墓石设计系统渲染功能的ObjectARX实现-毕业论文.doc

1、 本科毕业论文 (科研训练、毕业设计 ) 题 目： 墓石 设计系统渲染功能的 ObjectARX实现 姓 名： 学 院：软件学院 系： 专 业：软件工程 年 级： 学 号： 指导教师 （校内） ： 职称： 指导教师（校外）： 职称： 年 月 日 厦门大学软件学院学士学位论文 2 墓石 设计系统渲染功能的 ObjectARX 实现 摘要 近些年来， 随着 墓石设计 行业的快速发展， 墓石 制品公司 间争夺客户的竞争越来越激烈。对于不懂 图纸 设 计的客户来讲，一张 色彩斑斓 的 设计效果图往往比一堆纵横交错的黑线来得更直观和真实 。 而要渲染出一张美仑美奂的效果图，往往要耗费设计人员大量宝贵的时

2、间。 在此应用背景下，本文利用 VC+和 Autodesk 公司提供的 CAD 二次开发工具 ObjectARX，针对渲染图片库管理和 渲染要素的参数化设定 两个方面进行设计，以 达到 节省设计人员工作时间的目的 。 关键字 墓石设计系统 AutoCAD ObjectARX Render API 渲染 厦门大学软件学院学士学位论文 3 Programming Render Functions For Stone Design Using ObjectARX Abstract As Stone industry develops rapidly in recent years,stone pro

3、duct companies try their best to shoot customers in fierce competition. Compared to a mass of black curves,a colorful picture is mor e attractive to customers.But it takes designers a lot of time to render a model into a shining picture.The paper,which is based on VC+ and ObjectARX progrmme language

4、,chiefly researchs how to manage databases of render materials and how to conveniently configure render preferences. Keywords Stone CAD Design System AutoCAD ObjectARX Render API Render 厦门大学软件学院学士学位论文 4 墓石 设计系统渲染功能的 ObjectARX实现 目录 第一章 引 言 . 5 第一节 什么是墓石设计系统 . 5 第二节 什么是墓石 渲染 . 6 第三节 本文主要内容 . 7 第二章 系统总

5、体设计 . 8 第一节 系统 功能模块图 和 需求分析 . 8 第 二 节 开发工具（ Object ARX）介绍 . 11 第 三 节 AutoCAD数据库 介绍 . 11 第 四 节 Render API库结构解析 . 12 第三章 系统详细设计 . 18 第一节 三 类 文本库 的设计 . 18 第二节 数据库 (access)设计 . 20 第三节 各功能模块详 细 设 计 . 20 第四章 系统运行 结果演示 . 26 结束语 和感想 . 31 致谢 语 . 32 参考文献 . 33 厦门大学软件学院学士学位论文 5 第一章 引言 第一节 什么是墓石设计系统 墓石指的用石头建成的陵墓

6、 。要建成漂亮的陵墓，不仅要在石材加工厂里 把 粗糙、 不规则的石头 磨成方圆有形的石种，还要在设计室里费尽心思地进行造型设计，后一种工作就叫做墓石设计。在墓石行业发展的初期，设计者采用手工制图，主 要依赖的工具是纸和笔，画过的局部造型往往没有可重用性，因此设计过程中存在 许多重复劳动。随着计算机技术的发展，石材设计行业引进了 计算机辅助设 计 ( Computer Aided Design,简称 CAD )技术 ， 从此 进入 了 无纸化设计时代。 计算机辅助设计 ( Computer Aided Design,简称 CAD )技术，是指设计人员 (或用户在产品或工程设计过程中借助于 CAD

7、系统 (硬件、软件 )的帮助来完成设计任务，并达到提高设计质量和缩短设计周期的目的的技术 。 而在所有的 CAD软件系统 中， 由美国 Autodesk公司开发的AutoCAD是目前国内外最广泛使用的计算机辅助绘图和设计软件包 。本文所进行的二次开发也正是以 AutoCAD为平台的。 在 墓石 设计 中，固然包含着需要由人来完成的创造性的工作，但是同时也包含了很多重复性的工作，如大量的计算、绘图等工作。在 CAD技术出现以前，工程设计的全过程都是由人来完成的 .而计算机具有运算速度快、存储数据多、精确度高、有记忆和逻辑判断的能力、可处理图形等特点，这些重复性的工作可以由计算机更快、更好地去完成

8、，这就是把 CAD技术应用在墓石 设计领域的意义所在。 总结起来 CAD技术在 墓石 设计领域具有如下优势 : 提高效率，采用 CAD技术后的结构设计和工程制图的速度大大提高，对于复杂构件和工程细部的设计实现无级缩放，分级设计。 有 利于成组设计，可以广泛应用标准图和标准设计。 修改设计方便，只需对己存储的图纸做局部修改就可成为新图。 易于实现产品数据的标准化。设计单位的产品数据包括设计、图文、技术文档等 ， 标准化 ， 易于设计单位积累产品资源，易于继承历史的知识财富，方便产品数据的存储、传厦门大学软件学院学士学位论文 6 递、转换和理解。 降低设计成本，提高设计质量。 目前，在 墓石设计业

9、 中， CAD技术得到了广泛的应用， CAD技术极大的提高了设计效率和设计精度，减少了设计过程中的差错，并且显著的缩短了设计周期和降低了设计成本 。 但是， 新的东西往往会带来新的问题。 CAD技术的出 现意味着设计人员不仅要懂得设计，还要懂得计算机相关操作知识，而不再是笔一挥就能在图纸上看到所想的东西。再者， AutoCAD并不是针对 单个设计 行业开发的， 所以很多功能都无法满足设计人员工作的需要。比如AutoCAD提供了一个渲染库 ，但却没有提供分类存储，无法进行方便高效的图片库管理。以上二点 促使了 CAD二次开发的兴起，开始出现了为墓石行业量身定做的 CAD软件，即本文所称的墓石设计

10、系统。经过二次设计的 CAD软件 不需要软件操作员有电脑与 CAD的专业操作知识，就可以快速、简便地制成设计图纸，把设计人员的构思真实、完 美地表现出来。 对于完成后的图纸， 系统将自动完成报价与原价管理等工作。 第二节 什么是墓石渲染 用 CAD软件制图，输出的一堆具有几何意义的线条，并不具有直接的视觉冲击力。 比如画一块长方体的墓碑，显示在屏幕上的就是一个由十二 条直线构成的长方体，很难让人们把它和现实生活中见到的有颜色、 有质感的墓碑联系起来。对于非专业设计人员来讲， 一张色彩斑斓设计效果图往往比一堆纵横交错的黑线来得更直观和真实。 所以，当设计者设计完墓石造型后，往往要担当起“画家”的

11、角色，把画出来的每一块石头贴附上与石种相配的图片，并在墓石 周围画上相 宜 的景物。这个工作过程实际上就是模拟现实场景对设计图进行渲染。 渲染完成后， 就可以通过网络传输给客户观看了， 如图 1所示。 图 1 厦门大学软件学院学士学位论文 7 第三节 本文主要内容 渲染工作并不是一件简单的事情，要模拟出真实的场景，不仅要能 模拟 出石料品种、石料花纹疏密、石料加工外理方式（磨光面或者粗糙面）等内部属性，还要能模拟出 太阳光 照、花草树木人 等外部属性 。而要模拟出这些属性，就要设定大量不同的参数。所以 AutoCAD 软件提供的渲染功能 不可避免地 具有参数多，设定繁琐， 渲染效果不好 的缺点

12、。 本文针对墓石设计过程中的渲染工作 进行分析和设计 ,提取墓石渲染过程中主要的工作流程， 对以下这两个方面进行了设计：第一， 通过建立石料图片库、外部景观图片库、背景图片库板、地板料图片库、灯光库 这五大文本数据库， 对渲染图片 进行方便高效的管理 ;第二，把一部分渲染参数固定化，提供精简 了 参数 的 MFC 界面， 用于 设定各种渲染配置， 从而 达到节省设计人员工作时间的目的。 厦门大学软件学院学士学位论文 8 第二章 系统总体设计 第一节 系统功能模块图 和 需求分析 图 2 系统功能模块图如图 2所示。 以下，将给出各个模块的具体需求，每一点描述一个子模块。 1.部材石料选择 部材

13、石料指的是 要 在石头 上贴附的材质 图片 。选择图片时，要从石料库中选择对应的石料名称。所有的石头分为三大类： 墓碑 ，周边，外栅 。所有的墓碑 用一种材质来渲染，周边、外珊也各用一种材质渲染。 根据需要 ，也可以 对 个别的石头选择特殊的材质来渲染 。同时为了扩充石料种类库，要求提供石料种类的删除，添加，修改功能。 另外，要求可以记录下最近使用的材质，和上一次渲染时三大类分别用的是什么材质。 厦门大学软件学院学士学位论文 9 2.渲染精度设定 设定渲染精度，精度高则图片清晰度高，精度低则清晰度低。如果把渲染效果选择为粗糙面，则材 质的效果偏暗淡，如果选择为光面，则材质的效果偏亮。要求 记住

14、上次渲染选定的精度和效果。 3.灯光设定 模拟外部灯光，使效果图中出现阴影等效果，增加效果图真实感。主要设定如下： 周围光设定 太阳光设定 环境光设定 自定义模式：手动设定外部灯光，并提供灯光效果记忆功能，即可见本次的灯光设定命名保存，下次需要时调入使用。 固定组合模式：提供多种常用各种光源的组合模式。 4.背景设定 选择渲染时要用的背景图片，使场景更真实，比如一片天空或一个陵园的景象等。 同时为了扩充背景库，要求提供背景种类的删除，添加，修改功 能。 5.地板料铺设 设定渲染所需的内部铺设石料，实际上是铺设地板料，同时提供地板料的添加，删除，修改功能 。 6.外部景观设定 外部景观，是指树，

15、人， 佛像 等为了模拟实际效果而加入的图片。在选择外部景观时可改变高度，修改其相关属性。系统要求提供外部景观的添加，删除，修改功能。 第二节 开发工具（ Object ARX）介绍 第一小节 ObjectARX简介 第一章中介绍的 AutoCAD是目前在微机中应用最为广泛的 CAD系统，这不仅是因为它功能的强大，更因为其良好的开放性。 Autodesk公司己经提供了四种二 次开发 手 段 : AutoLISP, ADS,ActiveX/VBA(Visual Basic for Application)及 ARX。 AutoLISP是一种解释型语言，只厦门大学软件学院学士学位论文 10 能简单地

16、为 AutoCAD添加新的命令。 ADS应用程序是用 C语言编写且编译过的，作为外部函数能通过 AutoLISP解释器加载并执行。 ActiveX/VBA是通过 ActiveX技术向开发人员提供的在第三方开发环境下进行 AutoCAD二次开发的应用集，该应用集简单易用、功能强大。 ARX（ Acad Runtime eXtend） 应用程序是在 VC+环境下编写且编译过的动态连接库，与AutoCAD共享内存空间，是在 AutoCAD中运行的高效的二次开发应用程序。 ARX是 Autodesk公司推出的最强大的 二次开发工具，它不但支持面向对象的程序设计，而且提供了许多 应用程序接口 (如 OD

17、BC)。具体而言， ARX具有以下显著特征 : 功能强劲。 ARX充分利用 AutoCAD的开放式体系结构，可以监控和处理 AutoCAD各种事件，可以定义 AutoCAD命令 (包括可透明使用的命令 )，可以定义数据库对象，等等。可以说，ARX是在兼具了 Autolisp良好交互性和 ADS良好 综合性的基础上，提高了应用程序的智能化程度。 面向对象。 ARX继承了标准 C+面向对象的特性，提供了访问和控制 AutoCAD及处理 CAD常见事务的六个主要类库。它不但可以像标准 C+一样自定义或由派生得到新类，而且允许定义参与运行时类型识别的新类。 运行性能好。由于每个 ARX应用都是一个动态

18、链接库，它与 AutoCAD系统共享同一内存地址空间，所以 ARX应用能够直接访问 AutoCAD的各种内存对象，既节省了内存开销，又提高了应用程序的运行速度。 ARX上述特性无疑使它成为集成 CAD图形软件和标准数据库的编程接 口中最佳可选的开发工具。 ARX技术将是 CAD软件开发的一个方向。 第二小节 ARX 类库 ARX类库集是用 C+编译的类的集合。利用 ARX进行开发，必须通过 ARX类库集来访问AutoCAD数据库。 ObjectARX环境由以下类库和函数库构成 : 1.AcRx类库 AcRx库提供了系统级的类，用于动态连接库的初试化和连接、运行时类的注册、识别。这个库的基类是 AcRcObject，它提供了以下工具 : 对象运行时类的识别和派生分析 。 在运行时向己有的类附加新的协议 。 对象的相等和关系测试 。 对象拷贝 。