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《浙江大学》 2003年
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基于NPR技术的建筑CAD系统

柳浩  
【摘要】: 随着CAD在各种领域的深入推广,人们对CAD的要求越来越高,改进现有CAD系统所存在的不足日见重要与紧迫。在CAD的研究方面,研究者们越来越多地将研究重点从单纯的造型设计转移到设计过程的本身,寻找CAD系统和实际富有创造性的设计行为之间的最佳结合点。而对于智能CAD系统而言,其核心是辅助方案设计,这就要求系统的显示技术能够把握和反映设计者的设计意图,把复杂的信息用易于理解的方式及时传递给用户,能进行视觉的抽象、概括,以便设计者做出评价。 本文针对这种需要,从家具制造行业和室内装修设计的CAD系统—ECAD的设计和实现出发,提出并实现了一种解决方案:非真实感显示,这样可以更加适合不同行业领域需要的渲染方式。本文介绍了一个能够产生钢笔画绘制效果的CAD系统,系统的主要目标是让用户可以简易有效在计算机上直接产生生动的钢笔画效果。 本文首先对CAD系统的功能现状及CAD技术当前发展重点进行了介绍,并着重分析了在涉及不同行业设计时的CAD系统所存在的问题,对非真实感图形绘制技术以及线绘方法进行综述和分析。 由于非真实感绘制技术与传统的真实感图形绘制的不同,针对非真实感绘制技术的特点,本文提出了系统的渲染体系结构,介绍了系统的非真实感渲染过程;为了更好的支持这个渲染体系结构,提高效率和稳定性,系统在内核选择、开发,体系结构,控制流程和显示模块等方面也做出了相应的设计和实现。 本文着重研究了多重绘制技术在NPR系统中的作用和实现,提出了一种过程式纹理绘制语言Shader。对于每一重绘制,本文采用Shader模型,来获取统一的绘制接口,并取得良好的可扩充性。这种绘制模型能够表现丰富的三维场景材质,从而表现了建筑设计材质种类的多种多样。并且,Shader的操作对象是线和曲面,这样可以让用户更加直观的对物体进行设计,更加符合用户的习惯。文中给出了非真实感渲染三维场景的例子。 为了支持Shader语言、系统的设计和得到良好的显示效果,本文系统地讨论了手工钢笔画的一些显著特点和术语,提出了自己的笔划模型,纹理模型,针对用户的需要,构建了笔划数据库,纹理数据库和Shader库。在Shader语言的实现方面,给出了Shader语言的语法和词法,Shader的基本框架,构建了解释执行Shader语言的解释器。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TP391.72

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