探析交互式计算机室内设计中的图形开发环境

探析交互式计算机室内设计中的图形开发环境

摘要在交互设计领域中，室内设计图形模型(设计提案、画草图、画图、施工成本计算和评价等)依赖于客户的状态和要求。通过对施工图的认真和严格的分析可以获得上述模型。从图中析取主要画图数据都保持最高精度的有效性。CAD包精确提供用予数据记录的至关重要的解决方案，尽管它作为实际图形模型来说是含糊的。与cAD包相比，图形模型在静态和动态工程设计中都是很有效的。本论文阐述了应用于室内设计的人机交互的计算机图形模型方法和表达方法。研究了对象的模块、数据的表现、模型化和几何转换的计算机图形学和计算机辅助设计的概念以及应用到现代家庭室内设计的方法。通过深入研究图形学和计算机辅助设计系统，用OpenGL及有关C语言的命令开发了室内设计的数据结构。函数方程如厄米(HenIlite)插值法、贝塞尔(BezierSplme)曲线近似法和矩阵转换法形成了一个基本的方法，用来对一个小型的室内设计方案进行对象形状生成和模拟，并用BCMES颜色系统来着色。最后，在数据参照方案的有效性方面给出了一些结论，并讨论了程序应用方面的广阔前景。关健词t图形表现法，模型，计算机辅助设计系统，openGL，动态编程，算法方程，矩阵转换。nABSTRACTInaninteractivedesigningenvironment，graphicsmodels(designproposal，sketches，drawings，constructioncostingandevaluations)asappliedtointeriordesigningdependonthestatusandrequirementsoftheclient．However，theseaspectsCanbesatisfiedthroughcarefulandrigorousanalysisoftheworkingdrawings．DrawingDatabeenextractedintermsofjtsusefulnessmaintainmaximumaccuracyinrelationtotheprojecttobeexecuted．CADpackagespreciselyproviderivalsolutionsfordatarecordingthoughinexplicitasactualgraphicsmodels．nliSmodelhasprovedtobeveryeffe：ctiveinthedesignofbothstaticanddynamicobjectsinallengineeringpractice．ThisthesisisbasedondevelopinginteractivegraphiCScomputingtechniquesusingobjectdatamodulesforgraphicsdisplays．Thedesignconceptsofobjectmodules，datarepresentations，modelingandgeometricaltransfonTlationsusingComputerGraphicsandCADsystemsandtheirimprovementsthroughprogrammingskillareinvestigatedandappliedtomodemcomfortableandaestheticinteriordesigns．nloroughresearchintoGraFIhiesandCADsystemscommandinconjunctionwithOpenGLonCprograrnmmglanguagewasdevelopedIbrinteriorstructuredataschedule．FunctionalequationssuchasHermiteInteroolation．BeziorSplineApproximationsandMatrixTransformationsformedabasicrourineforgeneratingobjectshapeandmodelwhichareiUuminatedwithBCM匣Scolorsystemsforamini-interiordecorationscheme．Finally，someconclusionsweredrawnontheefficiencyofdatareferencingscheme，andproperconsiderationsgiventothebroadprospectsoftheapplicationprogramming．K女￥班Qrds：GraphicDataRepresentation，Modeling，CADSystems，OpenGL，DynamicProgramming，FunctionalEquations，MatrixTransformations．n1．1室内设计基本知识第一章绪论当人们在自然科学和哲学上都渴望为他们的居住空间增添一些舒适的时候，室内设计和装修业及其规范就产生了。就象Cicero(106—43B．C．)所说的：“没有任何地方比一个美丽的家更令人愉悦1。”一个家的设计正是通过空间设计及色彩照明的组合来体现令人满意的独特风格。不同时期的建筑风格和建筑形式多多少少源自于那个时代的风俗习惯和自然环境，室内设计也是这样。然而，这个行业一直在致力于设计程序标准化。如今，随着这个行业的不断发展，出现了一些与绘制建筑表现图有关的协会，其中最大的一些协会有：成立于1931年的美国室内殴计协会(AmericanSocietyofInteriorDesigners(A．S．I．D))，成立于1974年的英国的建筑与工业绘图协会(SocietyofArchitecturalandInlustrialIllustrators(SAI))，成立于1980年的臼本建筑渲染图协会(JapanArchitecruralRenderingAssociatioe(JARA))，成立于1986年的美国建筑透视图协会(AmericanSocietyofArchitecturalPerspectivists(ASAP))，以及美国建筑师协会(theAmericanInstituteofArchitects(A．I．A))。然而，现代室内设计思潮已经发展到以满足当代人永无止境的追求为目的。较为典型的是那种来自于所谓的“室内混合装修设计时代2(AgeofHybridInteriorDesjgn)”的思潮。这种类型的设计通过运用经济而高效的计算机软件去创建建筑外形，轻易地满足不断变化的设计要求并体现高品位。这种表现方法的影响力豇i如其他传统的建筑设计方法一样被褒贬不一。计算机软件包通常以CAD为代表，它提供给设计者多个窗口界面，这些窗口可以同时显示2D和3D造型、渲染图以及0苦规图。这样的软件包括：被AnnC．Sullivan3描述为“轻易使作品漂亮”的软件——ElectricCaf6’sModelShop2．5，Graphisoft’sArchiCADforTeamWork。以及Autodessys’sform．Z。最常用的新工具之一是Metaformz，它通过将三维的几何模块装配成一定形状来给实体建模。它们还可以通过DXF或PICT文件的引入来共享一些重要的构件模块．并可以创建一些模板来得到更多的细节和属性。n1．1室内设计基本知识第一章绪论当人们在自然科学和哲学上都渴望为他们的居住空间增添一些舒适的时候，室内设计和装修业及其规范就产生了。就象Cicero(106—43B．C．)所说的：“没有任何地方比一个美丽的家更令人愉悦1。”一个家的设计正是通过空间设计及色彩照明的组合来体现令人满意的独特风格。不同时期的建筑风格和建筑形式多多少少源自于那个时代的风俗习惯和自然环境，室内设计也是这样。然而，这个行业一直在致力于设计程序标准化。如今，随着这个行业的不断发展，出现了一些与绘制建筑表现图有关的协会，其中最大的一些协会有：成立于1931年的美国室内殴计协会(AmericanSocietyofInteriorDesigners(A．S．I．D))，成立于1974年的英国的建筑与工业绘图协会(SocietyofArchitecturalandInlustrialIllustrators(SAI))，成立于1980年的臼本建筑渲染图协会(JapanArchitecruralRenderingAssociatioe(JARA))，成立于1986年的美国建筑透视图协会(AmericanSocietyofArchitecturalPerspectivists(ASAP))，以及美国建筑师协会(theAmericanInstituteofArchitects(A．I．A))。然而，现代室内设计思潮已经发展到以满足当代人永无止境的追求为目的。较为典型的是那种来自于所谓的“室内混合装修设计时代2(AgeofHybridInteriorDesjgn)”的思潮。这种类型的设计通过运用经济而高效的计算机软件去创建建筑外形，轻易地满足不断变化的设计要求并体现高品位。这种表现方法的影响力豇i如其他传统的建筑设计方法一样被褒贬不一。计算机软件包通常以CAD为代表，它提供给设计者多个窗口界面，这些窗口可以同时显示2D和3D造型、渲染图以及0苦规图。这样的软件包括：被AnnC．Sullivan3描述为“轻易使作品漂亮”的软件——ElectricCaf6’sModelShop2．5，Graphisoft’sArchiCADforTeamWork。以及Autodessys’sform．Z。最常用的新工具之一是Metaformz，它通过将三维的几何模块装配成一定形状来给实体建模。它们还可以通过DXF或PICT文件的引入来共享一些重要的构件模块．并可以创建一些模板来得到更多的细节和属性。n近来的软件发展改进最多的是计算机绘图。为了提供有效的人机交互界面、数据可视化、电视商业广告，影视图象等等，带动起了许多相关的应用软件的开发。计算机绘图的最新倾向是将更多的外表原理结合在三维象算法中以模拟程序语言、实体表现和环境三者之间的相互作用。被ISO和ANSI认证的软件包有：Gl·“phicalKernelSystem(GKS)，Programmer’SHierarchicalInteractiveGnlDhicsStandards(PHIGS)(现在已升级为被广泛运用的PHIGS+)。类似的软件还有SiliconGraphicsGL(图形库)，OpenGL，thePixarRenderMan界面以及足它已开发出的图形库，它们运用PHIGS和PHIGS+中的c语言函数来执行图形运算并将图形应用到室内设计作品上。1．2建筑业中的计算机绘图不幸的是，与航空工业相反，建筑行业是完全分散的。建筑师通常直接对业主负责，而和承包结构、设备、基地设计的工程师相互独立。在投标成功之前，建造者和普通的承包人一般并不积极地参与到设计过程中。还有一些建造者可能将[作“下放出去”(quantitytake—off)，他们通常将大量的配套绘图工作转包：台从事设备、电及混凝土设计的次承包者。而这些次承包者可能又进一步将工作转包给下一级的次承包者。因而钢筋图和混凝土模板图就被分离着设计出来。如今这样分离的建筑过程已阻碍了计算机绘图的合理利用。如果不能运用通用数据库，就不能真正发挥交互式计算机绘图的潜能。大量的工作只是执行一个有放的绘图系统，而不是真正意义上的“计算机辅助设计”。为使交互式计算机绘图的潜力得到发挥，有必要强调绘图方式的重建，特别是三维数据库结构的有效应用。当结构、成本估算和能源分析能被有效地自动完成时，制图工作作为副产品也就被完成了。然而，这一合乎逻辑的运作过程的实现，并不是在交互式计算机研究上的技术突破，而是使整个建造过程纵向集成化的nE力。计算机绘图技术中的一些科研与实践意义深远，他们是：(a)计算机绘图技术的研究与发展；(b)运用这些技术来解决各种各样的特殊研究问题；(C)交互式设计方法论的改进。2n近来的软件发展改进最多的是计算机绘图。为了提供有效的人机交互界面、数据可视化、电视商业广告，影视图象等等，带动起了许多相关的应用软件的开发。计算机绘图的最新倾向是将更多的外表原理结合在三维象算法中以模拟程序语言、实体表现和环境三者之间的相互作用。被ISO和ANSI认证的软件包有：Gl·“phicalKernelSystem(GKS)，Programmer’SHierarchicalInteractiveGnlDhicsStandards(PHIGS)(现在已升级为被广泛运用的PHIGS+)。类似的软件还有SiliconGraphicsGL(图形库)，OpenGL，thePixarRenderMan界面以及足它已开发出的图形库，它们运用PHIGS和PHIGS+中的c语言函数来执行图形运算并将图形应用到室内设计作品上。1．2建筑业中的计算机绘图不幸的是，与航空工业相反，建筑行业是完全分散的。建筑师通常直接对业主负责，而和承包结构、设备、基地设计的工程师相互独立。在投标成功之前，建造者和普通的承包人一般并不积极地参与到设计过程中。还有一些建造者可能将[作“下放出去”(quantitytake—off)，他们通常将大量的配套绘图工作转包：台从事设备、电及混凝土设计的次承包者。而这些次承包者可能又进一步将工作转包给下一级的次承包者。因而钢筋图和混凝土模板图就被分离着设计出来。如今这样分离的建筑过程已阻碍了计算机绘图的合理利用。如果不能运用通用数据库，就不能真正发挥交互式计算机绘图的潜能。大量的工作只是执行一个有放的绘图系统，而不是真正意义上的“计算机辅助设计”。为使交互式计算机绘图的潜力得到发挥，有必要强调绘图方式的重建，特别是三维数据库结构的有效应用。当结构、成本估算和能源分析能被有效地自动完成时，制图工作作为副产品也就被完成了。然而，这一合乎逻辑的运作过程的实现，并不是在交互式计算机研究上的技术突破，而是使整个建造过程纵向集成化的nE力。计算机绘图技术中的一些科研与实践意义深远，他们是：(a)计算机绘图技术的研究与发展；(b)运用这些技术来解决各种各样的特殊研究问题；(C)交互式设计方法论的改进。2n交互式计算机绘图在建造图形上，尤其是在复杂几何图形的有限基元分析上，优势是显而易见的，这一点将在本文第四章详细论述。我已经将这些技术运用在计算机绘图输入上，包括meshgeneration的运算法则、最佳节的编号方案以及显示结果。建筑学，作为一种完全致力于空间表现的学科，可以从交互式计算机绘图技术中充分受益。现在，我已经完成室内设计中自动建构图象和分析的功能。1．3用于室内设计的建筑设计概念及其定义完成一个自动化的室内设计需要对设计原则进行总体把握，然后把它们综合成数据组，并调和成适当的程序以使设计简洁、灵活机动、透明易懂、多样并具有环境适应性。今天的室内设计涉及到很多现代科技的应用，例如空调、声响控制、合成墙板、地板材料、钢板、钢筋混凝土、吊顶、空框架以及预制配件。这就需要根据图象中标注的数据来确定空间和对象。工作类型可分为：1．空间布置方式2．颜色设计3．照明设计4．表面装饰和再次装饰设计5．家具和附件布置1．3．1各种空间形式这是指为满足功能和心理需要而形成的室内空间的各种形式，它们可以被分为以下几种空间：1．公共空间：它包括展览、文化、教育、医疗、福利、学校、博物馆、礼堂、医院、庙宇、神殿等空间环境。2．商业空间：包括各种餐馆(日式、中式、西式等)、咖啡馆、酒吧、迪斯科厅、自助餐厅、公共剧场、小吃店、商业街、便民店、超级市场、百货商店、专卖店、商业中心、时装店、蓑容院、陶瓷店等等。3．居住空向：包括私人住宅、综合住宅、共管住宅和休间别墅等等。4．办公空间：包括办公建筑、银行、证券公司、政府办公楼、保险公司、报社出版社、建筑公司、写字楼等等。n交互式计算机绘图在建造图形上，尤其是在复杂几何图形的有限基元分析上，优势是显而易见的，这一点将在本文第四章详细论述。我已经将这些技术运用在计算机绘图输入上，包括meshgeneration的运算法则、最佳节的编号方案以及显示结果。建筑学，作为一种完全致力于空间表现的学科，可以从交互式计算机绘图技术中充分受益。现在，我已经完成室内设计中自动建构图象和分析的功能。1．3用于室内设计的建筑设计概念及其定义完成一个自动化的室内设计需要对设计原则进行总体把握，然后把它们综合成数据组，并调和成适当的程序以使设计简洁、灵活机动、透明易懂、多样并具有环境适应性。今天的室内设计涉及到很多现代科技的应用，例如空调、声响控制、合成墙板、地板材料、钢板、钢筋混凝土、吊顶、空框架以及预制配件。这就需要根据图象中标注的数据来确定空间和对象。工作类型可分为：1．空间布置方式2．颜色设计3．照明设计4．表面装饰和再次装饰设计5．家具和附件布置1．3．1各种空间形式这是指为满足功能和心理需要而形成的室内空间的各种形式，它们可以被分为以下几种空间：1．公共空间：它包括展览、文化、教育、医疗、福利、学校、博物馆、礼堂、医院、庙宇、神殿等空间环境。2．商业空间：包括各种餐馆(日式、中式、西式等)、咖啡馆、酒吧、迪斯科厅、自助餐厅、公共剧场、小吃店、商业街、便民店、超级市场、百货商店、专卖店、商业中心、时装店、蓑容院、陶瓷店等等。3．居住空向：包括私人住宅、综合住宅、共管住宅和休间别墅等等。4．办公空间：包括办公建筑、银行、证券公司、政府办公楼、保险公司、报社出版社、建筑公司、写字楼等等。n交互式计算机绘图在建造图形上，尤其是在复杂几何图形的有限基元分析上，优势是显而易见的，这一点将在本文第四章详细论述。我已经将这些技术运用在计算机绘图输入上，包括meshgeneration的运算法则、最佳节的编号方案以及显示结果。建筑学，作为一种完全致力于空间表现的学科，可以从交互式计算机绘图技术中充分受益。现在，我已经完成室内设计中自动建构图象和分析的功能。1．3用于室内设计的建筑设计概念及其定义完成一个自动化的室内设计需要对设计原则进行总体把握，然后把它们综合成数据组，并调和成适当的程序以使设计简洁、灵活机动、透明易懂、多样并具有环境适应性。今天的室内设计涉及到很多现代科技的应用，例如空调、声响控制、合成墙板、地板材料、钢板、钢筋混凝土、吊顶、空框架以及预制配件。这就需要根据图象中标注的数据来确定空间和对象。工作类型可分为：1．空间布置方式2．颜色设计3．照明设计4．表面装饰和再次装饰设计5．家具和附件布置1．3．1各种空间形式这是指为满足功能和心理需要而形成的室内空间的各种形式，它们可以被分为以下几种空间：1．公共空间：它包括展览、文化、教育、医疗、福利、学校、博物馆、礼堂、医院、庙宇、神殿等空间环境。2．商业空间：包括各种餐馆(日式、中式、西式等)、咖啡馆、酒吧、迪斯科厅、自助餐厅、公共剧场、小吃店、商业街、便民店、超级市场、百货商店、专卖店、商业中心、时装店、蓑容院、陶瓷店等等。3．居住空向：包括私人住宅、综合住宅、共管住宅和休间别墅等等。4．办公空间：包括办公建筑、银行、证券公司、政府办公楼、保险公司、报社出版社、建筑公司、写字楼等等。n5．消tlt*-问：包括旅馆、体育设施、海滨胜地、娱乐建筑、小旅店、游乐场、俱乐部、健康中心等等。6．宣内空间：包括室内家具、室内色彩协调、灯光照明等等。如今，许多人很重视用闲暇时间经营自己的生活空间。这样的休闲方式使人们可以通过自身的努力拥有一个能表达情感的具有个性的轻松环境。大量的以这种方式享用闲暇时光的人正是室内设计的推动力量，由此可见室内设计的主要作用是服务于当代社会。社会的含混而不断变化的需要迫使空间设计出现独特的构思并不断发展。90年代末和21世纪初正流行于表达一种“建立复杂空间和城镇”的概念。“复杂”在这里表示一种基于高度判断力和高度灵敏的感觉力的“组合协调”且“令人放心”的独特设计方式。进一步说，“空间的发展”是为了使每个人可以和其他人以人性的方式真实而愉快的交往，而不是仅仅为了土地和房地产的开发。基于如上所述的背景，下面我将具体描述这种室内设计流派的设计原则。公共空闻，必须拥有一个独特的、新奇的、壮观的或划时代的设计。例如博物馆的艺术长廊需要被设计建造成具有纪念意义并结构独特的形式。这就需要精心组合室内以一步步展示上述的效果。商业空间t一个高质量、高理性的完全新奇的外观是设计的主流。典型的设计创造出一种亲切友好的气氛，提供一个令人愉悦的、豪华的具有不可抵挡吸引力的环境。办公空间t设计，是为了使职员在每个办公室都能将注意力集中在他们的工作上。体闲空间，应该具有新奇的形状和时尚的外观。居住空间·特别要强调设计的个性和装备的完善、生活的方便。家具作为室内附属品应该被安排得有足够的可变动性。颜色和灯光应符合居住者的年龄、品位和需求。以下进一步描述居住空间：育婴室和儿童室：婴儿首先需要的是安全。允许家具自由活动的空间应是最小的，颜色应与年龄相适合，并应提供玩具的储藏空间，使用不会破碎且较重的物品，小垫子和地毯应是非过敏性的，有灯光照明但不眩目且无强烈反射。青少年室：通常有一个书桌、一个可做沙发的长椅、一个书柜、唱片架和高保真音响设备以及舒适的躺椅。选择颜色应该大胆，并且有巨幅的图片、不规则4n的家具和不只一种图案的织物。应提供经受得起粗暴使用坚固耐久的坚固材质的家具。且要满足主人在室内的兴趣爱好。起居宣：布置合理是指那种适应居住者生活方式的、每个部分被赋予适当功能的、有两个以上视觉焦点的、创造出一种气氛的起居室。它要给出用于交谈、嗜好、打电话、读写、看电视、娱乐的各部分空间。家具应被安排得允许适当的改变和移动(见图1)。餐厅：应该被设计在居住者生活和间家具可以是非正式的法国乡村情调、早期的美国风格或者一些非传统的现代形式或吉普赛式。可布置普通照明并点缀宜人的电烛台，但光线应该可调节。卧室：应该是个性化的、轻松的、安静的，反映着居住者的个性。要尽可能利用沙发、桌椅、书架、小钢琴创造舒适的环境。灯和空调开关以及电话应靠近床。厨房：精心设计可使它有效、舒适、方便、独具特色、节省空间、减少劳动量并反映个性。颜色鲜明。橱柜与水槽、排烟风扇相组合。浴室：雅致而整洁的瓷砖地面、温暖的白色灯光、提供储藏间和衣柜以存放私人物品。1．3．2色彩设计1666年艾萨克·牛顿(]-s8acNewton)发现了第一个色彩系统。如今已有很多系图1起居宣家只布置统：Munsell、Ostward、NTSC、YIQ、CMY、HSV、HLS、C．I．E．、Ridgeway、Lovibond以及很多别的系统。所有系统都可以很好地辨别颜色、命名颜色以及使颜色标准化。这些系统对工业、油漆业、艺术家、纺织厂、建筑师以及数不清的行业都非常有用。但室内设计者不能接受那种毫无情感的固定的生硬的色彩系统。室内设计者用艺术的而不是科学的方式考虑色彩。他们最重视的是创造完美的心理环境。有许多色彩协调的理论并不适合于室内设计领域。既然科学的色彩系统缺乏情感的美感，那么没有任何色彩公式可以适合所有的情况和个性。在颜色现象的研究上，专家断定很少有人生来就有评价和协调色彩的本能。5n的家具和不只一种图案的织物。应提供经受得起粗暴使用坚固耐久的坚固材质的家具。且要满足主人在室内的兴趣爱好。起居宣：布置合理是指那种适应居住者生活方式的、每个部分被赋予适当功能的、有两个以上视觉焦点的、创造出一种气氛的起居室。它要给出用于交谈、嗜好、打电话、读写、看电视、娱乐的各部分空间。家具应被安排得允许适当的改变和移动(见图1)。餐厅：应该被设计在居住者生活和间家具可以是非正式的法国乡村情调、早期的美国风格或者一些非传统的现代形式或吉普赛式。可布置普通照明并点缀宜人的电烛台，但光线应该可调节。卧室：应该是个性化的、轻松的、安静的，反映着居住者的个性。要尽可能利用沙发、桌椅、书架、小钢琴创造舒适的环境。灯和空调开关以及电话应靠近床。厨房：精心设计可使它有效、舒适、方便、独具特色、节省空间、减少劳动量并反映个性。颜色鲜明。橱柜与水槽、排烟风扇相组合。浴室：雅致而整洁的瓷砖地面、温暖的白色灯光、提供储藏间和衣柜以存放私人物品。1．3．2色彩设计1666年艾萨克·牛顿(]-s8acNewton)发现了第一个色彩系统。如今已有很多系图1起居宣家只布置统：Munsell、Ostward、NTSC、YIQ、CMY、HSV、HLS、C．I．E．、Ridgeway、Lovibond以及很多别的系统。所有系统都可以很好地辨别颜色、命名颜色以及使颜色标准化。这些系统对工业、油漆业、艺术家、纺织厂、建筑师以及数不清的行业都非常有用。但室内设计者不能接受那种毫无情感的固定的生硬的色彩系统。室内设计者用艺术的而不是科学的方式考虑色彩。他们最重视的是创造完美的心理环境。有许多色彩协调的理论并不适合于室内设计领域。既然科学的色彩系统缺乏情感的美感，那么没有任何色彩公式可以适合所有的情况和个性。在颜色现象的研究上，专家断定很少有人生来就有评价和协调色彩的本能。5n有超过十万种色彩能被混合或被制作出来，虽然我们实际使用的色彩很少超过100种。这就需要描述、度量、使用颜色的清楚的术语。我们如下定义它们：色相：颜色的技术术语。航：色调加上白色。暗色：色调加上黑色。调和色：色调加上黑色和白色。亮度：色彩的相对黑度和白度a色度或饱和度：颜色的纯度、强度和亮度。和谐的效果可以通过大量组合这些颜色取得。这里有三个十分简单的颜色组合公式：单色组合；只用一种颜色但具有不同的色度(强度)和亮度(偏暗或偏亮)。如果需要愉悦可人的效果可再加入白色以调味或加入一点黑色。使用质感很强的织物来增加趣味。对比强烈的组合；也叫做补色组合。通过使用一个暖色和一个冷色再加一些白色来取得效果。并使用一点黑色使临近的颜色更富丽、更鲜明。在任何两种色彩的组合中都十分重要的是，必须使用三、四种通常的光谱色。例如，如果在一个房间里红色和绿色被同时使用，红色则应比绿色暗一些。如果红色亮到偏粉红色，则绿色也应同样偏亮；否则，就会形成不和谐的、冲突的色彩组合。颜色协调组合的秘诀在于：如果使用通常的光谱色，无论怎么组合也不会出现颜色冲突。兰色组合：用两种暖色和一种冷色，或用两种冷色和一种暖色可以获得有趣的三色组合。年龄、气候、地理和大量其他因素影响人们的色彩选择。例如，老人经常喜欢强烈的、明亮的色彩。性格内向的人倾向柔和、冷调、6红色—政瑰色—粉红色黄色一金色—柠檬色暖色系列橙色—桃色一珊瑚色褐色—米色一茶色蓝色—绿松石色一黄绿色绿色．_檄榄绿一墨绿色冷色系列紫色白色银色米色一麦片色黄色亮色系列绿色橙色红色蓝色暗色系列紫色咖啡色n压抑的色彩：性格外向的人则倾向于高饱和度、暖调的色彩。以下列出颜色协调的一些基本法则：·纯色、亮色和白色共同作用并且最好衬在明亮的背景上。·纯色、暗色和黑色共同作用并最好有一个较暗的背景。●亮色、暗色和调和色相互可以很好协调。●亮色和冷色可使房间显得更大。·尽可能使用普通的光谱色。·要有黑与白的对比。·要有亮与暗的对比。●要有暖色和冷色的对比。●黑色和白色是与所有颜色协调的中间色。·不要使用面积相等的亮色。●不要使用面积相等的暗色。●不要使用面积相等的对比色。●不要使用面积相等的明亮或强烈的色彩。●不要使用面积相等的阴暗色彩。●不要使用面积相等的暖色和冷色。1．3．3照明设计一间设计得好的房间应该具有适当的照明。适当的灯光可以加强色彩、采光、线条感、质感、情感效果，并能创造大气氛。不适当的灯光会引起头晕、紧张、眼睛疲劳，甚至由于可见度低而造成事故。房间中需要两种基本的照明：普通照明以及在工作区的局部照明或称作业照明。普通照明能从几种方式获得：穹拱灯光、周边灯光、窗帘后灯光、吊灯、墙面凹进处灯光以及壁灯。普通照明应该有7到10个尺烛光(照度单位)。轻便灯其或同类的设备提供局部照明。根据任务不同，局部照明有15到200个尺烛光不等。开关应安置在每个房间的入口处以便当人进出房间时可以自动开关灯。由于白炽灯能增加黄色，人造灯光使颜色产生意想不到的效果。因此，如果白炽灯呈现兰色，则产生绿色的投影；红色则产生橙色的投影。为迎合居住者个性的特殊设计使用特殊的灯光强度和灯光分布。展望未来发展趋势，将使用更多n压抑的色彩：性格外向的人则倾向于高饱和度、暖调的色彩。以下列出颜色协调的一些基本法则：·纯色、亮色和白色共同作用并且最好衬在明亮的背景上。·纯色、暗色和黑色共同作用并最好有一个较暗的背景。●亮色、暗色和调和色相互可以很好协调。●亮色和冷色可使房间显得更大。·尽可能使用普通的光谱色。·要有黑与白的对比。·要有亮与暗的对比。●要有暖色和冷色的对比。●黑色和白色是与所有颜色协调的中间色。·不要使用面积相等的亮色。●不要使用面积相等的暗色。●不要使用面积相等的对比色。●不要使用面积相等的明亮或强烈的色彩。●不要使用面积相等的阴暗色彩。●不要使用面积相等的暖色和冷色。1．3．3照明设计一间设计得好的房间应该具有适当的照明。适当的灯光可以加强色彩、采光、线条感、质感、情感效果，并能创造大气氛。不适当的灯光会引起头晕、紧张、眼睛疲劳，甚至由于可见度低而造成事故。房间中需要两种基本的照明：普通照明以及在工作区的局部照明或称作业照明。普通照明能从几种方式获得：穹拱灯光、周边灯光、窗帘后灯光、吊灯、墙面凹进处灯光以及壁灯。普通照明应该有7到10个尺烛光(照度单位)。轻便灯其或同类的设备提供局部照明。根据任务不同，局部照明有15到200个尺烛光不等。开关应安置在每个房间的入口处以便当人进出房间时可以自动开关灯。由于白炽灯能增加黄色，人造灯光使颜色产生意想不到的效果。因此，如果白炽灯呈现兰色，则产生绿色的投影；红色则产生橙色的投影。为迎合居住者个性的特殊设计使用特殊的灯光强度和灯光分布。展望未来发展趋势，将使用更多n回路的配电箱以使起居室、餐厅、卧室、浴室、书房、厨房以及户外环境具有更加协调的色彩和灯光。134装修和再装修使用颜料、涂料、清漆、油漆、上光剂、虫漆、油、蜡或别的化学品去保护和装饰表面。装修和再装修使用石头、大理石、木板、雕塑、各种雕刻、东方屏风、古董、铜器、砖、古镜、瓷砖、钙华、石膏等。在这个艺术和技术高度发展的时代，装饰品的使用很少受到限制。这些装修可用于地板、墙面、天花板、家具、门窗上。应该首先注重色彩和灯光的协调。135家具和摆设家具和摆设的布置应与居住者的生活方式相适应。应给每个地方赋予适当的功能并制造出一种气氛。可选择使用对称或不对称的布置方式。8n回路的配电箱以使起居室、餐厅、卧室、浴室、书房、厨房以及户外环境具有更加协调的色彩和灯光。134装修和再装修使用颜料、涂料、清漆、油漆、上光剂、虫漆、油、蜡或别的化学品去保护和装饰表面。装修和再装修使用石头、大理石、木板、雕塑、各种雕刻、东方屏风、古董、铜器、砖、古镜、瓷砖、钙华、石膏等。在这个艺术和技术高度发展的时代，装饰品的使用很少受到限制。这些装修可用于地板、墙面、天花板、家具、门窗上。应该首先注重色彩和灯光的协调。135家具和摆设家具和摆设的布置应与居住者的生活方式相适应。应给每个地方赋予适当的功能并制造出一种气氛。可选择使用对称或不对称的布置方式。8n第二章对象模块和数据表现方法2．1使用模型化原理对象结构的一个重要应用是在一个系统中对不同对象的设计和表现。建筑系统的设计，例如建筑外观造型、结构布局和室内设计，通常使用计算机辅助设计(CAD)方法。而图形方法也常用于经济、金融、机构化、科学、社会和环境系统。这些项目的对象表现系统经常被建筑模拟在各种各样的状态下执行。仿真的结果能作为一条报告代码或作为一个基础判断系统。为了在这些不同的应用下有效，一个图形包必须用到建筑操作图表的系统来表现不同的方法。模型(系统创造和操作)可能采用图示方式定义，或他们可能完全描写。图形模型或所谓几何模型由几何实体代表系统的构成部分。本论文题目属于计算机图形应用范畴，文中的术语模型表示计算机产生的几何图形。在模型表示方面，系统的组成部件显示为几何结构，用符号表示相互之间的关系。描写一个模型的信息通常利用几何(geometric)和非几何(nongeometric)数据综合体。前一章里说明了那些基本设计原理的派生。几何信息包括：用于定位对象组件的坐标，用于定义部件结构的原始输出和属性函数，以及用构造部件间连接的数据。非几何信息包括正文标签、算法和确定有关模型工作特性，指定模型信息有三种方法：一、把信息储存作为数据结构模件，例如一个表格；二、指定过程的信息，如表2．1所示；三、用符号层次描写预制构件。表2．1过程信息表格符号代码几何说明标识对象1坐标和其他参数椅子对象2架子对象3桌子对象4冰箱9n2．1．1符号表现层次我的模型是基于不同的抽象层建立起来的符号层次。关于世界模型(WorldModeI)接础预制构fl：来说定义为简单模型类适宜的几何形状。这些基础符号往往形成复合目标，叫做模块，进而，由这些模块的不同组合形成高层模块。作为实例研究，为工作区安排设置布局。每个工作区有～批家具和附件。表示家具和附件的基本符号有：办公桌、椅子、架子、文件橱、冰箱、床、计算机架等。更高对象分成另一个工作区，有不同的家具集合。实例通过指定尺寸，设备布置和定向定义一个基础符号。每个工作区的范围应正好适合一个分区，分区也含这个工作区，并提供家具之间的过道。重复符号的归类在每个高层形式更复杂。图2．1包括符号可扩展为形成不同房间的符号簇，当然也可构成不周的楼层，不同的建筑物。其外表位置不同，其复杂度也不同。困2．1莱设施布局的两层体系描述F．C．=文件柜2．1．2模型软件～些通用图形系统，例如GKS，不能为大众模型设计所应用。必要的处理子程序和数据结构的模型化程序作为单独模型化包，并且图形包适合于模型化包接口。图形例程的目的在于提供产生和操作最后显示的方法。相比之下，模型例程提供一种方法，在符号层次情况下，定义和重新安排模型表示。然后用于显示图形常规处理例程·系统，例如可应用PHIGS和图形库(GL)在硅图形设备(SilicOilGraphicsInc)10n2．1．1符号表现层次我的模型是基于不同的抽象层建立起来的符号层次。关于世界模型(WorldModeI)接础预制构fl：来说定义为简单模型类适宜的几何形状。这些基础符号往往形成复合目标，叫做模块，进而，由这些模块的不同组合形成高层模块。作为实例研究，为工作区安排设置布局。每个工作区有～批家具和附件。表示家具和附件的基本符号有：办公桌、椅子、架子、文件橱、冰箱、床、计算机架等。更高对象分成另一个工作区，有不同的家具集合。实例通过指定尺寸，设备布置和定向定义一个基础符号。每个工作区的范围应正好适合一个分区，分区也含这个工作区，并提供家具之间的过道。重复符号的归类在每个高层形式更复杂。图2．1包括符号可扩展为形成不同房间的符号簇，当然也可构成不周的楼层，不同的建筑物。其外表位置不同，其复杂度也不同。困2．1莱设施布局的两层体系描述F．C．=文件柜2．1．2模型软件～些通用图形系统，例如GKS，不能为大众模型设计所应用。必要的处理子程序和数据结构的模型化程序作为单独模型化包，并且图形包适合于模型化包接口。图形例程的目的在于提供产生和操作最后显示的方法。相比之下，模型例程提供一种方法，在符号层次情况下，定义和重新安排模型表示。然后用于显示图形常规处理例程·系统，例如可应用PHIGS和图形库(GL)在硅图形设备(SilicOilGraphicsInc)10n这样建模和图形功能可集成在一个包中。在一个应用模型化包中可得到的符号是根据应用程序的类型而定义和构建的。三维(3D)能更好的用于布局显示。以下说明是用于接口或与图形例程集成的模块功能的特点。一个小房间的3D室内设计依赖于嵌套进行创造一个组织的结构。当每个结构被放入阶层，系统分配一适宜的转化，以便它将正确适合于总体模型。这里我建立了房间的布局，把家具放在不同的位置或者定位在世界模型结构中形成一个房间。2．2属性和基元数据2．2．1属性实体属性作为基元的性质：即，类型属性描述了怎样显示给定的基元。分别用线、圆、层、文本及其位置与颜色、线型、字体、颜色和区域填充图形。这种分类下的数据用于设置输出基元的单个类或组的属性信息。通过给实体加属性，自动提取材料清单及其他数据形成图形显示信息。材料能自动选出票据，查看在图表形式里的信息和阐述数据及其它列表的目录。为了避免聚集，属性数据块在图形文件中不可见(Invisible)。为了修改使用相似实体的对象，符号能组织成～个数据块，分开和重组或形成新的嵌套，包括属性定义标签和在新块定义内的初始块。下面给出一种用命令控制属性显示和编辑的过程：·ATTDISP在绘画过程中控制属性的能见度·ATTEDIT在绘画过程中改变放鬣之后属性值。·ATTEXT选出属性值和模块信息，存在一份报告里。·ATTREDEF重新规定一个模块和它相关的属性。·DDATTEXT执行属性提取。·DDEDIT显示编辑没属性定义。·DDATTE显示编辑属性能让用户进行编辑。上述控制命令提示在AutoCAD软件里更有用的。但是，在PHIGS系统中，存储数据块、提取和操作被基元的定义所处理。属性块的数据用PushAttribute()，和PopAttribute()在应用程序表现出来。在以下面描写逻辑图形分类基元图形数据输入和显出基元之间的数据关系。表格2．2说明属性的总结。n这样建模和图形功能可集成在一个包中。在一个应用模型化包中可得到的符号是根据应用程序的类型而定义和构建的。三维(3D)能更好的用于布局显示。以下说明是用于接口或与图形例程集成的模块功能的特点。一个小房间的3D室内设计依赖于嵌套进行创造一个组织的结构。当每个结构被放入阶层，系统分配一适宜的转化，以便它将正确适合于总体模型。这里我建立了房间的布局，把家具放在不同的位置或者定位在世界模型结构中形成一个房间。2．2属性和基元数据2．2．1属性实体属性作为基元的性质：即，类型属性描述了怎样显示给定的基元。分别用线、圆、层、文本及其位置与颜色、线型、字体、颜色和区域填充图形。这种分类下的数据用于设置输出基元的单个类或组的属性信息。通过给实体加属性，自动提取材料清单及其他数据形成图形显示信息。材料能自动选出票据，查看在图表形式里的信息和阐述数据及其它列表的目录。为了避免聚集，属性数据块在图形文件中不可见(Invisible)。为了修改使用相似实体的对象，符号能组织成～个数据块，分开和重组或形成新的嵌套，包括属性定义标签和在新块定义内的初始块。下面给出一种用命令控制属性显示和编辑的过程：·ATTDISP在绘画过程中控制属性的能见度·ATTEDIT在绘画过程中改变放鬣之后属性值。·ATTEXT选出属性值和模块信息，存在一份报告里。·ATTREDEF重新规定一个模块和它相关的属性。·DDATTEXT执行属性提取。·DDEDIT显示编辑没属性定义。·DDATTE显示编辑属性能让用户进行编辑。上述控制命令提示在AutoCAD软件里更有用的。但是，在PHIGS系统中，存储数据块、提取和操作被基元的定义所处理。属性块的数据用PushAttribute()，和PopAttribute()在应用程序表现出来。在以下面描写逻辑图形分类基元图形数据输入和显出基元之间的数据关系。表格2．2说明属性的总结。n这样建模和图形功能可集成在一个包中。在一个应用模型化包中可得到的符号是根据应用程序的类型而定义和构建的。三维(3D)能更好的用于布局显示。以下说明是用于接口或与图形例程集成的模块功能的特点。一个小房间的3D室内设计依赖于嵌套进行创造一个组织的结构。当每个结构被放入阶层，系统分配一适宜的转化，以便它将正确适合于总体模型。这里我建立了房间的布局，把家具放在不同的位置或者定位在世界模型结构中形成一个房间。2．2属性和基元数据2．2．1属性实体属性作为基元的性质：即，类型属性描述了怎样显示给定的基元。分别用线、圆、层、文本及其位置与颜色、线型、字体、颜色和区域填充图形。这种分类下的数据用于设置输出基元的单个类或组的属性信息。通过给实体加属性，自动提取材料清单及其他数据形成图形显示信息。材料能自动选出票据，查看在图表形式里的信息和阐述数据及其它列表的目录。为了避免聚集，属性数据块在图形文件中不可见(Invisible)。为了修改使用相似实体的对象，符号能组织成～个数据块，分开和重组或形成新的嵌套，包括属性定义标签和在新块定义内的初始块。下面给出一种用命令控制属性显示和编辑的过程：·ATTDISP在绘画过程中控制属性的能见度·ATTEDIT在绘画过程中改变放鬣之后属性值。·ATTEXT选出属性值和模块信息，存在一份报告里。·ATTREDEF重新规定一个模块和它相关的属性。·DDATTEXT执行属性提取。·DDEDIT显示编辑没属性定义。·DDATTE显示编辑属性能让用户进行编辑。上述控制命令提示在AutoCAD软件里更有用的。但是，在PHIGS系统中，存储数据块、提取和操作被基元的定义所处理。属性块的数据用PushAttribute()，和PopAttribute()在应用程序表现出来。在以下面描写逻辑图形分类基元图形数据输入和显出基元之间的数据关系。表格2．2说明属性的总结。n表格2．2设计属性OutputPrimitiveAssociatedAttribute—SettingBundled-AttributeTypeAttributesFunctionsLineTypesetLinetypesetPolylinelndexWidthsetLineWidthScaleFactorsetPolylineRepresemationColorsetPolylineColorlndexFillAreaFillStylesetInteriorStylesetInteriorlndexFillColorsetInteriorColorlndexsetInteriorRepresentationPatternsetInteriorStylelndexSetPattemRepresentationSetPattemSizeSetPatternReferencePointTextFontsetTextFontsetTextlndexColorsetTbxtColorlndexsetTbxtR．epresentationSizesetCharacterHeightSetCharacterExpansionFactorOdentationsetCharacterUpVectorSetTextPathSetTextAlignmemMakerTypesetMakerTypesetPolymakerlndexSizesetMakerSizeScaleFactorsetPolymakerRepresentionColorsetPolymakerColorlndex2．2．2基元数据基本上，我将基元,1t]re分成三种不同的类别。以下定义了使用的标准术语：·模型化基元：建模系统对象的预制构件。例如机械设计系统中的线，一个分子模型中的球形，图形设计系统中的Eh参数定义的表面。·图形基冗：在图形包中使用的基元，执行的操作有视图变形，剪切和着色。·输出基元，输出装置重新确认(显示处理器单元指令)。他们可能是线、点、帧缓冲中的象素或许更复杂的实体、多边形或填充圆。上述三种基元可用于精确的进行三维模拟。用其适当值来指定输出的属性。图形数据库(OpenGraphicsLibrary)系统用GL_2D或GL_3D来处理2-D或3一D基元，GL—COLOR用处理GL一3D—COLOR_TEXTURE或GL_4DCOLORTEXTURE的基元。以下列举了一些基元的类型，代码和相关联数据表现反馈矩阵句法：12n表格2．2设计属性OutputPrimitiveAssociatedAttribute—SettingBundled-AttributeTypeAttributesFunctionsLineTypesetLinetypesetPolylinelndexWidthsetLineWidthScaleFactorsetPolylineRepresemationColorsetPolylineColorlndexFillAreaFillStylesetInteriorStylesetInteriorlndexFillColorsetInteriorColorlndexsetInteriorRepresentationPatternsetInteriorStylelndexSetPattemRepresentationSetPattemSizeSetPatternReferencePointTextFontsetTextFontsetTextlndexColorsetTbxtColorlndexsetTbxtR．epresentationSizesetCharacterHeightSetCharacterExpansionFactorOdentationsetCharacterUpVectorSetTextPathSetTextAlignmemMakerTypesetMakerTypesetPolymakerlndexSizesetMakerSizeScaleFactorsetPolymakerRepresentionColorsetPolymakerColorlndex2．2．2基元数据基本上，我将基元,1t]re分成三种不同的类别。以下定义了使用的标准术语：·模型化基元：建模系统对象的预制构件。例如机械设计系统中的线，一个分子模型中的球形，图形设计系统中的Eh参数定义的表面。·图形基冗：在图形包中使用的基元，执行的操作有视图变形，剪切和着色。·输出基元，输出装置重新确认(显示处理器单元指令)。他们可能是线、点、帧缓冲中的象素或许更复杂的实体、多边形或填充圆。上述三种基元可用于精确的进行三维模拟。用其适当值来指定输出的属性。图形数据库(OpenGraphicsLibrary)系统用GL_2D或GL_3D来处理2-D或3一D基元，GL—COLOR用处理GL一3D—COLOR_TEXTURE或GL_4DCOLORTEXTURE的基元。以下列举了一些基元的类型，代码和相关联数据表现反馈矩阵句法：12nPrimitiveTyp_ePointsLinePolygonBitmapPixelRectangleCodeGLPOINTTOKENOLLD4ETOKENorGLLINRRESETTOKENGLPOLyGONTOKENGLBITMAPTOKENGLDRAWPIⅫLToKENOrGLCOPYPE蛆LTOKENGLPASSTHROUGHTOKEN2．3三维图形对象数据表示△5sQcia土￡dDa士aVertex11VertexVertex．．．VertexVertexafloating-pointnumber装饰(外装修或内装修)需要的对象全部以三维形式表示。任何对象或形状都可用图形来描绘：树、花、云、岩石、水、砖、木头质面板、橡胶、纸张、大理石、钢、玻璃、塑料和农物，等等。因此用这些不同的质材来描述对象的方法也很多，这非不为怪。为了实现真实的场景，我们必须使用准确模型对象特征来表示。固体对象表现方式经常分成两大类。范围表现(B—Reps)用一套表面来描述三维内部成分与环境分开。(B-Reps)典型的例子是多边形表面和spline表面。另外，空间划分用来划分空间，把对象包括迸一系列不重叠连续的实体中。一个三维对象的普通空间划分采用octree表示。各种各样表示计划特征和他们的应用将在下节论述。2．3．1多边形表面对象内部最常用在图形是一套多边形表面。许多图形系统利用一套多边形表面来存储对象。这可以简化和加速对象曲面着色和显示全部表面线性方程描述。因此，多边形经常称为“标准图形对象”(StandardGraphicsObject)。在一些情况下，唯一提供多边形表示，但是很多软件包允许对象与其它计划一起描述，例如spline表面用于处理转变对象形状。一个多面体使用多边形定义对象的表面特性。但是对于其它对象来说，表面加以修饰，产生近似的网格多边形。这样的表现方法普遍用于设计和固体模型应用中，因为一旦给定一个表层结构，wireframe轮廓能披迅速显示出来，避免添加周围的边界在多边形表面用阴影方式来着色，对一个曲面的多边形网眼可通过分表面做成更小的多边形表面加以改进。nPrimitiveTyp_ePointsLinePolygonBitmapPixelRectangleCodeGLPOINTTOKENOLLD4ETOKENorGLLINRRESETTOKENGLPOLyGONTOKENGLBITMAPTOKENGLDRAWPIⅫLToKENOrGLCOPYPE蛆LTOKENGLPASSTHROUGHTOKEN2．3三维图形对象数据表示△5sQcia土￡dDa士aVertex11VertexVertex．．．VertexVertexafloating-pointnumber装饰(外装修或内装修)需要的对象全部以三维形式表示。任何对象或形状都可用图形来描绘：树、花、云、岩石、水、砖、木头质面板、橡胶、纸张、大理石、钢、玻璃、塑料和农物，等等。因此用这些不同的质材来描述对象的方法也很多，这非不为怪。为了实现真实的场景，我们必须使用准确模型对象特征来表示。固体对象表现方式经常分成两大类。范围表现(B—Reps)用一套表面来描述三维内部成分与环境分开。(B-Reps)典型的例子是多边形表面和spline表面。另外，空间划分用来划分空间，把对象包括迸一系列不重叠连续的实体中。一个三维对象的普通空间划分采用octree表示。各种各样表示计划特征和他们的应用将在下节论述。2．3．1多边形表面对象内部最常用在图形是一套多边形表面。许多图形系统利用一套多边形表面来存储对象。这可以简化和加速对象曲面着色和显示全部表面线性方程描述。因此，多边形经常称为“标准图形对象”(StandardGraphicsObject)。在一些情况下，唯一提供多边形表示，但是很多软件包允许对象与其它计划一起描述，例如spline表面用于处理转变对象形状。一个多面体使用多边形定义对象的表面特性。但是对于其它对象来说，表面加以修饰，产生近似的网格多边形。这样的表现方法普遍用于设计和固体模型应用中，因为一旦给定一个表层结构，wireframe轮廓能披迅速显示出来，避免添加周围的边界在多边形表面用阴影方式来着色，对一个曲面的多边形网眼可通过分表面做成更小的多边形表面加以改进。nPrimitiveTyp_ePointsLinePolygonBitmapPixelRectangleCodeGLPOINTTOKENOLLD4ETOKENorGLLINRRESETTOKENGLPOLyGONTOKENGLBITMAPTOKENGLDRAWPIⅫLToKENOrGLCOPYPE蛆LTOKENGLPASSTHROUGHTOKEN2．3三维图形对象数据表示△5sQcia土￡dDa士aVertex11VertexVertex．．．VertexVertexafloating-pointnumber装饰(外装修或内装修)需要的对象全部以三维形式表示。任何对象或形状都可用图形来描绘：树、花、云、岩石、水、砖、木头质面板、橡胶、纸张、大理石、钢、玻璃、塑料和农物，等等。因此用这些不同的质材来描述对象的方法也很多，这非不为怪。为了实现真实的场景，我们必须使用准确模型对象特征来表示。固体对象表现方式经常分成两大类。范围表现(B—Reps)用一套表面来描述三维内部成分与环境分开。(B-Reps)典型的例子是多边形表面和spline表面。另外，空间划分用来划分空间，把对象包括迸一系列不重叠连续的实体中。一个三维对象的普通空间划分采用octree表示。各种各样表示计划特征和他们的应用将在下节论述。2．3．1多边形表面对象内部最常用在图形是一套多边形表面。许多图形系统利用一套多边形表面来存储对象。这可以简化和加速对象曲面着色和显示全部表面线性方程描述。因此，多边形经常称为“标准图形对象”(StandardGraphicsObject)。在一些情况下，唯一提供多边形表示，但是很多软件包允许对象与其它计划一起描述，例如spline表面用于处理转变对象形状。一个多面体使用多边形定义对象的表面特性。但是对于其它对象来说，表面加以修饰，产生近似的网格多边形。这样的表现方法普遍用于设计和固体模型应用中，因为一旦给定一个表层结构，wireframe轮廓能披迅速显示出来，避免添加周围的边界在多边形表面用阴影方式来着色，对一个曲面的多边形网眼可通过分表面做成更小的多边形表面加以改进。n由属性和数据基元定义的多边形表面是用顶点坐标相关属性参数来指定的。当输入每个多边形参数后，那些数据将在后来显示中用到或在一个布局操作。多边形数据表可分成两类：几何表和属性表。几何数据表包含顶点坐标指明那些多表形表面的空间定向参数。对象属性的信息包括参数指定那些对象和它的表面反射率和质地特性的透明度。保存几何数据有三种常规方法；建立顶点表，建立边缘表和建立多边形表。对象的每个顶点坐标值存在顶点表里。包括指针指向边缘表，包括指针指向顶点识别每个多边形边缘的顶点。多边形表边缘表识别每个多边形。这个方法在表格2．2说明。另外，单独的对象和他们的组成部分的多边形表面能分配对象的参考数。表2．3显示三种表格列举的那些几何数据(顶点、边缘、多边形)，这是一种方便参考来提供到那些单独的组成部分顶点，边缘和多边形每个对象。此外每对象可有效地使用边表中的数据来画各部分。某些方法必须被开发来利用计算机辅助设计数据，或在建设性的立体几何方面CSG或范围表现B-REP形式中。在最近研究过程中，Henderson和Chuang使用顶点5分类和顶点边缘图来表达3D-shape。他的方法采用顶点(V—E)边缘类型作成对象设计图的方案。对每一单个区域模式的识别要求模式图与内嵌于对象标号图的子图相匹配。其他信息能增加到数据表为了更快提取数据。例如．我们能扩充边缘表，使其含有向前指向多边形包的指针，以便在多边形之间的普通边更迅速能得到。这在混合过程更有用的，同理顶点表也可扩展，为参考边提供数据。表2．3几何数据表现表附加的几何信息通常存在数据表中，如边斜度和每个多边形的坐标范围。当输入顶点时，边斜度能被它计算，并且坐标值定义最小x，Y和z的多边形值。边斜度14n和多边形的边界用于后来的处理方面，例如，曲面描绘。坐标范围也在一些可见表面确定算法的使用。因为几何数据表可以包含复杂对象顶点和边的大量清单，检查数据的一致和完全性是很重要的。当指定顶点，多边形和边时，尤其在交互应用程度一定输入错误一直可能将改变目标的显示内容。数据表内容越多越容易检查输入错误。因此，当使用三数据表(顶点、边缘和多边形)很容易检查，因为它提供了很多信息。可被一个图形包执行检验是：1．每个顶点列举最少两个边缘的端点。2．每个边缘至少作为一个多边形的一部分。3．每个多边形是封闭的。4．每个多边形的边缘至少和另一个如一条公共边。5．如果边缘表中包含多边形指针，那么每边缘的多边形的指针能作为其他的参考。多边形表面数据表现能在几种三维显示过程中处理。为了产生一种3D对象的显示，我们必须在几个过程中表现对象输入数据处理法。这些处理法包括模型化和世界坐标描述和转变，然后对设备坐标调整；可见表面的确认；以及曲面描绘程序的应用。对这些过程来说，我们需要关于那些对象单独表面组成部分的空间定向法的信息。这信息可从顶点坐标值和描述那些方程多边形平面中得到。一个平面的方程形式表示为：(x，Y，z)是平面上任意顶点，常数A，B，C和D只表明平面的性质。A，B，C，和D能在一些平面的三次方程求出，通过他们平面的非线性顶点(NonlinearPoints)。解如下的线性平面方程，可得到选择三个连续多边形顶点(x。，y。，z。)，(x。，y2，z2)和(X3，Y3，z3)，求AID，B／D，C／D的比率如下：使用克莱姆(Crammer’s)规则以固定形式解决这方程：15nA=C=B=D=一xllZX21Z2X31z3xIYlZlx2y2z2X3y323在这个形式里扩充那些决定因数，平面系数的计算如下(2．3)A=yl(Z2一z3)+y2(Z3一Z1)+y3(Zl—z2)B=ZI(X2一X3)+z2(x3一X1)+Z3(XI—X2)C=Xl(Y2一y3)+x2(Y3一YI)+X3(Yl—Y2)(2．4)D=一Xl(Y223一Y322)一X2(Y3Zl—ylz3)一X3(YlZ2-YzZl)当顶点值和它们的信息都输入到多边形数据结构时，A，B，C，和D的值被每个多边形计算且存在其它多边形数据表。正面使用cross—products作为它的三顶点计算法，Vl，v2和v3位置都为逆时针方向定义。建立两向量：第一V。到％，第二从Vl到v3正面的cross—products用公式表示为：N2(v2一V1)E(v3一V1)(2．5)这产生平面参数值A，B及C，D能通过用这些值和其他平面方程的多边形顶点(参考方程2．i)得到求解得出D。平面方程能用一种正面向量N和位置向量P作为任一点，如下所示：16nN·P=-D(2．6)平面方程定位于一个与对象表面有关的空间点。任一点(x，y，z)如果不在用参数A，B，C和D表示的平面上，我们用下列方程来表示：Ax+By+Cz+D≠0根据Ax+By十Cz+D的符号(正或负)可以确定这个点在表面之内或之外：如果Ax+By+cz+D<0，则(x，y，Z)在表面内如果Ax+By+cz+D>0，则(x，Y，z)在表面外这些不等式是在右手座标系内被验证有效。2．3．2曲线和表面三维曲线和表面的显示能从一系列输入定义对象的函数方程或从一套用户指定数据顶点来产生。当指定函数时，包能投影平面显示的曲面方程沿着被投影函数的路径绘制象素。对表面来说，函数描述经常是为了产生它的多边形网．通常，处理三角形的多边形以确保多边形的所有顶点在一平面内。当一组离散的点是用来指定一个对象的形状时，根据应用的限制条件得到指明最佳配合点的函数。Spline是表现弯曲表面类的例子。这种方法通常用来设计新的对象模型，数字绘图(digitizedrawing)并描写动画路径。拟合曲线方法能用于显示数据值图，通过使用回归(regression)技术，例如最小方差法，求一组离散数据的拟合曲线。曲线和表面方程能定义为参数或非参数形式。2．3．3二次曲面(Ouadric)二次曲面(Ouadric)是用二次方程(Quadric)描述的，包括球、椭圆体、tori、paraboloids和hyperboloids。球和椭圆体是普通绘图的基元，而且它们经常在绘图包可提供构造更复杂对象的基元。下面定义每个对象的基本部分。17nN·P=-D(2．6)平面方程定位于一个与对象表面有关的空间点。任一点(x，y，z)如果不在用参数A，B，C和D表示的平面上，我们用下列方程来表示：Ax+By+Cz+D≠0根据Ax+By十Cz+D的符号(正或负)可以确定这个点在表面之内或之外：如果Ax+By+cz+D<0，则(x，y，Z)在表面内如果Ax+By+cz+D>0，则(x，Y，z)在表面外这些不等式是在右手座标系内被验证有效。2．3．2曲线和表面三维曲线和表面的显示能从一系列输入定义对象的函数方程或从一套用户指定数据顶点来产生。当指定函数时，包能投影平面显示的曲面方程沿着被投影函数的路径绘制象素。对表面来说，函数描述经常是为了产生它的多边形网．通常，处理三角形的多边形以确保多边形的所有顶点在一平面内。当一组离散的点是用来指定一个对象的形状时，根据应用的限制条件得到指明最佳配合点的函数。Spline是表现弯曲表面类的例子。这种方法通常用来设计新的对象模型，数字绘图(digitizedrawing)并描写动画路径。拟合曲线方法能用于显示数据值图，通过使用回归(regression)技术，例如最小方差法，求一组离散数据的拟合曲线。曲线和表面方程能定义为参数或非参数形式。2．3．3二次曲面(Ouadric)二次曲面(Ouadric)是用二次方程(Quadric)描述的，包括球、椭圆体、tori、paraboloids和hyperboloids。球和椭圆体是普通绘图的基元，而且它们经常在绘图包可提供构造更复杂对象的基元。下面定义每个对象的基本部分。17nN·P=-D(2．6)平面方程定位于一个与对象表面有关的空间点。任一点(x，y，z)如果不在用参数A，B，C和D表示的平面上，我们用下列方程来表示：Ax+By+Cz+D≠0根据Ax+By十Cz+D的符号(正或负)可以确定这个点在表面之内或之外：如果Ax+By+cz+D<0，则(x，y，Z)在表面内如果Ax+By+cz+D>0，则(x，Y，z)在表面外这些不等式是在右手座标系内被验证有效。2．3．2曲线和表面三维曲线和表面的显示能从一系列输入定义对象的函数方程或从一套用户指定数据顶点来产生。当指定函数时，包能投影平面显示的曲面方程沿着被投影函数的路径绘制象素。对表面来说，函数描述经常是为了产生它的多边形网．通常，处理三角形的多边形以确保多边形的所有顶点在一平面内。当一组离散的点是用来指定一个对象的形状时，根据应用的限制条件得到指明最佳配合点的函数。Spline是表现弯曲表面类的例子。这种方法通常用来设计新的对象模型，数字绘图(digitizedrawing)并描写动画路径。拟合曲线方法能用于显示数据值图，通过使用回归(regression)技术，例如最小方差法，求一组离散数据的拟合曲线。曲线和表面方程能定义为参数或非参数形式。2．3．3二次曲面(Ouadric)二次曲面(Ouadric)是用二次方程(Quadric)描述的，包括球、椭圆体、tori、paraboloids和hyperboloids。球和椭圆体是普通绘图的基元，而且它们经常在绘图包可提供构造更复杂对象的基元。下面定义每个对象的基本部分。17n2．3．3．1球在Cartesian坐标，一个半径为r的球面，用(x，Y，z)表示坐标，满足方程式x2+y2+z2=r2(2．7)在参数中使用经度和纬度角，球面描述为：x=rcos十coseY=rcos巾cosOz=rsim．Ⅱ，2≤由≤Ⅱ／2一Ⅱ≤O≤Ⅱ(2．8)2．3．3．2椭圆体在一个椭球的表面上用Cartesian坐标作为原点，表达式为：使用纬度和经度角，椭圆体的参数表达式为：(2．9)-Ⅱ／2≤击≤“／2．Ⅱ≤O≤Ⅱ(2．io)Torus，superellipsoid和blobby对象，各有自己的形式，十分不同于另一个。2．3．4Sp|．ne表示在绘图应用过程中用Splines来设计曲线和表面形状，为了数字化(digitize)存储计算机的图片，规定那些用于对象的动作路径。那些参数多项式控制点的函数能以插值或以近似方法调整。一条spline曲线的定义、修改和处理都可在控制点上操作。通过交互式选择空间控制点，最初曲线可能被建立一定的位置上。当一系列多项式拟合为给定的控制点时，一些显示或改组曲形状的所有控制点都随之修改。另外，曲线可被移动、旋转和缩放，Spline曲线表示能指定为：1．规定spline的边界条件；蚰曲∞砷曲呻∞∞_HHun=IIXyZn2．3．3．1球在Cartesian坐标，一个半径为r的球面，用(x，Y，z)表示坐标，满足方程式x2+y2+z2=r2(2．7)在参数中使用经度和纬度角，球面描述为：x=rcos十coseY=rcos巾cosOz=rsim．Ⅱ，2≤由≤Ⅱ／2一Ⅱ≤O≤Ⅱ(2．8)2．3．3．2椭圆体在一个椭球的表面上用Cartesian坐标作为原点，表达式为：使用纬度和经度角，椭圆体的参数表达式为：(2．9)-Ⅱ／2≤击≤“／2．Ⅱ≤O≤Ⅱ(2．io)Torus，superellipsoid和blobby对象，各有自己的形式，十分不同于另一个。2．3．4Sp|．ne表示在绘图应用过程中用Splines来设计曲线和表面形状，为了数字化(digitize)存储计算机的图片，规定那些用于对象的动作路径。那些参数多项式控制点的函数能以插值或以近似方法调整。一条spline曲线的定义、修改和处理都可在控制点上操作。通过交互式选择空间控制点，最初曲线可能被建立一定的位置上。当一系列多项式拟合为给定的控制点时，一些显示或改组曲形状的所有控制点都随之修改。另外，曲线可被移动、旋转和缩放，Spline曲线表示能指定为：1．规定spline的边界条件；蚰曲∞砷曲呻∞∞_HHun=IIXyZn2．规定spline矩阵特性的基体；3．规定指定几何限制条件的混和函数(或基本函数)，它指定怎样在曲线上结合沿着曲路径进行计算。2．35圆柱体(Sweep)表示圆柱体转换方式(Sweep)操作可在任何实际实体建模系统中找到，它是通用的自由表面构造工具(freeform)。也就是说，它能定义一个圆柱体(Cylinder)的转换方式。这转变是一个仿射(affine)的转变方案。作为一个功能强大的构件，圆柱体转换方式包括一些特例不同的无限表面建造。推出的表面是用一条直线的一次圆柱体转换方式。不同的方法可由计算实体建模系统表面估计值用的多项式和有理参数曲表面圆柱体转换方式来得到。这种方法能用于变换、旋转以及其它类似特征的三维目标结构。这方法提供给每个对象可在二维形状定义和空间内的路径移动形状的一次圆柱体转换式中指定。固定二维基元，例如圆或长方形作为菜单选项，为提供给圆柱体转换。其它不能精确作为(pJecewise)多项式或推理圆柱体表面转换表示，都是用些特殊过程的表现方案来描述。圆柱体转换面S(u，v)能定义为S(u。v)=A(v)+R(v)[r(v)C(u)](2．11)其中，R(v)为转动框，沿蓑曲轴A(v)改变交集c(u)的形状。通常，圆柱体转换结构能指定任何路径。用圆柱体转换，我们能往里走从一条圆的路径转到从0。到360。之间内任何圆。对无循环(noncircular)路径来说，我们能指定曲函数沿着路径描述路径和旅行的距离。形状、规模和方向沿着圆柱体转换路径而改变。通常这种表现的实际应用在观察房顶板和边缘顶板、墙边缘、圆柱环、门、窗。2．3．6构造立体几何(CSG)该建模法利用集合运算将～些固体体积的面重叠起来，形成一个三维形状。构造立体几何(CSG)常用并、交、或差把两个不同的几何体合为一个新的容积。应用CSG从最初的三维基元例如块、金字塔、圆柱体(Cylinder)、圆锥球和闭合spline表面作起。基元可作为CSG包中的菜单选项，或自己能使用Sweep方法，或Spline结构形成其它模型化的程序。使用CSG方法要建立新三维形状，首先我们选择两基元并且把它们的形状拉到一些空间内。然后我们选择一种操作(并、19n2．规定spline矩阵特性的基体；3．规定指定几何限制条件的混和函数(或基本函数)，它指定怎样在曲线上结合沿着曲路径进行计算。2．35圆柱体(Sweep)表示圆柱体转换方式(Sweep)操作可在任何实际实体建模系统中找到，它是通用的自由表面构造工具(freeform)。也就是说，它能定义一个圆柱体(Cylinder)的转换方式。这转变是一个仿射(affine)的转变方案。作为一个功能强大的构件，圆柱体转换方式包括一些特例不同的无限表面建造。推出的表面是用一条直线的一次圆柱体转换方式。不同的方法可由计算实体建模系统表面估计值用的多项式和有理参数曲表面圆柱体转换方式来得到。这种方法能用于变换、旋转以及其它类似特征的三维目标结构。这方法提供给每个对象可在二维形状定义和空间内的路径移动形状的一次圆柱体转换式中指定。固定二维基元，例如圆或长方形作为菜单选项，为提供给圆柱体转换。其它不能精确作为(pJecewise)多项式或推理圆柱体表面转换表示，都是用些特殊过程的表现方案来描述。圆柱体转换面S(u，v)能定义为S(u。v)=A(v)+R(v)[r(v)C(u)](2．11)其中，R(v)为转动框，沿蓑曲轴A(v)改变交集c(u)的形状。通常，圆柱体转换结构能指定任何路径。用圆柱体转换，我们能往里走从一条圆的路径转到从0。到360。之间内任何圆。对无循环(noncircular)路径来说，我们能指定曲函数沿着路径描述路径和旅行的距离。形状、规模和方向沿着圆柱体转换路径而改变。通常这种表现的实际应用在观察房顶板和边缘顶板、墙边缘、圆柱环、门、窗。2．3．6构造立体几何(CSG)该建模法利用集合运算将～些固体体积的面重叠起来，形成一个三维形状。构造立体几何(CSG)常用并、交、或差把两个不同的几何体合为一个新的容积。应用CSG从最初的三维基元例如块、金字塔、圆柱体(Cylinder)、圆锥球和闭合spline表面作起。基元可作为CSG包中的菜单选项，或自己能使用Sweep方法，或Spline结构形成其它模型化的程序。使用CSG方法要建立新三维形状，首先我们选择两基元并且把它们的形状拉到一些空间内。然后我们选择一种操作(并、19n2．规定spline矩阵特性的基体；3．规定指定几何限制条件的混和函数(或基本函数)，它指定怎样在曲线上结合沿着曲路径进行计算。2．35圆柱体(Sweep)表示圆柱体转换方式(Sweep)操作可在任何实际实体建模系统中找到，它是通用的自由表面构造工具(freeform)。也就是说，它能定义一个圆柱体(Cylinder)的转换方式。这转变是一个仿射(affine)的转变方案。作为一个功能强大的构件，圆柱体转换方式包括一些特例不同的无限表面建造。推出的表面是用一条直线的一次圆柱体转换方式。不同的方法可由计算实体建模系统表面估计值用的多项式和有理参数曲表面圆柱体转换方式来得到。这种方法能用于变换、旋转以及其它类似特征的三维目标结构。这方法提供给每个对象可在二维形状定义和空间内的路径移动形状的一次圆柱体转换式中指定。固定二维基元，例如圆或长方形作为菜单选项，为提供给圆柱体转换。其它不能精确作为(pJecewise)多项式或推理圆柱体表面转换表示，都是用些特殊过程的表现方案来描述。圆柱体转换面S(u，v)能定义为S(u。v)=A(v)+R(v)[r(v)C(u)](2．11)其中，R(v)为转动框，沿蓑曲轴A(v)改变交集c(u)的形状。通常，圆柱体转换结构能指定任何路径。用圆柱体转换，我们能往里走从一条圆的路径转到从0。到360。之间内任何圆。对无循环(noncircular)路径来说，我们能指定曲函数沿着路径描述路径和旅行的距离。形状、规模和方向沿着圆柱体转换路径而改变。通常这种表现的实际应用在观察房顶板和边缘顶板、墙边缘、圆柱环、门、窗。2．3．6构造立体几何(CSG)该建模法利用集合运算将～些固体体积的面重叠起来，形成一个三维形状。构造立体几何(CSG)常用并、交、或差把两个不同的几何体合为一个新的容积。应用CSG从最初的三维基元例如块、金字塔、圆柱体(Cylinder)、圆锥球和闭合spline表面作起。基元可作为CSG包中的菜单选项，或自己能使用Sweep方法，或Spline结构形成其它模型化的程序。使用CSG方法要建立新三维形状，首先我们选择两基元并且把它们的形状拉到一些空间内。然后我们选择一种操作(并、19n交或差)把这两者结合为新的容积对象。要创造其它新的形状还能够使用那些基元构建其它综合体。可将一个对象设计化过程通用=叉结构表现如下：图2．208B路线表现CSG树BNF(BinaryNumberFunction)定义为：：=l}。Lee和Fu6用CSG树处理技术等重新安排一个对象的CSG表示，从而可根据固体特征来形成一定的CSG模型。这些特征可定义为对称轴满足一定几何关系的基元对象的CGS复合，每个基元对象可有自己的坐标。然后，指定一个可将两个初始矩阵进行重叠的模型转换矩阵就可以形成复合形状。当对象以边界表示描述时，光线追踪(Ray．casting)方法常被用于实现处理CSG操作。完成CSG对象设计之后，我们使用光线追踪方法确定对象的外表属性例如形状、容积、质量等等。2．3．7数据库表示工程数据库的概念包含对对象的几何和外表特性以及对象之间关系的描述。数据库中包含的广泛信息使得真实对象能够在生成过程的不同阶段被模拟7。这些关系可能是几何的，例如对象的相对空间位置；也可能是外表的，例如其它对象对某一对象大小的控制方式。在这部分，将提出用于表示对象及其内部联系的数据库的设计。该设计基于几何设计过程的世界模型(WorldModel)(GeometricDesignProcess)(GDP)8。最初用于室内设计编程语言的流水线环境中。n交或差)把这两者结合为新的容积对象。要创造其它新的形状还能够使用那些基元构建其它综合体。可将一个对象设计化过程通用=叉结构表现如下：图2．208B路线表现CSG树BNF(BinaryNumberFunction)定义为：：=l}。Lee和Fu6用CSG树处理技术等重新安排一个对象的CSG表示，从而可根据固体特征来形成一定的CSG模型。这些特征可定义为对称轴满足一定几何关系的基元对象的CGS复合，每个基元对象可有自己的坐标。然后，指定一个可将两个初始矩阵进行重叠的模型转换矩阵就可以形成复合形状。当对象以边界表示描述时，光线追踪(Ray．casting)方法常被用于实现处理CSG操作。完成CSG对象设计之后，我们使用光线追踪方法确定对象的外表属性例如形状、容积、质量等等。2．3．7数据库表示工程数据库的概念包含对对象的几何和外表特性以及对象之间关系的描述。数据库中包含的广泛信息使得真实对象能够在生成过程的不同阶段被模拟7。这些关系可能是几何的，例如对象的相对空间位置；也可能是外表的，例如其它对象对某一对象大小的控制方式。在这部分，将提出用于表示对象及其内部联系的数据库的设计。该设计基于几何设计过程的世界模型(WorldModel)(GeometricDesignProcess)(GDP)8。最初用于室内设计编程语言的流水线环境中。n世界模型表现图表结构在其中每个顶点的一种测定体积实体，例如部分，子部分或集；边代表为四种关系：part-of,attachment，constraint和assembly-component。图23表示一个世界模型图表结构的例子。一个顶点的属性如下说明：名称：用户提供的一个符号名称类：对象所属的类表。这些类为系统绘画编译器的规划部件提供语义信息。其中的一些类还具有进一步的类型说明和附加的几何信息。VolumeClass：定义对象顶点的类别。“part”表示这个顶点是总体的一部分。“AGGREGATE”表示这个顶点是集合或总计。几何描述：描写对象的体积和其组成部分的体积。为了进行程序设计和计算，多面体的表示基于点、边线和表面列表的结构。坐标变换：一个4×4相似变换矩阵当使用在对象坐标模式中的一点时，产生该点在世界参考模型中的坐标。外表性质：材料的表面修整。基元参数：对象顶点表现一个处理过程被存在坐标轴内的基元对象的一个实例。图2．3世界模型数据结构21n世界模型相关数据结构是一种单调的数据表示形式，它包括一个用数据形式描述对象外表性质的表。这个模型在用户处理相关性和数据时十分灵活。允许用户直接对对象进行操作，从而创建对象之间的关系。数据库类型可以通过导入或(减少)冗余数据而得到。下表描述了对象数据参考方案的一个单调表示。这样的数据集合是由设计对象的属性得来的。表2．4相关表格(世界模型)PNAM[EFLOORTILES删LLSWindowsCeilingHeaterT曲leBedRefrigeratorNPOSPositionVerticalColorTranslationRotationScaleMaterialM耐xPolygonMatrixMatdxMaCixMatl"ixParameters3t100⋯0．0)3if00⋯0．0)3if00⋯0．0)3盯00，0．O)3ff0⋯0．0．0)3珂00⋯00)(Commercial)Primitive1、，pe31100，00)Polygon31100，0．o)3110～0．0．0)31100⋯00)3110⋯0．0．0)3110⋯00o)(Commercial)Gcomet．Dala31100，oo)Polygon31100，00)3110～o．oo)31[o⋯oo．0)3f(o．o，⋯oo)3f(o～o．o．0)(Commercial)CommerciaColor3110～oo0)SvhereRadiusParameters3f(00，0．0)3110～0．0．o)3I"(00∥0．0)(Commercial)CommereiaTranslat．3110o，o．o)RectangleEdgeParameters31100，0．0)3f(00⋯00)3110⋯o．o．o)(commercial)CommerciaRoration3t[00，00)BoxV01．Para．Parameters3110⋯00o)31[0～00o)3110⋯0．0．0)(Commercial)IntegerPolarCommerniaScaleVmnnEllipsoidC确rdinateParameters3110⋯00．0)3110⋯o．0：0)3110⋯o．o．o)(Commercial)MaterialIntegerVolumeCommerciaTypeVa王ueBoxP啪eterParameters3f(0．0，0．o)3t【oor．o．o)3即～ooo)(Commercial)表2．5关系数据库(基元参数)PnameFloorW“lsWindowTablcHeaterCeilingRefrigeratJBedSpreadLightTilesDim．4x4Std4x10g,0．2，60．2x4R=2．44．12．4in“<10inti-10R1'05Area16nixel24x24x940aixeI96nixel0．8pix．10．56192pix236pix236pix256ColorBlackWhGreyTintedBrownMetalWhiteLightWh沁WhiIeWh沁AshGfernPositionx“，y2424．24,24xpY2*3018,6，8Xll，YSTop-6。-2,9-28,-5，3-28,-5。3Top应用程序通过数据库系统读取记录时发生的主要事件如图2--5中所示。(根据软件的不同可能还有其它的事件，但这些事件不在本文的讨论范围之内。)·应用程序A向数据库管理系统发送一条读取记录的指令。应用程序定义用户所需的数据类型，并给出段或记录的关键字。·数据库管理系统获得应用程序A使用的外模式(schema)，并查询数据描述。·数据库管理系统获得规范模式，并且确定所用的逻辑数据类型。n·数据库管理系统检查内模式(外表数据库描述)并且确定读取哪些外表记录。·数据库管理系统向计算机操作系统发出命令，指示它读取需要的记录。·操作系统与存放数据的外表存储器相交互。·所需的数据在内存和那些系统缓冲区之间传递。·数据库管理系统比较外模式和规范模式，并获得应用程序所需的数据逻辑记录，以外模式声明的数据之间进行的所有数据转换都由数据库管理系统完成。·数据库管理系统将数据从系统缓冲区传送到应用程序A的工作区。·数据库管理系统在返回调用结果时向应用程序提供状态信息，其中包括任何错误指示。·然后，应用程序就可以对其工作区内的数据进行操作了。n图2．4基于数据库管理系统的应用程序24n第三章设计分析和计算方法3．1函数方程函数方程是可以用来精确描述对象形状的方程的集合，如2．3节所述，室内设计涉及到无数的需精确描述的对象形状。对象的外部形状是可通过线条、曲线和立7Y体(Hermite，Beta，Rational，andB—Splines)来表示的。贝塞尔曲线具有构造对象形状并将它们精确定位的特殊方程。部分方程式，如平面、曲线和曲面已在第二章中描述过了(详见2．3节)，而复杂的形状则需要用下面介绍的数学方法进行描述。3．2曲线和曲面的数学描述方法应用于图形学中的曲线和曲面公式，当其数学模型包含在它们的模块中时，它们就能被精确表示。各个模块间的关系简图见右图。对象基元数学表示方法描述如下：3．2．1厄米(Hermite)插值法nIWorld)U厄米插值法是在一系列点和导数间进行插值的。在立方体中，这些导数是一阶导数，相应的曲线在空间上是连续的，并介于一阶导数(C9)之间。当(Po，P．，．．．，Plll)为m+1个要插值的点时，(P1。，P1。¨，P1111)为一阶向量导数的对应值。当变量u变化时，第i段曲线可用下式表达：lJQ．(u)=∑∑岛k(u)P¨+kj-ok-O公式中函数gjk(u)是厄米插值法的基本函数goo(t)=2t3．3t2+1gol(t)；-2t3+3t2(3．2)25(3．1)n第三章设计分析和计算方法3．1函数方程函数方程是可以用来精确描述对象形状的方程的集合，如2．3节所述，室内设计涉及到无数的需精确描述的对象形状。对象的外部形状是可通过线条、曲线和立7Y体(Hermite，Beta，Rational，andB—Splines)来表示的。贝塞尔曲线具有构造对象形状并将它们精确定位的特殊方程。部分方程式，如平面、曲线和曲面已在第二章中描述过了(详见2．3节)，而复杂的形状则需要用下面介绍的数学方法进行描述。3．2曲线和曲面的数学描述方法应用于图形学中的曲线和曲面公式，当其数学模型包含在它们的模块中时，它们就能被精确表示。各个模块间的关系简图见右图。对象基元数学表示方法描述如下：3．2．1厄米(Hermite)插值法nIWorld)U厄米插值法是在一系列点和导数间进行插值的。在立方体中，这些导数是一阶导数，相应的曲线在空间上是连续的，并介于一阶导数(C9)之间。当(Po，P．，．．．，Plll)为m+1个要插值的点时，(P1。，P1。¨，P1111)为一阶向量导数的对应值。当变量u变化时，第i段曲线可用下式表达：lJQ．(u)=∑∑岛k(u)P¨+kj-ok-O公式中函数gjk(u)是厄米插值法的基本函数goo(t)=2t3．3t2+1gol(t)；-2t3+3t2(3．2)25(3．1)n写成矩阵形式为：这里glo(t)=t3—2t2+tgIl(t、=t3一t2【900(t)勘l(t)g．．(t)】_[t33t2t1][H](33)Coonsl0川提出了一个曲面的表示方法。基本思想是使用四条边界瞳线来表示一个曲面。一个简单的Coons曲面可用下式表示：Q(u，V)。壶‘(u)P(i，V)+言与(V)P(uJ)‘邑静(u)fieV)P(1J)(3·4)或用矩阵形式表示为：Qcu，V，=c‘cu，￡cu，，[；箸：v)]+Pcu，。，Pcu，t，，l，fo．。(。V、)]．e‘cu，￡cu，，[；{?盘娶}{；][￡fo。(。V，)]上式中P(u，0)，P(u，1)，P(O，v)和P(1，v)为边界曲线；P(O，o)，P(O，1)，PO，0)和P(1，1)为角点坐标。fo(t)和fI(t)为混合方程。应注意到混合方程必须满足剐)=6ij,6日为克罗内克尔增量(Kroneckerdelta)。这样，简单的Coons曲面不能约束交叉边界导数。因此，在用复合曲面时不可能保证高阶导数的连续性。为了使用户能定义交叉边界导数，要求有四个混合边界曲线方程：岛。(t)，‰。(t)，鲡(t)，及g¨(t)，现在，此曲面可写为：Q(u，V)=妻杰P(r’01(i，V)gri(u)+蓦I岛Ir、oj’(uj)&j(V)一{三01二1二1三1rn(iJ)gri(u)glj(v)(3．5’、●●●●，●●●_、●●OO121O之3O23Ol-，—．．．．．．．．．．．．。．，．．．．．．．．．．．．．．．．L=Hncoons公式非常有用并且很普及，它需要对大量数据进行定义。一个简化矩阵形式方程式的方法是利用边界方程，如此，方程式可简化为：Q(u，v)=【g。0(u)gol(u)gIo(u)gll(u)]【P】混合方程需满足g∞(v)gol(V)glo(v)gll(v)g(iJ)=gli(I’(j)=6o(3·6)g。；0)=gop0)=90PO)=g。P0)=0厄米插值法的基本函数(3．1)和(3．2)满足了这些条件。322贝塞尔(Bezier)曲线和曲面根据概率论和概率统计理论的二项分布式，m次尝试成功1次的概率u为：‰(u)2n]ui(1妒’(37)公式中i=O⋯1⋯mand0≤u≤1现在考虑一个由控制端点顺序形成的多边形，【Vo，V”¨，V。】通过考虑以下规则可得到与这些端点有关的概率B。(u)：从端点V。开始，以概率U移到下个端点，以概率I-U停留在当前端点。此时，经过m次尝试后，在端点V。处的概率B。(u)为Qm(u)2；§‰(u)V-(3·8)另外，因Bm(u)是一个概率密度函数，所以三Bm(u)V；21ncoons公式非常有用并且很普及，它需要对大量数据进行定义。一个简化矩阵形式方程式的方法是利用边界方程，如此，方程式可简化为：Q(u，v)=【g。0(u)gol(u)gIo(u)gll(u)]【P】混合方程需满足g∞(v)gol(V)glo(v)gll(v)g(iJ)=gli(I’(j)=6o(3·6)g。；0)=gop0)=90PO)=g。P0)=0厄米插值法的基本函数(3．1)和(3．2)满足了这些条件。322贝塞尔(Bezier)曲线和曲面根据概率论和概率统计理论的二项分布式，m次尝试成功1次的概率u为：‰(u)2n]ui(1妒’(37)公式中i=O⋯1⋯mand0≤u≤1现在考虑一个由控制端点顺序形成的多边形，【Vo，V”¨，V。】通过考虑以下规则可得到与这些端点有关的概率B。(u)：从端点V。开始，以概率U移到下个端点，以概率I-U停留在当前端点。此时，经过m次尝试后，在端点V。处的概率B。(u)为Qm(u)2；§‰(u)V-(3·8)另外，因Bm(u)是一个概率密度函数，所以三Bm(u)V；21n多项式序列B；。(u)被称为Berstein多项式，由于他们是所有小于等于in次的多项式矢量空间的基础，因此他们形成Berstein基础。对于特定的位置，以及控制端点的顺序来说，公式3．8可以被看作一个Berstein近似值。这个公式是m+1个端点的加权平均值，Berstein多项式即为加权因子，它被定义为in次贝塞尔曲线。注意到在区域0

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