和内造型，其外造型主要是指服装的轮廓剪影， 氏：型指服装内部的款式，包括结构线、省道、领型、袋型等等。服装的外造型是设 计的主体，内造型设计要符合整体外观的风格特征，内外造型应相辅相承。要避免抛 开外型风格一味追求内造型的精雕细刻，因为这将会起到喧宾夺主、支离破碎的反面 效果川。 衣领是服装上至关重要的一个部分，它不仅有功能性，而且具有装饰情趣，其构 成因素主要有：领线形状，领座高低，翻折线的形态，领轮廓线的形状及领尖修饰等。 领型是最富于变化的一个部件，主要有领口领，立领、翻领和驳领四种类型。 随着三维计算机技术的成熟和个性化服装定制的需要，服装c a d 系统向三维的转 变是服装业和计算机技术发展的一个必然趋势和结果。三维几何造型技术的研究，是 发展服装c a d 系统，提高服装设计精确度和效率的基础。对衣领的三维几何造型技术 进行研究具有其必然性和紧迫性，目前对衣领几何方面的研究主要集中在衣领的3 d 到2 d 的转换和基本领座的造型，对衣领在整体上的几何造型，交互编辑和参数化正处 在不断发展的阶段。 本文通过实践中的工作和总结，在已有三维人体和衣服数据的条件下，把衣领看 成几何问题，不考虑服装面料的物理特性，只是用几何血线或曲面来表达服装部件， 形成图形，设置交互和参数化的衣领修改，并对相关的碰撞检测进行研究。 浙江大学硕士学位论文 1 2 研究现状 服装c a d ( g a r m e n tc a d ，简称g c a d ) 技术的研究，是目前c a d 和图形学 领域研究的热点。衣领的几何造型，是服装c a d 研究领域中的一个重要的部分。针 对衣领的设计，简要介绍三维服装c a d 技术和三维衣领的几何造型以及相关技术的 研究发展现状。 ( 1 ) 三维服装c a d 技术 国际上最早出现的g c a d 系统是美国g e r b e r r 2 1 公司于1 9 7 2 年研制的m a r c o n 系统，成为g c a d 系统的先驱。在随后短短数十年内，约有十几个国家几十套系统 问世。其中的佼佼者有；加拿大p a d 系统倒，法国l e c t r a 公司例，西班牙i n v e s t r o n i e a 公司例，日本t o r a y 公司6 等。国内虽起步较晚，但从8 0 年代中期开始，至今也已开 发出不少g c a d 系统，如：杭州“爱科”、浙江大学“智能服装c a d 设计及面料设 计系统”等。这些系统虽各具特色，但在功能上大多只覆盖了2 d 辅助服装设计，即 基本流程从由2 d 纸样初步设计，到最终设计纸样、放码、推挡、排料等，其核心技 术属平面二维图形与图像处理。 由于服装的质量与合体已成为服装市场竞争中举足轻重的砝码，从而使得服装业 对计算机辅助3 d 服装设计的呼声与日俱增。计算机动画的飞速发展也使3 d 服装的 动态表现相形见绌。应该说明的是，计算机辅助3 d 服装设计与3 d 服装动画( g a r m e n t a n i m a t i o n ) ，对于3 d 结构设计的要求是有所差别的：前者更强调实用，以得到2 d 衣 片为目的；而后者则更强调真实感显示，即要求逼真地显示服装穿着、行动时的变形 等效果，对服装是否能最终实现没有要求。 但两者的某些理论与技术( 蓝面造型、变形等) 是通用的。计算机辅助3 d 服装设 计主要有两种实现途径，即从2 d 0 3 d 和3 d 一2 d 。其中，2 d - - 3 d 转换类似于服装 工艺当中的缝合工序，关键在于指明衣片之间将要缝合的对应部位及缝合后对应的人 体部位。通过统一那些将要缝合在一起的边和顶点，即可得到3 d 服装的拓扑结构， 也就是初始3 d 款式。3 d 一2 d 的展开是上述过程的逆过程。纹理映射属于图形学中 纹理映射的范畴。不是g c a d 所特有的研究内容，此处不作深入讨论。而3 d 交互设 计是g c a d 的发展方向，难度也最大。从3 dg c a d 系统与应用的角度来看，加拿大 p a d 系统具有一定的2 d 一3 d 转换和3 d 服装造型方面的功能，但其生成的3 d 服装 缺乏真实感；加拿大另一个系统d y n a m i cg r a p h i c s 公司的f a s h i o ns t u d i o 系统可以产 生较具真实感的3 d 服装，但其面向服装动画而非服装生产。总之，计算机辅助3 d 服装设计是一个新兴领域，存在许多问题值得探讨。对于三维服装的设计，国内外研 究的主要成果是： 第1 章绪论 a ) 基于原型的三维服装设计 国内的东华大学刘雁 6 1 等提出了一种基于原型的三维服装款式智能设计的思想。 这个方法先探讨了服装设计思维过程和思维机理，针对服装设计过程中常用的思维方 式，建立了相应的思维模型：其次，在分析了服装设计从构思到三维款式生成的全过 程的基础上，提出了以原型法作为研究三维款式智能设计的理论基础；最后对该方法 在整个服装生产过程中的功能和作用进行了探讨。 该方法还研究了如何对各种知识进行有效地组织、管理和运用，实现多知识融合 的三维服装款式的智能生成，并对三维服装款式智能设计进行了仿真。 b ) 基于实例推理的三维服装设计 这是一种基于以往经验的问题解决机制用。该方法的工作过程是：首先将经验按 一定的组织方式存储于图形实例中；然后通过检索实例来得到相似实例，再对其进行 重用或经修正来获得问题的解决。一个典型的系统应该包含图1 1 所示的几个方面内 容： 图1 1 基于实例推理的三维服装设计系统 基于实例推理是人工智能领域的一种重要的推理方法。与基于规则的推理相比 较，无需索取知识与规则，可以直接从专家那里得到经验，大大提高设计的效率。不 足的地方是需要一个完善的专家系统，一个专家库来实现问题的解决。 c ) 基于物理的三维服装设计 ho k a b e ，hl m a o k a 俐等构造了一个3 dg c a d 系统。其思路是：用户首先提供 一套初始2 d 纸样，将其映射到3 d 人体模型上，形成粗略符合人体模型的3 d 结构， 使“缝合”这种拓扑运算可视化；为了加入真实织物的悬垂效果，系统将织物的力学 浙江大学硕士学位论文 特性公式化为能量方程，然后利用最小化技术( a d a p t i v ec o e f f i c i e n tg r a d i e n tm e t h o d ) ， 确定平衡状态下织物的3 d 形状；最后进行3 d 一2 d 的展开，得到准确的2 d 纸样。 服装曲面用三角形网格来模拟，能量方程为 e 吼越= e e + e 矗+ e b + e 时+ e + e p 其中，e 是拉伸能，玩是剪切能，瓦是弯曲能，瓦是扭曲能，乓是势能， 是阻止服装穿透人体的阻力能函数。通过外壳结构的弹性原理，计算上述各项，从而 得到服装上各点的总能量。使每个点朝它们各自能量最小的方向移动，服装便达到一 种平衡状态。该方法没有考虑到服装与人体之间、服装各衣片之间的碰撞问题。 t h a l m a n r 9 。“，等研究小组所提出的方法酷似制衣的自然过程：首先在2 d 上交互 设计服装纸样，然后缝合成3 d 形状，最后，模拟表现人体与服装之间的相互作用( 碰 撞检测与反应) ，形成3 d 服装的自然效果。模拟采用粒子系统：将服装曲面离散化为 一系列严守时刻的质点，点与点之间的作用力表示为微分方程；时间离散过程从数值 上更新各点的位置和速度( x 似，x 7 m ) ，从而获取系统的演变。作用力模型来自牛顿 第二定律： f ( r ，f ) = 研( ，) d 2 r d t 2 其中，f 是点，处的合力。求解上式即得到t 时刻各点的速度和位置。碰撞检测 采用层次包围盒技术。由于该模型以时间为参数，3 d 服装效果随随时间变化而改变， 因而可以表现动态服装，从而满足了3 d 动画的要求。该3 dg c a d 系统已经应用于 动画设计中。并进一步尝试在虚拟环境中应用。在该系统中，如对3 d 服装款式不满 意，需回到2 d 交互状态修改2 d 纸样，然后再次进行3 d 动画模拟，不能直接在3 d 上进行交互。另外，碰撞检测算法的效率取决于障碍物多边形的数目，时间效率较低。 这种基于物理的造型技术，服装曲面均由大量微小元素构成，需要求解巨型稀疏 线性系统或微分方程，计算极其耗时。而且，这两种方法中所考虑的因素都很多，以 织物的物理性质为例，由于缺乏有效的测量手段，参数值的确定成为困难之一。 综上所述，3 dg c a d 系统尚处于研究阶段，有效的服装曲面造型手段和3 d 交互 工具，以及碰撞检测的优化算法，是3 dg c a d 研究的主要内容。 ( 2 ) 三维衣领c a d 技术 对三维衣领的设计目前研究比较关注的方面是衣领造型设计原理分析，衣领结构 参数分析研究以及衣领纸样的生成( 3 d 到2 d 的转化方法) 等研究，在衣领造型的原 理和理论上的分析以及仿真层面取得了一些成果。 a ) 衣领造型原理分析1 1 2 1 玎 对衣领的造型中衣领领线的造型进行了细致的分析，对基础领窝线与人体颈部 离合关系进行了分析，对人体脖子上的特征点进行了定义。通过对这些特征点的识别 第l 章绪论 构建一条领窝线，并把衣领分成前后两个部分分开考虑，进行分区域的分析，并提出 了设计要点：注意人体颈部的形态与领型的关系；衣领要与服装外型协调；衣领的设 计要符合潮流。 b ) 衣领结构参数分析研究肛7 研 用纸型衣领替代实物衣领，并在衣领的理想模型上，用空间的曲线来构建衣领的 三维模型，对衣领的上下口线的数据差，翻领的翻折点以及翻领松量等方面进行理论 上的分析，并在纸型领样中进行实验，提出了一系列有关结构方面的关系的认识，特 别是以定量的方法使得人们对衣领重要参数及其影响有了全面的认识。总结出一些具 有普遍性的规律，为服装结构的3 d 2 d 提供重要的实验依据和科学的研究方法。 c ) 集成专家系统基础研究川8 1 基于对人体颈部和衣领结构理想模型的认识，通过参数化建立农领的3 d 模型， 然后依据需要进行修改，最后生成2 d 平面结构并进而生成衣领工业纸样的过程。 这个方面的研究还处于理论探讨的阶段，现有的文献给出了生成衣领纸样专家系 统的宏观构架，其一般的流程见图1 , 2 。 图1 2 衣领纸样生成专家系统流程图 浙江大学硕士学位论文 1 3 研究思路 本文的研究是基于3 d 服装c a d 系统l o o k s t a i l o r x 的设计开发进行的。该系统 利用虚拟的三维人体模型创建一个交互性的虚拟服装设计环境，用户在该环境下进行 服装设计、二维裁片展开、三维缝合模拟等操作，轻松实现在实际服装设计过程中繁 琐并且投入消耗巨大的一系列过程。 在目前的衣领研究中，主要存在以下几个方面的问题： 1 ) 对衣领结构分析停留在理论上 衣领的结构，目前研究只是局限于理论模型上的研究，对领口线之间的关系进行 了一些结构参数的分析，并从一些纸样实验中得出一些结构之间的关系。但是在造型 和变形过程中，并没有分别展开研究，缺乏区别对待。 2 ) 衣领的几何造型过于理想化 目前的衣领造型研究，一般都是从人体颈部特征点出发，通过分析人体颈部结构 生成衣领。衣领是依附在人体衣服模型上的部分，一般造型都是把基础领窝线等价于 衣领的下口线，或者是单从结构分析上增加部分余量来生成下口线。 另外对于领面的造型，多数是分开进行造型。没有综合考虑相互之间的关系，对 复杂衣领没有有效方法。 3 ) 缺乏有效的变形以及碰撞检测 服装设计本身是一种艺术，设计者很难一开始就确定最终的服装外形，这部分目 前研究过于简单，基本上只是从结构分析上来表示变形的基本原理和应该出现的效 果，没有具体地进行设计和分析，缺乏有效符合衣领造型需要的具有较好的人机交互 方法。对于衣领的碰撞检测，也是需要深入研究的一个方面。 针对这些问题，本文着重从以下几个方面进行解决： 1 ) 以衣服模型为基础生成下口线 按照基本的造型流程，首先提取人体颈部特征点，由这些特征点，通过对人体模 型网格曲面的切割，得到基础领窝线。以基础领窝线为基准，投影到衣服模型上，生 成符合实际的衣领下口线。这个方法很好地解决了在不同衣服模型上进行下口线造型 的问题，使得生成的下口线更加符合实际的衣领模型，增加三维虚拟模型的真实性和 与实际物体的一致性。 在三维造型的中，对结构进行分析，提出了基于特征尺寸的造型技术。 2 ) 基于结构分析的三种变形方法 第l 章绪论 本文通过3 d 控制点，2 d 控制点和尺寸驱动变形，实现衣领的变形。对不同的部 分采用不同的变形方法，是为了更便捷地修改模型，也是为了能够保证一些几何参数 的拓扑结构和模拟的真实性。 3 ) 符合衣领要求的碰撞检测 综合考虑衣领的几何性质和结构特点，采用了简单而实用的符合衣领造型要求的 碰撞检测方法。 以上方法在实践中的应用，已经在l s x 项目中得到实现。 1 4 研究内容 图1 3 表示本文对于衣领几何造型以及相关系统研究的技术路线。 国 图1 3 基于人体特征的3 dg c a d 系统技术路线 根据上述技术路线，本论文研究内容可分成六个章节，第二章至第六章的内容说 明如下： 第二章以衣领设计的基本原则和工艺要求，结合立领和翻领两种典型衣领的结构 浙江大学硕士学位论文 分析，介绍衣领相关的基础知识。 第三章在人体模型特征点处理和衣服网格生成的基础上，从衣领设计和衣领结构 分析出发，依据人体模型特征点生成基础领窝线，投影到衣服模型上生成衣领下口线， 然后依据衣领基本类型的不同，进行上口线和外领口线的造型已及领座和翻领的造 型。 第四章基于衣领的结构认识，在生成三维初始衣领的基础上，构建正视图、侧视 图、截面图，三个视图组成的修改平台，并归纳出三种针对不同结构部位的不同的服 装变形方法，采用不同的算法从而达到改变衣领形状的目的。针对衣领变形过程中存 在的两种碰撞情况提出了有效的碰撞检测算法。 第五章介绍l o o k s t a i l o r x 系统框架，并对系统开发环境作简要介绍，同时详细介 绍了上述研究工作在该系统中的应用。 第六章总结本文的研究工作，并对项目课题研究的发展前景从技术上和应用上作 了展望。 第2 章三维衣领设计基础 第2 章三维衣领设计基础 【摘要】介绍衣领设计的基本知识，阐述衣领设计的基本原则、裁剪，制作和 分类；以立领和翻领为例，进行衣领的结构分析。 2 1 衣领设计概述 在丌始三维衣领的几何设计前，需要对衣领的基本知识做一个认知，包括衣领 的结构，设计的一般原则，其裁剪和工作制作的特点，基本的分类口蜊。 2 1 1 衣领的结构及设计原则 衣领足服装的重要组成部分，对人体的颈部起保护和装饰的作用。所以衣领的 结构造型依据就是人的脖子。人的脖子是一个圆锥体，其截面一般为桃形。 图2 1 为人体颈部形状示意图，图2 2 为人体颈部横截面示意图。 图2 1 人体颤部形状 后颈椎点 侧颈椎点 图2 2 人体坝部横截面形状 农领通常由领口线和领面两个部分组成。领口线包括上口线，下口线，外领口 线，领面包括领座和翻领，如图2 3 所示。 原始的领口线一般是指基础领窝线，是一条连接人体颈部的围圆线。由于人体 的差异性，此线一般柬说郜是一条不规则的圆弧线。 领面是由领口线所田的区域组。领座是连接领口与翻领的部位，由下口线和上 口线组成；翻领指翻在底领外面的领面造型，由衣领外口线和上口线组成。不同的 领口线形状加上不同的领面造型形成了丰富多彩，形态各异的衣领。 浙江大学硕士学位论文 图2 3 衣领结构示意图 由此可见，一般来说，衣领包含上口线，下口线，外领口线以及领座和翻领等 部分，但是也不是所有的领都有以上各部分，例如立领就只有上下口线和领座而没 有翻领部分。 衣领的种类纷繁复杂，衣领的设计并不是随意而为的，必须遵守如下的一般设 计要求和原则： 1 ) 保证裁剪和制作能够顺利进行 裁剪是对衣领进行结构上的分解，制作是对裁片的合理有效的组合，在设计衣 领的款式的时候，要考虑工艺上的可行性，否则就是一种空洞的无意义的工作。 2 ) 要和服装的整体协调，为确保服装的主题风格服务 服装的风格有典雅庄重和活泼轻松之别，衣领的搭配要协调，对男女装的不同 要有突现阳刚与阴柔之别。 3 ) 遵循实用性与装饰性两者兼顾的原则 衣领对人体的颈部具有很重要的保护作用，在追求衣领美感的同时，不能忽视 基本的保护作用。一个成功的设计，不能顾此失彼。 4 ) 要符合潮流 服装是一种时尚的产品，应该满足时代发展和人们审美情趣变化的要求。由于 衣领在服装中的地位仅次于服装款式，所以衣领的变化往往决定了成衣的区别。 第2 章三维衣领设计基础 5 ) 要注意人体颈部的形状和领型的搭配 人体脖子部分是一个上细下粗的不规则圆台体，人处于自然状态的时候，具有 一定的前倾，这些特点反映到领子上就是成型的领子要具有锥度的外观造型。 2 1 2 衣领的裁剪制作等工艺 衣领工艺方面包括：衣领裁剪，衣领测量和衣领的制作。 ( 1 ) 衣领裁剪的u 3 9 衣领的裁剪是款式设计进一步完善和具体化的过程，是使造型构思转变为制作 成果的中间环节。裁剪属于结构设计的范畴，一般有平面裁剪和立体裁剪两种。 平面裁剪，一般是绘制领片，包括单独领片的绘制，领片与衣身前片领口相连接 绘制和领片重叠在前后并嚣的衣片上绘制等，这是最常用的方法，其特点是简单易 行，适合一般的普通样式。 立体裁剪是一种很有特色的裁剪方法，其依据颈部形态，用布料直接在人体上进 行衣领造型并裁剪，具有按设计意图造型可以直接观察效果的特点，是解决比较复 杂衣领的有效方法，本文的研究也是基于此。所不同的是，本文立足基本的基础造 型研究，成熟以后可以进行更为复杂的几何造型。 ( 2 ) 衣领测量的认识 衣领的领围尺寸由人体颈围尺寸加上一定的宽松余量组成。不同类型的衣领应 该测量不同的部位，多数衣领应该测量的是中间部位，一些立领应该同时测量根部， 中部和上部。 对于一些特殊领，比如一些结构非常复杂的衣领，领围尺寸只是一个定性的参 考数据，并没有直接的决定意义。总之，要使得衣领领口与领面的装配合理，基本 领围的精确测量还是需要的。 ( 3 ) 衣领工艺制作的认知 服装制作的工艺技法是实现服装设计的重要要素之一，衣领中常用的工艺制作 方法主要有： 1 ) 熨烫归拨 这是一种最基本的方法。利用纺织物的一些物理属性，运用此法可以使平面裁 片产生立体感的造型。归：表示某部位归拢。拨：表示某部位拨开。在服装制作工 艺中，特别是高档服装工艺制作中，经常会采用归拔工艺( 即将服装的某部位合理地 浙江大学硕士学位论文 进行归拢或拔开) ，以便更加符合人体立体造型。 2 ) 抽褶打铜 褶是一种无规律的皱纹，而锏是一种相对规范有规律的皱纹。对布料实行如此 工艺，会使得平淡无奇的造型产生崭新的视觉效果，饶有趣味的抽褶处理不仅能给 时装带来凹凸不平的韵律和立体感，还能修饰身材，常用于夏季女装的衣领制作。 3 ) 镶拼包滚 镶拼就是利用花边、织带甚至动物表皮等装饰材料，缝在衣领的边缘，也可以 采用不同的图纹、颜色和质地进行组合。 包滚藏是利用细条包光衣领的边缘部位，分夹牙和包边两种。这是一种传统的 装饰方法，可用于各种服装。 4 ) 辑明线 这是一种最常用，最简单的工艺技法，它可以美化衣领的外观效果，还可以增 加牢固度。 5 ) 刺绣和镂空编织 刺绣就是在衣领表面绣出一定图形来增加美观的方法，分手绣和机绣两种。镂 空编织是在材料上挖空或者抽去部分纺织经纱或者是纬纱，形成虚实相间的视觉效 果。 2 1 3 衣领几何上的基本分类 衣领的形态是多种多样的，但是透过现象了解本质，造型变化多样性，都存在 结构上的共性，提取这些共性并加以研究，形成衣领的基本造型，并用几何的方法 进行造型研究，在参数上进行变化，形成不同的衣领基本款式是本文的方法。 从实践研究中总结，一般可以把衣领分成无领、立领、翻领、驳领和其他特殊 领五科一7 捌。本文主要解决前面四种基本衣领的造型问题。 1 ) 领口领 这是种只有领圈而无领面的领，也叫无领，裁剪方便，式样简洁，面料节 省，示意图见图2 4 。 第2 章三维衣领设计基础 领口领实物图见图2 5 ： 图2 4 领口领示意图 图2 5 无领实物图 2 ) 立领 立领由上下口线和领座构成，无外领口线和翻领，立领具有端庄，典雅的风格，是一 种具有东方情趣的领式。图2 ，6 是立领的示意图，图2 7 是立领的实物图。 图2 6 立领示意图 浙江大学硕士学位论文 图2 7 立领实物图 3 ) 翻领 这是一种领面向外翻的领，当领座的前部宽度为零的时候就成了坦领。图2 8 是其示意图，图2 9 是其实物图。 图2 8 翻领示意图 匿匦囹 4 ) 驳领 图2 9 翻领实物图 第2 章三维衣领设计基础 这是一种衣领和驳头连接在起的、并向外翻折的领式，这是一种应用广泛的 款式，比如典型的西装领等。图2 1 0 是其示意图，图2 1 1 是其实物图。 图2 1 0 驳领示意图 图2 1 1 驳领实物图 5 ) 特殊领 在以上四种领的基础上，设计出复杂的变形领，如下图2 1 2 。 图2 1 2 特殊领 浙江大学硕士学位论文 2 2 三维衣领的结构分析 在进行衣领的造型设计以前，需要对衣领进行结构分析，主要以立领和翻领两 种典型的结构为例进行分析。通过对立领和翻领的结构分析，来进一步认识衣领参 数之间的内在联系，从而为后续的造型设计和尺寸的定量编辑打下基础。 在结构分析中，国内许多专家已经进行了许多工作，其主要是在理想的3 d 衣领 状况下，转化成2 d 衣领面片之间关系的研究脚删，从而为其转化方法提供科学的试 验依据。 本文对衣领结构参数的分析，主要是基于对衣领的充分认识和尺寸问相互约束 关系的认识。 2 2 1 立领结构分析 立领的结构分析主要是确立上下口线和领宽之间、倾斜角以及展开裁片中的翘 度之问关系。 图2 1 3 为立领的结构模型。 倾斜角a 图2 1 3 立领结构图 依据几何知识，其参数间关系为： s i n a = ( l ：- l i ) 2 石研 图2 1 4 为立领的二维展开图。 第2 章三维衣领设计基础 7 o 蝴 。 一 图2 1 4 立领展开图 立领上翘角口 其参数关系有： 口= 1 8 0 0 x s i n 口 = 9 0 0 s i n 口 疗_ = l _ 2 s i n 由此可见，对于立领，从结构上来看： ( 1 ) 立领倾角相同，则立领翘度相同，领宽越大，则立领上口越大，参数之间 成正比例； ( 2 ) 上下口尺寸相同，则领宽影响领的倾角，领宽越大则领倾角越小，上翘量 2 , 2 2 翻领结构分析 翻领的结构分析，主要是分析两个方面的内容：一个是翻领松量，一个是翻折 基点位置。 1 ) 翻领松量的分析 翻领松量，是一个影响翻领外观质量的重要因素，其大小的不合理，会使得翻 浙江大学硕士学位论文 领难以顺利翻下或者是起皱的毛病。一般其大小由经验确定，是个估计量。 图2 1 5 是翻领结构示意图。 基础领窝线l 2 图2 1 5 翻领结构图 所谓翻领松量，是指弧差( 1 。- 1 。) ，如果弧差( 1 4 - 1 ，) 过小，翻领就无法正常翻 下；若弧差( 1 - 1 。) 过大，翻领翻下后仍有余量，会形成皱折或飘荡而不服帖。因 此，确定恰当的翻领松量，是翻领结构设计中的一个重点，也是一个难点。影响翻 领松量的因素很多，可归纳为以下几个方面： a 、底领高n i ，翻领宽弧： b 、驳头止点的位置的高低； c 、叠门的宽度； d 、横开领的宽度； e 、加工因素，衣料的厚度。 对于各个分量对其影响不再叙述，请见文献【1 4 】，诸因素对翻领松量影响程度的 大小，可得出如下结论： a 、1 3 “，n 是影响翻领松量大小的主要结构因素，松量的大小与r k ，n 密切相关。 正因为如此，a 与松量有着很好的一致性，同时包含了n b 和n h 的影响因素，在实 际纸样设计中，用l 1 2 表示松量的大小，十分实用并且完全能够满足服装制图 要求的精度，表示某方向上的领线距离； b 、驳头止点位置的高低对松量的大小有一定的影响，驳头位置较高时，对翻 领松量的影响较大，驳头位景较低时，对松量的影响较小； 第2 章三维衣领设计基础 c 、叠门宽度的改变，对松量也有一定的影响，松量的大小与叠门的宽度几乎 呈正比，叠门较宽时，对松量的影响较大； d 、横开领宽度的变化，对松量几乎没有影响，随着横开领宽度的增大，1 1 与 l 。几乎同步增大，弧差( 1 4 - i 。) 几乎为常数。 2 ) 翻折基点位置分析 根据翻领结构的应用模型及3 d - 2 d 的转换原理可确定c 点为翻折基点，且 a b = s c = 弧。翻折基点的位置受，a 。等结构因素的影响。在，n b ，a 。均确定 的时候，即可确定c 点的位置，如图2 1 6 所示 图2 1 6 翻领前部示意图 对于翻折基点位置的定量分析，本文也不再详述。通过分析可以得出的结论是： a 、对于一定的，随嘛的增加，基点c 的位置逐渐靠近侧颈点，且靠近的速率 是递减的； b 、对于一定的嘛，随n 。的增加，基点c 的位置逐渐外移，且外移的速率是递增 的： c 、当n b = 5c m ，f 驴5 5a m 时，基点c 距侧颈点最远，( i 旷a ) = 4 3 5c m ； 当n - 1a m ，哪，_ 5 5c m 时，基点c 距侧颈点最近，( 聃，- a ) = 0 2 5c m 。 综上所述，翻折基点的位置是一个变量，因n 。，弧，口。的变化而变化，所以， 仅用0 8 n 。或2 3 n “近似表示，将会造成较大的误差。用如图2 1 6 所示的平面结构 设计的方法确定c 点的位置，同时考虑了n ，眈，a 。这些重要结构因素的影响，具 有严格的数学依据。在纸样设计中，用此方法确定c 点的位置也十分实用。 通过对衣领中立领和翻领两种典型衣领结构的分析，对衣领的结构有了一个清 楚的认识和总体上的把握，对结构中各个部分的相互影响，有了定量的认识，这为 后面衣领的几何造型奠定了基础。 第3 章三维衣领的几何造型 第3 章三维衣领的几何造型 【摘要】阐述衣领设计的基本流程，介绍衣领下口线、上口线、外领口线以及 三维网格面片的生成 3 - 1 三维衣领几何造型的流程 前面已经对衣领结构进行了具体分析，衣领的各个部分是有机的整体，相互之 间密切联系不可或缺。所以，对于衣领的几何造型，必须按照一定的流