3DMAX布料和 Garment 概述

布料是一种高级的布料模拟引擎，可用于为您的角色和其他生物创建真实的衣服。布料旨在与 3ds Max 中的建模工具协同使用，并可将任意 3D 对象转换为衣服，也可从头开始构建服装。

开始使用布料之前，我们建议您阅读本概览。此概览提供了有关布料模拟技术的背景信息，以便您可以着手把握布料工作的确切方式。这将有助于从整体更好地理解布料场景的设置方式、布料行为的方式，以及可用的高级控件。

作为艺术家和设计师，可以使用这些知识来度身定制（并非刻意双关）布料如何影响和与场景之间的交互，以及如何充分利用此软件的插件。

布料模拟技术

布料模拟是重复织物片段或衣服的运动和变形，以模仿衣服在现实世界中的反应的过程。要进行布料模拟，首先需要布料对象，例如一块桌布或一双袜子。其次，需要一些与织物进行交互的对象。这既可以是冲突对象，例如桌面或角色的腿，也可以是风或重力等外力对象。

限制

布料设计用于帮助您为模型创建衣着，您应该意识到实质上布料模拟只是对织物在特定环境下反应的近似模仿，并且这一系统确实具有某些限制。

使用布料时最重要的一点是其创建模拟所用的时间。如果您寻求创建完全精确的正确模拟，可能会有所困难。即使使用快速计算机，布料的精确度层级（和几何体细节）实际上永远都在动态变化。因此必须学习将模拟放置到适当的合理级别。这并不意味着您无法获得可信的衣着；只是意味着会与您的愿望有所偏差。

折衷

为了创建可信的模拟，需要在时间与质量和精度之间寻求平衡。时间越多，模拟可以得到的精确度和质量就越高。如果您可以用 3,000 个多边形同样地定义外形，则不必使用 10,000 个多边形进行建模。该规则也适用于布料模拟。

内力和外力

模拟布料时，将会涉及到不同的力。类似弯曲、拉伸和剪切的内力将令织物以合理的方式变形。类似重力、风和冲突的外力令布料与其环境相交互。为了获得美观的模拟，我们要涉及到这些因素中的大部分或全部。没有这些力的作用，布片就只是扁平死板的平面。

冲突检测

在为角色穿上衬衫或裤子时，我们不希望身体的任意部分穿透织物。预期结果是令衣服围绕网格变形（而不是穿透），以便不出现交错。这一预期的实现是通过冲突检测完成；使用布料，需要告知模拟系统哪些对象作为布料，哪些将作为冲突对象。

一般而言，虚拟触角将从布料对象的顶点伸展出来，查看是否有可能发生冲突的任意其他对象。在某个触角接触到其他对象之后，模拟即知悉必须令织物做出变形。切记布料网格的顶点越多，其触角就越多，冲突检测的效果就更好。这一点很重要，因为在使用高多边角色（冲突对象）时，需要提高布料的密度，否则高多边形网格将会穿透低多边布料对象。其原因在于没有足够的触角检测冲突对象中的所有细节。

除此之外，还可为该角色添加一个或多个低多边形代理网格，以便该处的布料对象密度不必很高，避免导致模拟速度的降低。我们将在此后的章节中详细介绍网格密度。

最后，如果您使用快速移动的布料对象进行模拟，则可能需要提高“密度”值，以为您提供更多触角所带来的好处。此外，还可以调整“步长”大小，以便更加频繁地检查冲突对象。

布料和图案设计概览

通常，缝合的图案是通过剪切布片然后再缝合在一起的。布片缝合的地方称为接合口。图案通常是对称的，即衣服的左侧和右侧相匹配。

裙子

最简单的裙子图案采用两个布片，前片和后片的形状类似。考虑到髋部和臀部的存在，后片形状比前片稍大。

这两个形状在侧面缝合在一起，构成简单的裙子。

服装的底边称为摺边。在裙子图案中，腰围和摺边都稍带弯曲。当人穿上裙子时，该曲边平置于腰围之上，同时裙子也在摺边处打摺。由于腰围和摺边一同弯曲，因此裙子周边的悬垂长度都将相同。

衬衫

衬衫的图案略微复杂。简单的 T 恤衫由前、后两个布片构成。后片上的领口要比前片上的领口略高。在侧边和肩部缝合之后，手臂处留开孔。

随后可以将袖子添加到衬衫上。袖子的图案为钟型。

这一图案转换为袖子的具体方式并非显而易见。钟型的隆起部分和肩部相匹配，以提供移动的空间。

裤子

裤子图案的顶部为曲线，便于和髋部匹配。较长的直边是外侧接合口，较短的边是内侧接合口。靠近顶部的曲线和腹部或臀部相匹配，位于胯部之下。

每片都剪裁两次。两个前片沿着胯部缝合在一起，两个后片以同样的方式缝合在一起。然后前片通过外侧接合口和内侧接合口连接在一起。

缝合摺

缝合摺是面板内菱形孔洞或衣服面板边上的 V 型剪切块（如下图所示）,闭合时将令衣服呈现弯曲的形状。

缝合摺过去常见于妇女日常服装，尤其是女短衫和裙子。但是，缝合摺对于宽松的衣服或有弹性布料而言并非必要。目前，缝合摺多用于正装和定制的服装。

布料的设计和技巧

先放置图案，然后在使用 Garment Maker 将其结合在一起是创建衣服的途径之一。Garment Maker 是用于创建接合口、布放布料面板和确定织物密度的修改器。使用 Garment Maker 可以在传统的平面布局或可视的易于使用的 3D 布局中创建图案的接合口。

在现实世界中，衣服是通过裁剪布片形状，然后沿接合线将其缝制在一起作出来的。Garment Maker 模拟这一方式。首先必须创建确定面板形状的图案。布料图案通常使用在日常生活中遇不到的形状。如果不是有经验的衣服设计师，从头开始创建这些形状是非常困难的。一开始通常最好是使用别人制作好的图案。布料包括用于衬衫、短裤和夹克等多种服装的图案。此外，还可以购买能够以 DXF 格式生成这些图案的软件。

Patternmaker 就是这样一款程序，可从 http://www.patternmaker.com 获取。如果您编辑布料未包含在内的图案，则使用这样的应用程序有助于创建图案并使自己熟悉流程。

衬衫图案和通过 Garment Maker 缝合在一起的衬衫

布料建模

Garment Maker 是将所有图案融合在一起并调整接缝的理想工具，但是您也可以使用标准的 3ds Max 工具建模，然后在这些网格上使用布料来获取良好的效果。您可以使用多边形、面片或 NURBS 来创建布料。

重要信息切记建模布料必须不得有重叠的顶点或交错的面。类几何体将导致模拟失败。使用 Garment Maker 则不会出现类似问题。如果创建网格时比较仔细，那么这将会是一个易于遵守的简单规则。

利与弊

设计布料时，Garment Maker 通常是最佳选择。其用于定义接合口、结合力、打摺效果和其他衣服参数，而使用通过其他方法建模的衣服却无法定义这些参数。任意方法都可为衣服的不同组成部分分别确定不同的织物，但是使用 Garment Maker 可以对此具有更多的控制。使用建模衣服的优点在于采用熟悉的方法，创建更加迅速，而且便于重新利用此前已经创建的旧衣服模型。使用多边形建模的布料可以产生超常规褶皱。Garment Maker 使用 Delaunay 网格，有助于避免这个问题。但是，这也将导致低分辨率衣服的渲染效果不佳，因此建议对使用 Garment Maker 创建的服装上，在使用布料之后应用 HSDS 修改器，一次性细分所有三角形。

注意网格平滑不能为 Garment Maker 网格提供良好的效果。

左：Garment Maker Delaunay 网格

右：建模的四方网格

布料工作原理

布料在 3ds Max 内部以成对修改器的形式存在：Garment Maker 和布料。在这两个修改器之间，既可将任意 3D 对象转换为布料对象，也可采用更为传统的方式从 2D 图案创建衣服，然后将所有面板缝合在一起。然而，在深入了解这两个修改器之前，讨论如何对使用布料进行预先计划是很有用的。其中包括几何体如何影响布料的行为以及用作织物的网格密度。

布料上的几何效果

理想情况下，布料建模方式应该不影响其行为方式。但实际上，布料的几何特性将对模拟有一定影响。首先，网格密度确定了折叠能够发展到的细节程度。如果创建只有九个顶点的平面，当将其悬垂到球体之上时，将明显无法获取足够的折叠细节。

除此之外，还有网格中边的特性。由于折叠只发生在三角形之间的边上，因此网格的规则性或不规则性也将决定相应的变形。例如，如果三角形的所有斜边都对齐将导致布料的折叠与相应边对齐。Garment Maker 创建的网格为不规则布局（但是采用大小近似和接近于等边的三角形），避免了上述的折叠偏差。但是，这也将导致低分辨率渲染效果不佳，因此建议在使用 Garment Maker 创建的服装上，在使用布料之后应用 HSDS 修改器，一次性划分所有三角形。

注意网格平滑不能为 Garment Maker 网格提供良好的效果。

左：低网格密度的衬衫。

右：同样的衬衫，应用修改器堆栈中布料之上的 HSDS 修改器

注意这永远不会是能够改变 Garment Maker 和布料之间拓扑的任何修改器。例如，您可以使用“UVW 展开”，而不是修改器，如“编辑网格”、“网格平滑”或 HSDS。

所用几何类型对衣料反应具有很大的影响。您可能习惯使用三角行和四边形多边形来进行建模。Garment Maker 使用 Delaunay 网格细分增进变形的不一致。当将四边形用于布料模拟时，如果得到统一或均匀的结果，务请谨慎。

左：四方网格

右：Delaunay 网格

布料网格密度

了解为了获取预期结果，考虑采用何种密度的网格非常重要。网格密度太高令系统处理时间变长，同时令网格分辨率过低，导致无法提供预期的折叠效果或细节。

例如，如果将“弯曲”修改器应用于只具有少量高度分段的圆柱体，则结果是带有角度并且不平滑。另一方面，如果使用 1,000 个高度分段创建圆柱体，则会浪费资源。对于布料而言是同样道理。我们必须在细节等级和性能之间寻求适合场景的平衡。

低、中和高密度网格以及其变形方式

HSDS 修改器注释

使用 HSDS 修改器向模型添加细节是非常高效的解决方案，可用于模拟低分辨率的网格，同时获取高质量的结果。但是，如果选择在布料服装上使用 HSDS 修改器，可能需要在其下应用“编辑网格”修改器，以便将顶点沿接合口焊接在一起。从而可以防止网格细分时在接合口处分离。

上图所示的是使用 HSDS 时屏幕显示的修改器堆栈。中间的“编辑网格”修改器用于将面板边顶点焊接在一起。如果要保留接合口折缝，则应该应用进一步的“网格选择”和“平滑”修改器，以便重新选择面板并在服装上应用不同的平滑组。