（皮革化学与工程专业论文）鞋类造型仿真设计技术研究.pdf

鞋类造型仿真设计的研究 摘要 鞋类造型仿真设计技术的实质就是把计算机图像虚拟仿真设计技术与 鞋类产品造型设计要求相结合，得到鞋类产品造型仿真设计图，这种仿真设 计图可以代替样品供销售商进行选择，并且在设计阶段可以进行协作设计， 从而节省了开发成本，提高了设计效率。传统手绘的鞋类造型设计方式，无 法适应时尚流行变化快、设计信息多和协作设计的要求。鞋类造型仿真设计 在理论上是一个图像虚拟仿真设计的问题，因此鞋类造型仿真设计的研究具 有很好的应用价值及理论价值。 论文借鉴其它行业的产品造型仿真设计方法，以它们现有的计算机辅助 造型设计的相关理论和技术为基础，分析鞋类造型仿真设计技术流程，总结 其特点和要求，系统地研究了鞋类造型仿真设计的技术问题，并以p h o t o s h o p 为技术开发平台，利用二维图像虚拟仿真设计技术，验证其在鞋类造型仿真 设计方面的简便性。主要内容包括： 介绍鞋类造型设计的相关知识，通过对目前国内外鞋类造型仿真设计技 术应用现状的分析讨论，提出有待解决的问题。 通过对鞋类造型仿真设计的形式化描述，分析问题的实质及其复杂程 度，提出问题的求解步骤。根据求解步骤得到鞋类造型仿真设计总体流程， 结合需要解决的问题和客观的研究条件，选择p h o t o s h o p 图像设计系统为研 究平台，二维图像虚拟仿真技术在产品造型设计中的应用作为研究基础。 根据脚、楦、鞋三者之间的关系，鞋类造型轮廓仿真原理，结合p h o t o s h o p 设计系统的轮廓图形的绘制方法，得到楦体、底跟、鞋款轮廓仿真技术。利 用p h o t o s h o p 设计平台在自定形状素材库的二次开发和管理功能，详细介绍 了鞋类造型轮廓素材库的开发与管理技术。 将鞋类部件样式仿真效果进行分类，结合p h o t o s h o p 设计系统在图像厚 度立体感、材质纹理仿真设计中的应用，得到了鞋类部件样式效果仿真原理 和仿真技术。利用p h o t o s h o p 设计系统在图层样式素材库和图案素材库的二 次开发和管理功能，详细介绍了鞋类部件厚度立体感样式素材库和材质纹理 素材库的开发与管理技术。 通过对鞋类制作工艺进行分类，提出了鞋类工艺的仿真原理。结合 p h o t o s h o p 画笔技术和图像仿真技术，得到了鞋类缝纫工艺样式仿真技术。 利用p h o t o s h o p 设计系统在画笔素材库和动作素材库的二次开发和管理功 能，详细介绍了鞋类缝纫工艺样式素材库和装饰件素材库的开发与管理技 术。 将鞋类色彩仿真分为部件明暗效果仿真和部件调色效果仿真两大部分， 利用p h o t o s h o p 设计系统在明暗效果和调色效果仿真中的应用，得到了鞋类 部件色彩仿真技术。利用p h o t o s h o p 设计系统在色板素材库的二次开发和管 理功能，开发出鞋类色彩搭配素材库，实现对鞋类配色方案素材库的专门管 理。 以p h o m s h o p 为平台，利用图像虚拟仿真设计技术，通过案例实践法， 验证了以上理论和技术研究的可行性和有效性，也体现了鞋类造型仿真设计 技术具备操作简便、应用快捷等优点。 关键词：鞋类造型，仿真设计，技术 i l s t u d yo ns i m u l a t i o nd e s i g nt e c h n o l o g yf o rs h o e s - - s h a p e a b s t r a c t t h ee s s e n c eo fs i m u l a t i o nd e s i g nt e c h n o l o g yf o rs h o e s s h a p ei st og e tt h e s i m u l a t i o nd e s i g nd r a w i n g so fs h o e s s h a p eb yc o m b i n i n gt h ev i r t u a ls i m u l a t i o n d e s i g nt e c h n o l o g yo fc o m p u t e rg r a p h i c sa n dd e s i g nr e q u i r e m e n t so fs h o e s s h a p e t h e s es i m u l a t i o nd e s i g nd r a w i n g ss u b s t i t u t e sa ss a m p l e sf o rv e n d o r st oc h o o s e ， a n dc a nb ew o r k e do u tb y c o o p e r a t i v ed e s i g na tt h ed e s i g ns t a g e i th e l p s t os a v e t h ec o s t so fd e s i g n & d e v e l o p m e n ta n di m p r o v et h ed e s i g n e f f i c i e n c y t r a d i t i o n a lh a n d - d r a w na p p r o a c ho fs h o e sd e s i g nn o w a d a y sc a n ta d a p tt oq u i c k c h a n g e s i nf a s h i o n , t o om u c hd e s i g ni n f o r m a t i o na n dc o o p e r a t i v ed e s i g n s i m u l a t i o nd e s i g nf o rs h o e s s h a p ei nt h e o r yi sc o n c e r n i n gt h ev i r t u a ls i m u l a t i o n d e s i g n o fg r a p h i c s t h er e s e a r c ho ns i m u l a t i o n d e s i g nt e c h n o l o g y f o r s h o e s s h a p eh a sg o o da p p l i c a t i o nv a l u ea n d t h e o r e t i c a lv a l u e t h i st h e s i sr e f e r r e dt os i m u l a t i o nd e s i g na p p r o a c ho fp r o d u c t s h a p ef r o m o t h e ri n d u s t r i e s ，b a s e do nt h e i rt h e o r ya n dt e c h n o l o g yo nc o m p u t e r - a i d e dd e s i g n ， a n a l y z e dt e c h n i c a lf l o wo fs i m u l a t i o nd e s i g nf o rs h o e s s h a p e ，s u m m e du pi t s c h a r a c t e r i s t i c sa n d r e q u i r e m e n t s ，s t u d i e dt h es i m u l a t i o nd e s i g nt e c h n o l o g yf o r s h o e s - s h a p es y s t e m a t i c a l l y a n dv a l i d a t e di t s s i m p l i c i t y a n du s e f u l n e s si n s i m u l a t i o n d e s i g n o fs h o e s s h a p e b yt a k i n gp h o t o s h o p a st h et e c h n i c a l d e v e l o p m e n tp l a t f o r m a n d u s i n g v i r t u a ls i m u l a t i o nd e s i g nt e c h n o l o g yo f t w o - d i m e n s i o n a lg r a p h i c s t h em a i nc o n t e n t si n c l u d e ： r e l a t e dk n o w l e d g eo ns h o e s - s h a p ed e s i g nw a si n t r o d u c e d ，p r e s e n ts i t u a t i o n o fs i m u l a t i o nd e s i g n t e c h n o l o g yf o rs h o e s s h a p ea th o m ea n da b r o a dw a s a n a l y z e da n dd i s c u s s e d ，a n dt h ei s s u et ob er e s o l v e dw a sp u tf o r w a r d s t e p st o s o l v et h ei s s u ew e r ep r o p o s e db yd e s c r i b i n gs i m u l a t i o nd e s i g no f s h o e s s h a p e i nf o r m a l i z a t i o n ，a n a l y z i n gt h es u b s t a n c eo ft h ei s s u ea n di t s c o m p l e x i t y t h ef l o w o fs i m u l a t i o n d e s i g n f o r s h o e s - s h a p e w a sg o ti n a c c o r d a n c ew i t ht h es t e p sf o rs o l v i n gt h ep r o b l e m c o n s i d e r i n gt h ep r o b l e mt ob e s o l v e da n dt h eo b je c t i v er e s e a r c h c o n d i t i o n s ，p h o t o s h o pi m a g e sd e s i g ns y s t e m w a ss e l e c t e da s p l a t f o r m f o rt h e s t u d y ，a p p l i c a t i o no fv i r t u a l s i m u l a t i o n 1 1 i t e c h n o l o g yf o rt w o d i m e n s i o n a li m a g e si np r o d u c td e s i g nw a st o o k a sar e s e a r c h f o u n d a t i o n t h ec o n t o u rs i m u l a t i o nt e c h n o l o g yf o rs h o el a s t ，s o l ea n dh e e l ，u p p e rw a s o b t a i n e db a s e do nt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nf e e t ，l a s t sa n ds h o e s ，a n ds i m u l m i o n p r i n c i p l e s o fs h o e s s h a p ec o n t o u r s ，u s i n gt h ed r a w i n gm e t h o d so fg r a p h i c s c o n t o u r si n p h o t o s h o pd e s i g ns y s t e m t h ed e v e l o p m e n t a n dm a n a g e m e n t t e c h n o l o g yo fs o u r c em a t e r i a ll i b r a r yf o rs h o e s - s h a p ec o n t o u r sw a sd e s c r i b e di n d e t a i l ，m a k i n gu s eo ft h et o o l so fs e c o n d a r yd e v e l o p m e n ta n dm a n a g e m e n tf o r c u s t o ms h a p es o u r c em a t e r i a ll i b r a r yi np h o t o s h o pd e s i g np l a t f o r m t h ee f f e c ts i m u l a t i o nt h e o r ya n dt e c h n o l o g yf o rs h o e sc o m p o n e n ts t y l ew a s o b t a i n e db yc l a s s i f y i n gt h es i m u l a t i o ne f f e c to fs h o e sc o m p o n e n ts t y l ea n d i n t e g r a t i n gt h ea p p l i c a t i o no f t h r e e d i m e n s i o n a le f f e c tf o ri m a g e st h i c k n e s sa n d s i m u l a t i o nd e s i g nf o rm a t e r i a lt e x t u r ei n p h o t o s h o pd e s i g ns y s t e m t h e d e v e l o p m e n t a n dm a n a g e m e n tt e c h n o l o g yo fs o u r c em a t e r i a l l i b r a r y f o r t h r e e d i m e n s i o n a le f f e c to fs h o e sc o m p o n e n t st h i c k n e s sa n dm a t e r i a lt e x t u r ew a s d e s c r i b e di nd e t a i l ，m a k i n gu s i n go ft h et o o l so fs e c o n d a r yd e v e l o p m e n ta n d m a n a g e m e n tf o rg r a p h i c sp l a n es t y l es o u r c em a t e r i a ll i b r a r ya n dp a t t e r ns o u r c e m a t e r i a ll i b r a r yi np h o t o s h o pd e s i g np l a t f o r m s i m u l a t i o nt h e o r yo fs h o e sp r o c e s st e c h n i q u ew a sp u tf o r w a r db y c l a s s i f y i n gs h o e sp r o c e s st e c h n i q u e s s i m u l a t i o nt e c h n o l o g yf o rs e w i n gs t y l e so f s h o e sw a so b t a i n e db yi n t e g r a t i n gb r u s ht e c h n o l o g ya n di m a g es i m u l a t i o n t e c h n o l o g yo fp h o t o s h o p t h ed e v e l o p m e n ta n dm a n a g e m e n tt e c h n o l o g y o f s o u r c em a t e r i a ll i b r a r yf o rs e w i n gt e c h n i q u es t y l e so fs h o e sa n dd e c o r a t i o n a c c e s s o r yw a sd e s c r i b e di nd e t a i l ，m a k i n gu s i n go ft h et o o l so fs e c o n d a r y d e v e l o p m e n ta n dm a n a g e m e n tf o rb r u s hs o u r c em a t e r i a ll i b r a r ya n dm o t i o n s o u r c em a t e r i a ll i b r a r yi np h o t o s h o pd e s i g np l a t f o r m t h ec o l o rs i m u l a t i o nt e c h n o l o g yf o rs h o ec o m p o n e n tw a so b t a i n e db y c l a s s i f y i n gs h o ec o l o rs i m u l a t i o ni n t oc o m p o n e n ts h a d i n ge f f e c ts i m u l a t i o na n d c o m p o n e n tc o l o rm a t c h i n ge f f e c ts i m u l a t i o n ，m a k i n gu s eo ft h ea p p l i c a t i o no f s h a d i n ge f f e c ts i m u l a t i o na n dc o l o rm a t c h i n ge f f e c ts i m u l a t i o ni np h o t o s h o p d e s i g np l a t f o r m s o u r c em a t e r i a ll i b r a r yf o rs h o ec o l o rm a t c h i n gw a sd e v e l o p e d b yu s i n gt h et o o l so fs e c o n d a r yd e v e l o p m e n ta n dm a n a g e m e n tf o rc o l o rp l a t e s o u r c em a t e r i a l l i b r a r y w h i c ha c h i e v e ds p e c i a l i z e dm a n a g e m e n to fs o u r c e i v m a t e r i a ll i b r a r yf o rs h o ec o l o rs c h e m e s 一 t h ef e a s i b i l i t ya n de f f e c t i v e n e s so ft h e a b o v et h e o r e t i c a la n dt e c h n i c a l s t u d i e sw a sv e r i f i e dt h r o u g hc a s ep r a c t i c e ，t a k i n gp h o t o s h o p a sp l a t f o r ma n d u s i n gt h ev i r t u a l s i m u l a t i o nd e s i g nt e c h n o l o g yo fc o m p u t e rg r a p h i c s f h e e x c e l l e n c eo fs i m p l eo p e r a t i o n a n dq u i c ka p p l i c a t i o no fs i m u l a t i o nd e s i g n t e c h n o l o g yf o rs h o e s s h a p ew a s a l s or e v e a l e di nt h ec a s e k e yw o r d s ：s h o e s s h a p e ，s i m u l a t i o nd e s i g n ，t e c h n o l o g y v 鞋类造型仿真设计技术研究 原创性声明及关于学位论文使用授权的声明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：查；纽盐 e l 期：一2 q q 2 生旦 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解陕西科技大学有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权陕西科技大学可以将本 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、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：岔氟越导师签名：蒸奎坌1 日期：2 q q 旦生至旦 鞋类造型仿真设计技术研究 1 绪论 1 1 鞋类造型设计概述 1 1 1 鞋类造型设计的特点 鞋类造型设计是鞋类开发与生产的第一步，通过造型设计为鞋类的开发和 生产提供造型设计图，开发和生产部门能够根据造型设计图进行组织和开展开 发和生产的相关工作。由此可见，如何提高鞋类造型设计的效率和造型设计图 的质量，开发出符合行业要求的鞋类造型设计技术很值得人们去研究和探讨。 根据设计手段和造型设计图透视角度的不同，鞋类造型设计可分为两种不 同的类型： ( 1 ) 按照设计手段，分为手绘设计和计算机仿真设计。手绘设计根据所 用工具的不同，可以分成很多种，如常见的铅笔、水粉、水彩等；计算机仿真 设计根据表现维度的不同，可以分成二维和三维两种。近年来，随着计算机虚 拟仿真技术的发展，计算机仿真设计逐步取代了手绘设计，由于计算机仿真设 计所用设计平台的不同，在设计方法、设计效率及质量上有很大的差异。 ( 2 ) 按照造型设计图透视角度的不同，分为前视图、后视图、上视图、 底视图、正侧视图、半侧视图设计等。鞋类造型设计根据产品的特点，选择其 中的两到三种就完全能够满足开发与制作的需要，正侧视图、半侧视图和上视 图这三种角度在鞋类造型设计应用较多。 鞋类造型设计的主要作用是为开发和生产提供造型设计图，与其它产品的 造型设计相比，鞋类造型设计有以下特点： ( 1 ) 造型内容 鞋类造型设计在造型内容上包括楦型、底型、，跟型、帮面、装饰件的轮廓、 色彩、材质纹理以及制作工艺等，同时作为服饰品，造型设计要做系列化设计， 通常应用较多的是色彩和材质系列化，以便满足不同类型的消费者。这样一来， 使鞋类造型设计具有造型内容和重复性造型元素多的特点。 ( 2 ) 造型角度 为了清楚及准确表达造型设计，针对造型的不同内容要选择不同的角度， 一般鞋款造型选择正侧视或半侧视角度就可以了，但为了表达鞋底和不对称帮 面造型时则需要选择上视角度，有时为了表达后踵造型则需要选择后视角度。 因此，鞋类造型设计在造型角度上要通过多个角度解决造型设计的问题。 由此可见，鞋类造型设计具有造型内容和造型角度多的特点，虽然同其他 工业品造型造型设计有很多共同的特点，但同时又不同于其他任何一个行业， 要得到实用可行的造型设计方法必须考虑鞋类造型设计自身的特点。 1 1 2 鞋类造型设计的范畴及要求 在鞋类造型设计的实际过程中涉及到两大阶段【l 】：一是“轮廓造型 ，通 俗讲就是“线条设计 ，该阶段是在设计构思完成后，选择合适的造型透视角 度绘制出鞋类造型内容所包括的楦体、底跟、帮面款式及配件等的形体外部和 内部线条的过程；另一个阶段是“效果表现 ，指的是在“轮廓造型 完成以 后，根据构思要求，完成鞋类各种部件厚度样式、材质纹理、明暗立体及色彩 的仿真表现。 a 轮廓造型 鞋类轮廓造型设计的最终目的是指导生产，要求突出实用性，通常是采用 结构素描的方式用铅笔依次绘制出楦体、底跟、帮面款式及配件等形体的内外 部线条，透视角度常以1 0 0 一4 5 0 角度的半侧视为主，轮廓造型设计图所用鞋号 的大小多采用中间号，即男鞋2 5 # 女鞋2 3 # ，整个轮廓造型要求能够突出鞋类 造型特征、部件结构比例以及制作工艺。 下面介绍制鞋行业手绘方式的鞋类轮廓造型设计的过程及要求： 1 ) 楦体轮廓 要想得到好的鞋款轮廓必须绘制出好的楦体轮廓，楦体是鞋的设计基础。 楦体轮廓造型设计要求以楦体的实际形体比例为依据，在设计时把楦体的侧视 图重要结构部位做技术行处理，能够清楚表达出楦体轮廓造型要点。 2 ) 底跟轮廓 在完成楦体轮廓造型后，根据楦体轮廓结合底跟特点，绘制出底跟轮廓， 要求以底跟的实际形体比例为依据，在设计时把底跟的侧视图重要结构部位做 技术行处理，能够清楚表达出底跟轮廓造型要点。 3 ) 款式轮廓 在楦面上，根据鞋款结构特点，绘制出帮面各部件轮廓线，要求以帮面部 件的实际结构比例为依据，在设计时把帮面部件的侧视图重要结构部位做技术 行处理，能够清楚表达出帮面部件轮廓造型要点。 4 ) 配件轮廓 在帮面部件上，根据配件结构特点，绘制出配件轮廓线，要求以配件的实 际形体比例为依据，在设计时把配件的侧视图重要结构部位做技术行处理，能 够清楚表达出配件轮廓造型要点。 b 效果表现 2 鞋类造型仿真设计技术研究 效果表现要求在完成轮廓造型的基础上实现鞋的体、质、色三感，使鞋类 造型在细节体现上更加完整，效果表现一般按厚度立体感、材质纹理、部件明 暗和色彩的顺序进行的。 以下是制鞋行业手绘方式的鞋类造型效果表现的过程及要求： 1 ) 厚度立体感 部件厚度立体感的表现主要是通过对部件轮廓线条的粗细对比来体现的， 根据部件厚度的不同，采用不同粗细的线条。 2 ) 材质纹理 采用结构素描方式体现各种材质纹理特征还是比较麻烦的，尤其是对一些 材质纹理比较细致的皮革材料，因此企业常采用在鞋类造型设计图上标注所用 材料类型和附材料小样的方式来表现。 3 ) 明暗立体 鞋类部件明暗立体感的体现主要是通过素描关系里面的五大调子的原理 来实现的，由于在表现上比较麻烦，企业生产用鞋类造型设计图往往直接采用 白描的方式，这样一来大大降低了鞋类产品造型的仿真度。 4 ) 色彩表现 部件色彩表现主要通过彩铅、水粉和水彩等方式，设计工作量比较大，企 业生产用鞋类造型设计图往往通过直接在部件上贴材料小样的方式完成。 1 1 3 传统鞋类造型设计存在的不足 传统手绘造型设计方式尽管目前在国内仍然普遍存在，但随着时代的发 展，人们对鞋的要求越来越高，鞋的小批量、多品种和个性化和零库存发展趋 势需要鞋类企业建立快速反应机制，需要企业在样品未制作出来前，先把仿真 样品图提供给销售商进行选择或修改，而传统的造型设计手段难以满足需要， 原因在于在没有智能化支持的情况下它存在以下不足怛j ： ( 1 ) 对设计人员的绘画表现技法要求高，设计人员必须有丰富的绘画知识 和经验，才有可能得到较高仿真度； ( 2 ) 设计效率低下，尤其是在进行系列产品设计时，手绘设计重复性绘画 工作量大，一旦某个环节出错，需要重新绘画： ( 3 ) 设计作品不易共享和管理，往往是一个人从轮廓设计到效果表现把所 有的造型内容全部绘制出来，整个产品造型取决于一个人的智慧，很难进行协 作设计。设计作品不便于管理，并且在以后设计素材的直接利用上非常不便。 目前，在时尚流行快速变化的今天，鞋类造型设计需要面对的设计信息越 来越多，造型设计人员需要把流行趋势中的各种要素结合鞋类造型内容应用专 3 些笪型建厶堂堡堂丝堡塞 业知识，分析推理，综合评估才能取得较为理想的结果。因此利用计算机仿真 技术进行辅助造型设计减轻绘画工作量和提高效果仿真度，进而实现提高设计 效率显得非常必要。 产品造型计算机仿真设计在汽车、家电等行业中已经得到了广泛的应用， 原因在于具有如下优点：提高设计效率，可以进行协同设计，设计图易于共享 和管理，可以在不开发样品的前提下给销售商提供仿真样品进行选择，从而 缩短开发周期、提高开发效率、节约了开发成本j 。 1 2 鞋类造型仿真设计技术现状 1 2 1 国内现状 国内对鞋类设计软件的丌发和应用起步较晚，始于2 0 世纪8 0 年代中后期， 经过多年的发展，少数几个品牌在市场上得以占一席位。其中以“奥斯曼”、“经 纬”和“华士特”最具代表性。其次还有广州的“意诚”、北京的“富威”和 台湾的“理星”等等。但是大部分软件都是侧重于样板的扩缩( 放版或级放) 功能，样板设计次之，能够真正解决造型仿真问题的就少之又少了”j 。 在解决鞋类造型仿真设计方面，国内没有专业的鞋类造型仿真设计系统， 很多设计师应用通用平面设计软件和三维造型设计软件进行产品造型设计。平 面设计软件主要以c o r c d r a w 为代表的矢量图形软件和以p h o t o s h o p 为代表的 位圈软件，三维造型软件主要以3 d m a x 为代表的三维造型渲染软件。 ( 1 ) c o r e l 0 r a w 图形软件 c o r e l d r a w 是加拿大c o r e l 公司的平面设计软件，广泛地应 用于商标设计、标志制作、模型 绘制、插图描画、排版输出等等 诸多领域。作为一个强大的绘图 软件，c o r e l d r a w 具有强大的线 条、图形绘制和编辑能力，能轻 松应对创意图形设计项目。目前， 国内鞋类设计师应用 c o r e l d r a w 软件进行鞋类线稿 图的制作，如图1 - 1 所示。 c o r e l d r a w 的优点是以数 罴，罗景黑胃粤_ _ 删 一 t ：= = o 一+ - _ ：；= = = t “o d 。 图1 1c o r e ld r a w 图彤设计系统 f i g 一1c o r e l d r a wg r a p h i c sd c s i g ns y s t e m 学式的矢量方式汜录图像，内容以线条和色块为主，进行变换不失真，文件所 鞋类遗型仿真设计技术研究 占空间小，缺点是不易制作色调丰富和色彩变化太大的图象。在鞋类造型仿真 应用中，只能用于鞋款轮廓绘制， ( 2 ) p h o t o s h o p 图像软件 p h o t o s h o p 由美国a d o b e 公 司开发的功能强大的位图图像设 计与处理软件，应用非常的广， 其强大的功能实现在图像设计和 处理上能达到真实照片级的效 果，p s 的强大图层和高仿真色彩 和滤镜表现功能，使得产品造型 仿真设计变得非常容易。 国内很多设计师利用 p h o t o s h o p 出色色彩仿真能力， 进行简单鞋类“配色”工作”， 如图卜2 所示，只完成了鞋类造 型仿真设计中的色彩仿真的任 务，没有深入挖掘p h o t o s h o p 在设 效率低下。 ( 3 ) 3 dm a x 三维渲染软件 3 dm a x 是由美国欧特克公 司( a u t o d c s k ) 开发的三维模型制 作和渲染软件，广泛应用于广告、 影视、工业设计、建筑设计、多 媒体制作、游戏等方面。 国内也有一些设计师利用3 d m a x 进行鞋类三维造型仿真设计， 如图1 3 所示它需要建立鞋楦和 鞋底的三维模型，然后在植底模 型的基础上进行款式设计、材质贴 图，同平面设计相比它的优点是可 以观看到鞋的不同角度造型，但是 不能用于仿真效果表现。 图卜33 d t l a x 三维造型设计幕统 f i 9 1 33 d m a x3 d m o d e l i n gd e s i g ns y s t e m 整个设计的工作量极大，并且需要很高的三维建模能力从设计效率的角度上 讲报不实用。 睦笪型量厶堂堡主堂垃堡塞 1 2 2 国外现状 自1 9 7 6 年欧美第一台制鞋 c a d 系统问世以来，到i 9 8 1 年发 展到三家鞋厂采用，而到i 9 8 6 年 竞选5 0 多家采用c a d 系统，到 2 0 0 0 年普及率几乎达8 0 。以美 国、意大利、法国、英国、德国 等为代表的世界制鞋发达国家在 鞋类c a d c a m 方面做了许多研 究，设各先进。如加拿大 c i m o m t e c h 公司推出的d e s c o m 系 统，美国的g e r b e r c a m s c a 系统， 英国的s h o e m a s t e r 系统，意大利 的p r e s t i g e 扩缩c a d c a m 系统及 囤1 4 柱俸三堆扫描仪 f i g l 43 ds c a n n e ro fs h o el a s 英国b v 公司的s p r i n g 鞋帮c a d 系统等。 目前，普遍使用的鞋类造型仿真设计系统主要是以英国的s h o e m a s t e r 系 统为代表的鞋类三维集成设计系统，它包括三雏的楦底、底跟、帮面和二维的 样板、扩缩等功能。 s h o e m a s t e r 系统 通过三维扫描仪，如图卜4 所示，把： 三维檀体输入到系统中，在三维楦体 的基础上进行帮面和底跟的造型设 计。 目1 _ 5s h o e m as t er 统 在帮面造型设计方面如图1 5 f i g l 。5s h o e m a s t e rs y s t e m 所示，它是通过在三维楦体上进行帮 面结构设计，然后模拟手工的跷度处理转化成二维的样板通过设置帮部件样 鞋类造型仿真设计技术研究 板的属性( 厚度、材质、色彩等) 得到帮面的仿真造型。 1 2 3 国内外造型仿真设计技术的对比 从总体上看，国内的鞋类造型仿真设计技术研究还不太成熟，存在许多不 足： ( 1 ) 设计手段只是单纯地提高到计算机方面，只是对通用设计软件进行了 简单的应用，简单地把鼠标代替了铅笔工具； ( 2 ) 没有专业的设计软件，在选择通用的设计软件方面还存在不足， c o r e l d r a w 不能实现效果仿真，而3 dm a x 在鞋类造型仿真设计方面工作量 大设计效率非常低； ( 3 ) 对通用设计软件没有进行专业化利用或改造，尤其是对设计软件在设 计素材、效果样式等方面的管理功能没有利用，从而导致设计效率低下； 国外对鞋类设计系统的研究正向功能集成化和高度智能化方向发展，其功 能主要侧重于三维的鞋类模具与鞋类帮面结构的设计与制作，在造型仿真设计 方面完全是基于三维楦体与结构样板基础上实现的，而且其输入和输出设备的 造价非常高，不是国内一般企业能够负担的；另外，系统操作较为复杂，一般 设计人员很难熟练掌握。 1 3 鞋类造型仿真设计技术存在的问题 从国内外的技术应用现状可以看到，要在国内普及鞋类造型仿真设计技 术，目前仍存在不少问题：国内对鞋类造型仿真设计技术还停留在设计手段上 简单应用通用设计软件的初级阶段，在仿真效果和设计效率上都处于很低的状 态，而且国内没有具有专业的鞋类造型仿真设计系统，虽然目前国外有相关产 品在市场上出售，功能强大，但价格高昂，使得国内大部分制鞋企业支付不起， 而且操作系统复杂，很难熟练掌握，因此，只好继续使用传统的手绘造型设计 技术。 然而，在市场竞争日益激烈的今天，人们又不得不探求适应当今要求的新 技术，因此一项实用性强、操作简单、效率高的鞋类造型仿真设计技术在国内 有着很好的应用前景。 开发一项实用强、操作简单、效率高的技术与开发产品不同，它无法从市 场上现有的产品中直接学到核心技术，能够参考的也只有传统的鞋类造型设计 技术和其他工业品( 如服装、箱包和家具等) 造型的计算机仿真设计技术，因 此，要开发一项实用性强的鞋类造型仿真设计技术，首先应该了解影响鞋类造 型仿真设计的因素，总结具体有待解决的问题，然后才能展开有条不紊的相应 7 设计技术的开发工作。 1 3 1 鞋类造型仿真设计的影响因素 ( 1 ) 轮廓仿真因素 轮廓仿真因素主要是指鞋类造型所涉及的各种造型内容的几何线条，包括 楦体、底跟、款式、装饰件等，它们与真实成品鞋在线条弧度、比例上的一致 性，将决定整个鞋类造型的仿真度。它们有些是比较规则的形状，如小部件或 装饰件，但更多的是不规则形，甚至是高度不规则形。另外，绘制轮廓的方法 是否简单快捷，直接决定了轮廓仿真的效率。 ( 2 ) 效果仿真因素 效果仿真因素主要是指各种部件在厚度立体感、材质纹理、明暗表现、色 彩上与真实成品鞋上的一致性。这些效果的表现有些具有很强的规律性，如厚 度、材质纹理、缝纫工艺、色彩的仿真上。另外，效果仿真的方法是否简单快 捷，将直接决定了效果仿真的效率。 ( 3 ) 素材库管理因素 由于在造型设计过程中，经常会直接应用或修改部分已有的轮廓素材和样 式效果素材，如楦体、底跟、款式的轮廓和部件厚度立体感样式、材质纹理、 色彩搭配等素材，这样一来，能否快捷地应用这些素材和样式，即对这些素材 与样式库的管理的好坏与否，将直接决定鞋类造型仿真设计效率的高低。 1 3 2 鞋类造型仿真设计的具体问题 从鞋类造型仿真设计的影响因素可以看到，鞋类造型仿真设计所针对的各 种轮廓仿真、效果仿真和素材库的管理有很多不规则因素，难以标准化和规范 化。因此实现鞋类造型计算机仿真设计有待解决的具体问题有： ( 1 ) 如何实现各种造型内容的轮廓仿真，包括楦体、底跟、款式的内外轮 廓线条的比例仿真以及快捷的绘制方法等； ( 2 ) 如何对各种样式效果进行定性与定量分析，对各种效果与相应的参数 之间建立对应的关系； ( 3 ) 如何科学进行素材库的管理，包括素材库的建立、分类编辑与应用等 等。 由于鞋类造型仿真设计的复杂性和特殊性，从事相关理论研究的学者明显 比其他行业少，能检索到的文献不多，从这有限的文献中可看到：目前国内研 究的主要是针对单个款式或某种样式效果的仿真设计方法，并没有考虑鞋类造 型仿真设计的特性和多样性的要求，不能满足鞋类造型仿真设计的真正需求； 而国外的研究则侧重于基于三维楦体和结构基础上的三维造型仿真设计，但也 8 鞋类造型仿真设计技术研究 存在不少问题，比如工艺的仿真、材质纹理的仿真等等，在研究中未能充分考 虑并给予解决。 1 4 课题研究内容和意义 1 4 1 课题研究的内容 本课题研究内容是陕西省教育厅专项基金资助项目基于v i s u a ls t u d i o 技 术的鞋类造型仿真设计系统的研究( 项目编号0 8 j k 2 3 0 ) 的一部分，研究鞋 类造型仿真设计技术原理及应用方法的问题。 研究鞋类造型仿真设计所需要考虑的问题很多，而且涉及到的知识面也很 广，由于研究时间和客观条件的局限性，本文主要针对鞋类的轮廓和效果仿真 设计进行研究，在透视角度上选择常用的半侧视角度，将鞋类造型仿真设计问 题转为半侧视角度的轮廓仿真和效果仿真的问题，利用p h o t o s h o p 系统强大的 图像仿真设计功能和设计素材库友好的二次开发功能，研究适用于鞋类生产的 鞋类造型仿真设计技术，具体研究内容如下： ( 1 ) 轮廓仿真 轮廓仿真包括各种造型内容内外轮廓线条的比例与弧度的仿真，轮廓的仿 真质量会直接影响以后轮廓素材库的仿真质量。再者，如果轮廓仿真的方法不 快捷方便，绘制速度过慢会使仿真效率大大降低，因此，在效果仿真之前，鞋 样的轮廓还必须进行修改，确保轮廓线条的弧度与比例的仿真度。 ( 2 ) 效果仿真 效果仿真是鞋类造型仿真设计得以实现的保证。其中所需要的效果主要包 括厚度立体感、材质纹理、工艺样式、明暗效果、色彩搭配，对常见的各种仿 真效果与相应的参数之间，进行定性与定量分析，建立对应量化的关系。 ( 3 ) 素材与样式库管理 鞋类造型仿真设计素材库的管理是本文| 的研究重点，具体内容包括造型轮 廓素材库、部件厚度样式库、材质纹理库、工艺样式素材库、装饰件素材库、 色彩搭配素材库的管理，有了设计素材库，设计人员可以根据里面所提供的信 息，调出所需要的造型轮廓，应用相应的样式效果，素材与样式库可编辑和多 用户共享的性能，极大地提高了设计效率。 ( 4 ) 仿真设计技术开发 以p h o t o s h o p 为平台，采用案例实践法进行研究，实现鞋类造型仿真设计 技术流程，依据鞋类造型仿真设计流程所需要的功能要求，对p h o t o s h o p 系统 进行功能与设计界面定制，对p h o t o s h o p 系统的设进行计素材库二次开发，验 9 堕塑型丝叁堂堡堂鱼途塞 证本文理论研究的有效性。 1 4 2 课题研究的意义 近年来，随着计算机图形图像虚拟仿真设计技术的发展和图形图像技术在 工业产品造型仿真设计的成熟应用，基于图像技术的鞋类造型仿真设计的应用 受到越来越多的重视。把二维图像设计的代表软件p h o t o s h o p 的图像设计技术， 结合鞋类产品的