鞋类3D虚拟设计研究

冯雨果，徐波，周晋，何有节*（1.四川大学制革清洁技术国家工程实验室，四川成都610065; .皮革化学与工程教育部重点实验室，四川成都610065）

鞋类3D虚拟设计研究

冯雨果1,2，徐波2，周晋2，何有节2*
（1.四川大学制革清洁技术国家工程实验室，四川成都610065; 2.皮革化学与工程教育部重点实验室，四川成都610065）

摘要：鞋类数字化设计是提升鞋类设计科技含量，缩短研发周期，实现鞋类数字化的重要手段。文章介绍了3D虚拟设计的一般流程，重点阐述运用该流程进行一款女鞋3D虚拟设计的过程，从而提出一种实现鞋类3D虚拟设计的思路和方法。

关键词院鞋类；3D虚拟设计

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1　前言

在信息化和全球化经济的时代，企业的竞争在很大程度上是设计的竞争[1]。在鞋业行业，随着科学技术的迅猛发展，特别是信息时代的到来，市场对产品的性能、价格和交货期的要求更加苛刻，要求产品的生命周期短、品种多样化、小批量等特点，这些都要求企业能够快速开发出高质量的产品，以影响市场、响应市场的需求、提高自身的竞争力。传统的产品设计方法已经不能满足瞬息万变的市场需求。随着鞋类设计的快速发展，除了设计理念的更新越来越快以外，设计理念的有效表达也逐渐受到了广泛的重视[2]。在我国，现有的设计方法绝大多数包含了大量的手工操作方式，师傅带徒弟口耳相授技艺的现状比较普遍，鞋类数字化进程缓慢，这是制约我国成为“设计强国”的一大阻碍。显然传统的设计方法以及不能适应科技的发展和市场的需求，因此研究提高鞋类设计的科技含量,运用现代科技手段进行高效的产品设计，摸索出许多行之有效的设计方法，并付诸于实际生产显得尤为重要。本文主要介绍计算机辅助软件在数字化3D虚拟设计上的应用，设计方法和流程仅供分析借鉴。

2　计算机辅助设计软件介绍

目前在国内外鞋类设计中运用计算机辅助设计技术的实例相对比较多，供所选择的设计软件也比较丰富，比如：二维设计软件通常用Photoshop、Coredraw和IIustratord等；三维软件有专业设计软件Delcam CRISPINShoeDesign,通用设计软件有Rhino、Auto-CAD、3DMAX等。本文所研究的3D虚拟设计所用到的主要计算机辅助软件主要有一些几种：

（1）逆向工程软件：Mag-

ics X、Geomagic Studio。

（2）Delcam CRISPIN：它是一款基于PC运行的专业制鞋CAD/CAM系统，包含从鞋楦、鞋款设计到2D样板工程、级放和鞋片切割等多个软件模块，每个模块都可以独立运行，为制鞋企业提供了一套快速、有效地进行鞋类2D、3D设计、造型、逆向工程、放码、制造（包括工艺）的最强大、最全面的解决方案。

（3）Rhino：Rhino是美国Robert McNeel & Assoc开发的PC上强大的专业3D造型软件，它可以广泛地应用于三维动画制作、工业制造、科学研究以及机械设计等领域。从设计稿、手绘到实际产品，或是只是一个简单的构思，Rhino所提供的曲面工具可以精确地制作所有用来作为渲染表现、动画、工程图、分析评估以及生产用的模型。

（4）Keyshot：原意为“The Key to Amazing Shots”，是一个互动性的光线追踪与全域光渲染程序，无需复杂的设定即可产生相片般真实的3D渲染影像。

3　 3D虚拟设计流程

图1　虚拟设计流程

采用计算机辅助软件进行一款虚拟样鞋设计，一般无法由一个软件独立完成，常常要同时几个软件互相配合，共同协调完成，考虑到各个软件的优缺点以及软件之间的互连互通性，需要预先对整个3D虚拟设计流程进行规划，以保证设计流程的完整和效率。本文所设计的3D虚拟设计流程如图1所示。

通过反复试验测试，我们所设计的流程能最大限度的简化设计流程，提高设计开发效率。下面笔者就以一款女鞋为例，探讨3D虚拟设计在鞋类设计中的运用。

4　 3D虚拟款式设计

4.13D扫描及逆向

首先，将设计好的鞋楦、鞋跟和款式准备齐全，如图2所示；然后将鞋楦和鞋跟进行3D扫描，并通过软件对鞋楦和鞋底进行逆向设计，如图3所示。

图2　跟、底、楦实物

图3　3D扫描及逆行

4.23D款式设计

将逆向完成的鞋楦导入Delcam CRISPIN软件进行识别，如图4所示；然后运用Rhino软件对鞋底、鞋跟等进行重建，如图5所示；最后将模型全部倒入Delcam CRISPIN软件进行款式设计，如图6所示。

4.3渲染出图

图4　鞋楦识别

图5　跟、底重建

图6　款式设计

图7　款式渲染

在鞋款整体造型设计完之后，需要对其进行渲染。我们将设计好的款式导入Keyshot软件进行渲染处理。该软件简单易学，是工业设计最常用的渲染软件。Keyshot软件自带了材质库，可以允许设计者选用自定的材质，通过对材质渲染参数的调节实现快速对鞋款的配色以及材质的修改；此外，该软件具有丰富的HDR环境光和背景，可以通过对光影和背景的调节快速实现对鞋款360。精细渲染，如图7所示。

5　结语

在当今计算机辅助技术和信息技术发展的双重推动下，鞋类数字化设计已显示其强大的竞争力。设计师能借助计算机辅助技术快速表达设计思路，并使产品设计过程更加直观、快速，从而减少初期的产品选型及样品试制，缩短研发周期，提高设计研发能力。本文所介绍的鞋类3D虚拟设计方法和流程只是一种实用知识与方法的交流和探索，希望能够通过以上交流探讨，激发更多的相关从业者对数字化设计方法的思考，提高鞋类设计的科技含量，为鞋类设计师创造出一个更好的交流平台。

参考文献：

[1]郭太林.工业设计与数字化[J].美术与艺术，2009，（1）.

[2]喻伟才，徐波．Delcam CRISPIN ShoeDesign专业计算机鞋样设计软件在三维虚拟设计中的应用[J]．中国皮革，2011，（1）.

作者简介：第一冯雨果（1985-），男，硕士。