（服装设计与工程专业论文）虚拟模特着装动态表达研究.pdf

s t u d yo nt h ec l o t h i n gs h o 但do nt h e r t u a l f i t t i n gm o d e l sa n d r a l k i n gm o d e l s a b s t r a c t v m u a lr e a l i t yi sa l l3 de n v i r o n m e n tt e c h n i q u er e a l i z i n gt h er e a lt i m eh u m a n c o m p u t e r i n t e r a c t i o n t h es c e n ef i l e sc r e a t e db yv i r t u a lr e a l i t ys y s t e mc a nb eu s e di nt h ei n t e r n e t v i r t o o l s i so n eo ft h eb e s tv i r t u a lr e a l i t yd e v e l o p m e n ts y s t e m s i nt h ep a p e r v i r t o o l s p o s e r 3 d sm a x d r e a m w e a v e ra n do t h e rd e v e l o p i n gt o o l sa r eu s e d a n da3 dc l o t h i n gs h o ws y s t e mi sd e v e l o p e d t h em o d u l e sd e v e l o p e da r ee a s ya n dc o n v e n i e n tt ob eo p e r a t e d a n di tc a nb ea p p l i e do nt h e v i r t u a lf i t t i n gi nt h ei n t e r n e t t h ec u s t o m e r sc a ns e l e c tt h ec o a t s t h et r o u s e r sa n de v e nt h es h o e s p r o v i d e df r e e l y a n dt h e nc h a n g et h e i rc o l o r r e p l a c et h et e x t u r eo ft h ec l o t h i n ga n dt h e b a c k g r o u n d t h em o d e l sc a na l s or o t a t ei no r d e rt ol e tv i e w e r st oe n j o yt h ec l o t h i n gf r o me v e r y d i r e c t i o n s e v e r a lc l o t h i n ga r ec r e a t e di nt h ee n v i r o n m e n to f3 d sm a x i nt h ee n d t h et e c h n i q u e s o ft h ec l o t h i n go n a w a l k i n gm o d e la r es t u d i e d k e yw o r d s v i r t u a lr e a l i t y t h r e e d i m e n s i o n a lt r yo ns y s t e m a p p a r e lc a d v i r t o o l s 3 d s m a x i i 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工作所取得的 成果 论文中有关资料和数据是实事求是的 除文中已经注明引用的内容外 本论文不含 任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果 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 若有不实之处 本人愿意承担相关法律责任 繇多每人蹶 彦年肜月矽日 学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解北京服装学院有关保留和使用学位论文的规定 即 研究生在 校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京服装学院 学校有权保留并向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和电子版 允许学位论文被查阅 借阅和复印 学校可以将学 位论文的全部或部分内容公开或编入有关数据库进行检索 可以允许采用影印 缩印或其 它复制手段保存 汇编学位论文 保密的学位论文在解密后适用本授权书 学位论文作者躲名每支 隰删年 月肜日 导师签名 歹及才 沁 日期 铲年 2 月 r 日 北京服装学院硕上学位论文 第1 章绪论 1 1 三维服装c a d 的发展及现状 三维c a d 在世界范围内已经在广泛应用 但在服装领域的应用比较滞后 这是因为 服装不像别的固态产品 它的质地是柔性的 模拟起来技术难度较大 三维服装c a d 的基础是三维人体测量 目前法 美 日等的非接触式三维人体测量 系统已经较为成熟 它们利用激光扫描或自然光光栅原理 数秒钟就能完成三维人体数据 的测量 还有一种常用的三维人体测量技术是通过光敏设备捕捉投射到人体表面的光在人 体上形成的图像 然后通过电脑图像处理描述人体的三维特征 目前在国外市场上的三维服装c a d 的应用主要有两类 一是用于量身定做 针对特定客户人体的参数测量及其对服装款式的特定要求 进行 服装设计 再生成相应的平面服装样片 这种产品可以借助互联网远程控制实现 其中以 美 英 法 德 日 瑞士的系统较为先进 二是用于模拟试衣系统 通过对顾客体型的三维测量 进行互动服装设计 再生成相 应的平面服装样片 这类应用也可利用互联网进行电子商务的远程控制实现 如美国的 l a n d s e n d 公司在互联网上可建立顾客的人体虚拟模型 通过顾客的简单操作 可试穿该公 司所推出的服装 还可进行立体互动设计 直到顾客满意为止 现在国外的一些产品已基本能实现三维服装穿着 搭配设计并修改 反映服装穿着运 动舒适性的动画效果 模拟不同布料的三维悬垂效果 实现3 6 0 度旋转等功能 其中美国 日本 瑞士等国家研究开发的三维服装c a d 软件比较先进 如美国c d i 公司推出的 c o n c e p t3 d 服装系统 法国力克公司的3 d 系统 美国格伯公司的a m e e s w3 d 系统 工程和v s t i t c h e r 加拿大p a d 公司的3 d 系统 日本东洋纺织公司的3 d 系统等 我国是服装大国 但在服装的先进技术方面起步较晚 国内在这一领域的研究虽已取 得初步进展 实现了信誉仿三维c a d 设计 但离国外的技术水平还有较大距离 目前只 有香港科技和北京长峰科技公司 北京服装学院 中山大学 杭州爱科公司 深圳盈宁公 司等近年来开始了服装三维覆盖模式款式试衣系统的开发 且仅有部分软件进入了商品阶 段 第1 章绪论 1 1 1 服装c a d 的应用状况 服装c a d 最早于七十年代诞生在美国 它是高科技技术在低技术行业中的应用 它 提高了服装业的科技水平 提高了服装设计与生产的效率 还减轻了人员的劳动强度 近 年来 随着数字化信息技术的迅速发展和积极建设 服装c a d 技术己在全世界各个国家 推广和普及 据统计 在美国 服装c a d 系统的普及率超过了7 5 日本超过了9 0 我国的服装c a d 研究从8 0 年代中期才开始 计算机技术 服装设计和工艺技术的提 高促进了它的发展 尽管目前我国的c a d 技术力量相对国际上一些先进国家来说还比较 薄弱 c a d 软件产业也很弱小 但由于政府 企业和市场的多方推动 它获得了广泛的 应用 使我国服装企业内计算机数字技术能力和艺术创作能力在服装这一领域得到充分的 发挥和施展 现在技术普及率也达到了1 0 以上 短短十几年 基本占领国内市场 并形 成与国外先进技术相媲美的局面 例如 航天部7 1 0 研究所的 a r i s a 日升天辰公司的 n a c 2 0 0 0 系统 浙江爱科电脑公司开发的 e c h o c a d 系统 深圳盈瑞恒科技有限 公司的 富怡c a d 都已经成为我国业内人士认可的服装c a d 系统 目前 是否应用 服装c a d 系统辅助服装设计 生产 已经成为衡量服装企业设计水平 产品质量以及企 业现代化水平的重要标志 9 0 年代 服装工业化生产的需求和激烈的市场竞争促进了服装工业的现代化进程 美国率先制定了 无人缝纫2 0 0 0 计划 最大限度地提高了服装设计制造的效率 缩短了 加工周期 改善了产品质量 降低了生产成本 日本也历时1 0 年之久 开发研究了三维 立体缝纫系统 达到了服装量身定做的单件生产水平 欧洲为适应服装市场的变化开展了 牛仔裤自动生产线 的研究 已经实现了服装产品的无人化生产 我国开展了 服装加 工新技术示范中心 的建设 不仅完成了服装自动化生产中的各单元技术的开发 而且有 机地将各单元技术集成起来 实现了服装计算机集成制造 对国内服装企业起到了较好的 技术辐射和示范带动作用 近年来 服装c a d c a m 技术又在追求新的发展 美国g e r b e r 公司的软件已经发展 到c i m s 阶段 法国l e c t r a 公司在c a d 单元技术的基础上进一步向智能化 集成化和网 络化方向发展 我国杭州爱科技术有限公司 北京日升天辰技术有限公司 广州银寰科技 发展有限公司等推出了纺织一体化新概念服装c a d 系统和适应市场的服装款式设计与纸 样设计系统 提高了国内服装c a d 系统的市场竞争能力和市场占有率 随着计算机科学与技术的迅猛发展 服装c a d 系统的含义正在从以计算机二维图形 学为基础的纸样设计 推板 排料 款式设计等几项功能 升华和扩展到以图形图像数据 2 北京服装学院硕十学位论文 为信息中心 综合应用多媒体信息存储和交换 计算机网络 知识工程 计算机视觉 计 算机图形学 专家系统 软件工程 计算几何等各种学科和领域的知识和技术 具有几十 项模块功能 智能化 集成化的计算机应用系统 服装c a d 系统的发展已与计算机科学 中的尖端理论和技术紧密相关 而且服装c a d 应用的趋势和发展的方向是令人振奋的 1 1 2 三维服装c a d 的发展趋势 三维服装c a d 的发展趋势主要表现在如下几个方面 智能化 目前的服装c a d 产品比较复杂 费时 所以预计将来的服装c a d 产品将 朝着高智能化的方向发展 通过建立更多的服装样板模块及设计向导为设计人员 提供智能支持 这些智能支持包括自学习 自组织 自纠错等 最终使得一般人 员能在短时间内完成自己的需要 自动化 近年来 美 法 德 日和瑞士等国还开展了虚拟服装c a d 的研究开发 开始了超维服装设计的应用研究 这种虚拟服装c a d 技术 利用了网络传输与虚 拟现实设计技术 使设计师能够在虚拟的环境下进行服装设计工作 所需硬件设 备除了计算机以外 还需数据手套 数据衣等人体数字化传感器和头盔显示器 光闸眼镜等立体显示设备以及其它相关配套设备 这种虚拟现实设计技术实现了 服装设计的自动化 立体化 在三维模拟人体上实现服装的设计 修改 纸样的虚拟缝合和试穿 实 现三维服装n 维纸样的转换 使得服装设计生产过程更直观 更具表现力 集成化 原来自成一体的c a d 系统与c a d 系统的配套技术已经和正在融入c i m s 建立与c a m m i s p d m e r p 等的接口与集成是服装c a d 系统发展的另一个趋 势 这可减少重复劳动 节约人力 物力 网络化 基于互联网的发展 企业基于网络的c a d 系统可以实现数据的共享和标 准化 产品的并行设计也将为c a d 系统的高效快速提供支持 服装c a d 与电子 商务的融合也是必然的趋势 3 1 1 2 虚拟现实技术简介 虚拟现实技术 v i r t u a lr e a l i t y 简称v r 又称 灵境技术 最早是由美国人兰尼尔 j a r o nl a n i e r 提出的 他是这样对它定义的 用计算机技术生成一个逼真的三维视觉 听觉 触觉或嗅觉等感觉世界 让用户可以从自己的视点出发 利用自然的技能和某些设 3 第l 章绪论 备对这一虚拟世界客体进行浏览和交互考察 虚拟现实技术是9 0 年代为科学界和工程 界所关注的技术 它的兴起 为人机交互界面的发展开创了新的研究领域 为智能工程的 应用提供了新的界面工具 为各类工程的大规模的数据可视化提供了新的描述方法 这种 技术的特点在于 计算机产生一种人为虚拟的环境 这种虚拟的环境是通过计算机图形构 成的三度空间 或是把其它现实环境编制到计算机中去产生逼真的 虚拟环境 从而使 得用户在视觉上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉 这种技术的应用 改进了人们利用计算 机进行多工程数据处理的方式 尤其在需要对大量抽象数据进行处理时 同时 它在许多 不同领域的应用 可以带来巨大的经济效益 虚拟现实应具有以下几个方面的含义 多感知性 m u l t i s e n s o r y 虚拟现实技术除了一般计算机技术所具有的视觉感 知之外 还有听觉感知 力觉感知 触觉感知 运动感知 甚至包括味觉感知 嗅觉感知等 理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能 由于相关 技术 特别是传感技术的限制 目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉 听觉 力觉 触觉 运动等几种 浸没感 i m m e r s i o n 计算机产生一种人为虚拟的环境 这种虚拟的环境是通过 计算机图形构成的三维数字模型 编制到计算机中去产生逼真的 虚拟环境 从而使得用户在视觉上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉 交互性 i n t e r a c t i o n 虚拟现实与通常c a d 系统所产生的模型以及传统的三维动 画是不一样的 它不是一个静态的世界 而是一个开放 互动的环境 虚拟现实 环境可以通过控制与监视装置影响使用者或被使用者 想象性 i m a g i n a t i o n 虚拟现实不仅仅是一个演示媒体 而且还是一个设计工 具 它以视觉形式反映了设计者的思想 把设计构思变成看得见的虚拟物体和环 境 使以往只能借助图纸沙盘的设计模式提升到数字化的所看即所得的完美境界 大大提高了设计和规划的质量与效率 1 2 1 虚拟现实技术的发展概述 1 9 6 5 年 s u t h e r l a n d 在篇名为 终极的显示 的论文中首次提出了包括具有交互图形 显示 力反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想 从此 人们正式开始了对虚 拟现实系统的研究探索历程 4 北京服装学院硕上学位论文 随后的1 9 6 6 年 美国m i t 的林肯实验室正式开始了头盔式显示器的研制工作 在这 第一个h m d 的样机完成不久 研制者又把能模拟力量和触觉的力反馈装置加入到这个系 统中 1 9 7 0 年 出现了第一个功能较齐全的h m d 系统 基于从6 0 年代以来所取得的一 系列成就 美国的j a r o nl a n i e r 在8 0 年代初正式提出了 v i r t u a lr e a l i t y 一词 8 0 年代 美国宇航局 n a s a 及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究 并取得了令人瞩目的研究成果 从而引起了人们对虚拟现实技术的广泛关注 1 9 8 4 年 n a s aa m e s 研究中心虚拟行星探测实验室的m m c g r e e v y 和j h u m p h r i e s 博士组织开发 了用于火星探测的虚拟环境视觉显示器 将火星探测器发回的数据输入计算机 为地面研 究人员构造了火星表面的三维虚拟环境 在随后的虚拟交互环境工作站 v i e w 项目中 他们又开发了通用多传感个人仿真器和遥现设备 进入9 0 年代 迅速发展的计算机硬件技术与不断改进的计算机软件系统相匹配 使 得基于大型数据集合的声音和图像的实时动画制作成为可能 人机交互系统的设计不断创 新 新颖 实用的输入输出设备不断地进入市场 而这些都为虚拟现实系统的发展打下了 良好的基础 例如1 9 9 3 年的1 1 月 宇航员利用虚拟现实系统成功地完成了从航天飞机的 运输舱内取出新的望远镜面板的工作 而用虚拟现实技术设计波音7 7 7 获得成功 是近年 来引起科技界瞩目的又一件工作 可以看出 正是因为虚拟现实系统极其广泛的应用领域 如娱乐 军事 航天 设计 生产制造 信息管理 商贸 建筑 医疗保险 危险及恶劣 环境下的遥控操作 教育与培训 信息可视化以及远程通讯等 人们对迅速发展中的虚拟 现实系统的广阔应用前景充满了憧憬与兴趣 1 2 2 虚拟现实技术未来发展之展望 虚拟现实技术是2 0 世纪末才兴起来的 f q 崭新综合性的信息技术 虚拟现实技术也 是许多相关学科领域交叉 集成的产物 它的研究内容涉及到人工智能 计算机科学 电 子学 传感器 计算机图形学 智能控制 心理学等 客观而论 目前虚拟现实技术所取 得的成就 绝大部分还仅仅限于扩展了计算机的接口能力 仅仅是刚刚开始涉及到人的感 知系统和肌肉系统与计算机的结合作用问题 还根本未涉及 人在实践中得到的感觉信息 是怎样在人的大脑中存储和加工处理成为人对客观世界的认识 这一重要过程 所以还有 很多研究工作有待于我们去深入研究 现在我们能通过应用媒介形态变化原则和延伸媒介 领域的主要传播特性 对未来的发展方向做一些展望 第1 章绪论 1 人性化的交互操作界面 虚拟现实技术使得 以计算机为主体 变成 以人为主 体一 过去的人机界面要求人去适应计算机 而使用虚拟现实技术后 人可以不必意识到 自己在同计算机打交道 而可以像在日常环境中处理事情一样同计算机交流 这就把人从 操作计算机的复杂工作中解放出来 虚拟现实也是人类知觉能力和操作能力的一种表示方 法 通过将人工设定的数据定型到虚拟现实的环境中 可使用户利用自己的视觉 触觉和 操作来寻找数据的特性 而不是通过严密的思考分析数据 无疑人性化和感性化的人机交 互方式将是未来v r 技术发展的一大方向 2 大型网络分布式虚拟现实 d i s t r i b u t e dv i r t u a lr e a l i t y d v r 的研制与应用 网络 分布式v r 将分布于多个地点的v r 系统或仿真器通过局域网或广域网联结起来 采用协 调一致的结构 标准 协议和数据库形成一个在时间和空间上互相耦合的虚拟合成环境 参与者可自由地进行交互作用 目前 分布式虚拟交互仿真已成为国际上的研究热点 已 经推出多种标准 网络分布式v r 在航天中极具应用价值 例如国际空问站的参与国分布 在世界不同区域 分布式v r 训练环境不需要在各国重建仿真系统 这样不仅减少了研制 费用和设备费用 而且也减少了人员出差的费用和异地生活的不适 因此 未来的网络交 互将不再是二维的工具性的交流 而会发展为三维的可感知的人际的交流 可以预料 在 不远的将来 虚拟现实技术的研究会有着广泛的发展前景 1 1 4 1 5 1 3 课题的目的和意义 近十多年来 广大的研究者在发展三维服装c a d 技术方面做出了不懈的努力 妻n k a n g 开发的三维服装悬垂形状预言快速反应系统 p r o v o t 的质点一弹簧模型 但在目前的三维服 装模拟技术中 普遍存在着模型复杂 模拟效率低 忽略服装的结构特征与面料的结构特 征等问题 虚拟现实技术是一种应用在i n t e m e t 和w e b 上的超链接 多用户交互 独立于计算机 平台的三维造型和渲染的图形技术 虚拟现实技术的图形渲染是 实时 的 实现了在虚 拟场景中的人机可交互性 用户在浏览虚拟现实技术生成的场景时 可以用鼠标单击旋转 图标 将场景中的模型旋转 方便消费者从各个角度浏览服装的穿着效果 虚拟现实技术 是面向网络的 其场景文件的传输不是一帧帧的视频图像 而只传输描述场景的a s ci i 码 源程序文件 动画帧的生成是在客户端 与网络无关 极大的减少了网络传输数据的大小 解除了个人用户在网络传输速度上所受的限制 本课题以综合使用了p o s e r 3 d sm a x 等多个软件 主要是在v i r t o o l s 软件中生成一个三 6 北京服装学院硕 学位论文 维试衣系统 它是以服装款式的选择和三维试穿效果的展示为中心 将虚拟现实技术引入 到展示系统中 尝试一种新型而有效的解决方案 在深入分析系统特点和功能需求的基础 上 提出这种基于虚拟现实技术的框架结构 旨在构建表现力丰富 高交互性能 操作简 洁的展示系统 围绕着这个结构展开 探讨一种基于虚拟现实的三维服装展示系统的具体 实现 本课题的意义主要是v i r t o o l s 这个软件比较容易掌握 不需要高深的编程知识 这就大 大缩短了开发产品的时间 早就被广泛应用到军事 医疗 教学等各个领域 但运用到服 装领域的比较少 还没发现有人用它在三维试衣系统方面作过深入的研究 1 4 课题主要工作 本课题的主要任务是建立一个基于虚拟现实的三维服装展示环境 实现服装在人体模 特上的更换 服装颜色的改变 背景的更替 人体模特的转动 服装面料的替换 用3 d sm a x 设计几套特色服装以及试着研究让模特在走动中展示服装的动态效果等 从p o s e r 中导出三维人体模特 在3 d sm a x 中进行简单的设置和修改 以 n m o 文件格 式导出 将获得的三维人体和服装模型导入v i r t o o l s 中 设置它们的属性以及各模型之间相 互关系 实现三维服装的展示 试穿和更换 最后用通过d r e a m w e a v e r 软件以网页的形式 发布v i r t o o l s 模拟程式 使用户进行互动操作 7 第2 章开发i 具 ip o s e r6 0 第2 章开发工具 p o s e r 是由美国c u r i o u sl a b s 开发的三维人体图像和动画软件 是全球第一个也是迄 为止使用最广泛和最受欢迎的号门用于人体造型的软件 从1 9 9 5 年至今 p o s e r 共发布 6 个版本 于2 0 0 5 年3 月推出的p o s e r6 0 是其最新版本 其主界面如图1 所示 图1p o s e r t 0 的主界面 p o s e r6 0 的特点 1 p o s e r 是以制作角色动画为主的软件 它提供大量现成的人物 动物和其他角色 读 可以方便地进行人物艺术图片和角色动画的制作 从p o s e r5 0 版开始 p o s e r 增添了很 角色制作功能 可以通过角色创建功能或者通过对原型角色的修改生成新的角色 通过 北京服装学院硕士学位论文 直观的用户操作界面 还可以方便地进行相机控制 姿态编辑 显示控制等操作 2 p o s e r 使用i k i n v e r s ek i n e m a t i c s 骨骼运动系统 可以进行动作设计和步伐控制 同时还具备o p e n g l 硬件支持 可以模拟逼真的灯光效果 3 p o s e r 提供多种渲染类型 可以生成各种复杂的渲染效果 从逼真的照片级渲染 模拟绘画作品到卡通图片 f l a s h 动画 p o s e r 可以根据不同的用户需要制作多种多样的图 像和视频作品 4 p o s e r 的脸型工作室 可以对人物角色的脸型做各种细微的调节 并可以通过输入 现成的人物照片 制作具有特性的人物角色 5 使用p o s e r 的发型工作室 服装工作室 可以精确地模拟头发 衣物在重力和风力 作用下的动态效果 6 p o s e r 最特别的地方在于 通过借助第三方软件进行模型开发 可以对p o s e r 的资 源库进行无限制的扩充 第三方软件可以是任何可读写o b j 类型文件的三维设计软件 很 多第三方开发的模型制作精美 在效果上已经超越了p o s e r 自带的模型 7 由于p o s e r 是一个易于使用的平台 很多开发者都在竞相开发基于p o s e r 的模型资 源 包括p o s e r 的人物 动物 服装和发型 配件等 形成一种 芭比娃娃 一样的市场 形式 从而使p o s e r 成为世界上最具系列化 拥有模型最多的三维软件 8 p o s e r 可以应用于仿真照片 图片制作 艺术创作 卡通图片 动画 f l a s h 制作等 各个方面 剐 2 23 d sm a x8 3 d sm a x 是当今世界上应用领域最广 使用人数最多的三维制作软件 尤其是3 d sm a x 8 推出以后 更为各行业 建筑表现 场景漫游 影视广告 角色游戏 机械仿真等 提 供了一个专业的 易用的 全面的解决方案 2 0 0 5 年a u t o d e s k 公司d i s c r e e t 多媒体分部发 布的3 d sm a x8 与老版本的3 d sm a x 相比 新特性主要体现在增强文件输入输出能力 增 强角色动画功能 新增协调丌发功能 内置毛发建模工具 增加真实坐标材质 增强渲染 功能等方面 这些新增功能将在更大程度上满足复杂特效 专业动画 高质量可视化输出 等方面的需求 另外 由于3 d sm a x 具有更为友好的用户界面 易学易用的特性及无限的 可扩展能力等 必将成为三维动画专业人员的首选 而且 3 d sm a x 软件家族对硬件要求 相对较低 这也为培养大批 平民 三维动画大师提供了可能 其主界面如图2 所示 9 第2 章开发工具 圈23 d s m a x 的主界面 3 d sm a x 公认的不足之处是渲染的质量有待进一步提高 不过使用者不用多虑 因为 很多优秀的渲染引擎纷纷推出了3 d sm a x 版本 从而很好地解决了3 d sm a x 的渲染问题 像晟近比较流行的m e n t a lr a y f i n a lr e n d e r b r a z i l 等 这些渲染引擎的加入 将3 d sm a x 带入了大型 专业三维软件的行列u 7 i 23v i r t o o l s 由法国全球交互三维开发解决方案公司v i r t o o l s 开发的v m o o l s 系列产品 它的三维引 擎已成为微软x b o x 认可系统 其特点是简单方便 可应用于多个领域 其主界面如图3 所示 匕i 雕装学院碰t 学位论文 v l r t o o l s 软件由开发模块 生成模块和发布模块组成 开发模块包括创作应用程序和软件丌发包 创作应用程序主要涉及v i r t o o l sd e v v r t o o l s d e v 是v t r t o o l s 软件的开发环境 在这个环境中 用户可以快捷地生成自己的应用 程序 还可以对其中的三维模型 动画 声音等对象实现各种操作 生成模块包括行为引擎和渲染引擎 行为引擎用来处理行为对象 行为 参数 属性 输入 输出等 渲染引擎是一个内部3 d 渲染引擎 是对3 d 引擎的抽象 发布模块包括e r e 文件生成器和w e b 播放器 e x e 文件生成器可以将应用程序直接 打乜生成e x e 文件 在单机上运行 w e b 播放器可以建立基于b s 模式的网络虚拟环境 虚拟场景文件和虚拟实体文件储存在服务器端 客户端只需装i e n e t s c a p e 等通用浏览器 就可以浏览了1 1 1 5 1 v i r t o o l s 软件有以下一些特点 绘图引擎支持o p e n g l d i r e c t3 d 不必写程序 提供4 0 0 多个的互动模块让使用者设定即可做出多种互动效果 提供程序语言v s l v i r t o o l ss c r i p t i n g l a n g u a g e 第2 章开发工具 具备有智能型关键词颜色显示系统 c o l o r i n gs y s t e m 具备指令字符串提示功能 c o n t e x t s e n s i t i v ec o m p l e t i o n 具备函数自变量显示 f u n c t i o na r g u m e n t sd i s p l a y 可与n x n 的a l i e n b r a i n 档案管理系统整合 提供完整的项目管理功能 提供a c t i o nm a n a g e r 方便程序人员进行大量而固定的编辑工作 支持d i r e c t x9 0 以上的图形产生器 包含可用程序编写的顶点 v e r t e x 及像素 p i x e l 着色功能 可制作实时的分子系统 p a r t i c l es y s t e m 并具有物理特性 如重力 反弹力等 可制作具有实时阴影 r e a l t i m es h a d o w 计算效果之场景 可制作具有实时镜射 r e a l t i m em i r r o r 计算效果之场景 具有可以免费下载的虚拟实境浏览器p l u g i n 可自动侦测 下载及安装p l u g i n 提供可输出v i r t o o l s 档案格式的3 d sm a x m a y a l i g h t w a v e 外挂程序 支持3 d sm a x m a y a 的骨架系统 b o n e ss y s t e m 支持3 d sm a x 的c h a r a c t e rs t u d i o 专业角色动作制作外挂软件 可以与h t m l 整合 使用者可透过因特网经由网页浏览 可输入3 ds t u d i o 的 3 d s 格式 d i r e c t x 的 x 格式 包含动态 a n i m a t i o n 支持j p g t i f f t g a b m p p c x d d s p n g 档案格式 支持w a v e m i d i 与m p 3 具有v s l 程序语言模块 可在软件接口直接撰写程序并编译 支持c l o t hs y s t e m 可实时模拟布料飘动效果 可透过h t t p 下载档案 可取得执行a s p p h p j s p 执行的结果参数 具有可扩充支持x b o x 平台程序 选购模块 v i r t o o l ss d k 使用者可以与c 建立自己的互动行为模块 可编译成执行文件 可撰写特定输入设备的驱动程序 1 9 2 4d r e a m w e a v e r d r e a m w e a v e r 是美国m a c r o m e d i a 公司开发的集网页制作和管理网站于一身的所见 即所得网页编辑器 m a c r o m e d i ad r e a w e a v e r 的界面如图4 所示 与f r o n t p a g e 不同 1 2 北京服装学院碰 学位论空 d e a m w e a v e r 采用的是m a c 机浮动面版的设计风格 提供了很多实用工具 利用这些工具 我们可以更加方便 快速地制作网页 它可以与其他m a e r o m e d i a 产品配合使用 为用户 提供全面的刚页制作功能 利用它可以轻而易举地制作出跨越平台限制和跨越浏览器限制 的充满动感的网页 谛嚆唾 蟊看创抵 4 1 8 蛳z l l 自 二c 口口 w q 柚 固固国 i 推 椭 嘲碗辫娟鞘髋嘲嗍 礴呷鲷霹磷骤黼s 镕掰 丽鳓曩髓 舅 一 一 秭爨凰释黑爨罄8 醺 一 t h t t 暇一一一 一 w 哗 q 凹代码 蹬拆圳固设州t k t m 田秘文g 属性1 1 日 一 p l 唧 l 州 唧 h 一j 熙 匡目 0口 面 涨鲁特定帕 一j 百t s i 7 臻斯 叠 f l i 一一 f 餮娑箸鬻器孵 e n if r oq 丽自 习孔i i l 1 t lg 一二 二 二二 一 二 等 一 日臼j h 1 p ti 格式障一 翌样盂 垂 一刿 匿 目bl m 一 字俸陬 翮大小厢一疆 口 日b 日版 鲁紫 一二一i 赢 藁五 o 目口雷 通过d r e a m w e a v e r 用户可以选择使用布局单元格或使用框架来设计页面的布局 框架 提供将个浏览器窗口划分为多个区域 每个区域都可以显示不同h t m l 文档的方法 使 用框架的最常见情况就是一个框架显示包含导航控件的文档 而另一个框架显示含有内容 的文档 采用布局单元格设计页面的布局 可以把网页不同部分的内容放八各个单元格中 因操作简单现在比较流行 d r e a m w e a v e f 可与各种图形软件 如 p h o t o s h o p i m a g e r e a d y 和f l a s h 等 配合使用 通常使用这些软件来创建图像 横幅广告和按钮 然后将它们嵌入到d r e a m w e a v e rr f l d r e a m w e a v e r 将自动生成h t m l 代码 同时 d r e a m w e a v e r 还可用于创建文本 插入动态图像 提供列页的链接 创建f l a s h 13 箱2 章 x i a 文本和按钮 尤其重要的是创建可以上载到w e b 服务器上的本地站点i i 25f l a s h f l a s h 足美国的m a c r o m e d l a 公刊于1 9 9 9 年6 月推出的优秀网页动画设计软件 其 主界面如图5 所示 它是一种交互式动画设计工具 用它可以将音乐 声效 动画以及富 有新意的界面融合在一起 以制作出高品质的网页动态效果 为什么用f l a s h 大家知道 h t m l 语言的功能十分有限 无法达到人们的预期设计 以实现令人耳目新的动态效果 在这种情况下 各种脚本语言应运而生 使得网页设计更加多样化 然而 程序设计总是 不能很好地普及 因为它要求 定的编程能力 而人们更需要一种既简单直观又功能强大 的动画设计工具 而f l a s h 的出现正好满足了这种需求 图5n a 曲的主界面 f l a s h 的特点 使用矢量图形和流式播放技术 与位图图形不同的是 矢量图形可以任意缩放尺 寸而不影响图形的质量 流式播放技术使得动画可以边播放边下载 从而缓解了 刚页浏览者焦急等待的心情 通过使用关键帧和图符使得所生成的动厕文件非常小 儿k 字节的动画文件已经 北京服装学院硕士学位论文 可以实现许多赏心悦目的动画效果 用在网页设计上不仅可以使网页更加生动 而且小巧玲珑下载迅速 使得动画可以在打开网页很短的时间里就得以播放 把音乐 动画 声效 交互方式融合在一起 越来越多的人已经把f l a s h 作为网页 动画设计的首选工具 并且创作出了许多令人叹为观止的动画效果 而且在 f l a s h 4 0 的版本中已经可以支持m p 3 的音乐格式 这使得加入音乐的动画文件也 能保持容量很小 强大的动画编辑功能使得设计者可以随心所欲地设计出高品质的动画 通过 a c t i o n 和f sc o m m a n d 可以实现交互性 使f l a s h 具有更大的设计自由度 另外 它与当今最流行的网页设计工具d r e a m w e a v e r 配合默契 可以直接嵌入网 页的任一位置 非常方便 2 l j 1 5 第3 章虚拟现实实现三维服装展示的工作原理 第3 章虚拟现实实现三维服装展示的工作原理 3 1v i r t o o l s 应用于三维服装展示的工作原理 v i r t o o l s 作为一个专门的虚拟现实展示开发系统 它需要其他软件共同来创建和编辑 3 d 物体 纹理贴图等 三维人体模型可从p o s e r 软件中导出 三维服装模型的获得有2 种 方法 1 通过服装c a d 软件将二维样片转化为三维服装 2 在3 d sm a x 中创建和编辑 并实现纹理贴图 还可把合适的w a v e 或m i d i 背景音乐存在模拟程式所在的文件夹中 以便调用 一些基本的编辑可在v i r t o o l s 中处理 如改变物体的颜色 贴图 展示等 创建v i r t o o l s 模拟程式涉及以下几个主要步骤 如图6 所示 原始场景库 服装配件库人体模型库 ill 上 i 设置贴图材质虚拟现实开发展示系统增加视频 音频效果 iil 上 设置交互 1 l 发布应用程序 图6 创建v i r t o o l s 模拟程式的主要步骤 1 输入 导入3 d 模型 设置贴图材质 增加视频 音频效果 2 编辑 在v i r t o o l s 中设置交互功能 3 发布v i r t o o l s 模拟程式 生成 h t m 文件或 v m o 文件 再使用d r e a m w e a v e r 等软件 制成网页 发布到i n t e m e t 上 就可以让用户浏览了 3 2v i r t o o l s 与e o n 的功能比较 中国目前来说 虚拟现实软件使用较多的有两款 v i r t o o l s 和e o n 它们除了都可用 于建筑之外 v i r t o o l s 则主要用在游戏制作领域 e o n 主要用在机械 研究和部队军事方 面 两个在低 中级功能上相差不大 区别是在高级功能上 2 2 1 6 北京服装学院硕士学位论文 3 2 1关于e o n e o n 是一种运用3 d 虚拟现实技术整合研发与行销管理的科技 e o ns t u d i o 是一种 可以让使用者快速简单地将生产研发与行销整合的3 d 模拟互动工具 以3 d 动态的方式与 c a d 结合后 以进行生产模拟 组装分解功能操作模拟 弥补c a d 档案在i n t e m e t 上的 档案过大而无法即时传输且无法即时操控所模拟的产品功能 此外更可与多媒体 m i c r o m e d i ad i r e c t o r s h o c k w a v e 相结合成电子型录或网站帮助行销 更可运用这套工 具进行教育训练 3 2 2e o n 的重要优点 易学易用延伸性强 人工智慧的操控介面与模组 同时兼顾专业与非专业人士学 习虚拟现实技术所需要不同的功能与各式支持 轻易与其他3 d 软件结合 不需要重建模型 3 d s v r m l 2 世界上9 0 的3 d 软 件都支持的虚拟现实标准格式 轻轻松松输入e o n 即可将虚拟变成 现实 不用担心档案格式相容性的问题 坐标资料3 d 视觉化 具有学术研究价值 可将一个个的坐标数据或资料与e o n 结合并且针对不同状况给予不同参数产生 不同结果 整合的场景与物件 真实度 高 游走互动性强 真实 是虚拟现实科技展现 的基本要求 p l u g i n 人性化自动下载安装 当u s e r 端透过i n t e m e t 进入w e b 时 s e r v e r 会自 动侦测u s e r 端有无事先安装p l u g i n 若无 s e r v e r 会自动下载 帮u s e r 安装在电 脑中 一般的电脑配备就可使e o n 得以运行 只要可以运行w i n d o w 2 0 0 0 的电脑就可以 开始运用e o n 进行模拟设计 创意行销 教育训练 可升级至i m m e r s i v e 版本外接h m d 数据手套 位置追踪器或外加s d k 模组研 发更强的v r 模拟操控系统整合多媒体 资料库 视讯至网路 p d a 及无线通讯 丰富可自行增编的智慧型功能库p r o t o t y p e 可将平时已经做好的智慧型功能储存 至资料库中 也可以买现成的智慧型功能加入资料库 2 3 1 7 第3 章虚拟现实实现三维服装展示的工作原理 3 2 3v i r t o o l s 与e o n 的功能比较 v t r t o o l s 与e o n 的功能比较 如表1 所示 2 4 1 表1v i r t o o l a 与e o n 的功能比较 v i r t o o l se o n 软件功能属性w e b 3 d g a m e 制作w e b 3 d 建筑工业v r 制作 大型几何对象之演算速度 44 复杂之对象于同一场景中 4 4 动态数据下载 5 5 从服务器端下载材质 4 4 高分辨率材质 25 模拟真实场景之能力 2 5 一 使用之便易性 24 各种商业应用架构 n a4 多人共享于同一场景 n a 4 复杂之互动功能 45 视觉质量 3 4 压缩几何面及材质之功能 3 4 支持多种贴图功能 4 4 网页发布 4 4 无线传输一视觉e 化 n a 3 与v r 相关硬件之兼容性 45 多频道洞穴型虚拟实境 n a 4 可接受之输入格式 34 与其它多媒体之整合性 34 与微软a c t i v ex 之整合 n a5 网页全屏幕功能 55 支援影音文件 4 5 支持3 d 音效 4 4 发布至c dr o m 9 5 支援m i c r o s o f t 小帮手 9 4 1 8 北京服装学院硕士学位论文 3 3 应用程序的发布 在v i r t o o l s 软件中把三维服装展示的效果以 h t m 的文件形式输出 其方法是 单击f i l e 菜单 选择c r e a t ew e bp a g e 确定保存文件的路径 设置文件输出的窗口尺寸 单击o k 即可 通过d r e a m w e a v e r 等网页制作软件或者程序设计软件 就可以把创建的模拟程式发 布到网上 以供用户浏览操作 把模拟程式嵌入到网页中的代码如下 p l a y e r 出处及版本信息 文件的名称 1 9 第4 章虚拟试表系统各种艘果的制作 第4 章虚拟试衣系统各种效果的制作 41 文件的导入 虚拟现实实现服装的试穿及面料的替换的操作要在v i t r i o l s 下完成 但模特和服装的 模型得先由别的软件产生 它们导 nv i r t o o l s 软件中的步骤如下 1 打开p o s e r 软件 新建一个文件 在其中让模特穿上两件上衣 两条裤子和两双鞋 子的文件 以3 d s 的文件格式导出 2 打开3 d sm a x 软件 选择f i l e i m p o r t 命令 把刚才的3 d s 文件导入 3 在3 d s m a x 中 把每个对象取好相应的名称 并设置好材质 只显示一套服装 把 多余的上农 裤子和鞋子隐藏起来 效果如图7 所示 圈7 在3 d 曩m i x 导出前的状态 4 在3 d s m a x 中以 n m o 文件类型导出 选择f i l e e x p o a 命令 出现s e l e c tf i l et o 京m 装学院硕士学位论文 e x p o r t 对话框 保存类型选择v i r t o o l se x p o r t n m o c m o v m o 文件名取 w o m a n l 单击保存按钮 出现v i r t o o l se x p o r t 对话框 参数设