基于CINEMA 4D的服装三维人体模型的建立方法

严密

摘 要：结合大规模服装定制浪潮下的服装展示需要，通过使用CINEMA 4D软件和其他CAD软件的综合运用，结合虚拟现实技术，探索CINEMA 4D在服装行业中的运用，使其塑造的三维人体模型适用于服装行业，且服务于现阶段流行的网络服装虚拟展示中。

关键词：CINEMA 4D；服装三维人体；模型；虚拟

1 CINEMA 4D简介

CINEMA 4D是德国MAXON Computer公司开发的三维动画软件，其广泛应用于影视广告、电影、动画、工业设计等方面，其最显著的特点是极其稳定、非常易于使用、强大的渲染功能和出色的三维绘画功能。[1]该软件内置的BodyPaint3D模块具有非常强大的三维纹理绘制功能，可以直接在三维模型上进行绘画，同时其可以读取Photoshop的PSD分层文件。在服装行业几乎没有CINEMA 4D的运用，而凭借其强大、快速的渲染能力，可以在短时间内即呈现出逼真的渲染效果。配合BodyPaint 3D绘图模块的使用，可以创建任意复杂的材质贴图，且与主流的绘图软件达到了无缝的连接。CINEMA 4D内部的MOCCA模块可用于制作虚拟角色的三维动画，可运用于服装模特走秀的动画展示。

2 在CINEMA 4D中建立虚拟人体模型

在日本文化女子大学建立的人体测量数据的基础上，结合人体骨骼及肌肉形态，在CINEMA 4D中通过尺寸约束的多边形建模方式建立人体躯干模型。之后对模型添加HypNURBS，在此基础上深入细致调节模型表面，最终得到表面比较光滑且符合尺寸需要的人体模型。

2.1 三维人体尺寸标准

为了使虚拟模特展示的效果具有普遍的适用性，本研究在日本文化女子大学1992～1994年对35000个日本人计测的人体数据基础上，依据我国国家服装号型标准，以女子A体型M号的规格标准为例来建立女子人体模型。

2.2 人体骨骼结构及主要肌肉分布走势参考

采用实体建模的方式来建立人体特征多边形拓扑模型的核心关键点是多边形拓扑结构线的走向要符合人体结构和肌肉的走势。因此需要对人体结构和主要肌肉的分布走势有一定的了解，这样建立起来的人体模型才会比较真实地反映出人体表面的曲面形态。

2.3 在CINEMA 4D中建立人体躯干模型

构造人体多边形模型的第一步就是确定人体主要结构的尺寸。

以女装中码为例：

身高：160cm

胸围：84cm

腰围：64cm

臀围：88cm

在CINEMA 4D中建模之前先设置其单位为cm，首先建立人体的上半身躯干部分，通过胸围、腰围和臀围的尺寸参考来建立躯干的拓扑几何结构。建立基本部位拓扑结构的关键是用尽量少的多边形点线面来表达尽量完整的形体。[2]另外一个需要注意的是，构造的多边形尽量保持四边形，因为用四边形构造的模型在后续添加HypNURBS后对原始模型的扭曲会比较小。

将人体上半身主干建立之后，就可以参考日本女子文化大学所测的人体尺寸参考数值结合CINEMA 4D的测量工具来建立人体的四肢。由于人体是对称的结构，因此可以只制作人体对称结构的一半，再采用镜像功能来得到一个完整的人体结构，这样可以节省大量的制作时间。人体躯干的布线尽量按照人体的结构和肌肉走势来建立，使多边形的起伏符合人体表面的形态。[3]布线应该尽量均衡，使其尽量均匀地分布于多边形表面。

2.4 调整及细分人体模型

建立人体基本结构拓扑之后就需要运用Cut（剪切）命令对拓扑结构进行划分，并通过调整几何结构点的位置来进一步调整形态，使形态更加丰富与饱满。

调整完之后就需要对模型的几何面进行细分，目的是为了提高模型的精度，使模型结构更符合人体实际结构。选择人体几何模型所有的面，执行Subdivide（细分）命令，并进行参数设置。细分参数不宜一次就设置得很高，而应该通过多次低级细分来实现，这样的方式更利于模型形态的控制。

在将模型细分之后，对模型的细节进行调整，使模型更符合人体真实结构和尺寸要求。每次低级细分之后都需要对模型多边形的点进行一定的位置调整，使拓扑线分布更加均匀、更加符合人体表面形态走向。

2.5 为细分模型添加HypNURBS

细分调整之后再给模型添加HypNURBS功能，目的是为了平滑多边形表面，使模型表面结构符合人体肌肤表面形态。在添加HypNURBS功能之前需要先将几何面的法线方向进行统一，几何面法线均朝外为正常情况，否则在添加HypNURBS功能之后会出现破面等情况。

2.6 导出人体模型

人体模型建完之后需要将模型导出。导出前将HypNURBS物体塌陷，转为多边形物体。选择塌陷后的人体模型，保存为*.obj格式，设置导出Scale（缩放）参数为1.0，即按照原始尺寸进行导出。

2.7 服装材料制作

将通过CINEMA 4D建立的人体模型OBJ格式文件导入到Marvelous Designer中。在Marvelous Designer中修正好服装板型图。然后在CINEMA 4D中对服装裁片进行图案和材质的对位贴图，最后进行材质的渲染烘焙，并进行虚拟展示。

3 结语

在CINEMA 4D中，运用多边形建模的方式，通过对虚拟人体关键部位的尺寸约束控制，建立符合特定尺寸需求的三维虚拟人体模型。利用 Auto CAD设计绘制服装结构制版图。将人体模型和绘制的服装制版图导入到Marvelous Designer中通过多次逆向调整的方式调整服装结构制版图。在CINEMA 4D中对服装多边形物体进行UVs拆分，将面料裁剪图与服装模型进行纹理对位与渲染烘焙。最后将模型导入Quest 3D进行虚拟现实展示。

参考文献：

[1] 汤坤，尹科峰. Cinema 4D工业产品渲染技术完全手册[M].北京：人民邮电出版社，2006：3-6.

[2] Peter Ratner . 3D人体建模与动画制作[M].北京：人民邮电出版社，2010.

[3] 张朝怡，丁思.水晶石技法Maya+ZBrush角色建模与材质表现[M].北京：人民邮电出版社，2011.