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計算機的發展及應用，使人們的生活日新月異。計算機輔助設計源于計算機圖形技術的產生，計算機輔助設計的研究構想發端于1950年，但使用計算機繪圖的最早記錄是在1963年，美國麻省理工學院的研究人員伊凡·蘇澤蘭在美國計算機聯合會會議上發表了名為《畫板》的博士論文，從而開始了計算機輔助設計的發展歷程。他從1950年開始著手開發通過圖形技術來處理人與電腦交互對話的操作系統。1963年，這套以電腦主機、顯示屏、光電筆和鍵盤為工具的圖形畫線系統得到實現。這套圖形畫線系統開發和引進了許多計算機繪圖的基本思想和技術，使用戶可以運用電腦畫出直線、復雜曲線以及簡單的標準部件。
最初CAD被解釋為“計算機輔助繪圖”，由于當時計算機在設計上的作用是替代傳統手工繪圖的一種新工具，但隨著后來信息技術的飛速發展，計算機技術在各領域的廣泛應用，CAD的含義也在不斷變化擴展，隨著20世紀70年代像素的產生、80年代三維曲面造型系統的開發等，使電腦繪圖從只能用“線”這一基本繪制元素發展到可以用點、面、體進行繪制計算機圖形，從而使CAD的含義也發展成現在人們比較熟知的計算機輔助設計這個概念了。1970年的威尼斯雙年展首次接納了計算機繪畫作品，這也標志著新的視覺藝術形式的誕生得到了社會的承認。
我國的計算機輔助設計起源于20世紀70年代。與國外計算機輔助設計發展的軌跡相似，國內計算機輔助設計的研究與應用基本上是從各高等院校發展起來的。20世紀90年代初，隨著我國現代化進程的迅速發展以及計算機的進一步普及，在環境藝術設計和創作領域，計算機技術應用的價值，逐漸得到人們的重視。
二、我國計算機輔助環境藝術設計的現狀
計算機作為信息時代重要的技術工具，在環境藝術設計領域得到普遍應用。在20世紀90年代前，國內對環境藝術設計效果的表現是使用手工繪制的方法，到了20世紀90年代初期，計算機輔助設計技術開始在我國建筑業應用。計算機輔助設計技術在建筑設計表現領域以不可逆轉的潮流迅速發展。尤其是到了20世紀末，計算機輔助設計逐漸成為建筑效果表現的主流。起初，設計師主要運用AutoCAD軟件進行施工圖的繪制，在方案階段還以手繪為主。但隨著相關專業軟硬件的更新和進步，它自身的強大優勢得以顯示，同時對傳統手繪表現產生了越來越大的沖擊。
隨著近十幾年來我國計算機輔助環境藝術設計的發展，計算機建筑效果表現的類型己經有了很細致的劃分，可以分為：計算機建筑效果圖、計算機建筑漫游動畫和計算機建筑效果虛擬現實。計算機建筑效果圖主要是通過3DSMAX，Lightscape，Photoshop等計算機軟件制作的靜態的效果圖。通過計算機三維軟件從平面、立面數據中得到透視圖，透視點位置及視點角度均可變換，然后再渲染出二維圖像，這種方式是目前社會上應用最廣泛的。計算機漫游動畫是利用3DSMAX軟件的三維動畫功能，在建筑物的室內或室外的設計階段就能以可視的、動態的方式全方位展示建筑物所處的地理環境、建筑物外貌和各種附屬設施以及建筑物內部空間的效果，使人們能夠在未來的建筑物中漫游，因而成為建筑設計方案及裝修效果展示、建筑方案投標、論證、評審的有力工具。
三、計算機輔助環境藝術設計的發展趨勢
當前，隨著計算機軟硬件技術的迅猛發展，計算機輔助設計在環境藝術設計領域受到了廣泛的重視和應用，比如各種方案的匯報、投標以及招商廣告中隨處可見，從而出現了大量的繪圖軟件的教程以及在教學上更加重視計算機繪圖軟件的教學課程。人們更多的關注計算機技術，想方設法掌握各種繪圖軟件，在模型、材質、燈光以及各種渲染技法上花費大量的時間，而忽略了最終的效果圖的藝術性。計算機輔助設計是科學與藝術以及計算機與藝術設計相結合的邊緣學科。計算機輔助設計在視覺藝術創造規律、形式法則和審美方法與傳統的藝術設計是相同的。所謂視覺藝術，是通過人的視覺感受而將客觀內容納入主觀心靈并予以對象化呈現的藝術形態。一些美學研究者認為，從審美主體的角度來看，藝術離不開創造者和欣賞者兩個方面，而這兩個方面都要通過一定的感官和相應的感性物質媒介，前者創造出審美對象，后者達到審美愉悅。所以說，作為視覺藝術的計算機輔助設計作品既要真實的描繪場景，又要使欣賞者達到審美偷悅。不可否認，人們的欣賞水平在不斷提高，求新、求異的視覺口味也越來越高。這源于技術的發展、審美的進步，計算機技術的發展對于社會和藝術創造產生了重大的推動作用。
在計算機輔助環境藝術設計發展的初級階段，設計師的目標是使效果圖具有真實感，能夠模擬未來場景的真實效果，具有一定的實用性。目前的計算機建筑效果圖的風格單一，已經不能滿足大眾的不斷提高的視覺口味。計算機建筑效果圖既是表現的技術同時它又是視覺藝術。設計師創造出審美對象，筑物內部空間的效果，使人們能夠在未來的建筑物中漫游，因而成為建筑設計方案及裝修效果展示、建筑方案投標、論證、評審的有力工具。使用的軟件有Creator系列三維建模工具及Vega場景管理軟件。計算機建筑效果虛擬現實技術強調的是一種身臨其境的感覺，采用的是人與人之間自然的交互方式。它可以實現逼真的、純三維的場景，可以全方位、多角度、完全由用戶自由控制在場景中漫游。作為建筑師可以從多個角度觀察建筑方案，所以說虛擬現實技術不僅可以使用于建筑表現，而且也是一種推敲方案的有利手段。VR技術在我國的環境藝術設計領域中有著廣泛的應用前景，將給環境藝術設計帶來革命性的改變。
設計師創造出審美對象，要使欣賞者達到審美愉悅而不是審美疲勞。為此，根據目前我國計算機輔助環境藝術的發展情況，未來計算機建筑效果圖應呈現藝術化、人情化和多樣化趨勢。
參考文獻：
[1]鄧慶堯.環境藝術設計[M].濟南：山東美術出版社.
[2]張綺曼.中央工藝美術學院環境藝術設計系—室內設計的風格樣式與流派[M].北京：中國建筑工業出版社.
[3]張綺受.中央工藝美術學院一環境藝術設計與理論[M].北京：中國建筑工業出版社.
[4]李小藝.環境藝術設計的新視界閱.北京：中國人民大學出版社.
[5]李硯祖.環境藝術設計.北京：中國人民大學出版社.
計算機輔助手術（computer-assistedsurgery，CAS）是綜合當今先進的成像設備（如CT、MRI）、計算機技術、空間定位技術等進行圖像三維重建及融合，術前充分評估患者病情，規劃手術路徑、方案、模擬手術，術中追蹤手術器械，引導手術，確定手術范圍，從而使外科手術更精確、安全、微創的綜合性技術，計算機輔助手術在骨科的應用稱計算機輔助骨科手術（computer-assistedorthopaedicsurgery，CAOS）［1］。2004年4月～2005年6月，我院行計算機輔助下脊柱內固定術50例，積累了一定經驗，現將手術護理配合報告如下。
1臨床資料
男38例，女12例，年齡20～79歲，平均49歲。其中腰椎管狹窄及不穩癥34例，腰椎腫瘤9例，頸椎病4例，胸、腰椎骨折3例，手術時間1.5～2.5h，平均2h。
1.2手術方法全麻插管后，患者取俯臥位，以病變部位為中心做后正中切口，依次分離筋膜、韌帶、肌肉，暴露病變椎體棘突，C型臂X線機透視確定手術部位，于手術節段上方或下方棘突安裝參考環，CT掃描完成3個椎體圖像輸入工作站，根據椎弓根矢狀和橫斷面導航圖像，用尖錐確定進釘點，換椎弓根開路器，按參考圖像擴開椎弓根，C型臂X線機透視檢驗位置無誤后，擰入螺釘。
2術前準備
2.1術前訪視
2.1.1心理護理脊柱導航系統近幾年才在國內逐漸應用于臨床，患者及家屬都對此缺少認識，存在疑慮，護士應做好手術前的宣教，簡單介紹手術過程及手術的優點，手術室的環境和手術前應做的一些基本準備，消除患者對手術的恐懼，使其積極主動地配合手術。
2.1.2充分準備了解患者的病情，并與手術醫師聯系，了解手術過程及可能出現的意外情況，做好充分的準備，確保手術順利進行。
2.2物品準備
2.2.1儀器準備美國MedtronicStealthStationTRIA系統，C型臂X線機。
2.2.2器械準備脊柱手術常規器械、導航專用手術工具套系（包括有線/無線專用手術工具系列、SureTrack萬能專用適配器、脊柱專用態參考架、有線及無線探針、通用鉆套、專用開路器、絲攻及絲錐）。
2.2.3物品消毒除IRED（發射紅外線二極管）及電纜選用高錳酸鉀為氧化劑蒸發甲醛，密封消毒12h外，其他手術工具均可用高壓蒸汽滅菌，壓力205.9kPa，溫度132℃～134℃，時間4min。
3術中配合要點
（1）接患者入手術室后，認真查對患者床號、住院號、手術名稱、部位、麻醉方式，并建立快速靜脈輸液通路。（2）全麻插管擺好后，將手術導航系統置于最佳位置，StealthStation工作站應放在便于手術者看清顯示屏的位置，多放于患者頭部。（3）安裝藍色標準靶（calibraition），接信號線端指向C型臂，連接信號線在藍色標準靶和Break-outBox之間，并在C型臂X光機和TRION主機之間連接視頻電線后開機，進入導航系統。（4）暴露病變椎體棘突后，安裝參考環，參考環要固定在棘突的骨性部分，固定牢靠［2］，參考環的位置必須被紅外線動態攝像頭探測，紅外線動態攝像頭與參考環之間需“直視”，不能有任何障礙物，以免影響系統工作。（5）X線機拍照定位后患者及參考環不可有任何移動，以免影響準確性。（6）術中定位工具的保護：術中要保證各種導線固定妥當，不可打折受壓，IRED應避免弄濕且勿與其他器械混放，防止摩擦受損，影響系統正常工作。（7）手術結束后，清點物品，儲存患者資料，認真仔細處理導航工具。
4護理體會
4.1嚴格無菌操作由于脊柱手術要求無菌程度高，手術房間應在手術開始前1h打開層流凈化系統，室溫調至24℃～26℃，所用器械均應經過嚴格滅菌處理，手術開始后減少不必要的走動，手術過程中嚴格無菌操作。
4.2防止干擾脊柱導航的紅外線系統對心電監護儀探頭會產生干擾，手術中應將心電監護儀探頭用布類敷料適當遮擋。
4.3保證導航準確為保證導航準確，手術中傳遞器械或進行其他操作時避免觸碰參考環。
4.4患者的防護手術中患者取俯臥位，應密切觀察氣管插管避免脫落、打折等；患者雙眼涂抹紅霉素眼膏，并用膠布固定上下眼瞼，避免損傷眼結膜；頭面部及骨隆突處應墊軟墊避免壓傷。
4.5器械儀器的管理切記導航系統屬貴重儀器，應由專人管理，定期清潔保養。手術結束后儲存患者資料，按電腦工作站所提示內容逐步關機。術后探針、參考環用微濕、柔軟的紗布輕輕擦拭，不能直接用手觸摸IRED，也不能浸泡，若不慎弄濕應及時用氧氣吹干，測試無誤后收起備用。IRED使用7～10次后需更換，以免失效影響系統正常運行［3］。所用電纜可用酒精紗布擦拭后盤繞，盤繞直徑≥20cm，勿擠壓。紅外線動態追蹤攝像頭不要污染灰塵，定時用拭鏡紙擦拭，并用布罩遮蓋防塵。
【參考文獻】
1譚平先，李健.計算機輔助手術在脊柱外科應用現狀.中國脊柱脊髓雜志，2005，10（15）：633-635.
隨著計算機技術的迅速普及，計算機的應用已滲透到人們生產、生活的各個領域，CAD--計算機輔助設計、CAPP--計算機輔助工藝過程管理、CAM--計算機輔助制造、CAQ--計算機輔助質量管理統稱為CAX即計算機輔助技術，已為廣大工程技術人員所熟悉，CAX的應用水平不僅是衡量企業產品開發、設計、制造能力和技術先進性的重要標志，更進一步影響著企業在激烈的市場競爭中的生存空間和發展潛力。
對于許多企業和工程技術人員而言，CAX早已不是"舊時玉謝堂前燕",CG---計算機輔助繪圖的應用已深入人心，CG所實現的"甩圖板"固然是推動計算機輔助技術在工程技術開發領域應用所邁出的一步，但同時應當看到相對于真正意義上的產品CAD--CAD/CAE/CAM全面集成，AM--敏捷制造和CE---并行工程而言，無論在技術含量上，還是在預期經濟效益上這都只是第一步。因而，三維建模，智能化CAD以及PDMS---產品數據管理系統，乃至全系統集成等CAD的推進深入工作又站在一個全新的起跑線上，重新面臨著整體規劃、軟件選型、人員培訓、應用推廣等問題．
二、企業級"CAX"應用整體規劃
凡事預則立，不預則廢。CAX應用亦然。首要重點就是企業級的整體規劃，具體而言，包括時間、空間兩個方面。
在時間范疇上，企業CAX的應用、深化作為一項系統工程，決不能一哄而上、一蹴而就的，所以從實施之初就應當立足生產實際，結合企業發展大計，制定長期戰略，長計劃短安排，從CAD。CAM、PDM等系統的初步建立，逐步完善，到全面集成系統管理，步步為營，并依據各階段計劃落實情況和企業發展變化對計劃進行適當的修正。
在空間范疇上，由于產品設計開發部門、工藝設計部門乃至車間級工藝人員都是CAX企業應用的主體，故整體規劃工作必須立足現實情況，針對不同層次的應用部門，人員定位作出不同規劃。例如：設計開發部門考慮配備高、中端CAD/CAM集成系統（三維造型、有限元分析）；工藝部門、車間級CAD/CAM則可配備完整2D功能，簡單3D功能（裝配、自動編程）；若只允許檢索、查閱，甚至可以只配備模型圖檔瀏覽工具，但應當特別指出兩點：
1.各部門系統間數據、檔案應確定交換通暢，各系統無虛連接；
2.不論高、中、低端系統，也不論開發級規劃、車間級安排都應預先考慮對將來的入企業產品數據管理系統PDM的軌道是否會產生副面效應。
這里可舉軟件系統組合范例如下：
1、某模具廠，開發部門采用UG為CAD、CAM高端、SolidEdge為CAD中端；工藝部門以SolidEdgeOrigin3D為CAX平臺，MasterCAM為CAM中端；車間級人員僅允許查閱，故采用SolidEdgeOrigin+Viewer；
2、企業長期使用AutoCAD，規劃設計部門以MDT為開發平臺，工藝部門則采用AutoCAD/AutoCADLT，車間工藝員采用AutoCADLT/Viewer。
三、軟件選型
隨著計算機軟硬件技術的突飛猛進和CAX市場日益擴大，基于各種運行平臺、技術核心，定位于不同性能價位的CAD、CAM軟件百花齊放，性能及易用性更是長江后浪推前浪，令人眼花繚亂。對于以經濟效益為核心的企業而言，只有最適合于自身產品開發的軟件才是最有價值的，因此，選型必須立足于自身產品，離開這一基本點，任軟件技術先進，功能強大，終將淪為"雞肋"。
通常，CAD、CAM軟件的選型分以下幾個步驟：
1.立足產品，需求定位
對軟件的選型應切合實際，根據自身產品的特點、復雜程度、企業內部設備來明確需求定位，才不至于迷失于眾多CAD/CAM廠商的宣揚中。例如對于一家電產品廠而言，其CAX系統只要定位于產品設計，則它需要的是一個較強造型能力、裝配功能完善，工程出圖快捷的CAD系統，通常還應具備從頂向下的設計功能；對于產品呈系列化、改型頻繁的企業而言，對CAD系統的迫切要求則首先是具備強大參數化功能，甚至要求裝配的參數化，此外，造型（Modeling）--裝配（Assembly）--繪圖（Drafting）的全相關也是一個重點；對于注塑模生產廠家而言，模具型腔常有復雜曲面，且企業自行擁有數控銑床或加工中心，則在配備具有優良曲面操作能力和模具增強功能的三維CAD的同時，還須引入較強NC（數控）編程能力的CAD軟件，對于復雜注塑件，模具設計中流動分析常不可避免，這就要考慮Moldflow或C-Mold等CAE系統，當然，一個CAD/CAM/CAE一體的高端系統也可能是理想之選；又如某些企業產品在鈑金，管路上有所側重，他們對CAX的要求又迥然不同。
因而，任何一個CAD系統都不是全能的，針對不同產品和不同企業，不同單位要求不同，軟件選型考察側重點必然不同，因此，具體選型開始務必立足產品，明確：什么樣的系統才是本單位所期待的--即需求定位。
2.廣泛考察，多方研究
確定需求后，應對整個CAX市場做一全面調查，對軟件功能、技術優勢、廠商資歷等進行廣泛了解，在今天這樣一個信息時代，Internet盛極一時，這項工作不過是舉手之勞，可以查詢CAX軟件供應商、商站點來了解軟件資料、廠商概況、下載Demo演示信息，也可以上中立專業測試公司站點，查詢軟件評價報告，比較測評表，還可以登錄專業院校、研究機構、行業協會CAD方面BBS、聊天室,看看天南海北的用戶對各種CAX軟件的正面推崇、反面批駁，乃至唇槍舌戰的辯論，雖有可能失之偏頗，卻往往一針見血，切中要害，讓你了解到廠商提供資料以外的另外一面。當然，正面接觸軟件商以獲取書面資料、軟件演示版或技術人員現場介紹，都有助于對有關軟件的認識。除此外，咨詢專業人士、考察軟件用戶、參觀兄弟企業均對選型大有裨益。
由于選型之初已明確要求，經廣泛考察、多方研究后，即可初步擬訂幾種基本方案，通常這些方案在價位、技術優勢或運行環境上有所區別，但對企業需求均有可能較好滿足。
通常，許多企業傾向的主流軟件有：
流動分析CAE：Moldflow、C-mold等；
低端CAD：AutoCADKMCADCAXA電子圖板等；
中端CAD：MasterCAM、Cimatron、Powermill、SurfCAM等；
中端三維CAD：SolidEdge、Solidworks、AutodeskMechanicalDesktop等；
CAX集成化系統：ProEngineer、Unigraphics、I_DEAS等模塊化集成。
3.現場測試最終定型
針對基本方案的進一步篩選，不僅應大處著眼，更應細處著手。典型的做法是邀請軟件商到企業做現場測評，對各種方案的軟件功能進行詳細比較，以企業典型產品和復雜產品為案例，重點考慮以下因素：
a、技術功能指標：造型核心，組件技術，二維功能，三維功能，裝配功能等；
b、用戶界面指標：任何軟件的考評中，用戶界面都是一個重要指標，因為所有軟件的使用主體均為人，所以易用性不言而喻不可或缺；
c、開放擴展功能：文件轉換接口、二次開發能力、本地化國標化程度，此外豐富的三方支援常對軟件后繼擴展有重要影響；
d、價格定位--性能價格比；
e、服務水平：培訓、技術支持、版本更新、疑難解答，包含軟件商的發展能力。
通過綜合評價，軟件最終定型。
四、人員培訓
人才是企業的秘密武器，企業間的競爭，實質上人才的競爭。同樣CAD/CAM系統的運用，人才是關鍵，只有具有高度事業心和相當技術素質的人才，才能把CAX系統的性能充分發揮出來，為企業創造效益。
CAX技術是集計算機科學和工程學科相結合的綜合性學科，因此，該系統應用人員也應是具有計算機應用和工程專業知識相結合的綜合性人才，只有重視人才的培訓和知識更新，才能更好地適應日益發展的CAX技術的需要。人員培訓應由企業、軟件商、高等院校及科研院所等單位來承擔。
五、應用推廣
隨著CAD/CAM技術的應用日益廣泛，它在工程上的應用也越來越深入，它從根本上改變了傳統的手工設計以及用圖紙為介質驅動生產全過程技術管理模式，CAD技術把真實世界的物體轉變為數字化模型，以統一的數字化產品模型驅動產品生命全過程。
CAD/CAM系統的深入應用有以下幾方面：
1、并行工程
提倡群體的協同工作，采用并行方式處理產品及其相關過程，有效地縮短了生產周期，不受地區和國界的限制，借PED-電子化產品建模技術和PED--產品信息管理系統和網絡通訊等技術，實現國內外協作生產。
2、虛擬新產品開發
為新產品開發創造一個虛擬的環境，借助CAD的三維造型技術設計新產品，利用CAD可視化技術在屏幕上顯示出擬生產的新產品外型、色彩、結構。利用有限元分析對產品受力等情況進行分析。利用RPT--迅速成型技術繪出實物模型。
3、實現CIMS
CIMS--計算機集成制造技術，是用計算機通過信息實現現代化的生產制造，以求得企業的整體效益，是未來工廠的模式，它是在CAD/CAM技術、網絡、電子通訊、數據庫技術、車間自動化技術和現代化管理技術充分發展的基礎上實施的，它的實現可以為企業帶來極大的市場競爭能力和巨大的經濟效益。
六、結束語
CAX技術應用環境中，人員是關鍵，硬件是基礎，軟件是核心。
CAD/CAM就是產品從設計到制造全過程的信息集成和信息流自動化，CAX技術的應用將計算機的快速性、準確性及信息高度集成性和工程技術人員的創造思維、結合分析能力充分結合，從而大大縮短產品的設計、制造周期，提高產品的質量，增加企業的競爭能力，從根本上提高企業人員的技術素質，促使企業生產技術管理全面革新。
摘要:CAD/CAE/CAM技術的迅速發展正推動著制造業從產品設計制造到技術管理一系列深刻、全面、具有深遠意義的變革。CAD不僅僅是"甩圖板"已漸漸為人們所認識。本文從實用的角度討論了計算機輔助技術（CAX）深化應用中的諸如企業規劃，軟件選型、人員培訓、應用推廣等問題，對CAD／CAM軟件選型的方法和步驟作了重點介紹，力求具有實用性、先進性、科學性。
關鍵詞:CADCAMCAX應用
參考文獻
1、許超、湯文成等.計算機輔助機械設計.南京：東南大學出版社，1997.
2、葛巧琴、許超.機械CAD/CAM..南京:東南大學出版社,1998
3、唐榮錫.CAD/CAM技術.北京：北京航空航天大學出版社，1994.
關鍵詞:CADCAMCAX應用
[summary]:quickdevelopmentthatCAD/CAE/CAMtechniqueispushingthemanufacturingindustryfromtheproducttodesigntomaketechnocracyaseriesdeep,completely,havethereplacingofprofoundmeaning.CAtheDisnotonlyandonlyis"jiltthedrawingboard"alreadyandgraduallyknowforpeople.Thistextdiscussedthecalculatortolendsupporttothedeepoftechnique(CAX)toapplytheinsidesuchasthebusinessenterprisetoprogramfromthepracticalangle,andthesoftwarechoosethetype,personnelthetraining,applicationexpansionetc.theproblem,methodtowardsCAD/CAMsoftwarechosetypemadethepointintroductionwithstep,andtryhardfortohavethefunction,advanced,science.
Keywords:CADCAMCAXapplication
一．前言
隨著計算機技術的迅速普及，計算機的應用已滲透到人們生產、生活的各個領域，CAD--計算機輔助設計、CAPP--計算機輔助工藝過程管理、CAM--計算機輔助制造、CAQ--計算機輔助質量管理統稱為CAX即計算機輔助技術，已為廣大工程技術人員所熟悉，CAX的應用水平不僅是衡量企業產品開發、設計、制造能力和技術先進性的重要標志，更進一步影響著企業在激烈的市場競爭中的生存空間和發展潛力。
對于許多企業和工程技術人員而言，CAX早已不是"舊時玉謝堂前燕",CG---計算機輔助繪圖的應用已深入人心，CG所實現的"甩圖板"固然是推動計算機輔助技術在工程技術開發領域應用所邁出的一步，但同時應當看到相對于真正意義上的產品CAD--CAD/CAE/CAM全面集成，AM--敏捷制造和CE---并行工程而言，無論在技術含量上，還是在預期經濟效益上這都只是第一步。因而，三維建模，智能化CAD以及PDMS---產品數據管理系統，乃至全系統集成等CAD的推進深入工作又站在一個全新的起跑線上，重新面臨著整體規劃、軟件選型、人員培訓、應用推廣等問題．
二、企業級"CAX"應用整體規劃
凡事預則立，不預則廢。CAX應用亦然。首要重點就是企業級的整體規劃，具體而言，包括時間、空間兩個方面。
在時間范疇上，企業CAX的應用、深化作為一項系統工程，決不能一哄而上、一蹴而就的，所以從實施之初就應當立足生產實際，結合企業發展大計，制定長期戰略，長計劃短安排，從CAD。CAM、PDM等系統的初步建立，逐步完善，到全面集成系統管理，步步為營，并依據各階段計劃落實情況和企業發展變化對計劃進行適當的修正。
在空間范疇上，由于產品設計開發部門、工藝設計部門乃至車間級工藝人員都是CAX企業應用的主體，故整體規劃工作必須立足現實情況，針對不同層次的應用部門，人員定位作出不同規劃。例如：設計開發部門考慮配備高、中端CAD/CAM集成系統（三維造型、有限元分析）；工藝部門、車間級CAD/CAM則可配備完整2D功能，簡單3D功能（裝配、自動編程）；若只允許檢索、查閱，甚至可以只配備模型圖檔瀏覽工具，但應當特別指出兩點：
1.各部門系統間數據、檔案應確定交換通暢，各系統無虛連接；
2.不論高、中、低端系統，也不論開發級規劃、車間級安排都應預先考慮對將來的入企業產品數據管理系統PDM的軌道是否會產生副面效應。
這里可舉軟件系統組合范例如下：
1、某模具廠，開發部門采用UG為CAD、CAM高端、SolidEdge為CAD中端；工藝部門以SolidEdgeOrigin3D為CAX平臺，MasterCAM為CAM中端；車間級人員僅允許查閱，故采用SolidEdgeOrigin+Viewer；
2、企業長期使用AutoCAD，規劃設計部門以MDT為開發平臺，工藝部門則采用AutoCAD/AutoCADLT，車間工藝員采用AutoCADLT/Viewer。
三、軟件選型
隨著計算機軟硬件技術的突飛猛進和CAX市場日益擴大，基于各種運行平臺、技術核心，定位于不同性能價位的CAD、CAM軟件百花齊放，性能及易用性更是長江后浪推前浪，令人眼花繚亂。對于以經濟效益為核心的企業而言，只有最適合于自身產品開發的軟件才是最有價值的，因此，選型必須立足于自身產品，離開這一基本點，任軟件技術先進，功能強大，終將淪為"雞肋"。通常，CAD、CAM軟件的選型分以下幾個步驟：
3.1.立足產品，需求定位
對軟件的選型應切合實際，根據自身產品的特點、復雜程度、企業內部設備來明確需求定位，才不至于迷失于眾多CAD/CAM廠商的宣揚中。例如對于一家電產品廠而言，其CAX系統只要定位于產品設計，則它需要的是一個較強造型能力、裝配功能完善，工程出圖快捷的CAD系統，通常還應具備從頂向下的設計功能；對于產品呈系列化、改型頻繁的企業而言，對CAD系統的迫切要求則首先是具備強大參數化功能，甚至要求裝配的參數化，此外，造型（Modeling）--裝配（Assembly）--繪圖（Drafting）的全相關也是一個重點；對于注塑模生產廠家而言，模具型腔常有復雜曲面，且企業自行擁有數控銑床或加工中心，則在配備具有優良曲面操作能力和模具增強功能的三維CAD的同時，還須引入較強NC（數控）編程能力的CAD軟件，對于復雜注塑件，模具設計中流動分析常不可避免，這就要考慮Moldflow或C-Mold等CAE系統，當然，一個CAD/CAM/CAE一體的高端系統也可能是理想之選；又如某些企業產品在鈑金，管路上有所側重，他們對CAX的要求又迥然不同。
因而，任何一個CAD系統都不是全能的，針對不同產品和不同企業，不同單位要求不同，軟件選型考察側重點必然不同，因此，具體選型開始務必立足產品，明確：什么樣的系統才是本單位所期待的--即需求定位。
3..2廣泛考察，多方研究
確定需求后，應對整個CAX市場做一全面調查，對軟件功能、技術優勢、廠商資歷等進行廣泛了解，在今天這樣一個信息時代，Internet盛極一時，這項工作不過是舉手之勞，可以查詢CAX軟件供應商、商站點來了解軟件資料、廠商概況、下載Demo演示信息，也可以上中立專業測試公司站點，查詢軟件評價報告，比較測評表，還可以登錄專業院校、研究機構、行業協會CAD方面BBS、聊天室,看看天南海北的用戶對各種CAX軟件的正面推崇、反面批駁，乃至唇槍舌戰的辯論，雖有可能失之偏頗，卻往往一針見血，切中要害，讓你了解到廠商提供資料以外的另外一面。當然，正面接觸軟件商以獲取書面資料、軟件演示版或技術人員現場介紹，都有助于對有關軟件的認識。除此外，咨詢專業人士、考察軟件用戶、參觀兄弟企業均對選型大有裨益。
由于選型之初已明確要求，經廣泛考察、多方研究后，即可初步擬訂幾種基本方案，通常這些方案在價位、技術優勢或運行環境上有所區別，但對企業需求均有可能較好滿足。
通常，許多企業傾向的主流軟件有：
流動分析CAE：Moldflow、C-mold等；
低端CAD：AutoCADKMCADCAXA電子圖板等；
中端CAD：MasterCAM、Cimatron、Powermill、SurfCAM等；
中端三維CAD：SolidEdge、Solidworks、AutodeskMechanicalDesktop等；
CAX集成化系統：ProEngineer、Unigraphics、I_DEAS等模塊化集成。
3.3.現場測試最終定型
針對基本方案的進一步篩選，不僅應大處著眼，更應細處著手。典型的做法是邀請軟件商到企業做現場測評，對各種方案的軟件功能進行詳細比較，以企業典型產品和復雜產品為案例，重點考慮以下因素：
a、技術功能指標：造型核心，組件技術，二維功能，三維功能，裝配功能等；
b、用戶界面指標：任何軟件的考評中，用戶界面都是一個重要指標，因為所有軟件的使用主體均為人，所以易用性不言而喻不可或缺；
c、開放擴展功能：文件轉換接口、二次開發能力、本地化國標化程度，此外豐富的三方支援常對軟件后繼擴展有重要影響；
d、價格定位--性能價格比；
e、服務水平：培訓、技術支持、版本更新、疑難解答，包含軟件商的發展能力。
通過綜合評價，軟件最終定型。
四、人員培訓
計算機可以通過三維制圖更加形象地表達出事物的整體，使人能直觀地了解各位置的設計，從而減少不理解圖形而產生的失誤。而傳統繪圖只能通過不同圖形來表現，對識圖能力有很高的要求。計算機可以使尺寸更加精確，在很大程度上減小了誤差，設計出的理想模型不會與實物有太大差異。所以，計算機繪圖比傳統制圖更有優勢，不會因為繪圖不精確而導致作品的失敗。同時，計算機可以通過更換不同的視點進行觀察，給人們以不同的視覺感受，不會人為地夸張畫面效果，并且與設計效果一致。計算機的應用不僅方便了方案的更改，可以更直觀地了解設計物體與整體環境的關系，方便二者的協調(如燈飾、家具、靜態景觀等)，使設計出的模型不會太突兀，能更好地融入環境，而且還可以表現出真實的外表光澤，模擬光照下的物體的狀態，更好地傳遞出光照物體的信息，再現方案實施后的物體的景象，這相對于死板的在圖板上的繪圖更加生動形象。室內設計方案往往需要反復修改，需要用心推敲、琢磨，計算機的運用使修改方便了很多，不僅提高了工作效率，還解決了傳統繪圖修改不方便的弊端，加快了復制提取的時間，使設計師可以快捷地呈現出理想的畫面。計算機還提高了設計圖的輸出效率，可以同時呈現出結構圖、立體圖、平面圖等多種圖樣，還可以同時進行材料的選擇與搭配，大大節省了時間和人力資源，提高了工作效率。計算機可以給人們以現場感，帶給人們以視覺盛宴。隨著社會的不斷發展和進步，計算機技術及其應用水平有了大幅度提高，動畫設計和虛擬漫游技術已經應用于室內設計，它完善了各種靜態畫的不足，可以使業主通過三維空間設計進入虛擬的空間，了解未來設計出的場景和布置，縮短現實與理想設計的差異。而且可以不同于傳統設計方法快速地分解各部分，以利于觀察各部分的組織結構，方便研究。傳統的模型設計包含制圖、刻板、切板、粘接、上色、綠化制作、燈光等多個工序，而計算機的運用減少了人員和空間的使用。
2計算機在室內設計中的應用概況
國內的計算機輔助設計始于20世紀70年代，與國外的應用時間相近，不存在很大差異。90年代之前，國內大多是通過手繪制圖來呈現設計方案，方法較為笨拙。90年代初期，國內的室內設計開始流行計算機輔助設計，其簡單的運行方法和直觀地呈現場景的性能，使其如雨后春筍般迅速發展起來，成為人們較為認可的一種設計方式。到20世紀末，計算機輔助設計已成為設計的主流，所有設計方式基本上是由計算機來完成。通過幾十年來的發展，計算機已經滲透到設計領域的各種部門，并且有了很細致的劃分，可以分為:二維繪圖、計算機室內效果圖、室內草圖、計算機室內漫游動畫、計算機室內虛擬現實。目前，各種計算機室內草圖工具層出不窮，如SketchUP、3DHome等，能進行設計前期方案的快速表達，其特點是速度快、模型的精度低，能在較短的時間內讓設計師直觀判斷自己的構思草案是否可行，成為設計師表達設計思路的一個優良工具。但是，計算機技術目前在我國設計領域的應用還不夠成熟，開展的研究課題較少，各類設施還不夠完善，有些地域甚至還未涉及到。可以肯定的是，未來的設計領域是由計算機主導的，計算機對設計工作的貢獻是可以肯定的，而設計工作的進步又促進了計算機的發展，兩者是相輔相成的。
3幾款常用的計算機繪圖軟件
AotoCAD繪圖設計軟件是Autodesk公司于1982年開發研制的一款用于繪圖設計的軟件，開啟了這個領域的大門，開創了計算機技術運用于設計領域的先河，后來Autodesk公司又陸續推出了幾十個不斷改良的版本。AotoCAD作為這個領域最為優秀、應用時間最長的軟件，其應用范圍非常廣泛，例如土木建筑、機械測量、機械設計、測繪工程、室內設計、園林規劃等領域，備受廣大設計人員的青睞。同時，其渲染功能、三維建模、三維繪圖功能，更是給設計人員提供了便利的條件，給設計工作帶來了極大的方便。3DMax三維繪圖軟件是目前最先進、使用量最多的繪圖軟件，同時也是業界認可度最高的設計繪圖軟件。其特點也較為明顯，例如強大的功能、良好的擴展性，在動畫制作和運行方面較為突出，具有較多的插件也是此軟件的優勢所在，操作簡單、上手容易是其受到人們歡迎的原因之一。此軟件兼容性較好，而且與各類軟件配合上較為流暢，支持DWG文件，能很好地與AutoCAD配合制作出好的立體圖、平面圖、水電等圖，同時可進行材質、燈光強度的選擇和處理。Vray是一款全局光照計算渲染器，它是由保加利亞著名的軟件提供商Chaos－Grope公司研制開發的，并且以體積小而功能強大著稱，是目前最優秀的插件渲染器之一。其在室內設計中的表現更為突出，渲染的速度較快，可與3Dmax建立虛擬模型，可以兼容所有3Dmax材質，同時加入了大量的貼圖材質、燈光效果和陰影效果。對事物的描述有了更加生動的表達，運用也較為簡單。Photoshop是由Adobe公司設計的，它是最為出色的圖像設計軟件之一，由于集廣告創意、圖像制作、編輯修改等于一體，深受廣大設計人員的喜愛，為室內設計的發展邁出了一大步。Photoshop彌補了3Dmax在設計方面的不足，提高了色彩與圖像質量，使圖像更加真實與形象，更容易被人所理解和認同。PremierePro是由Adobe推出的一款視頻編輯軟件，其較好的質量、優秀的兼容性被人們所認同，廣泛應用于電視、電影等領域。這個軟件也是人們制作視頻時的首選。
4結語
關鍵詞：音樂噴泉計算機輔助設計系統音樂特征識別模糊專家系統
音樂噴泉作為將聽覺藝術與視覺藝術相結合的藝術形式，已經得到了廣泛的關注。目前，國內外雖然已建有很多音樂噴泉，但大多數音樂噴泉都存在著兩方面不足：首先、音樂噴泉表演程序的設計需要音樂、舞美、電腦、自控、噴泉等專業專家的合作；其次，為了了解音樂噴泉表演程序的噴射效果，只有在硬件上進行仿真實驗。因此，對于一般的音樂噴泉系統，其表演程序的設計非常費時費力，也正是由于這個原因，既便是美國Lasvegas這樣著名的噴泉也只能表演幾首曲目。
基于上述問題，筆者設計開發了一個音樂噴泉的計算機輔助設計系統，簡稱CAD-MF。在該系統中，首先提取音樂的基本特征，然后在此基礎上分析音爾的曲式特征并將整首樂曲分成若干樂段，并分析出每一段音樂所表達的基本感彩；第二步，根據音樂的曲式和情感特片，為每個樂段匹配相應的音樂噴泉基本表演程序，從而生成最初的音樂噴泉表演程序。該表演程序可以用三維動畫進行仿真，并可以通過友好的人機界面進行修改，直至滿意。最終的表演程序經過自動編譯，可以控制音樂噴泉按照設計的動作進行噴射，實現音樂與噴泉的同步。
1音樂噴泉實驗裝置
該音樂噴泉實驗裝置的草圖如圖1所示。該噴泉由13個噴頭、4組彩燈組成。其中，噴頭1～6為第一組，可以沿圓圈的切向徑向進行自由擺動；7～9為第二組，10～12為第三組，可以左右隨意搖擺；13為第三組，不能轉動。此外，這13個噴頭的噴射高度還可以有3個級別的變化。同時，該裝置中還配有4組（1～4）彩燈，由于每一組由3個不同顏色的燈泡組成，因此可以營造出多彩的光照效果。
2系統概述
該系統由七個部分組成，如圖2。
（1）音樂特征的識別
在本系統中，選擇MIDI（MusicalInstrumentDigitalInterface）文件作為輸入的音源。MIDI是音樂信號在電子樂器之間傳輸的標準，包括硬件接口標準以及電子音樂信號在不同硬件之間的異步串行傳輸協議[1]。MIDI格式的音樂文件記錄了音樂的全部樂譜和演奏的全過程，很多基本的音樂特征都可以從中直接獲得。在此基礎上，又可以進一步提取旋律、和聲、節奏等復雜特片。根據音樂基本特征和復雜特征在內的音樂信息，最終能夠按照樂曲的結構將其分為若干樂段，并且利用模糊分類器識別出每一個樂段所帶有的感彩。
（2）音樂特征與噴射動作的匹配
這一部分主要是通過模糊專家系統將音樂特征與噴射動作進行兩個層次的匹配——段匹配和音符匹配。段匹配是指根據感彩為各個樂段找到合適的基本表演程序，即用于表現某一特定情感的典型動作序列。音符匹配則是為特定的音符安排特定的噴射動作。這兩個層次的匹配過程也就是音樂噴泉表演程序的最終設計過程，它記錄了音樂噴泉隨著音樂舞動的全部狀態。
（3）動畫仿真
當表演程序被設計出來后，如果直接在噴泉裝置上進行仿真，將是一個非常費時費力的過程。因此，設計了動畫仿真了系統。動畫的參數全部按照實際的噴泉實驗裝置來設計，通過動畫可以實現對實際噴射效果的仿真。為了做出與實際噴射相似的噴射效果，采用粒子系統[2]。
（4）手動修改
在觀看動畫仿真結果后，用戶可能需要對原表演程序進行修改。為了使用戶能夠在不需要了解內部代碼的情況下對表演程序進行任意的修改，筆者開發了一個很有好的人機界面。該界面不僅可以實現單點修改、多點修改，還可以為整段音樂選擇另一套表演動作。
（5）打印噴泉表演流程總譜
該總譜既包括了所有音符，又包括了與音樂對應的所有噴射動作，可以對整個表演程序一目了然。
（6）編譯成控制程序
用一臺PentiumIII866MHz的PC機作為控制器，它能夠自動地把表演程序編譯成功放輸出的控制程序，從而控制音樂噴泉硬件裝置的噴射，實現音樂與噴泉的同步。
（7）同步播放
為了保證噴射與音樂的同步，筆者開發了同步播放程序，主要用于防止噴射相對于控制的延時。
音樂特征識別和匹配是該系統的核心。下面，將對這兩個子系統進行重點介紹。
3音樂特征的識別
由于不同風格的音樂有著各自不同的特點，這里，選擇節奏相對穩定、曲式相對固定的約翰·施特勞斯（JohannStrauss）的圓舞曲。
3.1音樂基本特征的提取
在該系統中，選擇MIDI文件作為輸入的音源。一個MIDI文件含有一個headerchunk和若干個trackchunks。速度、節拍等全局基本特片以從headerchunk中得到；而音高、音長等音符信息則可以從trackchunks中獲取[3]。由于MIDI文件中含有大量音樂信息，因此許多音樂的基本特征都可以從中直接獲取。這里，提取了九種基本特片：音色、調性、節拍、音高、音長、音量、力度、速度和發聲時間。
3.2音樂曲式特征的提取[4]
施特勞斯的圓舞曲多由三部分組成：主體是3～5個小圓舞曲，前面有序奏，最后有尾聲。每首圓舞曲有兩個主要旋律，用單二部曲式（AB）或單三部曲式（ABA）構成。考慮到這些旋律常常由兩個非常相似的樂句組成，采用一種搜索相似旋律的方法分析音樂的曲式結構；同時，為了提高搜索效率和正確率，還兼顧了曲式結構中的和聲與節奏特點。
（1）根據節奏和調性進行初步識別
一首圓舞曲常常由幾百個小節組成，因此如果在全曲范圍內對旋律進行搜索將會非常費時費力。樂曲節奏和調性的改變常常意味著新段落的出現，這里首先根據這兩方面的特征對全曲進行初步劃分，為旋律搜索縮小范圍，從而提高搜索效率。
（2）利用旋律搜索進行重點識別
為了進一步提高相似旋律的搜索效率，根據古典音樂的特點，作三點假設。第一假設一個完整的樂句由16小節構成，這一假設在很多音樂結構的研究中被采用，并在多數情況下被證明是正確的。第二段設一個樂句的前4小節是全句的重點，這一假設能夠用很少的音符表征整個樂句，同時經過檢驗是完全正確的。第三段設在眾多的樂器中，小提琴、長笛、單簧管演奏主旋律的可能性最大，這一假設被證明非常效，它幫助從十幾種樂器中迅速地找到主旋律音色，作為旋律搜索的前提。在這三個假設的基礎上，還引入一種樹狀結構“旋律樹”，用以記錄一段旋律的總體輪廓，從而實現對相似旋律的搜索，如圖3。該結構由四層組成：
·第一層代表一段16小節的旋律；
·第二層代表該旋律的前4小節；
·第三層代表每個小節的三個正拍；
·第四層代表各個小節的正拍和半拍；
在圖3中，節奏是3/4，在旋律樹中，僅僅需要記錄相對音高。與其他記錄旋律的方法相比[5,6]，該旋律樹有三個優點：首先，由于前4小節是整段旋律的重點，旋律樹用很少的音符抓住了整段旋律的輪廊；第二，這種樹狀結構不僅記錄了旋律的輪廓，而且記錄了旋律的結構；最后，這種分層結構有利于提高搜索效率。由于上一層的音符比下一層重要，因此，如果在比較旋律樹時在上一就出現了不同，則無需對下面的各層進行比較就可以直接得出二者不同的結論。這種旋律樹可以用來提取和比較旋律，在實際中證明非常有效。
（3）利用和聲特征進行補充識別
經過以上兩個步驟，大多數曲式結構可以被識別出來，但仍會有一些例外。為了進一步提高曲式識別的準確性，又利用終止式[7,8]（結束一個音樂結構和結束一個樂思的和聲）對曲式結構進行了補充分析。由于和聲分析相對復雜，這里只考慮了與終止式密切相關的主和弦和屬和弦。
3.3音樂情感特征的提取
在曲式特征識別基礎上，整個樂曲被劃分成一個個小樂段。該部分則通過對每個樂段的音響、速度、旋律等特征進行綜合分析，最終由一個模糊分類器判斷出其情感特片[9]。為了對情感特征進行合理的描述，根據在音樂心理學領域得到廣泛認可的Hevner詞表[10]，提出一種“情感環”的結構，如圖4。
4模糊專家系統匹配
這一部分主要通過模糊專家系統對音樂特征進行段匹配和音符匹配兩個層次上的匹配。
4.1段匹配
段匹配在對音樂作品進行結構分析和情感分析基礎上，根據情感色彩為每一段旋律找到最適合的基本表演程序。
（1）基本表演程序庫的建立
基本表演程序序中存放大量的基本表演程序，即表演動作序列。基本表演程序的結構如圖5所示。從圖5中可以看出，每一個基本表演程序除了記載所有動作的名稱和動作時間和，還有該基本表演程序所體現的感彩。值得注意的是，這里的動作時間是指在標準速度（定義為1小節/1秒鐘）下的動作時間。因此，當樂曲速度變化時，系統要自動根據速度的改變調整運動時間，從而實現音樂與動畫的同步。
（2）表演程序控制器的建立
段匹配的結果記錄在表演程序控制器PPC（PerformanceProgramController）序列中，作為進一步設計表演程序的基礎，如圖6。表演程序控制器有六個參數：第一個是控制器編號，即樂段編號；第二個是記錄該樂段旋律線的旋律樹的編號；第三、四個分別是該樂段的起始和結束小節；第五個是該樂段的感情分類；最后一個則是為該樂段匹配的基本表演程序的編號。
4.2音符匹配
音符匹配包括兩部分：首先根據樂曲速度決定基本表演程序中相鄰動作的時間間隔；其次是為關鍵音符（如強音）設計一些特殊的動作。在段匹配的基礎上，音符匹配使音樂動畫的設計做到了點面結合。
經過段匹配和音符匹配，最初的音樂噴泉的表演程序就產生了，它記錄了音樂噴泉隨著音樂噴射的所有動作。
計算機的發展及應用，使人們的生活日新月異。計算機輔助設計源于計算機圖形技術的產生，計算機輔助設計的研究構想發端于1950年，但使用計算機繪圖的最早記錄是在1963年，美國麻省理工學院的研究人員伊凡·蘇澤蘭在美國計算機聯合會會議上發表了名為《畫板》的博士論文，從而開始了計算機輔助設計的發展歷程。他從1950年開始著手開發通過圖形技術來處理人與電腦交互對話的操作系統。1963年，這套以電腦主機、顯示屏、光電筆和鍵盤為工具的圖形畫線系統得到實現。這套圖形畫線系統開發和引進了許多計算機繪圖的基本思想和技術，使用戶可以運用電腦畫出直線、復雜曲線以及簡單的標準部件。
最初CAD被解釋為“計算機輔助繪圖”，由于當時計算機在設計上的作用是替代傳統手工繪圖的一種新工具，但隨著后來信息技術的飛速發展，計算機技術在各領域的廣泛應用，CAD的含義也在不斷變化擴展，隨著20世紀70年代像素的產生、80年代三維曲面造型系統的開發等，使電腦繪圖從只能用“線”這一基本繪制元素發展到可以用點、面、體進行繪制計算機圖形，從而使CAD的含義也發展成現在人們比較熟知的計算機輔助設計這個概念了。1970年的威尼斯雙年展首次接納了計算機繪畫作品，這也標志著新的視覺藝術形式的誕生得到了社會的承認。
我國的計算機輔助設計起源于20世紀70年代。與國外計算機輔助設計發展的軌跡相似，國內計算機輔助設計的研究與應用基本上是從各高等院校發展起來的。20世紀90年代初，隨著我國現代化進程的迅速發展以及計算機的進一步普及，在環境藝術設計和創作領域，計算機技術應用的價值，逐漸得到人們的重視。
二、我國計算機輔助環境藝術設計的現狀
計算機作為信息時代重要的技術工具，在環境藝術設計領域得到普遍應用。在20世紀90年代前，國內對環境藝術設計效果的表現是使用手工繪制的方法，到了20世紀90年代初期，計算機輔助設計技術開始在我國建筑業應用。計算機輔助設計技術在建筑設計表現領域以不可逆轉的潮流迅速發展。尤其是到了20世紀末，計算機輔助設計逐漸成為建筑效果表現的主流。起初，設計師主要運用AutoCAD軟件進行施工圖的繪制，在方案階段還以手繪為主。但隨著相關專業軟硬件的更新和進步，它自身的強大優勢得以顯示，同時對傳統手繪表現產生了越來越大的沖擊。
隨著近十幾年來我國計算機輔助環境藝術設計的發展，計算機建筑效果表現的類型己經有了很細致的劃分，可以分為：計算機建筑效果圖、計算機建筑漫游動畫和計算機建筑效果虛擬現實。計算機建筑效果圖主要是通過3DSMAX，Lightscape，Photoshop等計算機軟件制作的靜態的效果圖。通過計算機三維軟件從平面、立面數據中得到透視圖，透視點位置及視點角度均可變換，然后再渲染出二維圖像，這種方式是目前社會上應用最廣泛的。計算機漫游動畫是利用3DSMAX軟件的三維動畫功能，在建筑物的室內或室外的設計階段就能以可視的、動態的方式全方位展示建筑物所處的地理環境、建筑物外貌和各種附屬設施以及建筑物內部空間的效果，使人們能夠在未來的建筑物中漫游，因而成為建筑設計方案及裝修效果展示、建筑方案投標、論證、評審的有力工具。
三、計算機輔助環境藝術設計的發展趨勢
當前，隨著計算機軟硬件技術的迅猛發展，計算機輔助設計在環境藝術設計領域受到了廣泛的重視和應用，比如各種方案的匯報、投標以及招商廣告中隨處可見，從而出現了大量的繪圖軟件的教程以及在教學上更加重視計算機繪圖軟件的教學課程。人們更多的關注計算機技術，想方設法掌握各種繪圖軟件，在模型、材質、燈光以及各種渲染技法上花費大量的時間，而忽略了最終的效果圖的藝術性。計算機輔助設計是科學與藝術以及計算機與藝術設計相結合的邊緣學科。計算機輔助設計在視覺藝術創造規律、形式法則和審美方法與傳統的藝術設計是相同的。所謂視覺藝術，是通過人的視覺感受而將客觀內容納入主觀心靈并予以對象化呈現的藝術形態。一些美學研究者認為，從審美主體的角度來看，藝術離不開創造者和欣賞者兩個方面，而這兩個方面都要通過一定的感官和相應的感性物質媒介，前者創造出審美對象，后者達到審美愉悅。所以說，作為視覺藝術的計算機輔助設計作品既要真實的描繪場景，又要使欣賞者達到審美偷悅。不可否認，人們的欣賞水平在不斷提高，求新、求異的視覺口味也越來越高。這源于技術的發展、審美的進步，計算機技術的發展對于社會和藝術創造產生了重大的推動作用。
在計算機輔助環境藝術設計發展的初級階段，設計師的目標是使效果圖具有真實感，能夠模擬未來場景的真實效果，具有一定的實用性。目前的計算機建筑效果圖的風格單一，已經不能滿足大眾的不斷提高的視覺口味。計算機建筑效果圖既是表現的技術同時它又是視覺藝術。設計師創造出審美對象，筑物內部空間的效果，使人們能夠在未來的建筑物中漫游，因而成為建筑設計方案及裝修效果展示、建筑方案投標、論證、評審的有力工具。使用的軟件有Creator系列三維建模工具及Vega場景管理軟件。計算機建筑效果虛擬現實技術強調的是一種身臨其境的感覺，采用的是人與人之間自然的交互方式。它可以實現逼真的、純三維的場景，可以全方位、多角度、完全由用戶自由控制在場景中漫游。作為建筑師可以從多個角度觀察建筑方案，所以說虛擬現實技術不僅可以使用于建筑表現，而且也是一種推敲方案的有利手段。VR技術在我國的環境藝術設計領域中有著廣泛的應用前景，將給環境藝術設計帶來革命性的改變。
設計師創造出審美對象，要使欣賞者達到審美愉悅而不是審美疲勞。為此，根據目前我國計算機輔助環境藝術的發展情況，未來計算機建筑效果圖應呈現藝術化、人情化和多樣化趨勢。
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計算機能夠透過三維制圖進行表達，讓人們可以直接了解不同位置的設計，通過這樣的方式將對圖形產生的無法理解的錯誤理念進一步降低。計算機能夠令尺寸更為精準，在較大程度上降低誤差，設計出的模型與實物出入不大。由此可見，計算機繪圖的優勢遠遠超出了傳統繪圖的優勢，并不會由于繪圖失準而使作品失敗。而且，計算機可以為人們形成不同視覺體會，并不會經由人為方式來夸大效果，并且可以和設計的效果相符。在應用計算機時，對方案的更換尤為有利，可以更加直觀的掌控設計物體以及整體環境的關聯，可以令兩者完美結合，令設計出的模型可以和環境相融合，還可以將真實的外觀體現出來，經由光照下物體的模擬情況，將光照物體的信息進行傳遞，再將物體景象實施方案以后展現出來，與圖版繪制相比，此種方式更為生動。室內設計在方案方面，能夠反復進行修改，并且由于計算機的發展，使得修改更加便利，不僅僅能夠令工作效率提速，還可以處理傳統繪圖修改不便的問題，提高了復制提取的速度，將最理想的畫面通過設計師的制作展現出來。計算機將設計圖在輸出效率上的速度大大提高，可以將結構圖、平面圖以及立體圖的效果一同展現出來，而且還能夠將材料進行自由選擇和搭配，較大程度上節約了人力和時間，工作效率顯著提升。通過計算機可以為人們還原現場最終的視覺效應。隨著社會的持續發展，使得計算機在技術與應用方面有了大幅度的提高，也逐步在室內設計當中運用了虛擬漫游技術和動畫設計等技術，大大填補了靜態圖片的不足，可以讓業主在三維空間中更加清楚最終的設計場景與布置情況，更快體現出頭腦里的畫面。而且可以和傳統的設計方案區別開，更快分解各個部分，也對各個部分的組織結構的觀察非常有利。應用計算機可以將人力與空間的投入大大降低。
2計算機輔助設計軟件在室內設計中的應用現狀
我國計算機輔助設計開始于上世紀70年代，同國外計算機輔助設計發展順序較為相近。在上世紀90年代以前，我國對室內設計效果的體現是通過手工繪制方式進行的，到了上世紀90年代初期，計算機輔助設計軟件開始應用在室內設計當中。到了上世紀末，計算機輔助設計逐漸變成了藝術設計的主要體現方式。由于近十幾年來我國計算機輔助室內設計的進步，計算機對室內設計輔助類別已經做出了詳細的規劃，而其中計算機草圖可以通過3DHome、SketchUp等在設計初期的方案中進行傳達，其特點為速度較快、模型精準度較低，能夠在較快的時間里直觀的了解此項構思是否可行。因為計算機技術應用于室內設計的時間較短，因此當前在室內設計以及計算機技術上進行開創性的研究較少。
3簡述常用計算機輔助設計軟件
Autodesk公司早在1982年便將AotoCAD的繪圖設計軟件研發出來，被歸類為運用在繪圖設計中的軟件，也從此開辟了新的天地，在設計行業中融入了計算機技術。隨著技術的不斷發展，Autodesk公司又將不同的改良版本投放到市場。AotoCAD在行業中的運用時間最久、也最為優秀，適用范圍較廣，深深獲得了設計師的喜愛。其自身的渲染、三維建模、三維繪圖等功能為設計人員創造了非常便利的工作條件，顯著提高了工作效率。3DMax是三維繪圖軟件中使用率最高、最為先進的制圖軟件，并且深受行業的認可。具有十分明顯的特征，例如具有十分強大的功能，具有較好的拓展性，在動畫制作和使用方面非常顯著，具備很多插件也正是此軟件的優勢所在，操控便利，被人們所青睞。此軟件具有較高的兼容性，同各類軟件的配合度較高，支持DWG文件，能夠較好的同AutoCAD配合制作出較好的立體圖、平面圖、水電圖，并且能夠更加良好的將材質與燈光強度進行選擇和處理。Chaos-Grope公司是保加利亞最為著名的軟件提供商，其研發的Vray是適用于全局光照計算渲染器，在插件渲染器行業中尤為優秀。其在室內設計中的表現更為明顯，在渲染速度方面也非常迅速，較大的節省了時間，可以與3Dmax一同創建虛擬模型，兼容所有3Dmax的材質，可以使用的燈光效果、貼圖材質和陰影效非常豐富，能夠更加形象的描繪出事物本身，在使用方面也更加便利。Adobe公司推出的Photoshop軟件成為了圖像設計軟件中最優秀的作品之一，尤其其融合了大量的廣告創意、編輯、圖像繪制、修改等方面的內容，所以受到設計人員的推崇，也為室內設計的發展做出了較大的貢獻，并將3Dmax設計理念中欠缺的方面完美補充，提升了色彩和圖像的品質，讓圖像還原的更為形象、更加真實，也更能夠獲得人們的認同及理解。Adobe公司還退出了一款用于視頻編輯的軟件———PrmierePro軟件，其具有質量高、兼容性好的特點，因此被大量使用在電視及電影當中，這一軟件也成為人們制作視頻的首選。
4室內設計中的計算機輔助設計軟件的應用
為了能夠完美展現出室內設計具體化、形象化的精華所在，一定要將計算機輔助設計軟件與室內設計相結合。
4.1CAD設計施工圖的設計體現
通過設計人員在現場進行考察與分析，可以再設計理念中展現出一個環境協調、構思獨特、布局完整的效果。再將基本材料傳輸于CAD軟件，繪制出原始戶型圖、平面圖、強弱電圖、構件立面圖，將室內設計施工圖更加完美的展現出來。
4.2三維場景設計的展現
4.2.13D建模
隨著CAD設計圖的繪制完成，緊接著要展現出室內三維立體圖。3Dmax建模形式通常為在形式上可以分成3種高級方式和1種基礎方式，即：mesh、poly、nurbs以及基礎建模修改器。現將基礎模型建立完善，再經由具體要求，改變成mesh、poly、nurbs三種模式。進行建模時，能夠通過需求選擇建模的形式。先將之前在CAD里進行的設計結構圖導入3Dmax，再經由平面圖的設計，依照圖紙的要求完成模型的制作。建模時要以準確、遠粗近細的原則進行。
4.2.2燈光效果設計
對于創建燈光而言，因為在場景方面有所不同，所以所創建的燈光類別、數量、屬性都存在差別。三個不同的基本類型光源為主光、輔助光、背景光。主光變成了創建畫面在形象方面最關鍵的光線，是最先需要設定的光源，平常處在四分之三的位置之處，可是也可以透過具體的要求改變位置。輔助光可以再主光無法表現之處進行填補之用，被稱之為環境光。背景光屬于輪廓光、邊緣光，經過光找出對象的邊緣，把目標對象從背景中進行分離。
4.2.3巡游動畫設定場景中所使用的攝像機
在設定時，室內通常使用28mm左右，高度在1.6~1.8m左右。攝像機可以代替人的視角，使用時相當于人在觀看。攝像機的方位取決于所處空間里最精彩的內容，通常來講，在效果圖中最好將最明顯的內容展現出來。
4.3Vray渲染技術的體現
Vray主要使用在渲染一些較為特殊的效果當中。在材質編輯器中，能夠觀察到Vray專用材質的參數卷展覽和3DMax內置材料有所區別，基本的反射、折射、透明參數都在基本參數卷展覽中分區域進行排列。
4.4PhotoShop、PremierePro后期處理技術
通過PhotoShop把圖像畫面的影像敏感以及色彩效果進行調整，構圖設計出室內周圍的環境。對于PremierePro里執行而言，后期處理歸為最終步驟，可以經由渲染出的連續.tga文件，將視頻動畫進行導出，能夠更加清晰的讓人們觀看到畫面效果。
5結語
（1）提供靈活的學習方式
通過網絡，學生能夠已經起自身的實際情況對其適合的學習方式進行選擇。比如說很多學校都開設了網絡課，通過直接設置網絡課堂的方法，為學生隨之收聽與觀看提供了便利。而且網絡上的學習內容具有較大的信息量，以及較快的更新時間，一直在動態的變化中，這與傳統課堂教學形式呆板、內容單調、陳舊、信息量有限有較大的區別，可以使得學生從以往的被動學習轉向主動學習上來，因此可以較大的激發學生學習的興趣，取得較好的學習效果。此外，網絡教學能夠做到學生自主考試，學生可以通過網絡課堂上所設置的各種試題，再依據自己的學習情況，對不同難度的試題進行選擇然后進行測試，讓教學切實實現充分顧慮學生個體差異的目的，給學生創造一種靈活性、創造性、綜合性的學習模式。
（2）形象直觀的交互環境
通過計算機網絡技術來輔助教學，能夠給整個教學提供一個較為直觀的交互環境形象，在這個環境之中，能夠使得教師和學生間的直接交流得以實現，并且也可以使得學生間的交互學習與人機間的交流對話得以實現，從而可以達到較好的輔助效果。
（3）更好地實現教學策略
計算機網絡的一些特性還決定了通過網絡技術能夠提供更多、更為豐富的教學策略，比如說在教學之前可以對所有學生展開一次學前的測試，這個測試包括學生的基礎知識以及各項思維能力，利用網絡還可以實現對學生心理方面的測試，對學生測試之后，還可以通過計算機技術綜合性的分析學生反映出來的各種數據，這樣可以更加客觀的實現對所有學生的綜合判斷與評價，有助于教師依據分析的數據，選擇最為適合的教學策略以及內容，使得教師的教學更能滿足所有學生的不同需求，從而實現因材施教、使得所有學生都可以不斷提高的目的。在計算機網絡教學中，因為其可以提供較為豐富的教學資源，而且具有交互性、多媒體性等眾多特性，這就使得在網絡上使用多種教學策略與教學方式成為可能。
（4）有利于對學生的輔助
在以往的教學中，課堂授課的時間僅僅只有較短的幾十分鐘，如果學生在課堂之上，無法掌握教師講授的知識，而在課堂之下教師又很少有時間去輔導學生，即使學校開設的有自習課，但是在較短的時間之內，教師無法面面俱到的對所有學生進行輔導，若有的學生較為膽怯，就會加大這種輔導實現的難度。但是通過計算機網絡，教師不但能夠實現對學生作業的批改，而且還可以直接將作業之中出現的問題反饋給學生，此外教師還可以通過視頻對學生進行直接的輔導，也可以通過論壇以及E-mail的方式實現教師與學生間的交流與溝通，因為教師與學生間沒有直接性的面對面，這樣能夠消除個別學生存在的膽怯心理，使得他們可以大膽質疑，因為這種輔導方式對所有學生的學習需求進行了充分的照顧，現在已經變成了教師對學生進行個別化輔導的非常有效的方式，再加上，計算機網絡輔導不受時間以及地域的制約，即便師生間相隔萬里之遠，也可以通過網絡來自由的進行交流與溝通，因此給學生的輔導提供了諸多方便。是計算機輔助教育結構圖，從圖中我們可知，網絡教育輔助教育的諸多優勢。
2網絡技術實驗教學中普遍存在的問題
（1）計算機網絡技術具有較強的實踐性
但是現在我國大多數院校網絡技術的實驗課程較少，一般僅有16個學時。計算機網絡技術具有很多的實踐性內容，而實驗課卻較少，致使了難以對實驗內容進行合理的安排。如果想要利用實踐深化理論知識難度就更大。
（2）實驗內容單調，系統性缺乏
很多院校因為一些因素的制約，在進行計算機網絡技術實驗教學的時候存有開設的實驗內容太過片面的問題。往往只開設網絡軟件應用、網絡配置、網絡系統操作系統使用以及網線制作等實驗。這些實驗雖然可以提高學生的動手實踐能力，但是網絡協議分析網絡安全、網絡系統測試、網絡系統構建、路由器和交換機的配置等實驗較少開設。這就導致實驗和理論關聯性較差，理論和實踐嚴重脫節。
（3）學生的主觀能動性較差
學生的實驗積極性沒有完全調動起來，實踐操作不熟練實驗過程中常常出現僅僅以指導教師為中心的問題。一般來說指導教師都會先演示和介紹一下實驗，然后再讓學生們自行操作。因為指導教師要對多種學生進行指導，難以跟學生們對實驗中問題發生的原因進行透徹分析，導致這些問題不是被忽略就是由老師來解決。這就導致了學生的認知主體作用被忽視，沒有較好的互動，使得學生的學習積極性與主動性難以激發，不利于培養創新思維。
（4）實驗教師隊伍素質有待提高，建設有待加強
一般學生都是分組實驗，實驗的指導教師往往是理論教師。在較少的實驗課程中，單單憑借一位教師，很難達到較好的組織實驗教學以及細致的指導學生的目標。一定會有一些學生難以順利的完成實驗，即使有的學生在教師的指導下完成了實驗，也很難消化實驗的知識，致使實驗無法達到理想效果，因此要加強培養實驗教師隊伍。
（5）實驗考核的力度不夠
目前網絡課程具有重理論考核、輕實踐考核的問題存在。實驗考核缺乏力度會致使學生更加重視理論的學習，而忽視實驗的學習，這就導致了學生對實驗缺乏積極性與主動性，所以需要加強實驗考核力度。
3計算機網絡技術改革教育研究提議
（1）加強建設網絡技術實驗室
管理、配置并且維護好實驗環節盡可能使學生們自主研究解決實驗問題，從而讓學生在實驗中積累更多的經驗，得到更多的知識與技能。
（2）恰當安排實驗課時
對傳統的實驗方式、實驗教學進行改革。網絡實驗課程要有充分的實驗學時。通過小組來進行實驗。路由器、交換機、主機的配置都由小組成員間的相互分工與寫作的形式完成，從而為組織開展實驗提供方便，讓所有學生都可以接觸到網絡設備，使得學生的協調溝通能力不斷提高，體現了團隊合作精神，使得實驗教學的作用得以更好的發揮。
（3）對專用的網絡實驗室進行充分的利用
對實驗內容進行合理的安排，從而使得實驗教學效果得以有效的提高。
（4）加強建設實驗指導教師隊伍
實驗教師隊伍應該由兩部分組成，分別為：實驗指導教師與實驗技術人員。實驗指導教師主要根據實驗教學大綱的要求對實驗計劃進行安排；指導相關技術人員完成實驗室建設的任務；協同實驗技術人員將實驗教學任務完成。
4結束語
