徐 敏

(廈門軟件職業(yè)技術學院 設計藝術系，福建 廈門 361024)

計算機美術設計輔助系統(tǒng)的設計研究

徐 敏

(廈門軟件職業(yè)技術學院 設計藝術系，福建 廈門 361024)

隨著計算機技術的快速發(fā)展，計算機的應用已經(jīng)滲透到各個領域，美術設計中計算機技術的應用也逐漸增多.為了提高美術設計的效率和整體水平，在綜合分析美術設計需求的基礎上設計開發(fā)了美術設計輔助系統(tǒng).該系統(tǒng)主要包括：系統(tǒng)管理、作品建模、材質設定、燈光布置和腳本共享等模塊.

計算機；美術設計；輔助系統(tǒng)

計算機技術和互聯(lián)網(wǎng)技術的普及和應用為設計行業(yè)帶來了更為廣泛的發(fā)展空間以及內容和形式上的創(chuàng)新.美術設計人員不僅可以直接利用紙和筆進行設計，而且還能夠利用計算機輔助設計軟件進行設計[1]，與傳統(tǒng)的美術設計方式進行比較，計算機輔助設計軟件的設計效率更高.基于計算機輔助的美術設計軟件以先進的計算機技術為手段，在傳統(tǒng)美術設計的基礎上進行了技術創(chuàng)新.

本研究充分考慮了計算機美術設計輔助系統(tǒng)的可用性和創(chuàng)新性，并在對美術設計理念和計算機輔助設計技術細節(jié)分析的基礎上，針對輔助系統(tǒng)進行了需求和可行性分析.根據(jù)具體的需求分析和可行性分析結果進行輔助系統(tǒng)的框架設計，主要包括系統(tǒng)的具體的功能劃分以及各個模塊的設計等[2]，并利用Mel腳本語言進行具體的系統(tǒng)開發(fā)工作.

1 計算機美術設計輔助系統(tǒng)的需求分析

在針對計算機美術設計輔助系統(tǒng)進行軟件開發(fā)之前必須要進行軟件的需求分析和可行性分析.本文針對國內外成熟的計算機輔助設計系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和存在的問題進行詳細的闡述，然后結合實際情況總結出了該輔助系統(tǒng)的性能需求分析以及功能需求分析，其中性能需求主要由輔助系統(tǒng)的處理效率和設計效果等部分組成，該輔助系統(tǒng)的構建目的主要包括以下幾個方面[3]：

(1)為美術設計人員提供構建美術模型的功能；

(2)為美術設計人員提供設計材料的選擇功能；

(3)為美術設計人員提供設計燈光布局功能；

(4)為美術設計人員提供美術設計的預覽以及軟件腳本查詢和修改等功能.

該輔助系統(tǒng)的主要目的就是為美術設計人員提供一個基于美術設計的輔助系統(tǒng)，該功能需求主要包括以下幾個方面：

(1)美術設計人員可以任意選擇材質，而且還可以修改已經(jīng)使用的材料，其中最為重要的功能就是可以修改和更換作品的各個部分的材質.這種修改和更換主要分為兩種方式，第一種為采用系統(tǒng)默認的標準材質，比如有玻璃材質、大理石材質、金屬材質以及常用的人造材質等；第二種為設計人員專門手繪材質，而且還可以使用已經(jīng)繪制好的材質貼圖.

(2)美術設計人員可以根據(jù)需求設定背景顏色和光源的顏色，直接創(chuàng)建專門的設計模塊，其中就包括美術設計作品的尺度、弧度以及邊緣形態(tài)等.此外設計人員可以利用設計輔助系統(tǒng)預覽設計作品的各種信息.

(3)為設計和軟件開發(fā)人員提供腳本共享服務，以此讓不同的軟件開發(fā)人員都可以查閱軟件開發(fā)的腳本信息.此外，管理人員甚至可以在權限范圍內對腳本信息進行管理，比如開發(fā)團隊中的開發(fā)人員都可以查閱和下載軟件開發(fā)的腳本信息，從而提高軟件開發(fā)效率.

該輔助系統(tǒng)的使用對象主要由美術設計人員和專門的管理人員等，可以為美術設計人員提供構建模型功能、設計材質選擇功能、環(huán)境燈光布局功能、設計作品瀏覽功能以及開發(fā)腳本信息共享功能等；而為管理人員提供用戶信息管理功能、腳本信息管理功能、系統(tǒng)配置信息查詢功能以及腳本信息下載的統(tǒng)計功能等.具體的管理人員和設計人員用例圖如圖1(a)和(b)所示.

圖1 例圖

2 計算機美術設計輔助系統(tǒng)的設計

2.1 系統(tǒng)設計原則

針對計算機美術設計輔助系統(tǒng)的需求進行分析，從中明確了該輔助系統(tǒng)的使用目的，并在此基礎上設計系統(tǒng)的整體框架和各個模塊的具體功能.在設計過程中必須遵守以下原則[4].

(1)合理性原則

該輔助系統(tǒng)在設計過程中必須要滿足大多數(shù)設計人員對于計算機美術設計輔助系統(tǒng)的要求，使其能夠承擔重要的美術設計任務.除此之外，還要保證設計的合理性、先進性以及可靠性，使輔助系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠地運行.

(2)人性化原則

為了提高用戶的軟件使用效果，要求該系統(tǒng)需要更多的人性化的功能設計，而且在設計時還要參考軟件的穩(wěn)定性以及用戶的使用習慣等因素，更多地采用經(jīng)過檢驗的成熟的技術，以此減少輔助系統(tǒng)的不穩(wěn)定性.

(3)可擴展原則

為了更好地滿足用戶的使用需求，在設計輔助系統(tǒng)時需要重點考慮可擴展性，以便于后期的系統(tǒng)升級.

(4)模塊化原則

一般情況下，在具體設計輔助系統(tǒng)時都會將系統(tǒng)的各個功能進行模塊化處理，一方面各個模塊相對獨立，更新和維護都比較方便；另一方面當某些模塊功能出現(xiàn)故障時不會影響到其他模塊的功能.當然每個模塊都需要設計對外聯(lián)系的接口.

圖2 系統(tǒng)層次劃分圖

2.2 系統(tǒng)層次結構設計

在計算機美術設計輔助系統(tǒng)中，腳本信息共享平臺其實就是基于J2EE技術且設置在計算機通信網(wǎng)絡的最高層(即應用層)，該層主要包括了JSP技術、HTML技術以及Servlet技術等資源[5].Web服務器會根據(jù)用戶的使用需求來運行相應的Web應用，該系統(tǒng)的層次劃分圖如圖2所示.

從圖2中可知，系統(tǒng)的各個層次相互獨立，分工明確，而且將各個層次的功能進行封裝，只對外提供一個接口，由此當模塊功能發(fā)生變化后，只要接口類型不變，該輔助系統(tǒng)都能正常運行，從而讓系統(tǒng)的穩(wěn)定性更強.

2.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡架構設計

圖3 系統(tǒng)網(wǎng)絡部署圖

本研究根據(jù)用戶的使用需求設計出該輔助系統(tǒng)對應的系統(tǒng)網(wǎng)絡部署圖如圖3所示.其說明了系統(tǒng)的軟件和硬件的布局情況，而且部署圖與輔助系統(tǒng)一一對應.用戶既可以通過局域網(wǎng)又可以通過因特網(wǎng)訪問美術設計輔助系統(tǒng)，但是需要說明的是，局域網(wǎng)用戶可以使用系統(tǒng)的所有功能，而因特網(wǎng)用戶則只能使用部分功能，這種安排方式主要基于系統(tǒng)的安全性著想.

2.4 系統(tǒng)功能結構設計

計算機美術設計輔助系統(tǒng)是一種采用了Mel技術的系統(tǒng)，其目的在于為了保持該系統(tǒng)的可擴展性以及易維護性等[6].首先針對系統(tǒng)劃分不同的功能模塊，這樣更有利于模塊化的開發(fā)，而且能夠讓軟件代碼的使用率更高.具體的系統(tǒng)功能結構圖如圖4所示.

從圖4中不難看出，該系統(tǒng)的功能主要包括了系統(tǒng)管理功能模塊、作品建模功能模塊、材質設定功能模塊、燈光布局功能模塊以及軟件腳本共享功能模塊等.

(1)系統(tǒng)管理功能模塊

圖4 系統(tǒng)整體功能結構圖

該功能模塊主要包括了新建設計作品、打開設計作品、預覽設計作品、保存設計作品、添加素材以及管理系統(tǒng)配置等功能，上述功能都是美術設計輔助功能的主要內容，其他模塊的應用程序也可以調用此模塊的功能.

(2)作品建模功能模塊

該功能模塊主要包括了設定設計作品的尺寸、弧度以及邊緣形態(tài).如果建立三維圖像則需要首先確定圖像的邊緣形態(tài)，然后利用旋轉得到三維立體圖像.當然線性部分可由設計人員來制作，而旋轉操作可由系統(tǒng)功能來完成，并且可以根據(jù)具體情況適當調節(jié)作品的尺寸和材質.

(3)材質設定功能模塊

該模塊主要包括了設計產(chǎn)品材質的更換、增減以及修改等功能，其中最為重要的功能就是提供各種材質功能，提供方式主要有兩種形式：第一種是系統(tǒng)默認的標準材質，比如大理石材質、金屬材質、木質材質以及金屬材質等；第二種是設計人員根據(jù)用戶需要專門手工繪制的材質貼圖.

(4)燈光布置功能模塊

燈光布置功能模塊又稱為環(huán)境布局模塊，其主要功能包括環(huán)境背景的選擇以及光源顏色的設置等.

(5)軟件腳本共享功能模塊

該功能模塊正是利用了J2EE技術和數(shù)據(jù)庫應用技術，并以此為基礎實現(xiàn)Mel軟件腳本管理和共享功能，其可以讓軟件開發(fā)人員共享開發(fā)成果，比如讓開發(fā)團隊中的成員可以通過此功能查詢、下載以及共享軟件腳本信息，從而提高開發(fā)效率.

2.5 數(shù)據(jù)庫設計

為了保證開發(fā)人員共享、查詢以及下載腳本信息，本研究專門設計數(shù)據(jù)庫，以此實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的管理.在進行軟件工程管理過程中，首先針對系統(tǒng)的需求以及使用環(huán)境進行分析，然后再進行數(shù)據(jù)庫的設計，構建一種為用戶提供數(shù)據(jù)存儲、查詢以及管理服務.

數(shù)據(jù)庫的設計需要經(jīng)歷以下5個階段：系統(tǒng)需求分析、概要設計、系統(tǒng)邏輯結構構建、模型分析以及數(shù)據(jù)類型的設計等.數(shù)據(jù)庫的主要作用為用戶和管理人員提供數(shù)據(jù)查詢和存儲功能，而且在設計過程中還要考慮數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)過大時的抗壓能力.在整個系統(tǒng)中，如果數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)故障，就會導致整個系統(tǒng)癱瘓，因此數(shù)據(jù)庫的表現(xiàn)會直接影響到整體系統(tǒng)運行狀況.數(shù)據(jù)庫存儲的信息類型主要分為用戶的個人信息和軟件腳本信息.

用戶的個人信息數(shù)據(jù)庫：該數(shù)據(jù)庫主要用于存儲用戶的個人信息、身份權限以及使用記錄等.

軟件腳本信息數(shù)據(jù)庫：主要用于存儲上傳的軟件腳本信息，只有具有相應權限的用戶才能夠上傳軟件腳本信息.該系統(tǒng)會將腳本存儲在服務器中，而與腳本信息關聯(lián)的描述性信息也會存儲在相應的數(shù)據(jù)庫中.

腳本信息統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫：主要用于統(tǒng)計腳本的下載具體信息，比如下載人員、下載次數(shù)以及下載具體時間等.

根據(jù)數(shù)據(jù)庫的相關分析，該輔助系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫功能對應的數(shù)據(jù)字典表如表1～表3所示.

(1)用戶信息數(shù)據(jù)字典(users)

該字典主要功能為存儲用戶個人信息.

表1 用戶信息數(shù)據(jù)字典

(2)用戶等級數(shù)據(jù)字典(userlevel)

該字典主要功能為記錄和存儲用戶等級和權限信息.

表2 等級信息數(shù)據(jù)字典

(3)腳本信息數(shù)據(jù)字典(files)

該字典主要功能為存腳本的具體信息.

表3 腳本信息數(shù)據(jù)字典

3 結論

計算機美術設計輔助系統(tǒng)是將先進的計算機技術和圖像處理技術應用到美術設計中的產(chǎn)物，其將大大減少美術設計工作者的工作量，并為設計人員營造了良好的創(chuàng)作空間，但與此同時給美術設計工作者提出了更高的使用要求.該輔助系統(tǒng)已經(jīng)成為美術設計工作者的密不可分的使用工具，也必將引領美術設計的發(fā)展方向.當然美術設計工作者應該更加注重設計的基礎、鑒賞能力以及創(chuàng)造力的培養(yǎng).

[1] 王銳,郭靜妹,葉嶸.陳設藝術的呈現(xiàn)方式及在室內設計中的作用[J].昆明冶金高等?？茖W校學報，2012,28(3):57-60.

[2] 龔沱,王立君,黃濤.園林建筑，園林風格協(xié)調問題探析[J].中國農(nóng)學通報，2011,27(4):243-247.

[3] 廖風華，胡明娟.當前室內設計特點與發(fā)展趨勢[J].常州工程職業(yè)技術學院學報，2010,3(65):11-15.

[4] 陳一民，李啟明，馬德宜，等.增強虛擬現(xiàn)實技術研究及其應用[J].上海大學學報(自然科學版)，2011,17(4):412-428.

[5] ISMAIL M A，MAHMUD R，HASSAN I S. Digital studio vs.conventional in teaching architectural design process[J]. Procedia-Social and Behavioral Sciences，2012，64:18-25.

[6] ZHANG F，WANG W. Research of product virtual digital model design based on turntool [J]. Applied Mechanics and Materials，2012，101:45-49.

[責任編輯 王新奇]

Research on Design of Computer Art Design Assistant System

XU Min

(Department of Design and Art, Xiamen Institute of Software Technology, Xiamen 361024, China)

With the rapid development of computer technology, the application of computer has penetrated into all fields, and the application of computer technology in art design is gradually increasing. In order to improve the efficiency and the whole level of art design, based on the comprehensive analysis of the demand of art design, the design and development of the assistant system of art design is developed in this paper. The system mainly includes modules such as system management, work modeling, material setting, lighting layout and script sharing and so on.

computer; art design; assistant system

1008-5564(2016)06-0051-05

2016-06-08

徐 敏(1975—)，女，江西南昌人，廈門軟件職業(yè)技術學院設計藝術系主任，副教授，碩士，主要從事藝術室內設計、景觀設計研究.

TP399

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