基于WEB 3D技术的服装协同设计平台研究
李威龙徐奕奕
广西科技大学计算机学院，广西柳州 545006
摘要：本文以如何实现客户和设计师通过网络交互共同在虚拟服装模型身上进行服装设计为研究对象，分析了虚拟服装协同设计的特点，构建了协同设计平台的框架和主要功能，并探讨了实现协同设计平台的关键技术。服装协同设计平台为客户参与服装定制设计提供了可行的解决方案。
关键词：虚拟服装；服装设计；协同设计；WEB 3D；协同设计平台
中图分类号：TP 391
Collaborative clothing design platform based the WEB 3D technology
Li WeiLong Xu YiYi
Department of Computer Science, School of Computing, Guangxi University of Science and Technology,
Liuzhou 545006
Abstract: this paper presents how to realize the customers and designers interactive fashion design on the human model through the network, analyzes the characteristics of virtual clothing collaborative design, builds the framework and the main function of the co-design platform, and discusses the key technology of the collaborative design platform. Clothing collaborative design platform provides a viable solution for customer involved in the custom clothing design.
Keywords: Virtual garment, fashion design, collaborative design, WEB 3D, co-design platform
1 引言
随着科学技术和经济的不断发展,人们的生活水平也越来越高，对服装产品提出了更为个性化的要求,传统的大批量生产已经很难满足需要，同时市场经济的竞争也越来越激烈，企业经营也从以产品为中心演变为以客户为中心,尽量满足客户的个性化需求,让客户有更多的选择,甚至让客户参与设计。这就要求客户参与到产品设计过程中来,与设计人员进行交流和协作，以便有效地定制自己的个性化产品。产品协同设计平台[1,2]为客户、设计师、生产供应商等提供一个灵活高效的合作交流平台,依靠这个平台可以实现设计人员与客户、设计人员内部,以及设计人员与生产供应商之间的自由、实时、快速的交流,迅速响应客户需求,提高工作效率,缩短设计周期,降低设计成本,提高设计质量。
当前,国内外服装产品设计大多采用以二维技术为主的单机版平台，其他所谓的二维与三维相结合的服装设计系统,也是利用二维图形或图像，通过一些特殊处理方式获得一定的立体效果,如用数字图像处理技术获得折皱和立体效果等[3]。真正的三维服装设计技术还处于实验室研究阶段，国内外许多服装CAD公司都在从事这方面的工作，但是研究较多的还是单机上的服装模型生成、交互设计、2D/3D转换、人体模型建模、服装面料模拟等[3],而网络方面的虚拟服装设计讨论较少。WEB 3D技术是互联网上的三维技术，是虚拟现实VR(Virtual Reality)技术在互联网上的实现形式，广泛用于各种产品展示、交互设计和电子商务网站等[6-10]。利用该技术搭建一个服装协同设计平台，进行网络服装协同设计和服装展示正是当前的一个研究热点[11,12]。
在此背景下,本文提出基于WEB 3D技术建立服装协同设计平台,为客户和设计师提供一个服装设计展示、交流、评价的平台。客户和设计师通过该平台能直观地欣赏服装设计作品
的三维效果,对服装进行评价、交流和修改,同时还能与其他设计师、供应商交流与协作，从而实现以设计师为主导，客户表达自己的个性化需求，并对产品设计方案进行交流、评价和提出修改建议，从而达到参与产品设计的目的。
2 服装协同设计特点
服装个性化只是服装工业的一个方面，而服装业总体说来仍属于一个高度大众化的行业，所以服装设计也必须迎合大众消费市场，满足期望值日益提高的大众消费群。服装协同设计时也要考虑到：1）设计不再是针对某一件具体的服装，而是针对一个服装系列进行设计；2）强调服装产品的设计应尽可能地满足客户的个性化需求。因此服装协同设计的特点[3,11,12]：
(1)开放性。客户参与到服装产品的设计过程中，并提供足够的设计空间，客户可随时
查看和修改自己的产品，提高客户对产品的认同感。
(2)动态性。客户的需求可能会随时间和外界因素的变化而发生改变，从而最终反映到
产品的设计方案中。
(3)敏捷性。快速响应市场和客户需求，客户和设计人员进行协调沟通，减少产品设计
的修改次数，争取快速设计出用户满意的产品。
(4)约束性。客户参与产品设计也不是随心所欲的，是受到一定约束的。如在企业现有
条件的约束（经济性约束、生产条件约束和时间约束等）。
进行服装协同设计时，首先根据客户的不同需求按相似性进行初步分类，形成基本需求一致的客户群（如衬衣、夹克、裙子、西装、裤子等）；然后又相应的设计师给出初步的设计方案，而同一客户群中的不同客户对产品的个性化需求可能不一致，在对当前设计方案分析评价之后，提出自己的个性化需求，再一次对需求进行分析聚类，确定产品的分类，进行产品系列的划分，提取产品的个性设计和共性设计部分，分开进行设计，尽快能满足客户的个性化需求，对特殊的情况进行单独处理，个性化定制；最后客户可以通过网络看到服装的最终设计方案和设计效果，从不同的角度观察模特的虚拟着装效果，如图1所示。客户可以通过协调设计平台全程参与到服装设计过程中，与设计师进行交流，表达自己的个性化需求，修改设计方案，获得自己满意的设计效果。
图1 服装协同设计思路
3 WEB 3D技术
3D技术可以看成是Web技术和3D技术相结合的产物，是互联网上实现3D图形 Web
技术的总称。实现WEB 3D技术主要有以下几种方法[6,7]：
(1)基于编程的实现方法。开发Web3D最直接的方法是通过编程来实现，其编程语言
主要有：虚拟现实建模语言VRML，网络编程语言Java和Java3D，并且需要基层
软件或者驱动库的支持，如：ActiveX，COM和DCOM等。其中，使用最为广泛
的是VRML和Java3D。
(2)基于开发工具的实现方法。为了提高Web 3D技术的实用性，一些公司开发了专门
针对Web3D对象建构的可视化开发工具（如Cult3D，Viewpoint，Pulse3D等），从
而为不熟悉编程的人员开发Web 3D对象提供了方便的实现途径。通过开发工具实
现Web3D的开发，流程简单、观并易掌握。
(3)基于多媒体工具软件的实现方法。利用Flash、TVR等多媒体工具软件，不通过编
程就可方便进行Web3D的开发。如在Flash软件中，对导入的序列图像或已拼接的
360度的全景图像，通过Action Script设置交互而形成的3D对象或全景虚拟环境，能实现360度视角可见图像的控制。Flash生成的矢量图形具有画面清晰度不因缩
放而降低、文件小等优点，能够实现在低带宽上的高质量浏览，但需要安装专门的
插件才能观看。
3D技术为网络化的服装协同设计平台的实现提供技术支持，客户和设计师可以通 WEB
过网络方便快捷实现对服装产品的协同设计。
4 服装协同设计平台总体设计
实现网络化产品协同设计，必须解决三个问题：①参与协同设计的各个主体之间能够共享产品设计信息；②整个协同设计过程能够协调有序地进行；③设计主体之间能够充分交流意见，真正体现“协同”。因此协同设计平台,要优先解决这些问题: 1)分布在各地的客户共享相同的设计场景。即要求在各客户端浏览器上保持对同一个操作对象的一致性,使多用户共享虚拟对象的行为与状态;多用户共享的虚拟环境能使异地分布的用户通过计算机及网络模拟对象场景协同操作。2) 感知协同用户的状态，解决用户之间的冲突。用户在虚拟场景中的存在感是通过标识用户身份的三维对象——替身(Avatar)实现的;替身的状态——位置和方向标识了用户在场景中的视点,它是用户体验虚拟环境沉浸感的依据。3）信息的交流通过实时文本交流、Email等方式进行，客户将个性化需要表达出来，设计师与客户及供应商进行协商，共同解决设计中的问题。
系统由一个简单的共享虚拟场景构成,该场景提供给用户一个基于虚拟现实的接口。场景由服装部件模型、人体模型、面料库、图案纹理库等构成,用户可对各种设计资源模型进行交互设计,设计结果通过网络传递给其他协同用户和设计师。用户间可通过文本工具进行交流。最终设计结果可存入数据库,并在展示模块中通过渲染进行服装展示。
服装协同设计平台主要提供用户对服装模型的一些交互操作,提供交流工具,并解决由此引出的用户与设计师间的协同问题。系统包括以下模块:1)客户信息管理模块：实现对客户的注册、登陆、权限等信息的管理；2)模型库管理模块:实现管理人体模特和服装模型;3)设计交互模块:提供用户服装交互设计工具;4)展示模块:最终成形的虚拟现实服装展示;5)信息交流模块:提供用户文本交流工具;6)网络协同管理模块:处理协同事务,网络传输事务。
图2 服装协同设计平台
4.1 用户管理
用户管理主要实现客户的注册、信息管理、权限管理等功能。采用浏览器/服务器架构，由服务器管理,实现对协同客户的感知。系统运行时,服务器处于监听状态，当客户通过浏览器向服务器发出连接请求后,即生成唯一的客户标识符ID；然后客户选择加载设计场景,服务器记录并维护连接到该场景的用户列表，同时开辟该场景的文本交流区域,其他客户请求相同场景时,也将加入该场景的用户列表,并得到文本交流区域界面。这样,多用户可以共享场景,同时感知场景的变化并进行交流。
基于Web的协同设计平台为调动分布在各地、各企业的各种人员的积极性,充分发挥其
潜能提供的网络平台,系统应该允许对某一项目开发有兴趣的任何人进行注册、登录,人员的管理可以分为两大类:已参与某一项目开发的人员和一般的注册人员.
对于参与项目开发的人员,又可以分为产品用户、销售人员、研发人员.其中研发人员由于所具有的职责、权限不同又分为项目的总负责人、各职能负责人、设计中的各环节的负责人等等.人员种类繁多,权限设置复杂,本平台对以上各类人员进行基于角色的管理[3]。
4.2 协同设计项目管理
项目管理的核心是工作进度的管理,根据上级计划的进度要求确定下级的进度,上级可以查看下级各任务的完成情况。项目管理部分提供一个工作流建模平台,用户通过它对整个协同设计过程进行建模,并查看进度,在此基础上过程监控,进行合理程度审验及误工提醒。模型的实质是基于一个加权树的数据结构,结点表示任务数,权值表示完成期限,这样就可以根据权值计算工作进度。具体的建模过程：总设计师对产品设计进行任务分解,建立子任务标志、名称、完成时间、子任务数等信息表,动态生成的子任务可以由主设计师依次再划分成子任务,这样可生成一个项目任务树。基于该平台的系统允许对多个项目同时进行管理,所以必须为每个项目加上唯一标志项,以便于各个项目的资源相互区分。
4.3 服装模型库
服务器保存的场景文件主要是一些成形的服装模型文件,使用专用的文件格式保存。这些服装由各部件组成,而原始的部件库参照机械零部件库设计,具体可有领子库、衣袖、裙子库、衣片库等,使用节点建立统一模型。使用时,用户通过选用相关数据,调用部件。
4.4 服装3D展示
为了便于向客户全方位展示服装的款式结构，颜色图案以及穿着效果，协同设计平台采用Flash 3D技术将虚拟服装和人体模特显示在场景中，并提供多种的方案效果的对比。客户可通过鼠标或键盘控制，从各个角度观察对比服装的设计效果。
4.5 设计交互操作
本文提到的服装设计主要包括款式、结构、颜色、面料、图案等设计，客户和设计师主
要针对这些相关的服装设计内容进行交互协同设计。平台提供各种交互手段（语言、文字、鼠标直接操作等）,提供各种服装款式库(女装、男装等),面料库(毛料、丝绸等),部件库(领子、袖子、袋型等),人体模特库，图案库、颜色库等。
4.6 信息交流
协同设计中，信息的交流是非常重要的。服装协同设计平台提供实时聊天、短信息，Email等信息交流手段，便于客户、客户群和设计师之间表达交流需求信息。根据协同工作的耦合程度可分为异步协同和同步协同[4,12]。异步协同是一种松散的机制,分散在各地的设计师和客户在该平台上进行服装设计,但他们可能在不同的时间内工作,人员之间的交流不具有实时性。而同步协同是多个设计者在同一时间内,通过共享工作空间进行设计活动,设计者之间可以迅速获得对方的反馈信息，就如同在同一个工作室一样。协同设计能否顺利进行的关键是方便快捷的信息交流。考虑到网络带宽问题,同步交流采用语音、视频、文字和图形等形式,设计人员可以看着图纸进行实时讨论;异步协同设计时信息交流通过专门设置的消息或邮件系统进行。同时针对协同设计的特点,对参与设计开发的人员进行分类,设置各种用户群,在信息交流平台上可以动态地显示成员的在线状态以及是否有信息发送的状态。
4.7 冲突协调
在协同设计中多个关联对象之间出现不一致或者不统一发生冲突的情况是普遍存在，不可避免的，需要通过一定的技术手段和方法进行协调解决，以确保设计顺利进行，尽可能达到整体优化。在设计过程中，众多客户和设计师们之间的冲突（如个性化需求的满足、成本等）往往难以避免。为解决冲突和问题，保证设计过程顺利进行，协同设计应遵循一定的原则：1）客户参与原则。为满足客户对产品的个性化需求，尽可能地让客户参与产品设计的各个阶段，提高足够的设计空间。2）设计独立性原则。设计人员在考虑客户需求的基础，按照行业标准和设计规范，独立进行产品设计，不受客户不合理要求和其他因素的干扰。3）一致性原则。相似客户的需求，由设计师或者专门人员进行统一协调，达成共识。4）可控性原则。对服装产品的设计过程必须加以控制，包括进度控制、成本控制、人员控制等。
4.8 实例
在Web 3D技术的支持下，我们采用Flash 3D技术实现一个集服装协同设计、展示的平台。客户和设计师们可以在平台上进行欣赏服装设计作品,试穿服装、交流评价服装等。如图3、4所示。
图3 用户在浏览服装图4 用户在试穿服装
5 结束语
本文提出了一个基于WEB 3D技术的服装协同设计平台,该平台集成了服装三维设计技
术和协同设计技术,符合目前服装设计网络化发展的潮流，为设计师与客户的交流协作提供了平台。同时,平台以三维服装模型为对象,讨论了服装产品协同设计、交互、修改等技术问题,并给出了相应实现思路。客户不仅通过平台进行个性化服装设计，而且可以与专业服装设计师进行交流、评价和修改服装设计，还可将设计方案进行发布供其他客户参考、评价和推荐。该平台是服装行业进行网络化、数字化、定制化设计的一次有益尝试。
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