第1篇 CAD基础

第1章 服装CAD系统基础知识

1.1 服装CAD系统的概念和发展

1.1.1 服装CAD系统的概念

服装CAD系统，即服装计算机辅助设计系统（Garment Computer Aided Design System），该系统是运用计算机软硬件技术，特别是计算机图形学技术，针对服装设计的专业特点和技术要求，而专门研发的一类计算机软硬件系统。

服装 CAD 系统包括硬件系统和软件系统。硬件系统一般包括输入设备、计算机和输出设备等，软件系统一般包括款式设计系统、纸样设计系统、推码设计系统和排料设计系统等。

服装 CAD 系统实现了通过人机交互完成服装款式图绘制、服装结构图设计、服装工业化系列样板设计和服装裁剪排料设计的服装产品设计开发过程中的各项技术工作，该系统具备资料信息数字化输入、数字化存储、数字化传递和数字化输出等各项功能。服装 CAD 系统的应用改善了服装产品设计开发和生产制造的技术手段和工作方式，极大地提高了服装产品设计开发和生产制造的工作效率，使服装设计开发从人工化走向数字化、科技化、智能化。

1.1.2 服装CAD系统的发展

1.计算机图形学的发展 [1]

（1）酝酿期（20世纪50年代）

1950年，美国麻省理工学院（MIT）的旋风1号（Whirlwind I）计算机配备了阴极射线管（CRT）来显示一些简单的图形。

1958年，美国CALCOMP公司将联机的数字记录仪发展成滚筒式绘图仪，GERBER公司则把数控机床发展成平板式绘图仪。

整个20世纪50年代，计算机图形学处于准备和酝酿时期，被称之为“被动”的图形学。

（2）萌芽期（20世纪60年代）

20世纪60年代初，美国麻省理工学院林肯实验室的基于旋风计算机开发的北美空中防御系统SAGE具有了指挥和控制图形对象的功能。

1962年，美国麻省理工学院林肯实验室的Ivan.E.Sutherland发表了一篇题为“Sketchpad：一个人机通信的图形系统”的博士论文，其中首次使用了“Computer Graphics”这个术语，从而确立了计算机图形学的学科地位。

（3）发展期（20世纪70年代）

20世纪70年代，美国洛克希德飞机公司完成了一个用于飞机设计的交互式图形处理系统，即CADAM。

计算机图形处理技术进入实用化阶段，但由于图形设备昂贵、功能简单、基于图形的应用软件缺乏等原因，计算机图形学还是一个较小的学科领域。

（4）普及期（20世纪80年代）

由于出现了带有光栅图形显示器的个人计算机和工作站，以及大量简单易用、价格便宜的基于图形的应用软件，计算机图形学进入了社会生活的各个领域。

（5）提高增强期（20世纪90年代）

计算机图形学向着标准化、集成化和智能化方向发展。

2.服装CAD系统的发展 [2]

（1）第1代服装CAD系统（20世纪70年代）

第 1 代服装CAD系统基于UNIX计算机系统开发，搭建了服装款式设计模块、服装纸样设计模块、推码模块和排料模块的整体构架。在纸样设计方面初步具备了绘制纸样的制图工具功能，但操作繁冗，故多采用数字化仪读取手工纸样并运用纸样设计模块工具对读取纸样进行修改、标注和放缝等处理；通过推码模块和排料模块发挥了计算机强大的计算功能和图形复制优势，通过人机交互实现服装样片的计算机推码和计算机排料，与之前的全部人工操作相比较，大大降低了此类工作的劳动强度，提高了工作效率。第一代服装CAD系统的代表品牌为美国Gerber（格博）[3]和法国Lectra（力克）[4]，第一代CAD系统解决了手工推码和排料效率低下的问题。

（2）第2代服装CAD系统（20世纪八九十年代）

第2代服装CAD系统在第一代服装CAD系统的基础上，改进各模块功能工具的便利性和专业性，特别在纸样设计模块加强了直接计算机制图的工具功能，实现了比较便捷的 CAD 直接纸样设计绘制。第2代服装CAD系统的代表品牌为日本Toray（东丽），以及中国的日升和航天，适应了日本和中国服装企业以平面纸样设计为主的技术要求，通过这些系统解决了手工平面打板效率低下的问题，从此服装CAD在中国得到推广和应用。

（3）第3代服装CAD系统（21世纪初）

第3代服装CAD系统相对第2代服装CAD系统更加智能，利于学习，并且在智能排料上也有初步的应用，如自动混排、快速算料等，解决了在人工排料中对于设计者的经验要求高且效率低的问题。第3代服装CAD系统的代表是中国智尊宝纺（Modasoft）服装CAD系统，在纸样设计模块实现了制图全屏和智能笔，智能笔不但合并了繁多的制图工具，而且突破性地实现了智能识别和智能联想，极大地提高了制图速度，成为第3代CAD系统的标志。“智尊宝纺Modasoft9.7感恩版”主要解决了计算机打板模块功能键太多、难于学习、操作不方便、效率低下等问题。

（4）第4代服装CAD系统（21世纪10年代）

第四代服装CAD系统区别以往三代服装CAD系统的重要特征是纸样设计过程的数字化脚本全记录、自由编辑、插入修改和模型定义，提供了服装纸样设计的参数化和模型化技术平台。参数化 CAD 纸样设计可以实现纸样设计和推码设计的功能合并，在基本码纸样设计的同时即时完成全码样板的设计，在一个样板的基础上修改参数即可同步修改样板，从而生成新样板。模型化CAD纸样设计则基于参数控制的模型柔性变化实现新款式纸样设计的模型调用、柔性变化，可以有效地保持版型风格的统一和版型优化的复制。第4代服装 CAD 系统在智能排料上也得到了很大的发展，如避色差排料、条格排料等。第4代服装CAD系统的代表为“智尊宝纺Modasoft 11.0版本”。

第4代服装CAD主要解决的问题如下。

① 使打板效率有了飞跃性提升，推码和打板一体化完成，纸样修改设计可瞬间完成，使推码工作成为历史，特别适应大批量定制和个性化定制服装发展趋势。

② 纸样开发实现高效性流水线操作，改变一人一版的作坊式打板形式。高级版师开发基础样版生成模板，初级版师调用模板生成纸样，充分发挥高级版师的技术，也避免了初级版师对整体版型质量和风格稳定的影响，从而形成稳定的版型风格和质量，解决了初级版师因技术能力不足而无法达到企业要求的问题，从而整体提高纸样开发效率和开发质量，降低开发成本。

③ 打板技术的传递和传承实现了数字化，改变了打板技术学习时间长、经验积累要求高的问题：“师傅”的多年经验可数字化为“模型”,“徒弟”继承运用“模型”，可以很快承担纸样设计工作，从而实现良好的版型设计。

④ 服装CAD不再只是打版工具，提升了智能化、模型化概念，与ERP管理系统对接，可以适应企业高效管理的要求，实现企业对服装设计开发的绩效分析和有序管理。

1.2 服装CAD软件系统的功能构成

近年来，服装 CAD 软件系统的功能越来越完善、强大，且朝着智能化方向发展。目前普遍应用的服装 CAD 软件系统主要包括：款式设计系统（Fashion Design System）、纸样设计系统（Pattern Design System）、推码设计系统（Grading System）、排料设计系统（Marketing System）以及近年来逐渐应用的虚拟缝合试衣系统（Fitting System）等。

1.款式设计系统

利用款式设计系统，计算机辅助设计师可以构思和表达出新的服装款式，例如通过系统提供的绘画调色板绘制出新的图案、时装画、款式图、效果图等。系统内还可以存储丰富的款式库、面料库、配饰库等素材。服装设计师可以调用计算机内库存的花型、图案、色彩等生成新的花型、图案，并且可以将其覆盖到指定的图形区域中，还可以调用图形库存的部件并对其进行修改、调整，实现部件的装配。除了可以用绘图工具绘制新图样与图形，也可以使用彩色扫描仪、摄像机、录像机、数码相机等设备输入新图样，或者可以在互联网上下载有价值的图样等来扩充数据库。

2.纸样设计系统

纸样设计系统可以帮助服装设计师进行纸样设计与工业制版。系统中提供了各种制图工具和相关数据库，可以进行衣片的纸样绘制、衣片的连接、衣片的对称生成、标注尺寸、放缝、对刀眼、衣片修改、衣片输出等操作。系统还可以采用直接设计样板法、自动设计样板法和输入衣片样板法等方法进行衣片纸样设计。

3.推码系统

推码系统用于在基样衣片的基础上完成各种号型样板的放缩和绘制。通过该系统可以将已完成了样片结构设计的基样衣片按照一定的推码规则和档差设计对各号型进行放缩自动计算，自动生成各号型样板，而且还可以对一些关键部位进行适当地调整和修正。在推码系统中的推码规则可以变化，以满足设计师的各种需求，完成各种板型设计，同时还可以利用各种输出设备输出所需要的衣片。系统可以进行交互式推码和全自动推码，即可以按工艺师要求根据指定的档差进行推码，也可以由计算机自动完成全新的各号型衣片。

4.排料系统

排料系统可以将结构设计系统完成的样板进行排料，其中具有排料参数编辑、排放规则、剪刀线设置、衣片操作、显示、输出打印等功能。系统提供了全自动排料、半自动排料和交互式排料方式：

全自动排料方式只需要在排料前进行各种参数设置，计算机会完成自动排料；

交互式排料方式即设计师可以根据各种需求使用系统的各种工具，类似手工排料操作；

半自动排料方式可以结合两种方式，完成样板的排料操作。

5.试衣系统

试衣系统是采用计算机仿真技术，为服装设计师提供三维服装试衣效果，即，将二维的平面样板转换为三维的穿着效果。客户可以根据自己的尺寸要求，获得符合规格的计算机人体模型，实现服装试衣效果展示。

系统还可以提供各种色彩、图案、肌理的服装面料，各种姿势的模特，各种环境效果等，使设计师和客户能从不同的角度、姿态观看最终的试衣效果，甚至可以通过网络技术实现网络试衣间功能。

1.3 服装CAD系统的配套硬件构成

服装CAD硬件系统主要包括计算机、显示器以及一系列适用于图形图像处理的输入设备和输出设备 [5]。

1.计算机

计算机按其结构、性能可以分为巨型机、大型机、小型机、工作站、微型机等不同的类型和档次。20世纪六七十年代的服装CAD系统往往采用中、小型机为主机，例如，美国Gerber公司在20世纪80年代初推出的服装CAD系统就是以HP1000小型机为主机。随着计算机性能指标以每5年上升一个数量级的发展速度，在20世纪80年代末，PC微机的性能已经达到了20世纪70年代小型机的水平，因此当前选用微机作为服装CAD系统的主机已成为国内外服装CAD系统的主流。

2.显示器

显示器是微机系统的重要设备之一，也是实现人机对话的主要工具。微机显示系统由显示适配卡（图形卡）和显示器两部分组成。分辨率是显示系统的另一个重要的反映图像清晰程度的技术指标，通常用一定显示面积上的扫描线数来表示。

3.数字化仪

数字化仪是一种实现图形数据输入的电子图形数据转换的设备，由一块图形输入板（读图板）和一个游标定位器（或触笔）组成，输入板的下面是网格状的金属丝，不同位置产生不同的感应电压而代表不同点的x、y坐标值。数字化仪是一个独立的工作站，读图时完全不影响计算机的操作，从而提高该系统的利用率。通过读图板菜单可以输入以下资料：样板（包括名称、内线、钻孔、剪口等），放缩点的编号和放缩规则。

4.彩色扫描仪

扫描仪是20世纪80年代发展起来的一种图形图像输入设备，它可以将彩色纸质图像（如服装模特照片、时装画、款式效果图等）逼真地输入到计算机内。首台只有64级灰度级的黑白扫描仪是惠普公司于1987年推广到市场上的。1990年，具有256级灰度的彩色扫描仪进入市场。目前，彩色扫描仪已经成为计算机系统的通用外设和主要的图像输入设备。

5.绘图仪

绘图仪是计算机常用的图形输出设备，可以把计算机所生成的图形用绘图或喷墨方式在绘图纸上保存下来。服装 CAD 系统中样片设计和推码系统所生成的样片图，以及排料系统生成的排料图，都需要按1:1的比例绘制在绘图纸上，以供裁剪工序使用。因此大幅面的绘图仪是服装CAD的重要输出设备。

6.打印机

打印机是最广范应用的一种计算机输出设备。打印机的种类很多，主要有针式、激光、喷墨和热感应这四类。

目前，应用最为普遍的彩色打印机是彩色喷墨打印机，它能产生色彩鲜艳、清晰的彩色图形和图像。彩色喷墨打印机打印精度高，分辨率已达到300DPI 以上，并且其低廉的价格已与针式打印机基本相当，只是打印速度比激光打印机相差较多。

热感打印机是一种能产生高质量彩色图像的输出设备，这种打印机有两种类型：一种是利用热感应纸，由热感应头的温度变化在纸上形成图像；另一种是利用热感应色带，感应出热感应头的温度变化，把色带上的油墨转印到纸上形成图像。

7.摄像机

为了可以直接拍摄模特图像或输入彩色照片，需要在计算计上连接摄像输入设备。目前主要有两种类型的摄像设备，即监控系统所用的彩色摄像头和彩色摄像机。为了获得良好的输入效果，应该选择扫描线数较高的设备，如400线以上，并选择彩色保真度较高的设备。

8.图像采集板

为了把摄像信号转化为计算机可以识别和存储的数字信号，在计算机内需要配置图像采集板。过去，由于这种设备需要高速数字-模拟信号转化软件，价格比较昂贵。随着多媒体技术的推广和普及，多媒体图像采集卡已经成为性能价格比最佳的选择。随着服装CAD 技术的发展，在工作中应用到了更多的计算机外部设备，例如具有海量存储能力的可读写光盘、价格低的只读光盘、具有互联网通信机理的网络卡、具有声音综合功能的多媒体声卡、具有图像压缩功能的图像压缩版、具有三维作图功能的图像处理板等。

服装CAD系统硬件设备的组成如图1-1所示。