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目录 1

第一章 绪论 1

1.1 电子计算机辅助建筑设计（CAAD）的发展概况 1

1.2 计算机辅助建筑设计的任务 3

1.2.1 设计信息的存贮与检索 3

1.2.2 建筑设计的综合分析与方案比较 4

1.2.3 计算机辅助绘图 4

1.3 计算机辅助设计系统 5

1.3.1 电子数字计算机的简单框图 5

1.3.2 交互式计算机图形显示系统的组成 6

1.3.3 输出设备 8

1.3.4 软件的基本内容 11

1.3.5 计算机辅助建筑设计的常用技法 12

第二章 图形变换 16

2.1 窗口、视图及其坐标变换 16

2.1.1 用户域和窗口区 16

2.1.2 屏幕域和视图区 17

2.1.3 窗口区和视图区的坐标变换 17

2.2 齐次坐标和齐次变换阵 20

2.2.1 齐次坐标和齐次变换阵 20

2.2.2 齐次坐标和齐次变换阵的优点 22

2.3 二维图形变换 23

2.3.1 比例变换 24

2.3.2 错切变换 24

2.3.3 平移变换 25

2.3.5 级联变换 26

2.3.4 旋转变换 26

2.4 三维图形变换 27

2.4.1 比例变换 28

2.4.2 错切变换 29

2.4.3 平移变换 31

2.4.4 旋转变换 31

2.4.5 对称变换阵 34

2.4.6 三面正投影变换阵 35

2.4.7 轴测投影变换阵 35

2.4.8 透视变换阵 36

2.4.9 变换阵的分区 38

2.5 常见几何变换的基本性质 38

3.1 三次样条曲线和三次参数样条曲线 40

第三章 曲线和曲面的拟合 40

3.1.1 三次样条曲线 41

3.1.2 三次参数样条曲线 44

3.2 贝齐尔（Bézier）曲线 47

3.2.1 贝齐尔曲线的数学表达式及其性质 47

3.2.2 三次贝齐尔样条曲线 51

3.3 B样条曲线 51

3.3.1 B样条曲线的数学表达式 52

3.3.2 二次和三次B样条曲线 53

3.3.3 三次B样条曲线的边界条件和反算拟合 58

3.4 曲面拟合 59

3.4.1 直纹曲面 60

3.4.2 孔斯（Coons）曲面 61

3.4.3 贝齐尔（Bézier）曲面 65

3.4.4 B样条曲面 70

3.4.5 旋转曲面 71

3.4.6 拉伸曲面 72

第四章 裁剪技术 76

4.1 “窗口”和“视区” 76

4.1.1“窗口” 76

4.1.2 视区 77

4.1.3 视见变换 78

4.2 二维图形裁剪方法 79

4.2.1 Sutherland-Cohen算法 79

4.2.2 中点分割算法 81

4.2.3 梁友栋—Barsky算法 84

4.2.4 逐次多边形裁剪算法 87

4.2.5 凹多边形裁剪算法 90

4.3 三维图形裁剪方法 92

4.3.1 Sutherland-Cohen算法的扩充 93

4.3.2 梁友栋—Barsky算法 95

4.3.3 齐次线裁剪算法 97

4.3.4 多面体的裁剪算法 99

第五章 图形数据结构及图形数据库 103

5.1 图形数据结构 103

5.1.1 数据结构的基础知识 103

5.1.2 图形数据结构在物体描述中的应用 115

5.2 图形数据库 123

5.2.1 数据库系统的基础知识 123

5.2.2 图形数据库 129

6.1 消去隐线、隐面的两类方法 135

第六章 消隐技术 135

6.2 重叠测试 136

6.3 包含测试 137

6.4 深度测试 137

6.5 优先度测试 138

6.6 多边形面的表面法线方向的计算 139

6.7 多面体背面消隐法 141

6.8 隐藏线的消除 142

6.8.1 任意平面立体隐藏线的消除 142

6.8.2 曲面的消隐算法 144

6.9 深度缓冲器算法 146

6.10 扫描线相关算法 148

6.10.1 多边形扫描转换的相关性 148

6.10.3 间隔相关算法 149

6.10.2 扫描线相关算法 149

6.11 Warnock算法 151

6.12 优先级算法 154

6.12.1 优先级 154

6.12.2 Newell，Newell，Sancha算法 155

6.12.3 优先级的其它应用 157

6.13 算法的选择 159

第七章 真实感图形的绘制 160

7.1 真实感图形的基本概念 160

7.2 真实感图形的计算机生成 160

7.2.1 光照模型 160

7.2.2 画面绘制 163

7.2.3 纹理映射 164

7.2.4 影子生成 165

7.2.5 场景造型 166

7.3 真实感建筑图形的绘制 167

7.3.1 投影变换 167

7.3.2 消隐处理 168

7.3.3 绘制方法 169

7.3.4 构造方法 171

7.3.5 数据结构 172

7.3.6 系统结构及功能 173

7.3.7 程序框图 176

7.3.8 应用实例 176

8.1 色彩、照明与建筑图形 177

8.1.1 色彩和建筑物形式的关系 177

第八章 建筑物的光照及彩色效果 177

8.1.2 色彩与照明在现代建筑中的作用 178

8.1.3 色彩、照明与构图有关的其他问题 178

8.1.4 多色性的运用 179

8.1.5 人工照明的作用 180

8.2 日照及阴影 180

8.3 方案的光照环境性能分析 183

8.3.1 自然采光 183

8.3.2 人工照明 185

第九章 规划图 186

9.1 规划设计和规划图 186

9.2 地形图 187

9.2.1 地形图及其派生图形 188

9.2.2 等时线图 194

9.2.3 设计等高线图 195

9.3.1 规划图的特点 197

9.3 规划图 197

9.3.2 规划图的绘制 204

9.4 鸟瞰图 208

9.4.1 鸟瞰图的作用 208

9.4.2 鸟瞰图的绘制 209

9.5 景观图 212

9.5.1 景观图的模拟 212

9.5.2 城市建筑高度控制规划 215

9.6 规划设计中的动态模拟 218

10.1 建筑物基本体素造型与算法 221

10.1.1 体素模型的几何表示 221

第十章 建筑造型设计基础 221

10.1.2 图形输入 223

10.2 几何造型的常用方法 230

10.2.1 离散法造型 230

10.2.2 代数法造型 232

10.2.3 自由曲面造型 242

10.3 平面体素拼合的相贯计算 251

10.3.1 立体的数据结构 251

10.3.2 相交的判别方法 254

10.3.3 图形的输出方法 256

10.4 三维建筑造型中的多边形三角形剖分 259

10.4.1 非自交多边形（NIP） 259

10.4.2 一般多边形转化为NIP 260

10.4.3 NIP的三角形剖分 261

10.4.4 在三维建筑造型中的应用 263

第十一章 现代建筑造型设计的原理与方法 265

11.1 基础造型的意义 265

11.2 空间构成的要素 265

11.2.1 形态的分类 265

11.2.2 点 266

11.2.3 线 267

11.2.4 面 269

11.2.5 空间 271

11.2.6 立体 272

11.2.7 质感 273

11.2.8 光与影 273

11.3.2 色彩坐标系 274

11.3.1 建筑与色彩 274

11.3 空间构成与色彩 274

11.3.3 色的知觉 276

11.3.4 色的表情 276

11.3.5 建筑物的色 277

11.4 建筑空间构成的原理 278

11.4.1 构成的形式 278

11.4.2 调和 279

11.4.3 均衡 279

11.4.4 韵律 282

第十二章 中国古建筑及古典园林三维造型 284

12.1 前言 284

12.2 中国古建园林设计造型概述 285

12.2.1 设计方案的表现 285

12.2.2 已毁废的古建筑及古典园林的三维复原模拟 286

12.3.1 古建筑CAD三维造型软件系统的结构 287

12.3.2 单体古建筑造型函数的结构 287

12.3 古建筑的CAD三维造型方法 287

12.3.3 曲面构件的生成 293

12.4 三维显示方式 294

12.4.1 三维表面模型的线框显示 294

12.4.2 真实感图象显示 294

12.5 本章结束语 294

第十三章 建筑物的图案绘制 301

13.1 建筑装饰图案 301

13.1.1 建筑装饰图案的种类 301

13.1.2 建筑装饰图案的特点 302

13.1.3 图案构成的原则 302

13.2.2 纪念性绘画 304

13.2 雕塑与纪念性绘画 304

13.2.1 雕塑 304

13.3 现代图形的构成 305

13.3.1 图形的形式 305

13.3.2 图形的构成 307

13.4 物体仿真中的纹理表示 311

13.4.1 投影变换 311

13.4.2 纹理表示原理 313

13.4.3 立方多面体表面的纹理表示 314

13.4.4 旋转体表面的纹理表示 316

13.4.5 自由曲面表面的纹理表示 318

13.5 建筑物的图案绘制模块设计 322

参考文献 328