基于CINEMA 4D的服裝三維人體模型的建立方法

嚴(yán)密

摘 要：結(jié)合大規(guī)模服裝定制浪潮下的服裝展示需要，通過使用CINEMA 4D軟件和其他CAD軟件的綜合運(yùn)用，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，探索CINEMA 4D在服裝行業(yè)中的運(yùn)用，使其塑造的三維人體模型適用于服裝行業(yè)，且服務(wù)于現(xiàn)階段流行的網(wǎng)絡(luò)服裝虛擬展示中。

關(guān)鍵詞：CINEMA 4D；服裝三維人體；模型；虛擬

1 CINEMA 4D簡介

CINEMA 4D是德國MAXON Computer公司開發(fā)的三維動(dòng)畫軟件，其廣泛應(yīng)用于影視廣告、電影、動(dòng)畫、工業(yè)設(shè)計(jì)等方面，其最顯著的特點(diǎn)是極其穩(wěn)定、非常易于使用、強(qiáng)大的渲染功能和出色的三維繪畫功能。[1]該軟件內(nèi)置的BodyPaint3D模塊具有非常強(qiáng)大的三維紋理繪制功能，可以直接在三維模型上進(jìn)行繪畫，同時(shí)其可以讀取Photoshop的PSD分層文件。在服裝行業(yè)幾乎沒有CINEMA 4D的運(yùn)用，而憑借其強(qiáng)大、快速的渲染能力，可以在短時(shí)間內(nèi)即呈現(xiàn)出逼真的渲染效果。配合BodyPaint 3D繪圖模塊的使用，可以創(chuàng)建任意復(fù)雜的材質(zhì)貼圖，且與主流的繪圖軟件達(dá)到了無縫的連接。CINEMA 4D內(nèi)部的MOCCA模塊可用于制作虛擬角色的三維動(dòng)畫，可運(yùn)用于服裝模特走秀的動(dòng)畫展示。

2 在CINEMA 4D中建立虛擬人體模型

在日本文化女子大學(xué)建立的人體測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合人體骨骼及肌肉形態(tài)，在CINEMA 4D中通過尺寸約束的多邊形建模方式建立人體軀干模型。之后對(duì)模型添加HypNURBS，在此基礎(chǔ)上深入細(xì)致調(diào)節(jié)模型表面，最終得到表面比較光滑且符合尺寸需要的人體模型。

2.1 三維人體尺寸標(biāo)準(zhǔn)

為了使虛擬模特展示的效果具有普遍的適用性，本研究在日本文化女子大學(xué)1992～1994年對(duì)35000個(gè)日本人計(jì)測的人體數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，依據(jù)我國國家服裝號(hào)型標(biāo)準(zhǔn)，以女子A體型M號(hào)的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)為例來建立女子人體模型。

2.2 人體骨骼結(jié)構(gòu)及主要肌肉分布走勢參考

采用實(shí)體建模的方式來建立人體特征多邊形拓?fù)淠Ｐ偷暮诵年P(guān)鍵點(diǎn)是多邊形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)線的走向要符合人體結(jié)構(gòu)和肌肉的走勢。因此需要對(duì)人體結(jié)構(gòu)和主要肌肉的分布走勢有一定的了解，這樣建立起來的人體模型才會(huì)比較真實(shí)地反映出人體表面的曲面形態(tài)。

2.3 在CINEMA 4D中建立人體軀干模型

構(gòu)造人體多邊形模型的第一步就是確定人體主要結(jié)構(gòu)的尺寸。

以女裝中碼為例：

身高：160cm

胸圍：84cm

腰圍：64cm

臀圍：88cm

在CINEMA 4D中建模之前先設(shè)置其單位為cm，首先建立人體的上半身軀干部分，通過胸圍、腰圍和臀圍的尺寸參考來建立軀干的拓?fù)鋷缀谓Y(jié)構(gòu)。建立基本部位拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是用盡量少的多邊形點(diǎn)線面來表達(dá)盡量完整的形體。[2]另外一個(gè)需要注意的是，構(gòu)造的多邊形盡量保持四邊形，因?yàn)橛盟倪呅螛?gòu)造的模型在后續(xù)添加HypNURBS后對(duì)原始模型的扭曲會(huì)比較小。

將人體上半身主干建立之后，就可以參考日本女子文化大學(xué)所測的人體尺寸參考數(shù)值結(jié)合CINEMA 4D的測量工具來建立人體的四肢。由于人體是對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，因此可以只制作人體對(duì)稱結(jié)構(gòu)的一半，再采用鏡像功能來得到一個(gè)完整的人體結(jié)構(gòu)，這樣可以節(jié)省大量的制作時(shí)間。人體軀干的布線盡量按照人體的結(jié)構(gòu)和肌肉走勢來建立，使多邊形的起伏符合人體表面的形態(tài)。[3]布線應(yīng)該盡量均衡，使其盡量均勻地分布于多邊形表面。

2.4 調(diào)整及細(xì)分人體模型

建立人體基本結(jié)構(gòu)拓?fù)渲缶托枰\(yùn)用Cut（剪切）命令對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，并通過調(diào)整幾何結(jié)構(gòu)點(diǎn)的位置來進(jìn)一步調(diào)整形態(tài)，使形態(tài)更加豐富與飽滿。

調(diào)整完之后就需要對(duì)模型的幾何面進(jìn)行細(xì)分，目的是為了提高模型的精度，使模型結(jié)構(gòu)更符合人體實(shí)際結(jié)構(gòu)。選擇人體幾何模型所有的面，執(zhí)行Subdivide（細(xì)分）命令，并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。細(xì)分參數(shù)不宜一次就設(shè)置得很高，而應(yīng)該通過多次低級(jí)細(xì)分來實(shí)現(xiàn)，這樣的方式更利于模型形態(tài)的控制。

在將模型細(xì)分之后，對(duì)模型的細(xì)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，使模型更符合人體真實(shí)結(jié)構(gòu)和尺寸要求。每次低級(jí)細(xì)分之后都需要對(duì)模型多邊形的點(diǎn)進(jìn)行一定的位置調(diào)整，使拓?fù)渚€分布更加均勻、更加符合人體表面形態(tài)走向。

2.5 為細(xì)分模型添加HypNURBS

細(xì)分調(diào)整之后再給模型添加HypNURBS功能，目的是為了平滑多邊形表面，使模型表面結(jié)構(gòu)符合人體肌膚表面形態(tài)。在添加HypNURBS功能之前需要先將幾何面的法線方向進(jìn)行統(tǒng)一，幾何面法線均朝外為正常情況，否則在添加HypNURBS功能之后會(huì)出現(xiàn)破面等情況。

2.6 導(dǎo)出人體模型

人體模型建完之后需要將模型導(dǎo)出。導(dǎo)出前將HypNURBS物體塌陷，轉(zhuǎn)為多邊形物體。選擇塌陷后的人體模型，保存為*.obj格式，設(shè)置導(dǎo)出Scale（縮放）參數(shù)為1.0，即按照原始尺寸進(jìn)行導(dǎo)出。

2.7 服裝材料制作

將通過CINEMA 4D建立的人體模型OBJ格式文件導(dǎo)入到Marvelous Designer中。在Marvelous Designer中修正好服裝板型圖。然后在CINEMA 4D中對(duì)服裝裁片進(jìn)行圖案和材質(zhì)的對(duì)位貼圖，最后進(jìn)行材質(zhì)的渲染烘焙，并進(jìn)行虛擬展示。

3 結(jié)語

在CINEMA 4D中，運(yùn)用多邊形建模的方式，通過對(duì)虛擬人體關(guān)鍵部位的尺寸約束控制，建立符合特定尺寸需求的三維虛擬人體模型。利用 Auto CAD設(shè)計(jì)繪制服裝結(jié)構(gòu)制版圖。將人體模型和繪制的服裝制版圖導(dǎo)入到Marvelous Designer中通過多次逆向調(diào)整的方式調(diào)整服裝結(jié)構(gòu)制版圖。在CINEMA 4D中對(duì)服裝多邊形物體進(jìn)行UVs拆分，將面料裁剪圖與服裝模型進(jìn)行紋理對(duì)位與渲染烘焙。最后將模型導(dǎo)入Quest 3D進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)展示。

參考文獻(xiàn)：

[1] 湯坤，尹科峰. Cinema 4D工業(yè)產(chǎn)品渲染技術(shù)完全手冊(cè)[M].北京：人民郵電出版社，2006：3-6.

[2] Peter Ratner . 3D人體建模與動(dòng)畫制作[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[3] 張朝怡，丁思.水晶石技法Maya+ZBrush角色建模與材質(zhì)表現(xiàn)[M].北京：人民郵電出版社，2011.