1、新 世 纪 计 算 机 基 础 教 育 丛 书 丛 书 主 编 谭 浩 强计 算 机 图 形 技 术 与 CA D何 薇 主 编清 华 大 学 出 版 社( 京 ) 新 登 字 158 号内 容 简 介本 书 共 分 9 章 。 第 1 章 介 绍 了 近 年 来 计 算 机 图 形 技 术 的 发 展 及 应 用 , 以 及 计 算 机 图 形 设 计 的 基 本方 法 。 第 2 , 3 章 介 绍 了 常 用 图 形 输 入 与 输 出 设 备 的 工 作 原 理 , 特 别 是 显 示 器 的 工 作 原 理 。 第 4 , 5 章 介 绍 了图 形 元 素 的 生 成 算 法 与 编
2、 程方 法 , 其 中包 括 点 、 直 线、 圆 弧 、 椭 圆 弧 、 二 次 曲 线 、 自 由 曲 线 与 曲 面 等 的 生 成 算 法 以 及 二 维 图 形 的 填 充 算 法 。 第 6 , 7 章 介 绍了 图 形 的 几 何 变 换 方 法 、 图 形 的 裁 剪 、 消 隐 与 真 实 感图 形 生 成 技 术 。 第 8 章 介 绍 了 常 用 图 形 图 像 文 件 的 格 式 。 第 9 章 介 绍 了 Aut oCAD 2000 的 使 用 方 法 。 本 书 适 合 高 等 学 校 相 关 专 业 作 为 教 材 , 也 可 供 读 者 自 学 使 用 。版 权
3、 所 有 , 翻 印 必 究 。 本 书 封 面 贴 有 清 华 大 学 出 版 社 激 光 防 伪 标 签 , 无 标 签 者 不 得 销 售 。书 名 : 计 算 机 图 形 技 术 与 CAD作 者 : 何 薇 主 编出 版 者 : 清 华 大 学 出 版 社 ( 北 京 清 华 大 学 学 研 大 厦 , 邮 编 100084) h tt p :/ / ww w .t up .t si ngh ua .e du .cn印 刷 者 : 北 京 国 马 印 刷 厂发 行 者 : 新 华 书 店 总 店 北 京 发 行 所开 本 : 787 1092 1/ 16 印 张 : 18 字 数 :
4、 412 千 字版 次 : 2001 年 9 月 第 1 版 2001 年 9 月 第 1 次 印 刷书 号 : ISB N 7-302-04644-1/ T P 2755印 数 : 0001 5000定 价 : 21 .00 元21世 纪 终 于 来 临 了 , 在 新 的 世 纪 , 人 们 自 然 对 未 来 有 许 多 美 好 的 愿 望 和 设 想 。 现 代 科 学 技 术 的 飞 速 发 展 , 改 变 了 世 界 , 也 改 变 了 人 类 的 生 活 。 作 为 新 世 纪 的 大 学 生 , 应 当 站 在 时 代 发 展 的 前 列 , 掌 握 现 代 科 学 技 术 知
5、 识 , 调 整 自 己 的 知 识 结 构 和 能 力 结 构 , 以 适 应 社 会 发 展的 要 求 。 新 世 纪 需 要 具 有 丰 富 现 代 科 学 知 识 、 能 够 独 立 解 决 面 临 任 务 、 充 满 活 力 、 有 创 新 意 识 的 新 型 人 才 。掌 握 计 算 机 知 识 和 应 用 无 疑 是 培 养 新 型 人 才 的 一 个 重 要 环 节 。 计 算机 既 是 现 代 科 学 技 术 的 结 晶 , 又 是 大 众 化 的 工 具 。 学 习 计 算 机 知 识 不 仅是 为 了 掌 握 一 种 技 能 , 更 重 要 的 是 : 它 能 启 发 人
6、 们 对 先 进 科 技 的 向 往 , 激 发 创 新 意 识 , 推 动 对 新 知 识 的 学 习 , 培 养 自 学 能 力 , 锻 炼 动 手 实 践 的 本 领 。 因 而 它 是 高 等 学 校 全 面 素 质 教 育 中 极 为 重 要 的 一 部 分 。自 20 世 纪 80 年 代 初 以 来 , 高 等 学 校 中 计 算 机 教 育 ( 尤 其 是 非 计 算 机专 业 中 的 计 算 机 教 育 ) 发 展 迅 速 , 计 算 机 教 育 的 内 容 不 断 扩 展 , 程 度 不 断提 高 , 它 所 起 的 作 用 也 愈 来 愈 显 著 。在 实 践 中 , 大
7、 家 已 认 识 到 , 计 算 机 应 用 人 才 队 伍 是 由 两 部 分 人 组 成 的 : 一 部 分 是 计 算 机 专 业 出 身 的 计 算 机 专 业 人 才 , 他 们 是 计 算 机 应 用 人 才队 伍 中 的 骨 干 力 量 ; 另 一 部 分 是 各 行 各 业 中 应 用 计 算 机 的 人 员 。 这 后 一部 分 人 一 般 并 非 从 计 算 机 专 业 毕 业 , 他 们 人 数 众 多 , 既 熟 悉 自 己 所 从 事 的专 业 , 又 掌 握 计 算 机 的 应 用 知 识 , 善 于 用 计 算 机 作 为 工 具 去 解 决 本 领 域 中的 任
8、 务 。 他 们 是 计 算 机 应 用 人 才 队 伍 中 的 基 本 力 量 。 事 实 上 , 大 部 分 应 用 软 件 都 是 由 非 计 算 机 专 业 出 身 的 计 算 机 应 用 人 员 研 制 的 。 他 们 具 有 的这 个 优 势 是 其 他 人 难 以 代 替 的 。 从 这 个 事 实 可 以 看 到 在 非 计 算 机 专 业 中深 入 进 行 计 算 机 教 育 的 必 要 性 。非 计 算 机 专 业 中 的 计 算 机 教 育 , 无 论 目 的 、 内 容 、 教 学 体 系 、 教 材 、 教 学 方 法 等 各 方 面 都 与 计 算 机 专 业 有
9、很 大 的 不 同 , 决 不 应 该 照 搬 计 算 机 专业 的 模 式 和 做 法 。 全 国 高 等 院 校 计 算 机 基 础 教 育 研 究 会 自 1984 年 成 立以 来 , 始 终 不 渝 地 探 索 高 校 计 算 机 基 础 教 育 的 特 点 和 规 律 ; 在 80 年 代 中期 , 最 早 提 出 了 按 层 次 进 行 教 育 的 方 案 。 计 算 机 应 用 是 分 层 次 的 , 不 同 的人 在 不 同 的 层 次 上 使 用 着 计 算 机 ; 同 样 , 计 算 机 教 育 也 是 分 层 次 的 , 以 适 应 不 同 应 用 层 次 的 要 求
10、。 全 国 有 一 千 多 所 高 等 学 校 、 几 百 个 专 业 , 学 校 的 类 型 、 条 件 和 基 础 差 别 很 大 , 不 可 能 按 同 一 模 式 、 同 一 要 求 、 同 一 内 容 进 行 教 学 。 按 层 次 组 织 教 学 , 可 以 使 不 同 专 业 、 不 同 学 校 能 够 根 据 自 己 的 情 况选 择 教 学 内 容 , 做 到 “各 取 所 需” 。经 过 十 多 年 的 实 践 , 几 经 调 整 , 许 多 高 校 形 成 了 按 以 下 三 个 层 次 组 织教 学 的 方 案 : 第 一 层 次 为 计 算 机 公 共 基 础 , 学
11、 习 计 算 机 基 本 知 识 和 基 本 操作 ; 第 二 层 次 为 计 算 机 技 术 基 础 , 内 容 包 括 程 序 设 计 、 数 据 库 、 网 络 和 多 媒 体 等 ; 第 三 层 次 为 计 算 机 应 用 课 程 , 结 合 专 业 应 用 的 需 要 学 习 有 关 计 算 机应 用 课 程 。 每 一 层 次 中 设 立 若 干 门 课 程 , 包 括 必 修 课 和 选 修 课 。1988 年 起 , 我 们 根 据 层 次 教 学 方 案 , 组 织 编 写 了 “ 计 算 机 基 础 教 育 丛 书” , 邀 请 有 丰 富 教 学 经 验 的 专 家 学
12、者 先 后 编 写 了 20 多 种 教 材 , 由 清 华 大 学 出 版 社 出 版 。 丛 书 出 版 后 , 迅 速 受 到 广 大 高 校 师 生 的 欢 迎 , 对 高 等 学 校的 计 算 机 基 础 教 育 起 了 积 极 的 推 动 作 用 。 广 大 读 者 反 映 这 套 教 材 定 位 准确 , 内 容 丰 富 , 通 俗 易 懂 , 符 合 广 大 非 计 算 机 专 业 学 生 的 特 点 。 许 多 高 校都 采 用 了 我 们 编 写 的 教 材 。 丛 书 总 发 行 量 达 到 700 多 万 册 , 这 在 全 国 是罕 见 的 。在 新 世 纪 来 临
13、之 际 , 我 们 在 该 丛 书 成 功 的 基 础 上 组 织 了 这 套 “新 世 纪 计 算 机 基 础 教 育 丛 书” , 以 适 应 新 形 势 的 要 求 。 本 丛 书 有 以 下 特 点 :( 1) 内 容 新 颖 。 根 据 新 世 纪 的 需 要 , 重 新 确 定 丛 书 的 内 容 , 以 符 合 计算 机 科 学 技 术 的 发 展 和 教 学 改 革 的 要 求 。 本 丛 书 除 保 留 了 原 丛 书 中 经 过实 践 考 验 、 且 深 受 群 众 欢 迎 的 优 秀 教 材 外 , 还 新 编 写 了 许 多 新 的 教 材 , 在这 些 教 材 中 反
14、 映 了 近 年 来 迅 速 得 到 推 广 应 用 的 一 些 计 算 机 新 技 术 , 以 后 还 将 根 据 发 展 不 断 补 充 新 的 内 容 。( 2) 适 合 按 层 次 组 织 教 学 的 需 要 。 在 新 世 纪 大 多 数 学 校 是 采 用 层 次教 学 模 式 的 , 但 不 同 的 学 校 和 专 业 所 达 到 的 层 次 不 同 , 本 丛 书 采 用 模 块 形式 , 提 供 了 各 种 课 程 的 教 材 , 内 容 覆 盖 高 校 计 算 机 基 础 教 育 的 三 个 层 次 。 既 有 供 理 工 类 专 业 用 的 , 也 有 供 文 科 和 经
15、 济 类 专 业 用 的 ; 既 有 必 修 课 的 教材 , 也 包 括 一 些 选 修 课 的 教 材 供 选 用 。 各 类 学 校 都 可 以 从 中 选 择 到 合 适的 教 材 。( 3) 符 合 大 学 非 计 算 机 专 业 学 生 的 特 点 。 本 丛 书 针 对 非 计 算 机 专 业学 生 的 特 点 , 以 应 用 为 目 的 , 以 应 用 为 出 发 点 , 强 调 实 用 性 。 本 丛 书 的 作者 都 是 长 期 在 第 一 线 从 事 高 校 计 算 机 基 础 教 育 的 教 授 和 副 教 授 , 对 学 生的 基 础 、 特 点 和 认 识 规 律
16、有 深 入 的 研 究 , 在 教 学 实 践 中 积 累 了 丰 富 的 经 验 , 可 以 说 , 每 一 本 教 材 都 是 他 们 长 期 教 学 经 验 的 总 结 。 在 教 材 的 写 法 上 , 既 注 意 概 念 的 严 谨 和 清 晰 , 又 特 别 注 意 采 用 读 者 容 易 理 解 的 方 法 阐 明看 似 深 奥 难 懂 的 问 题 , 做 到 例 题 丰 富 , 通 俗 易 懂 , 便 于 自 学 。 这 一 点 是 本丛 书 一 个 十 分 重 要 的 特 点 。 书 是 写 给 读 者 看 的 , 读 者 如 果 看 不 懂 , 只 能 算 写 作 的 失
17、败 。( 4) 采 用 多 样 化 的 形 式 。 除 了 文 字 教 材 这 一 基 本 形 式 外 , 有 些 教 材 还 配 有 习 题 解 答 和 上 机 指 导 , 我 们 还 准 备 采 用 现 代 教 学 方 式 , 陆 续 制 作 电子 出 版 物 , 以 利 于 学 生 自 学 。总 之 , 本 丛 书 的 指 导 思 想 是 : 内 容 新 颖 、 概 念 清 晰 、 实 用 性 强 、 通 俗 易懂 、 层 次 配 套 。 简 单 概 括 为“ : 新 颖 、 清 晰 、 实 用 、 通 俗 、 配 套 ”。 我 们 经 过 多年 实 践 形 成 的 这 一 套 行 之
18、有 效 的 创 作 风 格 相 信 会 受 到 广 大 读 者 欢 迎 。 判别 一 本 书 的 优 劣 , 读 者 最 有 发 言 权 。本 丛 书 多 年 来 得 到 各 方 面 人 士 的 指 导 、 支 持 和 帮 助 , 尤 其 是 得 到 全 国高 等 院 校 计 算 机 基 础 教 育 研 究 会 的 各 位 专 家 和 各 高 校 的 老 师 们 的 支 持 和帮 助 , 我 们 在 此 表 示 由 衷 的 感 谢 。本 丛 书 肯 定 有 不 足 之 处 , 竭 诚 希 望 得 到 广 大 读 者 的 批 评 指 正 。丛 书 主 编 全 国 高 等 院 校 计 算 机 基
19、础 教 育 研 究 会 理 事 长谭 浩 强2000 年 1 月 1 日 近 年 来 , 计 算 机 图 形 学 及 CAD 技 术 发 展 较 快 , 特 别 是 与 此 相 关的 支 持 计 算 机 图 形 技 术 的 硬 件 与 软 件 的 迅 速 更 新 与 变 化 , 都对 教 材 的 编 写 提 出 了 更 高 的 要 求 。为 了 满 足 广 大 读 者 的 需 要 , 我 们 在 1995 年 出 版 的 微 型 计 算 机 图 形 技 术 与 编 程 方 法 一 书 的 基 础 上 , 结 合 多 年 教 授 该 课 程 的 经 验 以 及 在 计 算机 图 形 图 像 实
20、验 室 开 展 科 研 工 作 的 经 验 , 重 新 编 写 了 这 本 教 材 。本 书 共 分 为 9 章 , 包 括 计 算 机 图 形 技 术 概 论 、 常 用 计 算 机 图 形 的 输 入 输 出 设 备 、 基 本 图 形 元 素 生 成 算 法 、 图 形 变 换 与 图 形 设 计 、 常 用 图 形 图 像 文 件 格 式 以 及 A u t oC AD 2000 的 使 用 。在 本 书 中 , 我 们 力 求 使 读 者 更 多 地 了 解 计 算 机 图 形 系 统 中 有 关 硬 件配 置 方 面 的 基 本 知 识 , 了 解 图 形 图 像 文 件 的 存
21、储 结 构 , 掌 握 图 形 生 成 与 输出 的 基 本 原 理 , 学 会 图 形 设 计 的 基 本 方 法 。本 书 由 何 薇 主 编 , 负 责 全 书 的 统 稿 , 并 编 写 第 4 , 5 , 6 , 7 章 。 石 高 荣 编 写 了 第 1 章 。 王 奇 志 编 写 了 第 2 , 3 章 。 施 家 元 编 写 了 第 8 , 9 章 。由 于 计 算 机 图 形 学 与 CAD 技 术 发 展 迅 速 , 作 者 的 学 识 和 经 验 有 限 ,书 中 难 免 有 不 当 和 错 误 之 处 , 欢 迎 读 者 批 评 指 正 。作 者2001 年 6 月 计
22、 算 机 图 形 设 计 概 论1. 1 计 算 机 图 形 学 的 发 展 及 应 用 11 .1 .1 图 形 信 息 的 计 算 机 处 理 11 .1 .2 图 形 系 统 的 组 成 21 .1 .3 计 算 机 图 形 学 的 应 用 41 .1 .4 计 算 机 图 形 学 的 研 究 内 容 51 .2 计 算 机 图 形 设 计 的 基 本 方 法 51 .2 .1 概 述 51 .2 .2 图 形 显 示 器 的 直 接 程 序 设 计 61 .2 .3 基 于 BI OS 的 图 形 程 序 设 计 91 .2 .4 设 备 驱 动 程 序 及 虚 拟 图 形 设 备 1
23、21 .2 .5 高 级 程 序 设 计 语 言 的 图 形 设 计 及 图 形 库 121 .2 .6 二 维 图 形 标 准 GKS 14习 题 20常 用 图 形 输 入 设 备2 .1 键 盘 和 鼠 标 212 .1 .1 键 盘 212 .1 .2 鼠 标 222 .2 扫 描 仪 222 .2 .1 扫 描 仪 的 用 途 和 种 类 232 .2 .2 扫 描 仪 的 工 作 原 理 242 .2 .3 扫 描 仪 的 性 能 指 标 与 接 口 方 式 252 .2 .4 常 用 扫 描 仪 的 选 购 方 法 272 .2 .5 扫 描 仪 对 计 算 机 的 要 求 28
24、2 .3 数 码 相 机 282 .3 .1 工 作 原 理 282 .3 .2 信 息 存 储 介 质 28 2 .3 .3 图 像 质 量 292 .3 .4 数 码 相 机 的 取 景 器 、 输 出 方 式 和 选 购 参 数 302 .4 数 字 化 仪 312 .5 其 他 输 入 设 备 322 .5 .1 光 笔 322 .5 .2 紫 光 笔 32习 题 33常 用 图 形 输 出 设 备3 .1 显 示 器 343 .1 .1 C RT 显 示 器 的 工 作 原 理 343 .1 .2 显 示 器 的 接 口 标 准 及 显 示 方 式 383 .1 .3 字 符 和 图
25、 形 的 显 示 过 程 563 .1 .4 显 示 器 的 技 术 指 标 573 .1 .5 常 用 的 显 示 器 与 购 买 指 南 593 .2 显 示 卡 603 .2 .1 显 示 卡 的 作 用 与 性 能 指 标 603 .2 .2 显 示 卡 的 接 口 方 式 与 速 度 603 .2 .3 显 示 内 存 与 分 辨 率 和 色 彩 数 的 关 系 613 .2 .4 常 见 的 显 示 卡 及 选 购 623 .3 打 印 机 623 .3 .1 针 式 打 印 机 623 .3 .2 激 光 打 印 机 633 .3 .3 喷 墨 打 印 机 633 .3 .4 多
26、 功 能 打 印 机 643 .4 绘 图 机 65习 题 66二 维 图 形 生 成 的 常 用 算 法4 .1 数 学 基 础 行 列 式 及 矩 阵 运 算 674 .1 .1 行 列 式 674 .1 .2 线 性 变 换 与 矩 阵 704 .2 点 、 直 线 的 生 成 73 4 .2 .1 点 的 生 成 算 法 734 .2 .2 直 线 的 生 成 算 法 784 .3 圆 弧 、 椭 圆 弧 与 二 次 曲 线 894 .3 .1 圆 弧 与 椭 圆 弧 894 .3 .2 二 次 曲 线 的 参 数 拟 合 984 .4 填 充 1034 .4 .1 种 子 填 充 算
27、 法 1034 .4 .2 扫 描 线 转 换 填 充 算 法 105习 题 108自 由 曲 线 与 曲 面5 .1 抛 物 线 参 数 样 条 曲 线 1105 .1 .1 抛 物 线 参 数 样 条 曲 线 的 数 学 表 达 式 1105 .1 .2 曲 线 段 的 光 滑 连 接 1125 .1 .3 抛 物 线 参 数 样 条 曲 线 的 解 题 步 骤 1125 .1 .4 抛 物 线 参 数 样 条 曲 线 的 生 成 算 法 1135 .2 三 次 参 数 样 条 曲 线 1145 .2 .1 分 段 三 次 参 数 向 量 方 程 1145 .2 .2 切 矢 连 续 方
28、程 1155 .2 .3 边 界 条 件 和 切 向 量 方 程 1165 .2 .4 三 次 参 数 样 条 曲 线 的 解 题 步 骤 1175 .3 Bezier 曲 线 1175 .3 .1 Bezier 曲 线 的 数 学 表 达 式 1185 .3 .2 Bezier 曲 线 的 性 质 1205 .3 .3 三 次 Bezier 样 条 曲 线 1215 .4 B 样 条 曲 线 1225 .4 .1 B 样 条 曲 线 的 数 学 表 达 式 1225 .4 .2 三 次 B 样 条 曲 线 1255 .4 .3 三 次 B 样 条 曲 线 的 边 界 条 件 和 反 算 拟
29、合 1275 .4 .4 三 次 B 样 条 曲 线 的 生 成 算 法 1295. 5 曲 面 1305 .5 .1 孔 斯 ( Coons ) 曲 面 1315 .5 .2 Bezier 曲 面 1355 .5 .3 B 样 条 曲 面 138 5 .5 .4 曲 面 片 的 连 接 138习 题 139图 形 变 换6 .1 图 形 的 几 何 变 换 1406 .1 .1 二 维 基 本 几 何 变 换 1406 .1 .2 平 移 变 换 与 齐 次 坐 标 表 示 1446 .1 .3 二 维 基 本 变 换 矩 阵 的 级 联 1466 .1 .4 三 维 基 本 几 何 变 换
30、 1486 .1 .5 三 维 基 本 变 换 矩 阵 的 级 联 1536 .2 投 影 变 换 1546 .2 .1 三 视 图 投 影 1556 .2 .2 正 轴 测 投 影 1566 .2 .3 斜 轴 测 投 影 1596 .2 .4 透 视 变 换 1616 .2 .5 视 向 变 换 1646 .3 图 形 的 裁 剪 1686 .3 .1 窗 口 区 与 视 图 区 1686 .3 .2 窗 口 区 与 视 图 区 之 间 的 坐 标 变 换 1696 .3 .3 二 维 线 段 的 裁 剪 1696 .3 .4 多 边 形 的 裁 剪 1746 .4 图 形 变 换 与 图
31、 形 设 计 1776 .4 .1 绘 制 正 方 形 螺 旋 图 案 1776 .4 .2 绘 制 金 刚 石 图 案 1796 .4 .3 绘 制 鞍 形 图 案 1796 .4 .4 绘 制 螺 旋 线 181习 题 182消 隐 与 真 实 感 图 形 生 成 技 术7 .1 三 维 物 体 表 示 及 常 用 数 据 结 构 1847 .1 .1 平 面 多 面 体 的 几 何 信 息 与 拓 扑 信 息 1857 .1 .2 常 用 数 据 结 构 1867 .2 凸 面 体 隐 藏 线 的 消 隐 189 7 .2 .1 外 法 线 与 可 见 性 判 断 1897 .2 .2
32、外 法 线 向 量 与 平 面 方 程 1907 .3 一 般 物 体 的 隐 藏 线 消 隐 1927 .3 .1 潜 在 可 见 面 的 判 别 1927 .3 .2 包 含 性 检 验 1927 .3 .3 深 度 检 验 1937 .3 .4 确 定 遮 挡 部 位 及 消 隐 1947 .4 隐 藏 面 的 消 隐 1997 .4 .1 深 度 缓 存 消 隐 原 理 1997 .4 .2 深 度 缓 存 消 除 隐 藏 面 1997 .5 有 关 图 形 真 实 感 的 基 本 理 论 2007 .5 .1 简 单 光 照 明 模 型 2017 .5 .2 整 体 光 照 明 模
33、型 204习 题 206图 形 图 像 文 件 格 式8 .1 图 像 文 件 格 式 概 述 2078 .1 .1 图 像 文 件 简 介 2078 .1 .2 图 像 文 件 格 式 分 类 2078 .2 E PS 文 件 格 式 2088 .2 .1 P os tScript 语 言 的 产 生 及 其 基 本 思 想 2088 .2 .2 P os tScript 程 序 中 的 图 形 图 像 描 述 2108 .2 .3 E PS 文 件 的 规 则 2118. 3 T IFF 文 件 格 式 2148 .3 .1 T IF F 文 件 格 式 简 介 2148 .3 .2 T
34、IF F 文 件 格 式 描 述 2148. 4 WM F 文 件 格 式 2168 .4 .1 WMF 文 件 格 式 简 介 2168 .4 .2 WMF 文 件 格 式 描 述 2168. 5 BM P 文 件 格 式 2198 .5 .1 BMP 文 件 格 式 简 介 2198 .5 .2 BMP 文 件 格 式 描 述 2198. 6 其 他 常 见 图 形 图 像 文 件 格 式 2218 .6 .1 P CX 文 件 221 8 .6 .2 GI F 文 件 2228 .6 .3 JP EG 文 件 223习 题 225AutoCAD 使 用 指 南9. 1 A ut oC A
35、D 2000 简 介 2269. 2 基 础 知 识 2289 .2 .1 用 户 界 面 与 菜 单 简 介 2289 .2 .2 坐 标 系 统 2339 .2 .3 绘 图 初 始 化 2339. 3 基 本 绘 图 命 令 2349 .3 .1 画 弧 2349 .3 .2 画 圆 环 2349 .3 .3 画 正 多 边 形 2359 .3 .4 画 椭 圆 2359 .4 目 标 捕 捉 2369 .4 .1 目 标 捕 捉 的 方 法 2379 .4 .2 设 置 隐 含 捕 捉 对 象 2389 .5 线 型 的 设 置 2389. 6 图 形 编 辑 命 令 2399 .6
36、.1 改 变 图 形 的 位 置 2399 .6 .2 改 变 图 形 的 大 小 2409 .6 .3 图 形 复 制 2409 .6 .4 图 形 修 改 2439 .7 选 择 对 象 的 方 法 2459 .8 标 注 对 话 框 2459 .8 .1 设 置 标 注 形 式 2459 .8 .2 修 改 标 注 形 式 2469. 9 文 字 2529 .9 .1 文 字 标 注 2529 .9 .2 字 体 选 择 2529 .9 .3 特 殊 字 符 的 标 注 2539 .9 .4 文 字 修 改 2549. 10 画 剖 面 线 254 9. 11 尺 寸 标 注 2549
37、.11 .1 线 性 尺 寸 标 注 2549 .11 .2 半 径 尺 寸 标 注 2559 .11 .3 角 度 标 注 2569 .11 .4 引 线 标 注 2569 .11 .5 尺 寸 变 量 的 设 置 2579. 12 块 2579. 12. 1 块 的 建 立 2579. 12. 2 块 的 插 入 257习 题 258附 录 AutoCAD 2000 命 令 索 引 259参 考 文 献 271 第 1 章 计 算 机 图 形 设 计 概 论随 着 计 算 机 技 术 的 进 步 , 计 算 机 图 形 技 术 的 发 展 也 愈 来 愈 受 到 人 们 的 重 视 。 计
38、 算 机的 应 用 也 逐 步 由 数 值 计 算 、 数 据 处 理 领 域 向 信 息 处 理 和 知 识 处 理 领 域 拓 宽 。 计 算 机 的 应用 不 断 提 出 各 种 各 样 的 要 求 又 进 一 步 促 进 了 计 算 机 科 学 技 术 的 发 展 和 提 高 。 计 算 机 图 形 学 这 一 新 的 分 支 学 科 的 出 现 , 就 是 计 算 机 应 用 与 计 算 机 技 术 相 互 促 进 的 一 个 范 例 。 在 这一 章 中 , 我 们 简 单 介 绍 计 算 机 图 形 学 的 发 展 及 应 用 和 计 算 机 图 形 设 计 的 基 本 方 法
39、。1 .1 计 算 机 图 形 学 的 发 展 及 应 用1 .1 .1 图 形 信 息 的 计 算 机 处 理与 其 他 形 态 的 信 息 相 比 , 图 形 具 有 直 观 明 了 , 含 义 丰 富 等 种 种 优 点 , 因 此 它 有 着 广 泛的 用 途 。 虽 然 图 形 的 表 示 、 生 成 、 处 理 、 存 储 、 检 索 和 管 理 等 要 比 文 字 复 杂 得 多 , 但 用 计 算 机 处 理 图 形 信 息 比 传 统 的 手 工 或 机 械 方 式 提 高 了 一 大 步 , 它 使 图 形 的 用 途 更 加 广 泛 , 更 加 有 效 , 而 成 本 却
40、 越 来 越 低 。与 图 形 信 息 的 计 算 机 处 理 有 关 的 计 算 机 分 支 学 科 有 三 个 , 它 们 是 图 像 处 理 , 模 式 识 别 和 计 算 机 图 形 学 。(1 ) 图 像 处 理 ( imag e processing)可 见 或 不 可 见 的 图 形 ( 图 像 ) 经 过 量 化 后 送 入 计 算 机 , 由 计 算 机 按 应 用 的 需 要 进 行 图像 增 强 、 复 原 、 分 割 、 重 建 、 编 码 、 存 储 、 传 输 等 处 理 , 需 要 把 加 工 处 理 后 的 图 形 ( 图 像 ) 重 新 输 出 , 这 个 过
41、 程 统 称 为 “ 图 像 处 理” 。(2 ) 模 式 识 别 ( patt ern recognition )图 形 信 息 输 入 计 算 机 后 , 先 对 它 进 行 特 征 抽 取 等 预 处 理 , 然 后 用 统 计 判 定 方 法 或 语 法 分 析 方 法 对 图 形 作 出 识 别 , 最 后 由 计 算 机 按 照 人 们 的 使 用 要 求 给 出 图 形 的 分 类 或 描 述 。(3 ) 计 算 机 图 形 学 ( compu ter gr aphics)使 用 计 算 机 建 立 、 存 储 、 处 理 某 个 对 象 的 模 型 , 并 根 据 模 型 产
42、生 该 对 象 图 形 输 出 的 有关 理 论 、 方 法 与 技 术 , 称 为 计 算 机 图 形 学 。 这 里 所 说 的 对 象 ( object ) , 可 以 是 各 种 实 在 的 物 体 , 如 汽 车 、 房 屋 、 机 械 零 件 等 , 也 可 以 是 抽 象 的 或 者 是 假 想 的 事 物 , 如 天 气 形 势 、 人 口 分 布 、 世 界 各 国 经 济 发 展 增 长 速 度 等 。 无 论 何 种 对 象 , 计 算 机 图 形 学 的 主 要 任 务 是 先 对 这 些 对 象 进 行 描 述 ( 建 模 ) , 然 后 对 描 述 这 些 对 象
43、的 一 组 数 据 或 过 程 进 行 种 种 处 理 , 产 生 能 正 确 反 映 这 些 对 象 某 种 性 质 的 图 形 输 出 , 如 汽 车 外 形 图 、 零 件 加 工 图 、 大 楼 布 局 图 、 人 口 分 布 图 等 。 图 形 生 成 的 方 式 有 被 动 ( pass iv e) 和 交 互 式 ( in teractive ) 两 种 , 前 者 指 图 形 生 成 过 程 中 操 作 员 无 法 对 图 形 进 行 操 纵 和 控 制 , 它 主 要 使 用 在 以 绘 图 机 作 为 输 出 设 备 的 早 期 系 统 中 。 1 交 互 方 式 则 允
44、许 操 作 人 员 控 制 和 操 纵 模 型 的 建 立 和 图 形 的 生 成 过 程 , 模 型 及 其 图 形 可 以边 生 成 、 边 显 示 、 边 修 改 , 直 到 产 生 出 满 意 的 模 型 和 图 形 为 止 。 目 前 , 大 多 数 图 形 系 统 的 工 作 方 式 几 乎 都 以 交 互 式 为 主 。图 像 处 理 、 模 式 识 别 和 计 算 机 图 形 学 三 门 学 科 之 间 的 相 互 关 系 可 以 粗 略 地 用 图 1-1来 表 示 。学 科 的 关 系1 .1 .2 图 形 系 统 的 组 成从 程 序 员 的 角 度 来 看 , 所 有
45、图 形 系 统 在 概 念 上 均 由 四 个 部 分 组 成 。1 . 应 用 数 据 结 构 ( application data structure)应 用 数 据 结 构 实 质 上 是 一 些 数 据 文 件 , 其 中 保 存 着 欲 生 成 图 形 的 那 些 对 象 的 全 部 描述 信 息 , 这 些 信 息 包 括 : 用 于 定 义 该 对 象 所 有 组 成 部 分 的 形 状 和 大 小 的 几 何 信 息 及 有 关 的 拓 扑 信 息 , 用 于 说 明 与 该 对 象 图 形 有 关 的 属 性 信 息 , 如 色 彩 、 纹 理 、 表 面 性 质 等 , 以
46、 及 实 际 问 题 中 还 需 要 涉 及 的 其 他 一 些 非 几 何 数 据 , 如 材 料 、 单 价 、 加 工 要 求 等 , 它 们 往 往 存 放 在 数 据 库 中 。能 够 正 确 地 表 达 出 一 个 对 象 的 性 质 、 结 构 和 行 为 的 所 有 描 述 信 息 , 称 为 这 个 对 象 的 模 型 。 计 算 机 图 形 最 感 兴 趣 的 主 要 是 对 象 的 几 何 性 质 ( 形 状 、 大 小 、 位 置 、 结 构 等 ) , 因 此 , 用 于 刻 画 被 处 理 对 象 几 何 性 质 的 描 述 信 息 就 构 成 了 它 们 的 几
47、何 模 型 。2 . 图 形 应 用 软 件图 形 应 用 软 件 是 系 统 中 的 核 心 部 分 , 它 是 图 形 技 术 在 各 种 不 同 应 用 中 的 抽 象 。 其 主要 功 能 概 括 如 下 :(1 ) 根 据 从 图 形 输 入 设 备 经 由 图 形 支 撑 软 件 送 来 的 命 令 和 数 据 , 构 造 或 修 改 被 处 理对 象 的 模 型 。(2 ) 从 应 用 数 据 结 构 ( 模 型 ) 中 取 出 该 对 象 的 几 何 数 据 及 有 关 属 性 , 按 照 应 用 的 要 求对 它 们 进 行 处 理 , 然 后 使 用 图 形 支 撑 软 件
48、 所 提 供 的 各 种 功 能 , 生 成 该 对 象 的 图 形 并 在 输 出 设 备 上 输 出 。(3 ) 与 图 形 显 示 并 无 直 接 关 系 的 一 些 其 他 处 理 功 能 , 如 性 能 模 拟 、 分 析 计 算 、 后 处 理 、 用 户 接 口 、 系 统 维 护 等 。3 . 图 形 支 撑 软 件图 形 支 撑 软 件 通 常 由 一 组 公 用 的 图 形 子 程 序 所 组 成 , 它 扩 展 了 系 统 中 原 有 的 高 级 语言 和 操 作 系 统 的 图 形 处 理 功 能 , 特 别 是 采 用 标 准 图 形 软 件 如 P H IGS ,
49、GKS , CGI 等 之 后 , 图 形 应 用 软 件 的 开 发 将 得 到 如 下 三 个 方 面 的 好 处 :(1 ) 与 设 备 无 关 。 在 标 准 图 形 软 件 基 础 上 开 发 的 各 种 图 形 应 用 软 件 , 不 必 关 心 具 体设 备 的 物 理 性 能 和 参 数 。 它 们 可 以 在 不 同 的 硬 件 系 统 之 间 方 便 地 进 行 移 植 和 运 行 。(2 ) 与 应 用 无 关 。 标 准 图 形 软 件 的 各 种 图 形 输 入 输 出 处 理 功 能 , 综 合 考 虑 了 多 种 应用 的 不 同 需 要 , 因 此 有 很 好 的 适 应 性 。 2 (3 ) 具 有 较 高 性 能 。 标 准 图 形 软 件 能 够 提
