计算机美术设计辅助系统的设计研究

徐 敏

(厦门软件职业技术学院 设计艺术系，福建 厦门 361024)

计算机美术设计辅助系统的设计研究

徐 敏

(厦门软件职业技术学院 设计艺术系，福建 厦门 361024)

随着计算机技术的快速发展，计算机的应用已经渗透到各个领域，美术设计中计算机技术的应用也逐渐增多.为了提高美术设计的效率和整体水平，在综合分析美术设计需求的基础上设计开发了美术设计辅助系统.该系统主要包括：系统管理、作品建模、材质设定、灯光布置和脚本共享等模块.

计算机；美术设计；辅助系统

计算机技术和互联网技术的普及和应用为设计行业带来了更为广泛的发展空间以及内容和形式上的创新.美术设计人员不仅可以直接利用纸和笔进行设计，而且还能够利用计算机辅助设计软件进行设计[1]，与传统的美术设计方式进行比较，计算机辅助设计软件的设计效率更高.基于计算机辅助的美术设计软件以先进的计算机技术为手段，在传统美术设计的基础上进行了技术创新.

本研究充分考虑了计算机美术设计辅助系统的可用性和创新性，并在对美术设计理念和计算机辅助设计技术细节分析的基础上，针对辅助系统进行了需求和可行性分析.根据具体的需求分析和可行性分析结果进行辅助系统的框架设计，主要包括系统的具体的功能划分以及各个模块的设计等[2]，并利用Mel脚本语言进行具体的系统开发工作.

1 计算机美术设计辅助系统的需求分析

在针对计算机美术设计辅助系统进行软件开发之前必须要进行软件的需求分析和可行性分析.本文针对国内外成熟的计算机辅助设计系统的研究现状和存在的问题进行详细的阐述，然后结合实际情况总结出了该辅助系统的性能需求分析以及功能需求分析，其中性能需求主要由辅助系统的处理效率和设计效果等部分组成，该辅助系统的构建目的主要包括以下几个方面[3]：

(1)为美术设计人员提供构建美术模型的功能；

(2)为美术设计人员提供设计材料的选择功能；

(3)为美术设计人员提供设计灯光布局功能；

(4)为美术设计人员提供美术设计的预览以及软件脚本查询和修改等功能.

该辅助系统的主要目的就是为美术设计人员提供一个基于美术设计的辅助系统，该功能需求主要包括以下几个方面：

(1)美术设计人员可以任意选择材质，而且还可以修改已经使用的材料，其中最为重要的功能就是可以修改和更换作品的各个部分的材质.这种修改和更换主要分为两种方式，第一种为采用系统默认的标准材质，比如有玻璃材质、大理石材质、金属材质以及常用的人造材质等；第二种为设计人员专门手绘材质，而且还可以使用已经绘制好的材质贴图.

(2)美术设计人员可以根据需求设定背景颜色和光源的颜色，直接创建专门的设计模块，其中就包括美术设计作品的尺度、弧度以及边缘形态等.此外设计人员可以利用设计辅助系统预览设计作品的各种信息.

(3)为设计和软件开发人员提供脚本共享服务，以此让不同的软件开发人员都可以查阅软件开发的脚本信息.此外，管理人员甚至可以在权限范围内对脚本信息进行管理，比如开发团队中的开发人员都可以查阅和下载软件开发的脚本信息，从而提高软件开发效率.

该辅助系统的使用对象主要由美术设计人员和专门的管理人员等，可以为美术设计人员提供构建模型功能、设计材质选择功能、环境灯光布局功能、设计作品浏览功能以及开发脚本信息共享功能等；而为管理人员提供用户信息管理功能、脚本信息管理功能、系统配置信息查询功能以及脚本信息下载的统计功能等.具体的管理人员和设计人员用例图如图1(a)和(b)所示.

图1 例图

2 计算机美术设计辅助系统的设计

2.1 系统设计原则

针对计算机美术设计辅助系统的需求进行分析，从中明确了该辅助系统的使用目的，并在此基础上设计系统的整体框架和各个模块的具体功能.在设计过程中必须遵守以下原则[4].

(1)合理性原则

该辅助系统在设计过程中必须要满足大多数设计人员对于计算机美术设计辅助系统的要求，使其能够承担重要的美术设计任务.除此之外，还要保证设计的合理性、先进性以及可靠性，使辅助系统能够稳定可靠地运行.

(2)人性化原则

为了提高用户的软件使用效果，要求该系统需要更多的人性化的功能设计，而且在设计时还要参考软件的稳定性以及用户的使用习惯等因素，更多地采用经过检验的成熟的技术，以此减少辅助系统的不稳定性.

(3)可扩展原则

为了更好地满足用户的使用需求，在设计辅助系统时需要重点考虑可扩展性，以便于后期的系统升级.

(4)模块化原则

一般情况下，在具体设计辅助系统时都会将系统的各个功能进行模块化处理，一方面各个模块相对独立，更新和维护都比较方便；另一方面当某些模块功能出现故障时不会影响到其他模块的功能.当然每个模块都需要设计对外联系的接口.

图2 系统层次划分图

2.2 系统层次结构设计

在计算机美术设计辅助系统中，脚本信息共享平台其实就是基于J2EE技术且设置在计算机通信网络的最高层(即应用层)，该层主要包括了JSP技术、HTML技术以及Servlet技术等资源[5].Web服务器会根据用户的使用需求来运行相应的Web应用，该系统的层次划分图如图2所示.

从图2中可知，系统的各个层次相互独立，分工明确，而且将各个层次的功能进行封装，只对外提供一个接口，由此当模块功能发生变化后，只要接口类型不变，该辅助系统都能正常运行，从而让系统的稳定性更强.

2.3 系统网络架构设计

图3 系统网络部署图

本研究根据用户的使用需求设计出该辅助系统对应的系统网络部署图如图3所示.其说明了系统的软件和硬件的布局情况，而且部署图与辅助系统一一对应.用户既可以通过局域网又可以通过因特网访问美术设计辅助系统，但是需要说明的是，局域网用户可以使用系统的所有功能，而因特网用户则只能使用部分功能，这种安排方式主要基于系统的安全性着想.

2.4 系统功能结构设计

计算机美术设计辅助系统是一种采用了Mel技术的系统，其目的在于为了保持该系统的可扩展性以及易维护性等[6].首先针对系统划分不同的功能模块，这样更有利于模块化的开发，而且能够让软件代码的使用率更高.具体的系统功能结构图如图4所示.

从图4中不难看出，该系统的功能主要包括了系统管理功能模块、作品建模功能模块、材质设定功能模块、灯光布局功能模块以及软件脚本共享功能模块等.

(1)系统管理功能模块

图4 系统整体功能结构图

该功能模块主要包括了新建设计作品、打开设计作品、预览设计作品、保存设计作品、添加素材以及管理系统配置等功能，上述功能都是美术设计辅助功能的主要内容，其他模块的应用程序也可以调用此模块的功能.

(2)作品建模功能模块

该功能模块主要包括了设定设计作品的尺寸、弧度以及边缘形态.如果建立三维图像则需要首先确定图像的边缘形态，然后利用旋转得到三维立体图像.当然线性部分可由设计人员来制作，而旋转操作可由系统功能来完成，并且可以根据具体情况适当调节作品的尺寸和材质.

(3)材质设定功能模块

该模块主要包括了设计产品材质的更换、增减以及修改等功能，其中最为重要的功能就是提供各种材质功能，提供方式主要有两种形式：第一种是系统默认的标准材质，比如大理石材质、金属材质、木质材质以及金属材质等；第二种是设计人员根据用户需要专门手工绘制的材质贴图.

(4)灯光布置功能模块

灯光布置功能模块又称为环境布局模块，其主要功能包括环境背景的选择以及光源颜色的设置等.

(5)软件脚本共享功能模块

该功能模块正是利用了J2EE技术和数据库应用技术，并以此为基础实现Mel软件脚本管理和共享功能，其可以让软件开发人员共享开发成果，比如让开发团队中的成员可以通过此功能查询、下载以及共享软件脚本信息，从而提高开发效率.

2.5 数据库设计

为了保证开发人员共享、查询以及下载脚本信息，本研究专门设计数据库，以此实现数据信息的管理.在进行软件工程管理过程中，首先针对系统的需求以及使用环境进行分析，然后再进行数据库的设计，构建一种为用户提供数据存储、查询以及管理服务.

数据库的设计需要经历以下5个阶段：系统需求分析、概要设计、系统逻辑结构构建、模型分析以及数据类型的设计等.数据库的主要作用为用户和管理人员提供数据查询和存储功能，而且在设计过程中还要考虑数据库的数据过大时的抗压能力.在整个系统中，如果数据库出现故障，就会导致整个系统瘫痪，因此数据库的表现会直接影响到整体系统运行状况.数据库存储的信息类型主要分为用户的个人信息和软件脚本信息.

用户的个人信息数据库：该数据库主要用于存储用户的个人信息、身份权限以及使用记录等.

软件脚本信息数据库：主要用于存储上传的软件脚本信息，只有具有相应权限的用户才能够上传软件脚本信息.该系统会将脚本存储在服务器中，而与脚本信息关联的描述性信息也会存储在相应的数据库中.

脚本信息统计数据库：主要用于统计脚本的下载具体信息，比如下载人员、下载次数以及下载具体时间等.

根据数据库的相关分析，该辅助系统中的数据库功能对应的数据字典表如表1～表3所示.

(1)用户信息数据字典(users)

该字典主要功能为存储用户个人信息.

表1 用户信息数据字典

(2)用户等级数据字典(userlevel)

该字典主要功能为记录和存储用户等级和权限信息.

表2 等级信息数据字典

(3)脚本信息数据字典(files)

该字典主要功能为存脚本的具体信息.

表3 脚本信息数据字典

3 结论

计算机美术设计辅助系统是将先进的计算机技术和图像处理技术应用到美术设计中的产物，其将大大减少美术设计工作者的工作量，并为设计人员营造了良好的创作空间，但与此同时给美术设计工作者提出了更高的使用要求.该辅助系统已经成为美术设计工作者的密不可分的使用工具，也必将引领美术设计的发展方向.当然美术设计工作者应该更加注重设计的基础、鉴赏能力以及创造力的培养.

[1] 王锐,郭静妹,叶嵘.陈设艺术的呈现方式及在室内设计中的作用[J].昆明冶金高等专科学校学报，2012,28(3):57-60.

[2] 龚沱,王立君,黄涛.园林建筑，园林风格协调问题探析[J].中国农学通报，2011,27(4):243-247.

[3] 廖风华，胡明娟.当前室内设计特点与发展趋势[J].常州工程职业技术学院学报，2010,3(65):11-15.

[4] 陈一民，李启明，马德宜，等.增强虚拟现实技术研究及其应用[J].上海大学学报(自然科学版)，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.

[责任编辑 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，厦门软件职业技术学院设计艺术系主任，副教授，硕士，主要从事艺术室内设计、景观设计研究.

TP399

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