1.三維CAD技術梗概
1.1三維CAD技術的市場需求簡析
1.1.1國際制造業信息化大趨勢
當前的國際制造業領域，制造技術正在從傳統的制造方法向先進的制造技術方向發展，制造業的信息化己成為制造業發展的壹個重要趨勢。
制造企業的數字化建設的核心是產品的數字化設計、制造及相關數字化技術的集成。三維數字化設計技術正逐漸成為企業設計運用的熱點，也是企業深化運用所必要的工具。CAD作為信息技術的壹個重要組成部分，將計算機高速、海量數據存儲及處理和挖掘能力與人的綜合分析及創造性思維能力結合起來，對加速工程和產品的開發、縮短設計制造周期、提高質量、降低成本、增強企業市場競爭能力與創新能力發揮著重要作用。無論是軍事工業還是民用工業，無論是建築行業還是制造加工業，無論是機械、電子、輕紡產品，還是文體、影視廣告制作都離不開三維數字化設計技術。三維數字化設計技術是企業信息化的重要技術基礎，也是企業進入國際市場的入場券。
1.1.2三維CAD技術的巨大效益
應用三維CAD技術可大幅度地提高產品和工程的設計效率和質量，改善勞動條件，提高產品和工程在市場上的競爭能力。從國外的統計材料表明，應用三維CAD設計技術可降低工程設計成本13～30％；可減少產品設計到投產時間30～60％；提高產品質量5～15倍；增加分析問題的廣度和深度能力3～35倍；提高產品作業生產率40～70％：提高投入設備的生產率2～3倍；減少加工過程30～60％；降低人工成本5～20％。隨著三維數字化設計技術的研究開發和廣泛應用，可以促進我國軟件產業的發展，尤其是應用軟件產業的發展。這樣不僅可加速傳統產業和產品的技術改造，還可促進傳統學科的飛速發展。由此產生的直接和間接經濟效益是巨大的，其社會效益也是不可估量的。
1.1.3我國三維CAD技術發展的新機遇
在我國，三維數字化設計市場幾乎被外國公司的產品所壟斷，壹些企業花費大量外匯引進國外三維數字化設計系統，因技術的掌握問題和工業標準的差距等諸多因素，或被閑置或使用效率低下，難以普及推廣應用。在尊重知識產權和加入WTO以後的新形勢下，國內企業對符合國情、功能適用、價格適中的國產軟件的呼聲愈來愈高。
近幾年，以計算機為核心的相關技術領域的發展，如網絡技術、電子商務、數據庫等深刻地影響了CAD技術，新的制造方式，如分散化網絡制造，面向客戶的大批量定制等也對CAD系統提出了新的要求，使得行業產品的設計制造資源能夠在更廣的範圍中應用，通過WEB技術、ASP技術，實現了行業產品設計制造的協同，建立全行業的軟件服務體系。此外由於面向行業CAD系統的個性化，國外技術的競爭力相對比較薄弱，這是我國CAD領域縮短差距的良好機遇，隨著企業產品全生命周期的數字化、網絡化和集成化的跨越式發展，CAD本身也將面臨全面升級，因此，我國的CAD軟件技術具有很大發展空間。
1.2我國三維CAD技術發展概況
1.2.1我國CAD技術的長足發展
CAD技術從誕生至今己有三十多年的歷史，歷經二維繪圖、線框造型、曲面造型、實體造型、特征造型等重要發展階段，其間還伴隨著參數化、變量化、尺寸驅動等技術的融入。通過三十多年的努力，CAD技術在基礎理論及軟件產業方面日趨成熟，推出了Proffingineer，UGll，IDEAS CATM，Solidworks，SolidEdse等許多優秀的CAD系統，在航空航天、機械電子、建築工程、紡織服裝等制造業得到了廣泛應用，大大提高了制造業產品設計水平。
1.2.2國家三維CAD重大專項概況
根據國家的需求和軟件技術/產業發展的趨勢，三維CAD技術及產品創新設計系統研究開發和應用列為863計劃的軟件重大專項。專項在操作系統、數據庫管理系統、重大應用軟件展開研究，著力掌握與系統軟件相關的戰略性、前沿性和前瞻性的關鍵技術，通過創新較大幅度增加自主知識產權的擁有量，完善我國自主的軟件體系，以支撐國民經濟和社會信息化及國家信息安全建設。
“十五”期間，面向行業與設計過程的三維數字化設計系統受到了普遍的重視，應用實踐證明其設計的高效性和智能性是壹般通用CAD軟件無法比擬的。“863計劃”三維CAD重大專項的三個課題取得了重大進展和巨大的綜合效益，基本達到了商品化水平。
2.服裝三維CAD軟件開發與應用現狀
2.1 服裝三維CAD發展現狀
隨著我國計算機技術和社會經濟的發展，人們對服裝的質量和合體性、個性化的要求越來越高，現有的二維服裝CAD技術已經不能滿足紡織服裝業的CAD應用要求，服裝CAD迫切需要由目前的平面設計發展到立體三維設計。因此，近年來國內外均在三維服裝CAD、虛擬現實服裝設計等方面開展理論研究和實踐應用。
據Autodesk公司對於CAD的整體應用情況的統計，目前全球使用三維CAD進行產品設計的用戶已經有大約30%，剩下的70%用戶依然使用二維CAD設計。實際上，三維CAD在世界範圍內已經在廣泛應用，但在服裝領域，三維CAD的開發應用比較滯後，這是因為服裝不像機械、電子行業的固態產品，它的質地是柔性的，會隨著外界條件的不同發生改變，因此模擬難度很大，特別是服裝CAD要實現從二維到三維的轉化，需要解決織物質感和動感的表現、三維重建、逼真靈活的曲面造型等技術問題，另外還有從三維服裝設計模型轉換生成二維平面衣片的技術問題。這些問題導致三維服裝CAD的開發周期較長，技術難度較大。
服裝三維CAD有別於二維CAD的地方在於：它是在通過三維人體測量建立起的人體數據模型基礎上，對模型的交互式三維立體設計，然後再生成二維的服裝樣片，它主要要解決人體三維尺寸模型的建立及局部修改，三維服裝原型設計、三維服裝覆蓋及濃淡處理、三維服裝效果顯示特別是動態顯示和三維服裝與二維衣片的可逆轉換等。
三維服裝CAD的基礎是三維人體測量。目前三維人體測量系統在國外已經商品化，其技術已經較為成熟，其中法、美、日等國利用自然光光柵原理，分別用40毫秒、10秒、1.8秒，即可完成三維人體數據的測量。國際上常用的三維人體測量技術壹般都是非接觸式的，通過光敏設備捕捉投射到人體表面的光在人體上形成的圖像，然後通過電腦圖像處理來描述人體的三維特征。三維人體測量系統具有測量時間短，獲取數據量大等多種優於傳統測量技術的特點。
服裝的批量生產所依據的服裝號型不能準確反映人群的體型特征，目前國內外都在進行各類人群人體數據庫的建立。通過有針對性地對大數量的不同膚色、不同地區、不同年齡、不同身高的各類人群進行三維人體測量，收集人體的各項體型尺寸數據，建立數據庫，為制定服裝規格、號型提供基礎數據。
三維人體測量通過獲取的關鍵人體幾何參數數據，生成虛擬的三維人體，建立靜態和動態的人體模型，形成壹整套具有虛擬人體顯示和動態模擬功能的系統。三維服裝CAD在此基礎上生成服裝布料的立體效果，在屏幕上逼真地顯示穿著效果的三維彩色圖像及將立體設計近似地展開為平面衣片。
在二維CAD基礎上的三維設計逐漸向智能化、物性分析、動態仿真方向發展，參數化設計向變量化和超變量化方向發展；三維線框造型、曲面造型及實體造型向特征造型以及語義特征造型等方向發展；組件開發技術的研究應用，還為CAD系統的開放性及功能自由拼裝的實現提供了基礎。
將三維服裝設計模型轉換生成二維平面衣片，涉及到把復雜的空間曲面展開為平面的技術，這是服裝材料的柔性、平面性所決定的需求，也是三維服裝CAD的難點。國內外學者做了多項研究工作,得到了復雜曲面展開的多種方法，有許多方法也已應用在實踐中。
2.2 三維服裝CAD應用現狀
目前在國外市場上的三維服裝CAD的應用主要有兩類：
壹是用於量身定做：針對特定客戶人體的參數測量及其對服裝款式的特定要求（如放松量、長度、寬度等方面的喜好信息），進行服裝設計，再生成相應的平面服裝樣片。此類產品可利用互聯網進行遠程控制實現，其中以美、英、法、德、日、瑞士的系統較為先進。
二是用於模擬試衣系統：通過對顧客體型的三維測量，進行互動服裝設計，再生成相應的平面服裝樣片。這類應用也可利用互聯網進行電子商務的遠程控制實現，如美國的Land’send公司在互聯網上可建立顧客的人體虛擬模型，通過顧客的簡單操作，可試穿該公司所推出的服裝，還可進行立體互動設計，直到顧客滿意為止。
現在國外的壹些產品已基本能實現三維服裝穿著、搭配設計並修改，反映服裝穿著運動舒適性的動畫效果，模擬不同布料的三維懸垂效果，實現360度旋轉等功能。其中美國、日本、瑞士等國家研究開發的三維服裝CAD軟件比較先進，如美國CDI公司推出的CONCEPT 3D 服裝設計系統、法國力克公司的3D系統、美國格伯公司的AM-EE-SW 3D系統、加拿大PAD公司的3D系統、日本東洋紡織公司的3D系統等。
我國是服裝大國，但在服裝的先進技術方面起步較晚。國內在這壹領域的研究雖已取得初步進展，實現了仿三維CAD設計，但離國外的技術水平還有較大距離。目前只有香港科技和北京長峰科技公司、北京服裝學院、中山大學、杭州愛科公司、深圳盈寧公司等近年來開始了服裝三維覆蓋模式款式試衣系統的開發，且僅有部分軟件進入了商品化階段。
3.服裝CAD技術發展趨勢
3.1 CAD技術面臨深化應用的新趨勢
近年來，CAD技術在取得快速發展的同時，也暴露了發展中的問題，主要表現在過分強調單元技術的發展，過分強調系統的通用性，忽略了面向設計過程的產品全生命周期設計，忽略了網絡技術的應用，忽略了數據庫、特征庫的發展等等。針對這些問題，結合制造業信息化技術的最新發展，CAD技術的開發商提出了面向行業和過程（產品全生命周期）的三維數字化設計系統。該系統已成為近年來國內外研究開發的熱點，並視為CAD技術的深化應用、跨越發展的唯壹出路。
3.2 面向行業和設計過程的集成化
原來自成壹體的CAD系統、與CAD系統的配套技術已經和正在融入CIMS（計算機集成制造系統），建立與CAM、MIS、PDM、ERP等的接口與集成是服裝CAD系統發展的另壹個趨勢。
3.3 基於網絡技術的服裝設計網絡化
隨著近幾年來國際互聯網的高速發展，預計網絡服裝設計將逐漸成為主流。在越來越專業化、全球化的生產經營模式下，企業基於網絡的CAD系統可以實現數據的***享和標準化，產品的並行設計也將為CAD系統的高效快速提供支持。為有效提升市場規模及產品利潤，服裝CAD與電子商務的融合也是必然的趨勢。壹種基於Internet的服裝企業遠程數據傳輸和監控系統即將問世，也為服裝設計網絡化和服裝企業信息化提供了有效的技術支撐。
3.4 基於虛擬現實設計技術的服裝設計自動化
近年來，美、法、德、日和瑞士等國還開展了虛擬服裝CAD的研究開發，開始了超維服裝設計的應用研究。所謂超維服裝設計，就是超維視覺設計，要求服裝設計師在進行服裝設計時不僅考慮壹維的線、二維的面、三維的體、四維的時、五維的意等設計要素，還要考慮人的心理、人的視覺、人的審美觀、人的情趣等諸多因素，註意對環境心理學和觀賞心理學的運用。服裝設計師通過視覺、聽覺、觸覺運用虛擬現實設計技術，在電腦顯示的虛擬現實環境下進行服裝設計。
這種虛擬服裝CAD技術，利用了網絡傳輸與虛擬現實設計技術，使設計師能夠在虛擬的環境下進行服裝設計工作，所需硬件設備除了計算機以外，還需數據手套、數據衣等人體數字化傳感器和頭盔顯示器、光閘眼鏡等立體顯示設備以及其它相關配套設備。這種虛擬現實設計技術實現了服裝設計的自動化。
3.5 基於智能支持的服裝設計智能化
目前所有的服裝CAD產品都比較復雜，要完全掌握運用必須專業技術人員花費相當的時間，這也是CAD產品普及比較緩慢的壹個重要原因。所以，往更遠的前景展望，預計將來的服裝CAD產品將朝著高智能化的方向發展，通過建立更多的服裝樣板模塊及設計向導為設計人員提供智能支持，這些智能支持包括自學習、自組織、自適應、自糾錯、並行搜索、聯想記憶、模式識別、知識自動獲取等多種智能技術的支持。逐步過渡到像WINDOWS壹樣成為易學易懂的操作軟件。將來，隨著硬件技術的發展，通過將軟件嵌入人體測量儀器成為高智能的“服裝設計傻瓜機”也將成為現實。
4.關於開發服裝三維CAD工程的構想
根據我國服裝CAD技術及其產業化發展水平，結合國家三維CAD技術的發展現狀和其為行業CAD提供的技術支撐，我們提出了開發服裝三維CAD工程的構想，意在爭取在現有服裝CAD技術基礎上，集國內外CAD/CAM等技術之大成，加速開發符合國情的、以服裝三維CAD為核心的、面向行業和產品全生命周期的服裝三維CAD工程。本工程包括三維人體測量技術、三維服裝CAD設計軟件、服裝CAM系統、虛擬現實環境下的服裝設計技術。