10 - 2008

Актуальность создания реалистичных инженерно-заданных манекенов для проектирования одежды в САПР

Екатерина Струневич, Варвара Гетманцева, Людмила Лопасова

Сейчас на рынке графических систем достаточно много программных продуктов (системы векторной графики CorelDRAW, Adobe Illustrator, Autodesk 3ds max и др.), применяемых при плоскостном и объемном компьютерном моделировании, которое приобретает все большую актуальность в сфере дизайна. Последние версии данных компьютерных программ обладают настолько широкими функциональными возможностями, что применимы практически в любой области проектирования — от промышленного дизайна до художественной разработки одежды. Однако результат работы в данных системах — художественный эскиз (ХЭ) одежды — информационно не связан в автоматизированной среде с конструкцией проектируемого изделия. Известные трехмерные виртуальные манекены швейных САПР СТАПРИМ, Julivi, Optitex, Gerber и других находят свое применение только в работе конструктора. В данных автоматизированных системах (АС) реализована необходимая инженеру-проектировщику (при беспримерочном методе изготовления одежды) функция виртуальной примерки, позволяющая визуализировать модель одежды в объеме, непосредственно на фигуре заказчика. Проводя проектирование в САПР, дизайнер одежды работает исключительно в автоматизированной 2D -среде, создавая двумерные ХЭ в графических редакторах, информационно не связанных с модулями дальнейшего проектирования одежды. До сих пор не решена проблема комплексной автоматизации начальных этапов разработки швейных изделий и актуальна задача устранения разрыва в информационной цепи проектирования «художественный эскиз — технический эскиз — конструкция изделия».

Применяемые в САПР одежды параметрические 3D-манекены в большинстве своем имеют дефекты реалистичности изображения, в то время как зарубежные фирмы представляют достаточно реалистичную визуализацию трехмерных моделей. Трехмерные цифровые персонажи разрабатываются на основе требований кинематографического качества изображения и принципов создания виртуальных игр и 3D-анимации. Программные продукты Poser 8, BRYCE 5, Autodesk Maya 8.5, Autodesk 3ds ma x и др. ориентированы на создание 3D-сцен из коллекции готовых моделей трехмерных изображений людей в зависимости от художественной задачи с помощью понятного интерфейса. Данные программы, представляя собой своеобразный инструмент цифрового искусства, позволяют молодым художникам-иллюстраторам реализовать свой талант в области 2D- и 3D-графики в компьютерной среде.

Рис. 1. 3D-ГМФ 158-92-96 в автоматизированной системе «Художественное проектирование одежды» (вид спереди) Рис. 2. 3D-ГМФ 158-92-96 в автоматизированной системе «Художественное проектирование одежды» (вид сзади) Рис. 3. 3D-ГМФ 158-92-96 в автоматизированной системе «Художественное проектирование одежды» (вид сбоку)

Возможность использования при автоматизированном проектировании одежды цифровых манекенов из библиотек трехменной анимации представляется сомнительной без разработки специализированного параметризатора. Создание реалистичного трехмерного инженерно-заданного манекена с возможностью его применения как при художественном проектировании изделий, так и при последующей конструкторской работе — еще не решенная проблема. В исследованиях, проходящих в рамках комплексной НИР на кафедре ТШП МГУДТ, к разработке с дальнейшей реализацией принят параметрический манекен женской фигуры, достаточно точно (для целей проектирования одежды) отражающий все особенности внешней формы тела человека. На рис. 1-3 представлены изображения каркасной графической модели женской фигуры (ГМФ) манекена в различных ракурсах.

На основании принципов проектирования систем визуальной информации параметрическому манекену приданы следующие функциональные возможности:

  • стилизации изображения фигуры манекена;
  • придания движений частям тела манекена: туловищу, рукам, ногам.

Под понятием «стилизация изображения фигуры» подразумевается интерактивная трансформация изображения манекена с масштабированием отдельных частей тела и изменением пропорций фигуры. Все преобразования графической модели фигуры манекена в АС выполняет художник-дизайнер или модельер-конструктор в соответствии со своим восприятием пластики движений и осанки модной женской фигуры.

Процесс преобразования графической информации на этапе преобразования ГМФ в стилизованную модель женской фигуры (СМФ) можно представить в виде следующей схемы:

ГМФ -> МП -> СМФ [1],

где МП — модуль математических преобразований.

В 2,5D-среде автоматизированного проектирования реализована функция интерактивного рисования трех основных проекций художественной модели изделия (ХМИ) на стилизованной модели фигуры. При этом вся графическая информация поступает в новый образованный данными подсистемами модуль графической модели художественного эскиза (ГМХЭ):

ХМИ + СМФ -> ГМХЭ [2]

В настоящее время для осуществления художественного проектирования одежды в автоматизированной среде продолжаются разработки по созданию универсального редактора векторной графики. Алгоритм проектирования ХЭ в данном редакторе автоматически записывается в системном коде. Параметрическое описание проектируемого объекта обеспечивает возможность воспроизведения процесса построения текущего ХЭ на любой стилизованной модели фигуры, а также на графической модели фигуры, построенной в соответствующем модуле по ведущим размерным признакам. Параметрически заданные СМФ составляют базу формализованных шаблонов стилизованных моделей женских фигур (БФШ СМФ).

Автоматический процесс построения ТЭ изделия осуществляется в модуле графической модели технического эскиза (ГМТЭ) с применением метода математических преобразований. В автоматизированной системе «Художественное проектирование моделей одежды» процесс преобразования информации на этапе ХЭ-ТЭ представлен в подсистемах следующим образом:

ГМХЭ -> МП -> ГМТЭ [3]

ГМТЭ = ГМФ + ГМИ [4]

Графическая модель технического эскиза является логическим объединением подсистем графических моделей фигуры и изделия и интегрирует при их объединении единую информационную базу.

Информационный переход от ГМТЭ к конструкции изделия в системе художественного проектирования осуществлен при помощи установления математических взаимосвязей:

  • между параметрами трехмерной ГМФ и проекционными измерениями 2,5D-ТЭ;
  • между проекционными параметрами ГМИ и величинами конструктивных параметров проектируемой модели одежды.

Завершающим этапом работы в АС «Художественное проектирование моделей одежды» является реализованное в модуле 2D-К построение базовой и модельной конструкции женского плечевого изделия. Схема автоматического процесса преобразования информации от ТЭ к конструкции одежды имеет вид:

ГМТЭ -> МП -> 2D-К [5]

На данном этапе при помощи установления логико-математической взаимосвязи и закономерностей перехода от проекционных величин конструктивных параметров, измеренных на ГМТЭ, к объемным параметрам и величинам конструктивных преобразований, используемых при традиционном проектировании одежды, проводится полуавтоматическое построение основы изделия. Математическое обеспечение для автоматизации данного этапа реализовано в модуле математических преобразований (МП). Построение исходной модельной и модельной конструкций проводят в полуавтоматическом режиме в соответствующем модуле художественного моделирования.

Создание трехмерного параметрического манекена является одним из этапов разработки единой трехмерной технологии сквозного проектирования изделий на стадии преобразования художественного эскиза в модельную конструкцию. Все теоретические и методологические разработки в данной области приближают решение задачи комплексной автоматизации производства и позволяют реализовать программно-методический комплекс интегрированной интеллектуальной системы «Художественное проектирование моделей одежды».

САПР и графика 10`2008