内 容 简 介

本书系统地介绍了计算机辅助建筑设计的基本原理、基本方法和技巧，

并深入浅出地加以阐述。

全书共分13章，主要内容有交互式计算机图形系统简介，图形的矩阵变

换，曲线、曲面拟合，裁剪，图形数据结构及图形数据库，隐藏线和隐藏面的处

理，真实感图形的描绘，建筑物的光照及彩色效果，区域规划图，建筑造型设

计基础，现代建筑造型，中国古建筑及古典园林造型，建筑图案绘制及浮雕设

计。

本书可作为高等院校有关专业的本科生及研究生的教材，亦可供从事计

算机图形处理及建筑CAD工作的科技人员参考。

目 录

第一章 绪 论

1.1 电子计算机辅助建筑设计（CAAD）的发展概况

1.2 计算机辅助建筑设计的任务

1.2.1设计信息的存贮与检索

1.2.2建筑设计的综合分析与方案比较

1.2.3计算机辅助绘图

1.3 计算机辅助设计系统

1.3.1电子数字计算机的简单框图

1.3.2交互式计算机图形显示系统的组成

1.3.3输出设备

1.3.4软件的基本内容

1.3.5计算机辅助建筑设计的常用技法

第二章 图形变换

2.1 窗口、视图及其坐标变换

2.1.1用户域和窗口区

2.1.2屏幕域和视图区

2.1.3窗口区和视图区的坐标变换

2.2 齐次坐标和齐次变换阵

2.2.1齐次坐标和齐次变换阵

2.2.2齐次坐标和齐次变换阵的优点

2.3 二维图形变换

2.3.1比例变换

2.3.2错切变换

2.3.3平移变换

2.3.4旋转变换

2.3.5级联变换

2.4 三维图形变换

2.4.1比例变换

2.4.2错切变换

2.4.3平移变换

2.4.4旋转变换

2.4.5对称变换阵

2.4.6三面正投影变换阵

2.4.7轴测投影变换阵

2.4.8透视变换阵

2.4.9变换阵的分区

2.5 常见几何变换的基本性质

第三章 曲线和曲面的拟合

3.1 三次样条曲线和三次参数样条曲线

3.1.1三次样条曲线

3.1.2三次参数样条曲线

3.2 贝齐尔曲线

3.2.1贝齐尔曲线的数学表达式及其性质

3.2.2三次贝齐尔样条曲线

3.3 B样条曲线

3.3.1B样条曲线的数学表达式

3.3.2二次和三次B样条曲线

3.3.3三次B样条曲线的边界条件和反算拟合

3.4 曲面拟合

3.4.1直纹曲面

3.4.2孔斯曲面

3.4.3贝齐尔曲面

3.4.4B样条曲面

3.4.5旋转曲面

3.4.6拉伸曲面

第四章 裁剪技术

4.1 “窗口”和“视区’

4.1.1“窗 口”

4.1.2视 区

4.1.3视见变换

4.2 二维图形裁剪方法

4.2.1Suther1and－Cohen算法

4.2.2中点分割算法

4.2.3梁友栋一Barsky算法

4.2.4逐次多边形裁剪算法

4.2.5凹多边形裁剪算法

4.3 三维图形裁剪方法

4.3.1SutherlandCohen算法的扩充

4.3.2梁友栋—Barsky算法

4.3.3齐次线裁剪算法

4.3.4多面体的裁剪算法

第五章 图形数据结构及图形数据库

5.1 图形数据结构

5.1.1数据结构的基础知识

5.1.2图形数据结构在物体描述中的应用

5.2 图形数据库

5.2.1数据库系统的基础知识

5.2.2图形数据库

第六章 消隐技术

6.1 消去隐线、隐面的两类方法

6.2 重叠测试

6.3 包含测试

6.4 深度测试

6.5 优先度测试

6.6 多边形面的表面法线方向的计算

6.7 多面体背面消隐法

6.8 隐藏线的消除

6.8.1任意平面立体隐藏线的消除

6.8.2曲面的消隐算法

6.9 深度缓冲器算法

6.10扫描线相关算法

6.10.1多边形扫描转换的相关性

6.10.2扫描线相关算法

6.10.3间隔相关算法

6.11 Warnock算法

6.12 优先级算法

6.12.1优先级

6.12.2Newe11，Newell，Sancha算法

6.12.3优先级的其它应用

6.13 算法的选择

第七章 真实感图形的绘制

7.1 真实感图形的基本概念

7.2 真实感图形的计算机生成

7.2.1光照模型

7.2.2画面绘制

7.2.3纹理映射

7.2.4影子生成

7.2.5场景造型

7.3 真实感建筑图形的绘制

7.3.1投影变换

7.3.2消隐处理

7.3.3绘制方法

7.3.4构造方法

7.3.5数据结构

7.3.6系统结构及功能

7.3.7程序框图

7.3.8应用实例

第八章 建筑物的光照及彩色效果

8.1 色彩、照明与建筑图形

8.1.1色彩和建筑物形式的关系

8.1.2色彩与照明在现代建筑中的作用

8.1.3色彩、照明与构图有关的其他问题

8.1.4多色性的运用

8.1.5人工照明的作用

8.2 日照及阴影

8.3 方案的光照环境性能分析

8.3.1自然采光

8.3.2人工照明

第九章 规划图

9.1 规划设计和规划图

9.2 地形图

9.2.1地形图及其派生图形

9.2.2等时线图

9.2.3设计等高线图

9.3 规划 图

9.3.1规划图的特点

9.3.2规划图的绘制

9.4 鸟瞰图

9.4.1鸟瞰图的作用

9.4.2鸟瞰图的绘制

9.5 景观图

9.5.1景观图的模拟

9.5.2城市建筑高度控制规划

9.6 规划设计中的动态模拟

第十章 建筑造型设计基础

10.1 建筑物基本体素造型与算法

10.1.1体素模型的几何表示

10.1.2图形输入

10.2 几何造型的常用方法

10.2.1离散法造型

10.2.2代数法造型

10.2.3自由曲面造型

10.3 平面体素拼合的相贯计算

10.3.1立体的数据结构

10.3.2相交的判别方法

10.3.3图形的输出方法

10.4 三维建筑造型中的多边形三角形剖分

10.4.1非自交多边形（NIP）

10.4.2一般多边形转化为NIP

10.4.3NIP的三角形剖分

10.4.4在三维建筑造型中的应用

第十一章 现代建筑造型设计的原理与方法

11.l 基础造型的意义

11.2 空间构成的要素

11.2.1形态的分类

11.2.2点

11.2.3线

11.2.4面

11.2.5空 间

11.2.6立 体

11.2.7质 感

11.2.8光与影

11.3 空间构成与色彩

11.3.1建筑与色彩

11.3.2色彩坐标系

11.3.3色的知觉

11.3.4色的表情

11.3.5建筑物的色

11.4 建筑空间构成的原理

11.4.1构成的形式

11.4.2调 和

11.4.3均 衡

11.4.4韵 律

第十二章 中国古建筑及古典园林三维造型

12.1 前 言

12.2 中国古建园林设计造型概述

12.2.1设计方案的表现

12.2.2已毁废的古建筑及古典园林的三维复原模拟

12.3 古建筑的CAD三维造型方法

12.3.1古建筑CAD三维造型软件系统的结构

12.3.2单体古建筑造型函数的结构

12.3.3曲面构件的生成

12.4 三维显示方式

12.4.1三维表面模型的线框显示

12.4.2真实感图象显示

12.5 本章结束语

第十三章 建筑物的图案绘制

13.1 建筑装饰图案

13.1.1建筑装饰图案的种类

13.1.2建筑装饰图案的特点

13.1.3图案构成的原则

13.2 雕塑与纪念性绘画

13.2.1雕 塑

13.2.2纪念性绘画

13.3 现代图形的构成

13.3.1图形的形式

13.3.2图形的构成

13.4 物体仿真中的纹理表示

13.4.1投影变换

13.4.2纹理表示原理

13.4.3立方多面体表面的纹理表示

13.4.4旋转体表面的纹理表示

13.4.5自由曲面表面的纹理表示

13.5 建筑物的图案绘制模块设计

参考文献

建筑行业也同其它科学领域一样，早在60年代计算机就开始

运用于房屋建筑的设计科研工作中，不过，它当时主要局限于土建

结构的计算方面。结构工程师利用计算机对复杂的结构进行内力

分析，解决了不少大跨度、大悬挑、大体量，超高及各种奇特形式的

建筑造型给结构专业带来的力学难题，从这个观点出发，可以说，

没有计算机就不可能产生这些造型别致，风格各异，千姿百态的现

代建筑。例如，美国SOM事务所设计的休斯敦协约银行广场71层

的办公楼就是利用计算机方便地求出建筑物的外轮廓的。马来西

亚的一项工程利用彩色光栅图形终端进行了几种设想方案的比

较。贝聿铭事务所利用计算机绘出了法国巴黎卢浮宫前各个角度

的透视图。悉尼歌剧院是建筑师通过计算机以丰富的想象力，把整

个建筑物与其周围环境融为一体。展现在人们面前的是那一只只

扬起的风帆，人们不仅从建筑物内优美的旋律中，同时也从建筑物

本身的造型上获得美的享受。悉尼歌剧院与澳大利亚紧密地联系

在一起，甚至成了她的象征，它吸引了世界各地成千上万的旅游

者。但是设计这些复杂的建筑体型，如果没有计算机的帮助，单靠

建筑师、结构工程师的大脑是难以胜任的。而且，建筑师即使有再

好的设计意图也是无法实现的。

设计工作现代化是建筑工业现代化的前提，而设计工作现代

化的重要途径之一就是充分发挥电子计算机在建筑设计工作中的

作用。CAAD（ComputerAidedArchitecturalDesign）即电子计算机辅

助建筑设计，作为一门新兴的科学技术，正是在这种形势下的一个

产物。发展CAAD技术，利用计算机辅助建筑设计可以帮助我们

精打细算，用少量的资源来实现最大限度的经济效益、社会效益和

环境效益；此外还可以加速和代替大量设计计算和绘图中繁重的

重复手工劳动；可以使设计人员把更多的精力用于作方案比较和

建筑创作；也可以提高图纸的准确性，提高设计工作的效益和质

量。

1.2 计算机辅助建筑设计的任务

计算机辅助建筑设计，顾名思义它只是辅助建筑师来完成设

计工作，是有待于建筑师掌握的一种现代化的建筑设计方法。计算

机能够替建筑师记忆大量的建筑设计资料，并可以根据不同工程

项目的需要随时进行检索；可以替建筑师绘制大量的建筑表现图

及施工图；可以对建筑设计方案进行多因素分析与比较，从而优化

设计并快速交付施工图纸，避免了大量的重复工作，缩短了设计过

程。开发CAAD技术的目的就在于把建筑师的创作才能和潜在的

智力从传统设计方法的束缚中解放出来。