（服装设计与工程专业论文）虚拟服装表演及其效果评价[服装设计与工程专业优秀论文].pdf

西安工程科技学院硕士研究生学位论文 v i r t u a l f a s h i o n s h o w a n d i t s e v a l u a t i o n e x p e r i m e n t ab s t r a c t f a s h i o n s h o w i s a f o r m o f s t a g e p e r f o r ma n c e b a s e d o n h u m a n b o d y t o d i s p l a y d r e s s i n g e f f e c t . i t i s t h e m o s t p o w e r f u l w a y f o r d e s i g n e r s t o e x p r e s s t h e i r t h o u g h t s a n d s h o w t h e i r t a l e n t s . wi t h t h e d e v e l o p m e n t o f c o mp u t e r s c i e n c e a n d t e c h n o l o g y , n e w wa y s f o r f a s h i o n s h o w c o me o u t , o n e o f wh i c h i s v i r t u a l f a s h i o n s h o w. as t h e c o mb i n a t i o n o f f a s h i o n d e s i g n a n d c o m p u t e r t e c h n o l o g y , v i r t u a l f a s h i o n s h o w c a n n o t o n l y p r o v i d e r e f e r e n c e f o r t h e o r g a n i z e r o f f a s h i o n s h o w , b u t a l s o s u p p o r t e l e c t r o n i c c o mme r c e t o g o a r o u n d . t h i s p a p e r ma i n l y wo r k o n v i r t u a l f a s h i o n s h o w a s f o l l o ws : f i r s t l y , t h e b a s i c f a c t o r s o f f a s h i o n s h o w , i n c l u d i n g m o d e l , c l o t h i n g a n d e n v i r o n me n t , a r e a n a l y z e d a n d t h e n t h e k e y e l e m e n t s a r e b r o u g h t o u t t o r e a l i z e v i r t u a l f a s h i o n s h o w . t h e e l e me n t s a r e m a d e u p o f t h e 3 d b o d y s c a n n i n g t e c h n i q u e w h i c h c a n c a p t u r e t h e d a t a o f h u m a n b o d y s u r f a c e s , 3 d g a r me n t c ad , 3 d d y n a mi c , s i mu l a t i o n o f c l o t h w e a r i n g b e h a v i o r a n d t h e d e s i g n o f v i r t u a l e n v i r o n me n t . s e c o n d l y , a f t e r r e s e a r c h i n g o n t h e d e v e l o p me n t o f r e l a t e d a r e a s , a p l a n f o r r e a l i z i n g v i r t u a l f a s h i o n s h o w i s ma d e . t a k i n g a d v a n t a g e o f t h e 3 d a n i ma t i o n , a w a y t o r e a l i z e i t i s p r e s e n t e d i n c l u d i n g t h e ma k i n g o f d i g i t a l m o d e l i n m o t i o n , d i g i t a l c l o t h i n g , e t c . t o s o m e e x t e n t , i t i s a w a y t o f u l f i l l wh a t i s me n t i o n e d a b o v e . t h e e f f e c t o f a f a s h i o n s h o w i s n o t o n l y a f f e c t e d b y c l o t h i n g , mo d e l a n d e n v i r o n m e n t , b u t a l s o d e p e n d s o n h u m a n p e r c e p t i o n . i t o f t e n t a k e s t h e o r g a n i z e r m u c h m o r e e f f o r t s b e f o r e p i c k i n g u p a s a t i s f a c t o r y p l a n . t h e r e f o r e , i t i s a b a s i c r e s e a r c h w i t h a p p l i c a t i o n v a l u e t o f i n d a w a y t o c a r r y o u t t h e e v a l u a t i o n e x p e r i me n t f o r v i r t u a l f a s h i o n s h o w . 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 a u t h o r : x i n g q i ( g a r m e n t d e s i g n 乍看之下 平淡无奇的款式， 到 了舞 台上却大放异彩 。 这是一种感觉对 比的问题 ， 即在 不 同的激 发感 觉 的背 景之 下 ，对 同一事物 的感知会 发生 一 定变 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 化。设计师要考虑这些可能发生的情况，才能使服装表演更接近 自己 的设想。因此，利用计算机进行服装设计并模拟多种表演方案，并研 究其表演效果， 可 以为服装设计师和服装表演 的组织策划者提供有力 的实施依据。 虚拟服装表演的意义主要表现在以下几个方面: ( 1 ) 虚拟服装表演是服装设计艺术和计算机技术的有机结合。 它可 以表现 出传统表现手段无法 比拟的效果 ， 不受物质条件和空间环境 的 束缚 ，从而解放 了服装设计师 的创作思维。尽管信息时代所带来的人 们生活方式、消费观念的改变，使服装个性化、时尚化节奏加快;不 确定性因素的增加，又给服装设计师带来了新的困难， 但信息时代也 给服装设计师提供了前所未有的设计素材和多元的作品展示途径， 虚 拟服装表演就是其中最具代表性的途径之一。 ( 2 ) 虚拟服装表演将为服装表演的策划和组织者提供具体的实施 依据。策划一场服装表演需要大量前期准备工作， 任何一个环节出了 差错都会影响到后续的活动能否顺利进行 。如今 ，职业模特的最高收 入己达每日2 5 0 0 0 美元 8 ) 。 但在一场虚拟时装表演中， 数字化人体模 型可以用少得多的资金展示最新的设计， 而且更便于组织。 将计算机 技术应用在对服装表演诸多因素的研究中，采用三维数字化服装，能 在设计阶段即可淘汰不好的方案，从而大大节约了人力物力。 ( 3 ) 虚拟服装表演为服装电子商务提供了技术支撑。虚拟服装表演 不但对于服装设计和表演有极大的促进作用， 而且将成为服装制造和 销售领域的一大变革. 对于服装企业来说， 可以通过虚拟服装表演进 行网络作品 ( 产品)展示，实现顾客与企业之间的互动。企业借助互 联网，根据顾客的建议对服装进行修改，然后投入生产，实现了设计 和销售的紧密结合。虚拟服装表演不仅是时尚的传播媒介，更是促进 服装销售，营造和维系服装品牌的直接有效手段。 ( 4 ) 虚拟服装表演的研究对我国服装行业数字化进程具有促进作 用。虚拟服装表演的基础是数字化服装，数字化服装以数字化技术为 支持 ，以服装作为应用对象 ，是数字化技术在服装设计与工程领域 的 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 体现 。我 国虽为世界服装 的第一大出 口国，但我 国服装工业与世界发 达国家的差距归根到底是缺少 “ 科技含量” 。数字技术是提高我国服 装工业科技含量的重要途径。 通过对虚拟服装表演的研究可以了解和 掌握相关数字技术，对服装行业提供技术支持 。 本文主要探索实现虚拟服装表演的技术要素和技术路线， 并对虚 拟服装表演效果进行评价实验。 服装表演成功与否不仅受服装、 模特、 表演环境等因素影响，也与人的主观感觉有关，常常需要多次尝试以 确定最佳方 案 。 因此 ， 对表演效果进 行评价试验也 是一个 重要 的环节 。 1 . 2相关研究领域的发展与现状 虚拟服装表演以数字化人体模型和数字化三维服装为基础， 应用 三维动态模拟技术将服装、模特、表演环境等要素组合起来。由于服 装表演中的每个因素都要通过计算机来实现， 因此涉及多个学科的知 识，包括计算机图形学、计算机图像学、服装 c a d 、动力学模型等， 技术难度较高。虚拟服装表演是数字化人体、数字化服装以及三维动 画技术的集成， 下面以这几个技术要素为线索介绍相关研究的发展情 况 。 1 . 2 . 1 数字化人体模型 数字化人体模型是虚拟服装表演的基础。 获取数字化人体模型的 主要技术是近十年出现的三维人体扫描技术， 这项技术主要用于三维 人体扫描仪。它是一种光学的三维测量系统，可以产生人体表面的数 字化模型 3 ， 。人体全身扫描仪的典型应用领域包括:人体测量学研 究，服装工业，娱乐业，计算机动画以及医学。三维人体扫描仪在服 装工业上的应用过程是:扫描被测者，得到与服装尺寸相关的人体尺 寸 ，将这些尺寸转换成软件包用于服装设计和制作 。 目前国外使用的三维人体扫描仪有十几种， 在光源形式和方法上 稍有差异。 按其作用原理主要可分为三种:普通光扫描法、基于 p s d 的发光二极管法、 激光扫描法 们 。 普通光扫描仪多用白光的扫描仪带 有栅格网线， 它是由莫尔条纹技术发展而来的。美国的t c 2 系统就是 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 普通光扫描仪，它使用相位测量法( p h a s em e a s u r i n gp r o f i l o m e t r y ) 对普通光系统普遍存在的表面反射和干扰条纹问题进行了改善。基于 p s d 的发光二极管技术就被应用于日本的h a m a m a t s u 人体扫描仪。 激光扫描系统采用的是传感器探测，需要一套扫描控制软件。与其他 系统相比，激光系统测量干扰小，精确度高，而且可以生成r g b 颜 色值，用颜色区分扫描后导出的数据，但价格较高。美国的c y b e r w a r e w b 4 和德国的t e c m a t h 都是激光扫描系统。 此外，还有一些软件公司开发标准的人体模型库，用来作为虚拟 服装表演的数字化人体模型，其中最著名的有美国m e t a c r e a t i o n 公 司。它生产的p o s e r 软件提供不同年龄和性别的人体，并可调整成为 各种需要的姿态。但这个软件中都是标准人体，无法像三维人体扫描 仪那样获得每个真实人体的信息。还有美国的v i e w p o i n t 公司，专门 制作各种精细的三维模型，也包括人体这一重要组成部分”1 。 1 2 2 数字化服装 虚拟服装表演中，数字化服装是最重要的组成部分。在数字技术 与服装工业相结合的近3 0 年的历程里，数字化服装的代表性应用成 果是服装c a d ( c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ) 技术。服装c a d 是服装设 计师在计算机软硬件系统支持下，按照服装设计的基本要求，进行服 装设计的一项专门技术”1 。在许多发达国家与地区赢得了广泛的市 场，据统计欧美等国家的服装企业应用服装c a d 技术已达7 0 左右， 台湾地区也达3 0 左右阳1 。 二维服装c a d 系统自7 0 年代发展到现在，已经比较成熟。二维 服装c a d 系统都可以完成款式设计、样片设计、放码、排料的工作， 但随着服装设计的立体化、个性化的发展要求，从8 0 年代开始，一 些发达国家逐步对三维服装c a d 系统进行研究与开发，取得了显著 成果，但因难度较高，目前只有少数系统得到正式推出，要达到商业 化还有一个较长的过程。 美国c d i 公司的3 d f a s h i o nd e s i g ns y s t e m 在国际上处于领先地 位。它的三维服装c a d 系统提供了三维服装展成二维衣片，以及二 4 西安工程科技学院硬士研究生学位论文 维衣片到三维服装的综合变换功能。用户可指定衣料的特征，模拟出 面料纹理、图案等，然后覆盖到三维款式的设计图形上：可模拟不同 布料的三维悬垂效果和实时生成服装穿着效果图，并可实现3 6 0 度旋 转“。 法国力克系统将服装的概念创作和样板设计、制版设计及排料连 成一体，推出具有模块式和开放性特点的o p e nc a d 系统。不仅在公 司内部自成体系，而且可以与非力克系统兼容交流油3 。晟近，力克公 司在三维服装c a d 方面也有了较大进展。 除服装c a d 之外，数字化服装在电子商务中的作用也日益体现 出来。网上销售服装已经在服装的销售额中占到一定比重“1 。 l a n d s e n d 网站让消费者上传自己体形的必要数据，如身高，胸围，腰 围，臀围。服装类型等，网站根据输入的信息使用人体体型分类方法 迸行计算，得出顾客的形体特征后试穿上顾客所选款式。j c p e n n y 网站提供一个可以进行3 6 0 度旋转的女人体模型，顾客就能在自己的 终端看到全方位的服装穿着效果，据此选择最适合自己的服装。日内 瓦大学m i r a l a b 的e t a i l o r 研究项目的重要组成部分之一也是虚拟购 物，见下图。 图1 1e t a i l o r 虚拟购物功能展示 更重要的是，服装工业中设计、生产、营销管理活动的数字化已 经成为一种不可逆转的趋势。i n t e r n e t 、p d m 、网络数据库、电子商 务等新技术的飞速发展为c a d 技术赋予了新的设计理念与技术内 5 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 容，出现了网络辅助设计制造系统( n a d ，n e ta i d e dd e s i 2 n ) 。对于 服装行业来说，利用网络进行虚拟服装设计是顺应n a d 这一挑战的。 日本的d r e s s i n g s i m 网站就是服装n a d 的真实事例( 如图1 2 ) “”。 设计师可以设置光源、风源、音乐、模特走路节奏等参数，在网上完 成虚拟三维试衣的过程。通过进行服装运动的模拟，设计师和顾客可 直观的看到服装表演的效果。如果顾客对设计结果不满意，设计师可 以马上在三维空间进行衣片形状的修改，或重新选择面料，直到顾客 满意为l e 。 图1 - 2设计师可以进行面料动态更换 在我国，二维服装c a d 各功能模块的开发和配置上已经接近国 外同类系统水平，其中达到实用化的有：北京日升天辰电子有限公司 的n a c 7 0 0 服装c a d 系统，中国航天工业总公司7 1 0 研究所的 a r i s a 系统，杭州爱科电脑公司德e c h o 服装c a d 系统“。我国在 三维服装c a d 系统研制上与发达国家相比则显逊色，硬件配曼上更 是落后。中国纺织大学在8 0 年代开始对三维服装c a d 系统进行研制， 取得了阶段性成果。 1 2 3 着装效果的动态模拟 实现虚拟服装表演关键是要实现人物者装的动态效果模拟。衣料 模型的动态模拟开始于8 0 年代中期。在虚拟服装表演中，数字化人 体模特运动和布料动态模拟耗费的计算量极大，且前很少有商业化软 件能实现这种模拟的实时计算“”1 。数字化服装的动态展示难度很 大，这也正是当前各国研究者的研究热点和亟待解决的问题。因为， 一件衣服在设计图上或静态人体上看起来很合适，但并不能保证动念 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 效果同样很好。因此，对于服装面料的动态模拟已经成为计算机图形 学领域的一个专门分支。 在实现虚拟服装表演的动态效果方面，日本的数字时装( d i g i t a l f a s h i o nl t d ) 公司和瑞士日内瓦大学的m i r a l a b 取得了较为显著的成 果6 ”。 数字对装公司开发出一种叫做“d r e s s i n g s i m ”的技术，能实现虚 拟服装表演。该公司的网站就使用这种技术进行网上服装表演。首先， 建立参数化的三维人体模型，然后将二维纸样进行假缝，“穿”到数 字模特身上；赋予其动画和背景环境，以更真实的显示服装穿着效果。 数字化人体模型由十七个部分组成：上、下肢在关节处分成三部分， 躯干分成头、颈、胸、腰、髋五个部分。可分别修改其中任意部分的 特征数据，由此得到正常范围内各种体态特征的数字化人体模型，如 高腰体型、低腰体型、微驼背体型、凸肚体型、上长下短体型、局部 肥胖体型等。建立数字化人体模型后，进行二维纸样设计，然后把缝 合线和缝合边进行处理，再根据前面的二维服装设计来生成衣片。衣 片可以进行实时的移动和旋转操作。将其放置在人体相应部位的周 围，系统会自动把各个衣片缝合在一起，穿在模特身上。不舍适可以 返回修改，得到满意的效果后使用数字模特进行动态展示( 如下图所 示) 。 图1 - 3 d r e s s i n g s i m 中的虚拟服装表演 瑞士日内瓦大学的m i r a l a b 实验室的研究者们也为实现这项目 标努力多年，并和瑞士联邦技术学院的研究小组进行密切合作，开发 7 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 出一套三维服装款式设计和反映服装穿着效果的动画系统，能模拟着 装模特的行走。可以设嚣服装材料的质地、色彩、尺寸；表演环境的 灯光，以及风源、风速、风向对材料的动力学约束，对面料进行运动 模拟( 图1 4 ) 。2 0 0 0 年7 月，就这项研究的成果出版了名为“c l o t h i n g 3 dv i r t u a lh u m a n s ：t h e o r ya n dp r a c t i c e ”的著作。尽管对于虚拟服 装表演的研究已经取得了较大进展，但现有的系统仍然必须为了动画 的显示速度而放弃一定的真实性。 图1 - 4 用撞检测法模拟人体与服装动画 计算机图形学的研究者目的在于开发一种“把它做像”的技术， 而不局限于工程意义上“把它做对”的限制，对于数字化服装的研究 注重高度的视觉仿真效果。三维动画电影中的视觉效果是最能体现其 研究成果的。 9 0 年代中期的电影中，衣料的动态模拟还没有产生很好的视觉效 果。最早的几部长篇三维电脑动画( “玩具总动员”、“蚂蚁”和“虫 的一生”) 中大部分角色没有衣服，或是穿着非常简单的几何模型做 的衣服“”。要使角色方便的穿上视觉效果较好的衣服，必须有一种 快速生成衣料的方法。因此1 9 9 7 年，p i x a r 公司决定专门建立一个小 组进行研究，制作了动画短片“g e r i 的游戏”。动画的主角是一个人 类角色，在影片中大多数时间被全方位的展示，这种近距离的全面展 示需要一种新技术来制作面部表情、毛发和衣服，如图l 一5 。p i x a r 的布料建模工具基于细分表面建模技术，辅助人类角色所需衣服的建 立和动态模拟，这一目标的实现使p i x a r 获得了奥斯卡奖“。 8 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 目前，a l i a s w a v e f r o n t 公司的m a y a 系统具有最强大的虚拟衣料 生成工具一插件m a y a c l o t h “。m a y a c l o t h 为创建服装和其他衣料 物品增添了许多可能性，并且使角色、衣物和动画场景成为一个整体。 最有代表性的就是电影“精灵鼠小弟”，鼠小弟在片中展示了大量的 真实感极强的成套服装( 图1 6 ) ，m a y a c l o t h 用于所有这些服装的设 计。用m a y a c l o t h 制作服装，需要把模特设置为碰撞对象( c o l l i s i o n o b j e c t ) ，并将布料解算器( s o l v e r ) 添加到服装模型上。可设置不同 的属性来创建不同的织物类型和影响衣服的动作，还可通过约束和添 加动力场的方法对布料运动进行修改。数字模特运动时，布料解算器 将对布料的运动进行计算。 图卜5 “g e r i 的游戏”中的服装效果 圈1 一鼠小弟真实感极强的服装 1 3 本研究的主要工作 本研究的主要工作从以下几个方面展开： 第一，在国内较早的提出和开展了服装表演数字化模拟的研究工 9 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 作 。确定服装表演数字化模拟 的主要因素，包括模特 、服装、表演环 境等，明确了实现虚拟服装表演的技术要素，包括获取数字化人体模 型的三维人体扫描技术、三维服装 c a d、服装穿着 效果的三维动态 模拟 以及表演环境的虚拟设计等。 第二，在现有三维动画应用软件的水平上， 探索性的提出了实现 虚拟服装表演的方案设想， 并进行了初步的制作。综合运用几种软件 进行虚拟服装表演制作， 采用人体建模软件 p o s e r 4 . 0中的数字化三维 人体模型作为动态人体的基础，用m a y a 4 . 0 中的c l o t h 插件建立数字 化三维服装模型，服装的表面贴图使用 p h o t o s h o p 6 . 0 制作。 第三， 进行虚拟服装表演的效果评价实验。 将计算机模拟实验的 思路引入虚拟服装表演效果评价 中，对表演效果进行 了尝试性分析 ， 探讨了虚拟服装表演效果与人的主观感受之间的关系。 使用正交设计 法进行实验设计，选择旗袍作为模拟对象，服装材料、服装色彩以及 灯光色彩为实验因素。 被测样本主要使用m a y a 4 . 0 的c l o t h 插件制作。 被试者是服装专业研究生。 本课题主要致力于探索实现虚拟服装表演的技术要素和技术路 线， 力求寻找数字技术与服装表演的结合点。 1 . 4论文内容简介 论文共分六章。第一章一一绪论，说明研究目的及意义、相关研 究领域的发展现状，本研究的内容及方案等;第二章一一虚拟服装表 演的技术要素， 将服装表演的基本要素和实现虚拟服装表演的主要技 术要素对应起来;第三章一一虚拟服装表演的制作方案设计，提出了 虚拟服装表演的整体设计方案和本研究目前所能实现的水平; 第四章 一一虚拟服装表演效果评价实验， 使用现有的软件进行被测样本的制 作; 第五章一一表演效果的实验分析， 根据对评价结果的处理和分析， 探讨服装表演中的重要因素与人的主观感受之间的关系; 第六章一一 结论 ，总结全文，提 出不足并进行展望 。 西安工程科技学院 硕士研究生学位论文 第二章虚拟服装表演的技术要素 要实现虚拟服装表演， 需首先明确服装表演的基本要素， 进而引 入模拟这些基本要素的计算机技术。 本章的主要内容是实现虚拟服装 表演的技术要素。 服装表演的基本要素 服装表演包含众多造型艺术的设计语言和设计手段， 是一种综合 。其基本要素包括模特、服装以及表演环境。 1 模特 服装表演的艺术感染力， 是通过模特的表演和服装本身的魅力来 1术t 2.艺2. 传达的。 服装表演与其他艺术审美活动的一个重要不同在于: 服饰本 身常常不能单独的被当作审美对象， 而是与人体有机结合起来被人审 视或欣赏，因此模特的作用就不言而喻。 服装表演舞台上的模特与观众有一定的距离。心理学家认为:当 人与人在自然状态或心理状态中存在一定的距离时， 会给对方留下最 美好的印象 州。 模特本身的体形条件就优于常人， 他们的身高、身材 是生活中不多见的，再辅以非生活化的化妆与发型，便形成形象上的 距离感。 服装表演这种融入了人体审美因素的活动也因为有了距离变 得更加动人 。 服装表演的重要魅力又体现在模特的活动。 模特走台的姿势不同 于平时的行走， 有一定程度的夸张，这也是为了展示出时装设计的各 种构思。模特的表演技巧对诊释服装特点、表达设计理念都起到画龙 点睛的作用。 表演时动作适度的夸张会赋予时装神韵， 模特则成为一 座活动的精美雕塑，带给观众美好的艺术享受 2 0 1 2 . 1 . 2服装 表演时，服装的具体内容因表演的类型不同而异。根据不同的组 织风格，服装表演分为以下类型川: 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 表 2 - 1服装表演 的类型 表 演 类 型服 装 类 型服 装 风 格 作品表演高级时装、晚装、新娘装、成衣梦幻般的，盛大的 正规的走台表演应季时装、 特殊市场服装、成衣时装游行式的 非止式表演各种服装服装茶室、 伸展台式的、 帽盒式的、活体模特 视频表演各种服装卖场、 培训、档案 从表中可以看出，不同类型的服装表演中服装风格有较大差别， 其中效果最突出的是作品表演。这种表演具有很强的戏剧效果，又可 称之为戏剧化的或盛大的表演，表演的服装大多来 自知名品牌。 创意 独特的设计师往往希望在舞台上强调某种特殊的含义， 或营造引人联 想的空间。巴黎时装周的表演就是作品表演的典型代表，一年一度的 中国国际时装博览会也属于作品表演 。 2 : 1 . 3 表演环境 ( 1 ) 场地 场地是服装表演的空间条件， 它构成了模特与观众的距离和接触 关系。按照人类学家 e . t . 霍尔的 “ 公共距离” ，3 6 0厘米以上的距离 是服装表演的主要空间，是模特与观众的距离 川。 服装表演的场地可按地点分为室 内和窒外两种 ， 也可按正式与否 分为正式场地和非正式场地 ， ， ， 。 室内场地有宾馆、 电台直播室、 剧场、 商场，室内体育馆等;室外场地则包括商场外的空地、著名建筑或雕 塑前，甚至可以在飞机或游艇上。非正式场地没有特殊的空间要求， 在商店的厅堂、咖啡厅的空场都可以进行服装表演，其特点是距离与 观众较近，没有演出的隔绝感，与观众的直接交流较多。而正式场地 通常是专门为作品表演设计的，有许多种类、尺寸及形式。在下面的 舞台布局中介绍正式场地的设计。 ( 2 ) 舞台布局 服装表演需要气氛烘托，由此涉及舞台布局的问题。舞台总体布 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 局取决于演 出类型和地 点。 .舞 台和伸展台 表演台台型主要满足两个要求:一是应具有一定高度，使观众可 以对服装整体效果一览无余;二是在满足表演要求的情况下，尽可能 简单 ( 图 2 - 1是几种常见的台型) 。常见的有 t形台和矩形台。t形 台最常见，空间构成简单，模特从台的左右两侧出场。t形台尺寸一 般是:宽 1 - 1 . 5 米， 长 2 . 5 - 7 . 5米， 高 0 . 9 - 1 . 5 米。矩形台底面尺寸一般 是 2 x 2 . 5 米或 1 x2 米，高度约离地面一步， 2 0 厘米左右 0 。 这种台 用在观众比较少的时候，可以近距离观察服装效果。近年来，台形日 趋简洁，毕竟它只是一种表现服装的辅助手段。 一 弓 11分 .1/ 一 、它 j勺一 厂 训|日|一|日.卜 图 2 - 1舞台设计图类型 .舞 台背景 布置舞台背景是为了加强服装的展示效果。 可以用没有任何装饰 的背景突出服装， 或者用戏剧性的道具强调所展示服装的主题和独特 的类别。 舞台背景采用设计师、 零售商或者生产厂家的标志作为装饰， 或利用背景图来反映整个舞台的主题。 当今服装展示的流行趋势是采用简单的舞台背景。 背景是只给出整体框架或入口。 柱子 ，这些也被用于模特上场 。 框架一般建成一个露台 最简单的舞台 、格子栩或 是 作入 口 或屏 风 ，模特们由此走上舞台。 大型盆栽植物 、盒状或柱状物也可用 另一种入口使用一个简单的白色背板 。标准的舞台背景高2 1 0 - 2 4 0 c m ,宽3 0 0 - 3 6 5 c m 。幻灯片可 以投射在背板上 ，用来强调独特 的主题或其他信息 。 在服装表演开始 西安工程科技学院硕上研究生学位论文 或结束时，背板还可以用作各种灯光和阴影效果的背景。表演组织者 可 以选 用 固定 的或可移动 的背板 。 ， ( 3 )灯光 光是任何舞台演出形式的灵魂， 对于服装效果的影响是积极与能 动的 2 1 . 2 2 1 。 灯光依靠光束创造空间、 分割空间， 渲染空间气氛与情绪。 灯光的色彩、光位、光区都对表现服装的色彩、质地和形状的视觉效 果具有重要作用。英国著名灯光设计专家理查德 安德鲁将舞台灯光 分解为强度 ( 高调、低调还是柔调) 、颜色、分布 ( 角度) 、运动四个 属性，这些属性对于表演效果的影响是关键性的 2 0 1 灯光的强度一旦确定，就定下 了舞 台的基调。不 同强度 的光线带 给人的视觉和心理感受差别是很大的。低强度的光线使人心情平静， 而高强度的光线则给人明亮欢快的感受。 而且， 光线的投射有空间感， 能突 出舞台的纵深效果。 灯光的颜色具有较强的装饰性，可以烘托气氛、构造情调，在模 特出场前或演出前的装饰性色光，更是服装表演中常用的手段。白光 下服装接近本色，是较常用的灯光色; 如果表演中需要营造特殊的气 氛，则要使用变化丰富的色光。 灯光在服装表演中具有造型性， 这一点主要通过调整其分布距离 和角度来实现。 不同角度的光线对造型效果的影响很明显。如果用光 讲究，可以突出服装的肌理感、层次感。顺光的作用最为明显，它甚 至可以改变模特 的面貌。 灯光还具有运动性。色彩的变化、强度的变化、光线的位移都是 运动的因素， 将其与服装表演时作品的动感结合起来， 会产生意想不 到的效果. 灯光可以分割空间， 灯光的运动则使空间在时间中流动起 来。灯光可 以控制表演 的节奏与范围，如最常用的 “ 追光 ” 。调度灯 光时，主要通过有光和无光，强光与弱光的搭配来组织场面和过程。 ( 4 ) 音乐 服装表演的音乐为观众提供了听觉环境， 与表演的视觉因素共同 作用，是表演的节奏与情绪的依托，决非一种可有可无的辅助。 西安工程科技学院硕二卜研究生学位论文 服装表演的音乐的选择应以器乐曲为主。它较之声乐曲而言，主 题艨胧，内涵深广，可以为表演留出更大的发挥空问。要重视表演中 音乐的衔接，确保音乐段落与表演段落一致，避免音乐与表演脱节。 服装表演的音乐制作一般有两种形式，一种是聘请作曲家或音乐 人，根据表演的主题或编导的要求进行创作。另一种是音乐编辑根据 编导提出的主题设想，选择能够表达出表演所需气氛的音乐。前一种 形式是原创性的，更能贴近主题：后一种的形式是音乐制品的组合， 制作过程相对简单，费用也较低，当今时装表演多采用这种形式。 服装表演的类型确定了具体操作的大方向。场地的选择，舞台布 局的设计着重于为表演提供符合主题要求的空问和场景。舞台上包括 服装在内的所有可见事物都离不开灯光，色彩、款式、面料，细节等 可以说无不是通过灯光来塑造和表现的。音乐则起到画龙点睛的作 用，它将主题升华，使观众的情绪在不知不觉中融入了现场。 2 2 服装表演基本要素的计算机模拟 上面介绍了服装表演的几个基本要素，而要实现虚拟服装表演， 必须利用现有的各种技术将这些要素以计算机模拟的形式体现出来， 下面就是实现虚拟服装表演的必备技术要素。 2 2 1 数字化人体模型 数字化人体模型是虚拟服装表演的基础，获取三维人体表面的数 据信息是虚拟服装表演的首要工作。虽然可用人体模型库中的标准人 体模型作为虚拟模特，但这样的模特会千篇一律，无法体现服装表演 的独特之处：服装与人体有机结合起来被人审视和欣赏。因此，利用 非接触式三维人体测量技术，将采集到的人体表面数据生成数字化人 体模型是更好的选择。 ( 1 ) 非接触三维人体测量技术 在传统的人体测量学中，确定人体的尺寸般使用弯角器、卷尺 等工具，测量过程耗时、昂贵且易出错。非接触式三维人体测量技术 的出现成为人体测量技术的一次飞跃。三维人体测量技术是服装工业 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 的一项重要技术，该技术通过各种三维人体扫描仪( w h o l eb o d y s c a n n e r ) 来实现。 三维人体扫描仪是一种光学的三维测量系统，由一个或多个光 源，一台或多台捕获装置，一套计算机系统以及可以显示采集数据的 监视器组成。三维扫人体描仪的基本类型有激光型、白光型、表面跟 踪型等，但是表面跟踪系统目前不能用于采集人体体型“1 。三维人体 扫描仪的差别很大，价格、分辨率和速度各不相同，且技术参数较多， 下面以列表的形式比较几种主要的商业化系统“”t 24 表2 - 2三维人体扫描仪技术参数比较 扫描仪 c y b e r w a r e w a 4 r e c m a t h忙h a m a m a t s u 国家美国德国美国日本 参考价格( $ )4 1 万1 0 万2 0 万1 0 万 扫描技术激光激光白光 l e d 投影仪数 8468 c c d 照相机数 4468 扫描时间( s )1 71 02 87 有无色彩信息有有无无 水平分辨率( m m )5827 5 垂直分辨率( r a m )2 5 25 扫描方向垂直垂直从上到下 配套软件 c y s e a n ，c y p i e s c a n w o r xv i s u a lb a s i c ，e + 所需硬件s gi n d i 9 0 2p cp cp c 应用领域人体测量，服装设建立数字化服装合体性服装合体性研究 计，计算机图形学人体模型研究 c y b e r w a r ew b 4 是世界上第一个三维人体扫描系统，采用激光技 术，可产生高分辨率的人体外表面数据。激光扫描一般需要经过以下 几个步骤： 一个或多个光源，在人体上投射直线或其他图形： 照相机捕获投射光线在人体上形成的图像； 使用软件从图像提取人体表面的空间坐标； 在计算机显示器中实现三维表面的可视化。 c y b e r w a r e w b 4 有四个扫描头，固定在坚硬的框架上。使用两个 电动机产生垂直方向的运动。图3 显示了扫描系统和扫描样本。扫描 仪的水平分辨率是5 毫米，垂直线的问距是2 毫米，进行隔行扫描。 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 水平分辨率主要由摄影机的c c d 芯片决定。垂直分辨率由摄影机速 度和扫描头垂直方向移动速度决定。 图2 - 2 c y b e r w a r ew b 4 扫描系统和扫描样本 本校的t e c m a t h 三维人体扫描仪( 如图2 4 ) 是t e c m a t h 公司与法 国的l e e t r a 公司合作开发的，也是激光系统。l e c t r a 生产扫描仪的设 备，t e e m a t h 负责开发操作扫描仪的软件系统s c a n w o r x 。s c a n w o r x 是一组模块的集合，包括三维数据的可视化、编辑处理和评估，这些 数据由v i t u s s m a r t 扫描得到。s c a n w o r x 的每个模块满足不同的应 用需要，共享一个用户界面，可以独立运行，也可自由组合。 s c a n w o r x i 作界面 7 i t u s s m a r t 扫描仪 图2 - 3t e c m a t h 扫描系统和扫描样本 t c 2 是使用白光并提出了相位测量法( p m p ) ，其数据采集使用 相位步进技术，随不同的相位改变而改变预测栅格的距离，并捕获每 1 7 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 一个点的数据。投射装置发出的栅格与参考线相交形成干涉条纹，而 人体的形状是不规则的，这会在产生的条纹干涉中反应出来，同时与 计算机相连的c c d 照相机能探测变形的条纹。为覆盖足够的高度， 该系统在六个方向的视图中进行投影。包括三个仰视图，三个俯视图。 使用粗、精两种光栅图形。粗光栅是为了解决使用细光栅时造成的不 确定表面断点问题，见图2 4 。 一话碡j i 寸一。菇孺丽褥甄诟赢 人体投影 六个传感头获得人体数据得到三维人体模型 图2 - 4t c 2 扫描系统的工作过程 h a m a m a t s u 扫描仪所有的c c d 照相机采用基于p s d 的光电二极 管( l e d ) 。由于p s d 的单向性，结合机械扫描部分、多重传感器和 电视觉扫描步骤可以得到三维图像。 ( 2 ) 三维人体测量数据的处理 利用三维人体扫描技术。可快捷的获取人体尺寸，并进行复制等 一系列数据处理操作，其最大的优点就是可将被测者的数据保存在磁 盘上，并在需要时调出。然而，利用三维人体扫描仪获得的人体测量 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 值非常多，数据量很大，需要进行处理以便应用于后续操作。此外， 要模拟虚拟服装表演中服装动态效果，必须进行服装与人体的接触碰 撞模拟，因此需要经过处理的人体曲面造型作为碰撞模拟的几何模 型。 测量数据的处理工作使用三维人体扫描仪的配套软件完成，它可 以将扫描获得的数据进行转换。包括编辑原始数据( r a ws c a n ) 和重 建三角形网格r t r i a n g l em e s h ) 结构、合并不同的扫描部分等。配套软 件还能输入输出不同格式的外部三维文件，用来作为软件自带文件格 式的补充似“。原始的扫描结果是几十万个具有三维坐标的数据点组 成，数据点之间以小块( p a t c h ) 进行关联，一个小块是指一台照相 机记录的扫描区域。一个连续的高分辨率表面的图像实际上并不连 续，只是因为组成它的点密度极高，使它看上去连续。而且，原始数 据的三角形网格代替物也是以这种极高的密度为基础的。这样的物体 很难处理，因为： 数据实际上是不连续的 数据量极其庞大 扫描时小块之间的重叠导致了大量的冗余数据 因此，必须使用三角网格来解决这个问题。三角形网格是一种彼 此以三角形相联的点组成的网格结构。由于三个点总能构成一个三角 形，据此就可以定义出一种不含糊的、连续的、不变的模型表面。可 使用不同三角网格密度，来生成所需的模型表面，并在不使模型表面 发生很大变化的情况下减少网格的三角形数量，优化三角形的形状。 这样，可以生成一个数据量较小的模型，且表面结构均匀。如果以输 出人体模型为目的，使用三角形网格文件比使用原始数据更方便。本 课题将以德国t e c m a t h 激光扫描仪为例，在第三章介绍其人体数据处 理。 2 2 2 三维服装c a d 要在计算机里进行三维空间中的服装设计，必须使用三维服装 c a d 系统。从8 0 年代开始，一些工业化国家逐步对三维服装c a d 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 系统进行研究开发，但因其对软硬件的要求都很高，目前只有少数系 统得到正推出，要真正达到商业化还需要一个过程“”1 。下面从款式 设计、面料设计，二维衣片和三维衣片的转换等主要方面进行介绍。 ( 1 ) 服装款式设计 三维服装c a d 中的服装款式设计可以通过两种方式来实现：一 种是立体设计，另一种是使用二维衣片进行三维缝合。 立体设计即直接在三维人体上进行服装设计。美国c d i ( c o m p u t e rd e s i g ni n c o r p o r a t i o n ) 公司的三维时装设计系统 ( 3 d f a s h i o nd e s i g ns y s t e m ) 中进行三维服装设计时，可在三维人体 模型上绘制款式线，从而生成服装的轮廓线。轮廓线具有精确的式样、 尺寸等特性，最后可生成服装原型。该公司开发的d e s i g nc o n c e p t3 d 系统，特别适用于内衣设计”“。最近，法国力克公司的三维服装c a d 系统实现了使用三维组件库设计内衣( 见下图) 。 图2 - 5力克的服装立体设计系统 使用二维衣片进行三维缝合的过程比较复杂，分为以下几步： 在二维区域上进行服装衣片形状设计，定义一些重要的几何参 数。包括衣片的多边形边，多边形顶点数，网格衣片上的结点数，衣 片中心和旋转角等，由这些数据得到衣片形状、尺寸、位置、法线等。 准备好衣片数据后，将二维衣片转到人体周围呈规则曲面的三 维空间上，每一个衣片位于靠近即将缝接或贴台的位置。 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 应定义衣片的物理参数。物理参数随面料变化而变化，这些参 数也要存入衣片数据结构中。 缝接衣片，将衣片贴合到人体上。根据接缝信息和贴合信息， 将有关边缝接起来。有的贴合到人体上，同时测出衣片之间与衣片和 人体之间的碰撞接触。接缝力和贴合力的大小决定于衣片和人体的距 离，这一步骤要反复进行，直到缝接与贴合的过程结束，这时服装款 式就生成了。在缝接和贴合的过程中，人体是不动的。 日本的数字时装公司( d i g i t a lf a s h i o nl t d ) 生产的三维服装c a d 系统d r e s s i n g s i ma z 和d r e s s i n g s i mb m ，可根据二维纸样在数字化 人体上产生衣片的三维效果，而且将三维人体、服装模型和二维衣片 同时显示出来( 如图2 6 所示) 乜”。对二维衣片进行修改