第二节 服装CAD系统的主要功能模块

一、辅助设计模块

所有从事面料设计、服装款式设计的人员都可以借助服装CAD系统提高设计工作的效率。传统上，设计工作主要是手工操作，设计效率比较低，并且重复工作量很大，如色彩的变化、组合以及搭配。而CAD系统借助计算机的高速运算能力及其巨大的存储能力，使设计工作的效率大幅度地提高。据相关的数据统计和企业的应用调查显示，使用CAD系统可以比手工操作提高效率20倍。一般来说，服装CAD系统的设计模块主要包括机织面料设计、针织面料设计、图案设计、色彩变化与处理、服装款式设计等功能。美国格柏公司研发的Artworks Studio就是一款集服装设计、面料设计、图案设计、颜色管理等于一体的服装CAD设计系统。目前，服装CAD系统已成为一种信息交流的媒介，除用于面料及服装设计外，还可应用于其他领域，如广告设计、吊牌设计和包装设计。

1.面料设计

设计师可以利用面料CAD系统设计纱线和织物结构，并可以快速预览织物的仿真模拟效果，从而省去了很多打小样的时间。对于不满意的织物，还可以在CAD系统中方便、快速地进行调整和修改，直到满意为止。服装CAD系统的面料设计模块主要包括针织面料设计、机织面料设计。

在针织面料设计方面，设计师利用代表各种针法的方格图表示针织组织结构，通过色纱、各种针法排列进行产品的设计，最终将针织物的仿真模拟效果在屏幕上展示出来，使设计师不必生产出样品就可以进行挑选。CAD系统还可对设计完成的面料进行色彩的组合与搭配，大大提高了面料设计的效率。针织面料CAD系统一方面用于生成织物的仿真模拟，另一方面，某些针织CAD系统还可以生成特定针织设备所需的数据，直接控制织机的织造过程。目前，国内外的很多公司都开发了针织设计CAD产品，如德国的Stoll织物设计系统、法国力克Prima Vision Knit设计系统、美国格柏Artworks Studio Easy Knit设计系统都是比较成熟的系统。国内也有一些公司及院校在这方面进行了研究，并有相应的设计系统问世。图1-1为美国格柏Artworks Studio Easy Knit针织面料设计软件。

在机织面料CAD系统中，设计师可以设计纱线（纱支、捻度、捻向、颜色等），设计组织结构，设定纱线的排列规律，设置经、纬纱密度等，最终，CAD系统可以在屏幕上显示出成品织物的模拟仿真效果。机织面料CAD系统还可以很容易地表现出一些比较特殊的外观效果，如：起毛、刷毛等。因此，设计师借助机织面料CAD系统可以用很短的时间、花很少的费用设计出理想的产品。与针织CAD系统一样，由于机织CAD系统能够在屏幕上快速地模拟出织物的真实外观效果，设计师不必在机织机上织出样品就可以评价设计思想的好坏。当然，利用CAD系统只能节省加工样品的工作，而最终产品的手感、悬垂性、质量等还是需要通过真实的织物来体验。一般来说，打样工作通常比较昂贵而且要花费很长的时间，机织面料CAD系统的优点还是显而易见的。图1-2为美国格柏Artworks Studio Easy Weave机织面料设计软件。

2.印花图案设计

对于印花图案设计师来说，有很多CAD系统甚至一些通用图形图像处理软件都可以使用。这些用于实现设计思想的CAD系统及图形图像处理软件功能强大，具有很高的工作效率。设计师利用各种图像编辑工具，进行单元图案及其回位的设计，检验各种各样的设计效果。最终的设计结果还可以转换为印花色板。利用CAD系统可以在不破坏原始设计的前提下，以各种方式产生很多新的设计，如色彩的组合与搭配，设计师不必再为重画原始设计稿需要大量的时间而担心了，这非常有助于设计师展现出更多的设计才华。图1-3为美国格柏Artworks Studio Easy Coloring颜色变化设计与处理软件，图1-4为美国格柏Artworks Studio Repeat and Design图案设计软件。

3.服装设计

利用服装CAD系统进行款式设计改变了传统设计的手工绘画方式。通过服装CAD设计软件，不但可以使用各种画笔工具来描绘效果图，还可以把扫描或拍摄的面料替换到服装上。一些服装设计CAD软件还可以使用曲面网格工具来建立类似三维效果，这样在没有生产前，设计师就基本可以看到服装的大概效果，不但提高了效率，还节省了产品开发的成本。目前，许多服装设计人员使用一些通用的图形图像处理软件，如Adobe Photoshop、Adobe Illustrator、Corel Painter、CorelDraw等，已经可以完成很多日常的设计工作了。但对设计工作中的一些特殊功能与需求，还需要借助专业的服装设计CAD系统才能更高效地实现。在服装企业的设计工作中，应用比较广泛的专业服装CAD系统主要是立体贴图和服装款式图设计两个应用软件。立体贴图软件可以同时实现某一款式多种不同面料或颜色的模拟效果。实现立体贴图功能，操作人员首先需要在服装图片或时装效果图上创建出对应于服装各个结构片的遮罩，然后利用软件的曲面网格工具根据衣片的经、纬纱方向及表面形态为每个衣片遮罩创建一个曲面网格，之后就可以对图片或效果图上的服装面料或颜色进行更换了，面料或颜色更换后的效果十分逼真。利用这种方式，设计师可以在同一款式上进行颜色、面料的搭配组合，相互对比。目前，国内外公司都开发有服装立体贴图产品，如美国格柏公司的Artworks Studio Draping（图1-5），国内也有一些公司及院校在这方面进行了一定的研究。目前，立体贴图软件的一些功能已不局限于单机使用，可应用于互联网的立体贴图功能模块也已出现，这是服装CAD系统应用于网上试衣与网上服装订购领域的必然结果。用户不必出门就可以通过网络选择自己所需要的服装款式以及面料和颜色，观看搭配模拟效果。但目前只有少数国际著名的服装CAD供应商推出了网上立体贴图功能模块。图1-6为美国格柏公司的网上立体贴图模块Web Draping。服装款式图设计软件通常是基于矢量的图形设计软件，并提供很实用的服装款式库，设计师还可以根据需要，不断扩充款式库。美国格柏Artworks Studio Micrografx Designer（With Artworks Clipart）款式图设计软件提供了大量的服装、部件、配饰材质库，创建服装款式图十分方便、快捷。该软件还被广泛地应用于生产工艺单的设计制订上（图1-7）。

二、辅助生产模块

1.面料生产

在面料生产方面，CAD系统主要应用于纺织机械的控制，如针织机、机织机和印花机。控制针织和机织设备的CAD/CAM系统主要应用在较大规模的公司。大多数针织或机织CAD/CAM系统都是由针织或机织设备的生产厂家开发，这些系统不仅可以用于控制生产设备，而且还提供了丰富的织物设计功能。使用CAD/CAM系统可以简化由设计图稿向实际面料的转化过程，并且可以在设计过程中随时进行修改。设计作品可以通过存储设备或网络传输给生产设备进行生产。CAD系统的输出有两种方式：一种方式是CAD/CAM系统将织机所需的操作指令存储在存储设备上，或直接通过网络输入到织机；另一种方式是利用彩色打印机将设计结果打印在纸上，或者借助CAD系统的模拟功能，展示利用所设计的织物制作出的服装的外观效果。

将纸上设计的织物生产出来是一个费时的过程。织物印花需要进行分色，机织物需要表示织物组织和提综规律的上机图；针织物需要线圈形态、组织结构、色纱变化等。事实上，CAD/CAM技术所具有的优势已吸引了大量设计师，印花织物数据可以从CAD系统直接传输到激光雕刻机，或生成分色薄膜，供传统的印花工艺使用。针织机和机织机都可以利用CAD系统直接输出的控制指令进行织造生产。

2.服装生产

在服装生产方面，CAD系统应用于服装的制板、推板和排料等领域。利用CAD系统制板，省去了手工制板的繁复计算和测量，速度快、准确度也很高。板型师借助CAD系统还可以完成很多手工操作比较耗时的工作，如纸样的拼接、褶裥的设计、省道转移、褶裥变化等，同时CAD系统还可以测量任何部位的尺寸，从而检验相对应的部件裁片是否可以正确地缝合在一起。此外，服装生产厂家通常用绘图机将纸样打印出来，指导裁剪。服装CAD系统除了具有纸样设计功能外，还可以根据放码规则进行放码。放码规则通常是用尺寸表来定义，并存储在放码规则库中。服装CAD放码系统分为点放码、线放码、规则放码和自动放码等。一套复杂的纸样手工放码可能需要将近一天的时间，而计算机放码只需要十几分钟。计算机排料自由度大，准确度高，可以非常方便地对纸样进行移动、调换、旋转、反转等，排好后用绘图仪打印出来就可以用于裁剪了，也可以将排料数据传输给裁床，直接裁剪面料。如果排料率符合用户的要求，接下来便可指导批量服装的裁剪了。利用CAD系统，纸样的放缩和排料所需要的时间只占手工放缩和排料所需时间的很小一部分，极大地提高了服装企业的生产率。图1-8为美国格柏纸样设计系统。

三、三维技术

十多年前，绝大多数服装CAD系统都是基于两维的应用系统，纸样都在平面上进行设计、编辑、调整。服装纸样设计完成后，需要加工成样衣，通过模特试衣来检验服装纸样正确与否。现在，三维技术在服装领域已经有了比较成熟的应用。利用三维技术可以将平面纸样在虚拟模特身上进行缝合，模拟服装的穿着效果。但是由于服装是柔性的，并且面料品种很多，精确模拟服装穿着的质感和垂感仍有很大的研究空间。目前三维技术在服装领域的应用主要集中在以下三个方面。

1.人体测量系统与人体模型的建立

在“量体裁衣”的服装市场中，必须为每一位客户测量出一套完整而准确的尺寸。人体测量需要时间和技术，但有时这两者都不能满足要求。诺丁汉特伦特大学的人体测量系统Telmat，利用摄影中的剪影技术来确定体型，借助精密的形体识别软件来确定计算人体尺寸的各个部位。这一系统的最大优点是速度快，因为它测量一次只需两分钟，并且测量精准足可以满足服装行业的要求。

目前，几乎所有的人体模型都是建立在人体三维扫描技术的基础上，通过扫描得到人体外形轮廓的点云数据，在对点云数据进行处理后，进而构建出人体的三维模型。近些年，各国相继研究三维人体扫描及测量技术，通过利用光敏设备捕捉投射到人体表面的光（激光、白光或红外线）在人体上形成的图像，进而描述人体的三维特征。这种三维扫描系统具有扫描时间短，精确度高、测量部位多等特点，如美国的TC2通过对人体4.5万个点的扫描，迅速获得人体的80多个数据，可以全面精确地反映人体的体型状况。英国的TuringC3D系统还可以捕捉表面的材质，对物体表面的色彩质地进行描述，这在研究有标志的物体时非常有用。扫描输出的数据可用于三维服装设计软件，对人体进行量身定制。目前，人体三维扫描仪已广泛应用于人体测量学研究、服装的量身定制、虚拟试衣、电影特技、计算机动画和医学等领域。图1-9为德国Human Solutions GmbH公司的VITUS Smart LC3三维人体扫描仪，该设备可以12秒完成人体的扫描。

当模拟模特在T台上进行表演时，首先必须理解模特是如何通过她们略带夸张的动作来更好地展示所穿的服装。产生令人满意的人体运动模型仍是一个较大的难题。人体的任何动作都是由肌肉控制，肌肉带动与之间相连的骨骼，进而使人体运动起来。几乎所有的模拟系统都是通过表面扫描技术产生人体模型。然而，人体的许多特征是由内向外产生的，即：首先是骨骼，然后是在骨骼上加上肌肉、脂肪和皮肤。人体的这些内部特征仅通过表面扫描技术是无法获得的，必须利用X光技术和超声波探测器才能使我们看到被肌肉、脂肪和皮肤所覆盖的骨骼，只有将所有这些因素结合在一起，才能完全呈现人体的运动特征。目前，模拟系统如何更加逼真地模拟模特的T台表演，呈现人体的动态感觉及姿态，仍需进一步研究与探讨。

2.三维服装CAD系统

三维服装CAD系统是建立在三维技术基础上，在三维人体模型上进行三维服装的交互式设计与展示，实现三维服装的原型设计、三维服装纸样的缝合、三维服装与二维样片之间的可逆转换、三维服装效果展示以及模拟T台动态展示等。Browzwear公司的 V-Stitcher系统是一款功能强大的服装三维试衣软件，它能与格柏公司的AccuMark纸样设计系统连接使用，实现服装二维纸样与三维服装之间的转换，操作也比较方便（图1-10）。V-Stitcher系统的纸样可以使用AccuMark纸样设计系统设计与修改，然后在V-Stitcher中进行缝合试穿，并运用3D分析工具评估服装的合体性。V-Stitcher系统为了使用户得到真实的穿着感觉，还提供有面料性能的调节参数，并可运用3D分析工具评估同一款式不同面料服装的舒适度。如何在计算机屏幕上准确地表现出纺织材料的性能，是目前一个最为根本而又较难解决的问题。

3.虚拟现实

虚拟现实系统利用计算机的显示器来模拟虚拟世界，虚拟现实的出现预示着服装设计进入了一个新纪元。利用虚拟现实技术可以通过计算机模拟服装表演台、服装模特和服装，观众可以从各个角度进行观看，通过有效的信息交流得到最终的结果。虚拟现实技术的应用潜力已不局限在供应商与零售商的相互交流中，它甚至会进入高档时装市场，为传统的服装表演提供一种多样化的、新颖的展示方式。为充分利用这一技术的强大功能，服装和纺织市场将会不可避免地利用三维技术，以虚拟现实的方式展示服装。