土木工程设计中的图形平台技术探索.pdf

第 1卷第 1 期 2 0 0 9年 9月 Vo 1 1 No 1 S e p 2 0 09 土木工程设计 中的图形平 台技术探索 陈岱林 周 密 ( 中国建筑科学研究院软件所， 北京 1 0 0 0 1 3 ) 【 摘要】土木工程设计行业有其 自身的图形需求， 本文提 出其图形平台开发的若干技术问题， 对图形平台模块 化 ， 并对各功能模块划分和联 系进行 了初步探 讨。利用 面向对 象语 言的继承 性 ， 建 立 了一套 适 用于图形平 台的可 扩展 类库 。根据所见即所得 的原 则， 实现 了基面定位的方法。利用 O p e n G L扩展缓 冲区的功能 实现 了动 态显 示 ， 并 创建 了一种压缩纹理的文件存储格式 ， 运用该格 式的文件可 以加 速纹理加 栽的速度 。本 文通过试 验 比较 了 O p e n G L多重采样反走样和 区域取样反走 样两种方法的效果和速度 ， 得到 了多重采样反走 样在 总体性 能上稍 强的结论。 利 用 Wi n d o w s 的对话框和文本控件 实现 了跟 随鼠标移 动的 t i p浮动框。在传 统几何 点捕 捉的基 础上 ， 提 出 了状 态 捕捉 的概念 ， 扩展 了捕捉的 范围。在分析硬件发展 和图形应用的基础上 ， 提 出了三维模型的应用趋势。 【 关键词】土木工程设计； 图形平台； 面向对象技术； 基面定位； 状态捕捉 ； 三维建模 【 中图分类号】T P 3 1 7 4 【 文献标识码】A 【 文章编号】1 6 7 47 4 6 1 ( 2 0 0 9 ) 0 1 0 0 0 7 0 6 1 前言 计算机辅助设计 ( C A D) 技术 ， 作为现代信息技 术的一个重要组成部分 ， 是利用计算机实现产品和 工程辅助设计的高新技术 ， 是提 高工程设计 质量和 效率 ， 降低成本消耗 的有力工具 ， 是提高企业应变 能力与核一 t2 , 竞争力 ， 加快技术进步 ， 参 与现代 国际 竞争的前提条件。 图形平 台是 C A D系统 开发 的基 础 ， 通用 C A D 或者 面 向专 业 的 C A D系统 通 过 对 图形 平 台 的功 能 扩展、 增加相应模块 来实现通用 C A D或专业 C A D 的功能 。 目前 国 外 比较 成 熟 的 通 用 图形 平 台 有 A C I S 、 P a r a s o l i d 、 S H A P E、 C A S C A D E等 为数不 多的 几个 ， 其 中 AC I S应用 面最广， A u t o d e s k 、 I n t e r g r a p h 、 B e n t l e y 等公司都是其用户。国内在高档 图形 系统 开发方面与世界发达国家有一定 的差距 ， 造成这个 结果的主要原 因是 图形 系统 的技术 复杂性。 目前 国内知 名度 比较 高 的图形 平 台有 清华 大 学 国家 C A D工程中心开发的 G E MS 、 浙江大学计算机 系人 工智能研究所研制 的 Z D MC A D。图形平 台总的发 展趋势是集成、 开放 、 采用面向对象技术 、 提供更高 级的建模功能和支持混合造型。 目前大多数图形平 台都是面向机械 、 飞机制造 和汽车制造等领域的， 专门针对建筑领域的图形平 台还属欠缺。土木建筑工程设 计行业有其 自身的 特点 ， 本文提出在实现土木工程图形平 台开发 中的 若干技术问题 ， 并对其进行讨论 ， 给 出了部分解 决 方案 。 2 采用面向对 象技术构建 C AD系统 面向对象技术与多媒体技术 、 通讯技术一道被 公认为 9 0年代三大计算机技术 。面向对象 的思想 起源于 1 9 6 7年推出的 S i m u l a 6 7语 言， 成熟于 1 9 8 0 年推出的 S m a l l t a l k - 8 0语言 。C+ +语言的出现使得 面向对象思想被广泛应用 。由面 向对 象思想衍生 出来的面 向对象分 析 ( O O A) 技 术、 面 向对象设计 ( O O D) 技术 和面向对象编程 ( O O P ) 技术给软件的 系统分析、 系统设计 和编程 实现都 带来 了巨大 的 变革 。 在软件 规模不 断增 大 ， 复杂 度不 断提 升 的同 时， 软件质量下降、 生产效率 降低 和维护成本升高 等问题 日益显现 。因而 ， 对大规模复杂软件系统来 【 作者简介】 陈岱林( 1 9 4 9一) ， 男， 研究员， 博士生导师。中国建筑科学研究院副总工程师、 建筑工程软件研究所所长。主要 研究方向： 工程设计 C A D和工程建设信息化。0 1 06 4 5 1 7 5 6 5 E m a i l ： p v b p k p m e n g b C O I I I 8 说， 总体结构设计与规格说 明比单独 的算法和数据 结构显得更加重要。相 比结构化编程技术 ， 采用面 向对象技术的软件结构具有更好的可维护性、 扩充 性和重用性。利用面向对象技术 ， 系统可以轻松做 到模块化 、 信息 隐藏、 弱耦合 度、 强 内聚度 ， 使得图 形平 台容易集成和扩展。 ( 1 ) 图形平台的总体结构 图形平 台系统 的总体结 构包 括 ： 图形 显示 系 统、 用户界面、 对象模 型及其 管理、 命令及其管理 、 几何运算库、 消息反应器和扩展协议等 6大模块 ， 如 图 1所示 。 图 1 面向对象的图形平台体 系结构 1 ) 图形系统 图形系统 主要 负责对 图形 的组织 、 管 理与显 示 ， 具有 图形表示 的对象 通过调 用 图形 系统 的功 能 ， 完成对象 的显示。系统通过调用一个特定 的虚 函数接 口， 显示所有对象 ， 因而具有 图形 表示的应 用对象通过重载此虚 函数 ， 并在此 函数 中调用 图形 系统 的功能， 就可以实现应用对象图形表达的任务 。 2 ) 用 户界 面 用户界面主要完成对交互事件 的组织与管理， 并协同图形系统， 实现对象的各种交互方式。系统 在处理交互事件时 ， 给 出一个统一 的流程 ， 在此流 程中调用交互对象的虚 函数 ， 因此 ， 应用程序可 以 通过派生一个新 的交互对象 ， 并重载这些虚函数 ， 实现交互手段 的扩充 。用 户界面模块 中包括语法 解释模块 ， 用来对键盘输入的字符进行解析。 3 ) 对象模型的管理 对象模型的管理是整个系统的核心 ， 主要包括 创建对象、 对象动态识别 、 对象的存储 、 对象的组织 和对象间的通讯 等。这些对象是 以相互继承 的关 系展开的。对象按其作用可分 为： 系统对象、 持久 对象和图形对象 等。系统对象和持久对象组成 了 图形平台的框架。 4 ) 交互命令及其管理 交互命令及其管理主要负责在系统运行过程中 对命令的初始化、 注册、 运行、 嵌套等功能。命令管理 系统通过调用命令函数的虚汗函数接 口， 实现命令的 整体管理。交互命令支持动态注册 ， 核心系统的交互 命令在系统初始化时完成注册 ， 但应用系统的扩展命 令则在程序运行中进行动态注册。交互命令以单发 式为主， 但对于透明命令需要进行压栈处理。 5 ) 几何运算库 几何运算库是系统的主要辅助模块 ， 主要完成 基础数学库 中的向量运算 、 矩阵运算、 广义矩 阵运 算及常用多项式方程求解和直线 、 线段、 二次曲线 、 平面、 二次曲面之间的求交运算等。 6 ) 消息反应器 消息反应器是 用来 侦测系统 内部某些改变 的 对象。当向一个实体附加一个反应器时 ， 可以引用 另一个实体 ， 这样 ， 当实体修改时问发生时 ， 附加到 该实体的反应器通 知引用这个反应器 的实体。可 以侦测的对象包括 ： 图形对象 、 数据库对象、 事务型 对象等。 7 ) 扩 展协议 扩展协议 主要定 义了图形平 台与应用系统两 者之问的关系 ， 包括对象 和其 虚函数的接 口、 开发 环境与应用程序之 间的接 口以及系统与应用程序 之间的消息。 ( 2 ) 类 的继承关系 系统运行 时几 乎所有 的对象都从一组通过继 承而形 成 的类 中实例 化得 到。在这组 类 中， 基类 ( d e c O b j e c t ) 是整个数据模型的基础 ， 所有其它的类 均从此类派生而得到 ， 它主要提供 以下 成员 函数界 面 ： 对象的动态识别 和继承分析 ， 对象 的相等 比较 等。d e c D b O b j e c t 是场景中几何实体对象的基类 ， 由 它派生出光 源、 相机、 二维几何实体 和三维几何实 体等 。d e c D b O b j e c t 提供 了对象显示 、 序列化 、 几何 变换 、 添加属性 、 夹点操作等虚函数接 口， 用户可以 从 d e c D b O b j e c t 派生 出 自己的几何 实体 ， 只要 自定 义实体实现这些相应 的虚函数接 口， 就可以与系统 定义对 象一 样 ， 交 由系统 进 行 统一 处 理。D b D a t a b a s e 是系统中所有数据库 的基类。D b T a b l e O b j 是 所有系统表格的基类， 这些系统表格包括 ： 层表、 材 质表 、 块表、 字体表、 树表、 字典 、 实体表 、 对象表、 视 图表等。这些表格及相应 的操作构 成了图形平 台 的核心框架。 土木工程设计中的囤形羊台技术探 索 9 ， 卤 卤 匝 蛔匝 匦 匝 蜜 d e c D b E n tity 3 d 匝 圆 丫 丫 匝 圃 区蝈区姻匝蝈匝麴 图 2 平 台系统类继承关系 从继承关系可 以看出 ， 系统的几何实体具有很 好的开放性。对于应用系统来说 ， 可 以对几何实体 进行扩展， 而不用担心与平 台系统的兼容 问题 。系 统提供的几何实体类也可以完全被应用系统利用 。 3 交互 中的定位方式 ( 1 ) 基 面 在图形交互中， 定位是最基本 的操作之一 。绝 大多数交互操作都是以定位为基础 的， 例如绘制样 条曲线时要考虑确定控制点 ， 移动时要确定基点 ， 拉伸时要确定对齐点等。在计算机 图形系统中， 定 位就是按照某种规则找到光标在三维几何空间 中 的对 应点 。 定位需要将点坐标在窗 口坐标 、 视 口坐标和几 何坐标三种坐标系中进行转换。但是窗 口坐标、 视 口坐标与几何坐标系 的维数并不一致 ， 前两个为二 维直角坐标系， 后一个为三维直角坐标系。二维坐 标系中的一点对应着三维坐标系 中， 从视点发出的 一 条射线。这就需要一个定位规则 ， 所谓 的定位规 则就是在射线上确定 一个点 ， 而这个点即作为光标 的对 应点 。 如图 3所示 ， 如果射线只与几何空间中的一个 面相交， 我们把相交 的这个 面称作基 面， 把交点作 为世界坐标系 中与 鼠标点对应 的点。如果射线 同 时与多个面相交，则把第一个相交的面作为基面 ， 其交点作为对应点 ，这种定位方式 叫做基 面定位。 图 3 三维透视几何 空间 图中 A l 、 A 2分别 为射线与场景 中面 的交点 ， 其 中 A1 位于距视点最 近的地方 ， A1点为光标在几何空 间中对应的点， m为基面。 基面定位有如下特点 ： 1 ) 场景相关 ， 世界坐标 中的对应点除 了与光标 的位置有关外 ， 还 与场景 中面 的位置有关 ， 屏幕上 的相同点在不同的场景中对应 的点不同。 2 ) 动态性 ， 随着光标在屏幕上移动 ， 射线 在不 断移动 ， 与 f 相交的平面也在不断变化 ， 这个变化完 全 自动 ， 不需要人为地设定 。 3 ) 直观性 ， 基面的方式决定 了定位点始终落在 与视点最近 的面上 ， 即总是 在一个可见 的表 面上， 这与我们 的直观感觉相符 。 ( 2 ) 用 户坐标 用户坐标( H C S ) 是用户在场景 中根据某种规则 建立的临时坐标 系统 ， 用来辅助绘 图或者编辑 。在 图形平 台中， 用户坐标与基面相关 ， 用户坐标的 X Y 平面始终位于基面上 ， 随着基面的变化而变化 ， Z 轴 垂直于基面指向屏幕外 ， 原点为基面上与 鼠标最近 的一点 ， 随着 鼠标 的移动原点不断变化。平台的用 户坐标有如下特点 ： 1 ) 自动变换 ， 基面随光标的位置 自动改变决定 了用户坐标系也随之改变， 这种改变完全由程序控 制 ， 不需要人为设定。坐标原点 随鼠标的移动而改 变使得坐标系的选择更加灵活。例如， 在绘制 同一 条折线时， 用户可 以多次 变换 原点位置 ， 选择最方 便的特征点作为用户坐标的原点 。 2 ) 坐标方向的调整 ， 系统允许用户临时调整用 户坐标 的 X 轴和 y轴的方 向。如图 4所示 ， 当用户 坐标原点被定在基面 m的左下角， 这时按住 A h键 ， X 轴的方向会 自动调整 到指 向鼠标 的方 向， 同时 y 轴方 向也作相应调整 ， 松开 A l t 键 时， X轴和 y轴固 图 4 用户坐标 系 1 0 定下来。用户坐标轴 的方 向改变之后 ， 系统追踪线 的方向跟随改变到新的方向。 3 ) 用户坐标的锁定与解锁 ， 系统允许点击 S h i f t 键对用户坐标进行锁定和放松。当用户坐标锁定 后 ， 坐标原点不会随着 鼠标 的移动而变换 ， 基 面也 同时被锁定 ， 这时可 以输入坐标值进行定位。用户 坐标锁定时， 按 A l t 键对 X和 Y轴方向进行调整依然 有效 。当用户坐标被松开后 ， 又恢复动态状态 ， 坐 标原点可以移动 到其 它点上 ， 或 随着基面 的变换 ， 到其它面上进行定位。 4 ) 定位平面不限制于 X Y平面 ， 用户可以通过 F 5 、 F 6 、 F 7在用户坐标的 X Y面、 Y Z面和 X Z面进行 切换 ， 以变换定位平面。 4 Op e n GL显示加速 在图像技术中， 用离散量表示连续量引起 的失 真叫走样。而用于减少或消除这种失真效果 的技 术叫反走样。常用 的反走样方法可以分为两类 ， 一 类是多重采样 ， 另一类是 区域取样 。O p e n G L扩展 像素格式提供 了全屏幕的多重采样反走样， 通过试 验发现 ， 相对于区域取样 反走样 的方法 ， 多重采样 反走样有速度快的优势 ， 同时在反走样效果上也能 令人满意。 应用纹理映射 可 以增 加三 维场景 的真 实感。 相比其它真实感手段 ， 纹理映射消耗的系统资源较 少 ， 但产生的效果却非常明显， 烘焙技术就是一种 用纹理映射替代光照计算 的方法。在 图形平 台系 统中使用纹理压 缩技术 ， 减小 了纹理 占用 的空 间。 系统运行时， 所有纹理在使用过一次后 ， 会生成一 个以 b u f 为后缀 的 A S C I I 文件。如表 1所示 ， 文件 描述 了纹理 图像 的宽度、 高度、 内部像素格式、 图像 占用 内存大小及 图像 内容 。当再次使用该纹理 时， 直接加载 b u f 文件。 b u f 文件是压缩后 的纹理 ， 占 用空间较小 ， 加载速度也相对较快。 表 1 纹理压缩 文件格式 数据类型 数据含义 图像宽度 图像高度 内部像素格式 图像 占用 内存大小 图像 内容 动态显示是图形系统 中一种高效 的反馈方式。 动态显示是指在命令运行过程 中， 实时显示物体 的 当前状态。例如在移动物体时 ， 被选择 的物体会随 着鼠标的移动在屏幕上 移动。系统 中大部分编辑 命令如移动、 拉伸、 旋转体 、 拷 贝、 阵列等 ， 都支持动 态显示。动态显示最直 接的处理方式是将场景 中 的所有物体进行重绘 ， 但 频繁的重绘会 使 O p e n G L 流水线过于繁忙， 使操作有停顿感。所 以在一般的 图形软件 中， 开启动态显示时会很 “ 卡 ” 。事实上， 在运行一般的命令时， 场景 中需要重绘 的物体只 占 很少一部分 ， 对那些 固定不变 的物体进行重绘浪费 了很多时间。提高动 态显示效率 的方法之一就是 避免对固定不变 的物体进行重绘。“ 1 0 0 0 0+1 ” 绘 制方式以存储图像的方式替代背景重绘 ， 从而提高 了现实速度 。“ 1 0 0 0 0 ” 代 表用 图像 方式保存 的背 景 ， “ 1 ” 代表动态显示的对象。“ 1 0 0 0 0+1 ” 绘制的 机制是 ： 在动态显示之前 ， 将颜 色缓冲 区和深度缓 冲区中作为背景保存下来 ， 以备调用。在每次重绘 时， 首先将背景图像和深度值写入颜色缓冲区和深 度缓冲区， 在此基础上对动态物体进行绘制。O p e n G L提供了多种对缓 冲区进行保存 和恢复的方法。 基本的保存缓冲区函数是 g l R e a d P i x e l s ， 恢复缓 冲区 函数是 g l D r a w P i x e l s 。官方 同时提供了 O p e n G L扩展 W GL ARB b u f f e r r e g i o n， 对缓 冲区的读写进行了 加速， 利用扩展使得动态显示更加流畅。 5 多样化的交互手段 计算机技术 的最重要 成就之一就是让用户可 以与计算机屏幕进行交互操作 。对于 C A D软件来 说 ， 交互操作是不可缺少 的部分。便捷 的交互方式 可以大大提升软件的易用性 。 ( 1 ) t i p浮动框 在以往的图形软件 中， 显示文本信息与输入数 据都在“ 提示框” 中进行。这样做的好 处是区域 固 定 ， 容易识别， 但缺点是操作者输入 时视线需要在 屏幕上移动 较大 的距 离 ， 容 易分散 操作者 的注意 力。用浮动的 t i p作为数据输入和提示信息 的显示 可以减少操作者视线的移动 ， 使操作者注意力更加 集中在操作上。 平台系统的 t i p由一个模态对话框和依附在其上 的一个文本编辑控件和静态文本控件构成， 如图5所 示。静态文本控件用来显示文本 ， 文本编辑控件用来 r ( 、 M M m 土木显程设计 中的固形平台技 术探索 录入数据。对话框用来整体调整 t j p的位置。一般状 态下 ， t i p随鼠标移动并且与之相对位置固定t i p 位于鼠标右下方 3 O个像素点的位置。处于输入数据 状态时， 对话框不再移动， 直到输人结束。 图 5 t i p的构成 ( 2 ) 状态 捕捉 按照传统方式 的理解 ， 捕捉是指将 鼠标位置精 确的约束到场景中的结点上 ， 即捕捉是对空间几何 点的定位。如果更广义的理解 ， 可 以把捕捉的范 围 从“ 空间几何点” 扩展到“ 某种状态” ， 这样对点的捕 捉就变成 了对状态的捕捉。运用状 态的捕捉会使 得程序更加人性化 ， 例如 ， 绘制矩形 ， 当宽度与高度 大致相等时 ， 可 以设置一个 正方 形的捕捉 ， 方便绘 制正方形。旋转物体或绘制圆弧 时， 对 9 0 。 、 1 8 0 。 等 特殊角度状态设置捕捉 ， 以加快定位。按 照这种理 解 ， 跟踪线也可以算是一种捕捉。 6 从二维绘图到三维建模 二维 绘 图是 C A D早 期 发 展 的应 用 方 式 之 一 。 在二十世纪六 、 七十年代 ， 计算机性能差 、 速度慢、 图形显示效率低下 ， 且 工程 应用 的要求 不高 ， C A D 的应用 以绘制二维图形为主。在七十年代末 ， 二维 绘图成为 C A D应用技术的一个分支。直到今天 ， 由 于工程界还是主要以图纸为媒介 ， 工程设计人员习 惯了二维图纸的表达方式 ， 二维绘图仍然 占有相 当 大的比重。可 以预 见 ， 只要设 计人 员 的习惯不 改 变 ， 对二维绘 图的需求还将持续下去。但是随着计 算机硬件性能 的提 升、 计算机 图形 学 的发展 ， C A D 技术已经突破了二维绘 图的限制 ， 计 算机辅助设计 正朝着 三 维化 、 智 能化 、 全 生 命 周期 管理 等 方 面 发展 。 首先对三维建模产 生需 求 的是建筑设计 和设 备设计专业。在建筑设计初期 ， 对建筑体量和外形 的分析需要大量辅助思考 的三维模型 ， 传统的模 型 都是以纸 、 塑料 、 泥 土为原 材料 ， 通 过人 为加工 而 成 ， 但这些模型的精确程度与制作者 的动手能力有 很大关系， 很难保证所有模型都与设计者 的想象一 致 ， 而且模型制作之后不 易更改 ， 容易损坏， 不易保 存。而且最糟糕 的是 ， 当设计方 案修 改后 ， 往往需 要耗费大量的资源去重新制作 。计算机二维 图形 在更改和保存方面有很大提高， 但二维 图形不能包 含三维信息 ， 设计者还必须具备较好 的空间想象能 力。计算机三维建模很好 的满 足了设 计者在三维 形体表达方 面的需求 ， 且具 有保存 和更 改上 的优 势 ， 因而一出现就受到建筑设计者的欢迎。 将三维模型与二维施工 图联系起来 ， 在三维模 型的基础上 自动生成二维 图形则有可 能改变 建筑 设计的传统方 式 ， 建立一种新 的生产方式 ， 这 种方 式在以“ 建筑信息模型 ( B I M) ” 为基础 的 C A D软件 中已经得到 了体现。这类 软件 的 目的是为建筑设 计和施工建立一种相互协调 、 内部一致 的及可运算 的信息 ， 将项 目中所有与设计相关 的表达方式 三维模型视 图、 二维 图纸 、 剖 面 图、 平 面图、 信息表 格和工程量估算协调在一起。 一 一 图 6 用平台创建的古代建筑模 型 1 2 7 结束语 本文提出了在实现完全 自主版权的三维 图形 平台中若干技术 问题。此图形平 台已应用于土建 专业的相关软件 上。目前土建行业信息化的整体 应用水平还 比较低 ， 尤其在 高端应用上 还处 于空 白， 在图形信息化领域需要共 同探索 ， 不断改进和 完善图形平台系统。 参考文献 1 孙家广 C A D技术的发展趋势开放 、 集 成、 智 能、 标 准化 J 计算机辅助设计与制造 ， 1 9 9 7年0 4期 2 孙家广 从 C A D软件看我 国 自主知识产权 软件 的产业 化 J 软件工程师， 1 9 9 9年 0 5期 3 林贤光 关于国外建筑 C A D发展状况的思考 J 工程 设计 C A D与智能建筑 ， 1 9 9 4年 0 1 期 4 马智亮 面 向对象技 术 的新进 展及其 在土 木工程 中 的 应用展望 C 中国土木工程学会计算机应用学会第六 届年会土木工程计算机应用文集 ， 1 9 9 5年 5 姜鸿飞 ， 全炳 哲 ， 金淳兆 面 向对象 开发方 法 的最 新进 展 J 计算机科学 ， 1 9 9 8年 O 2期 6 姚继权 ， 李 晓豁 计算机 图形学人 机交互 中三 维拾取方 法的研究 J 工程设计学报 ， 2 0 0 6 ( 2 ) 7 赵红红 信息化建筑设计A u t o d e s k R e v i t M 北 京： 中国建筑工业出版社 ， 2 0 0 5年 1 0月 ， 9 1 2 8 安鲁 陵 基于 A C t S几何平 台的 C A D C A M软件开发关 键技术研究 D 南京航空航天大学博士论文 2 0 0 1 年 Re s e a r c h o n a Gr a p hi c Pl a t f o r m f o r t h e De s i g n o f Ci v i l Eng i n e e r i n g Ch e n Da i L i n，Z h o u Mi ( I n s t i t u t i o n o fB u i l d i n g E n g i n e e r i n g S o f t w a r e ，C h i n a A c a d e m y ofB u i l d i n g R e s e a r c h ， B e ij i n g 1 0 0 0 1 3 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： A E C( A r c h i t e c t u r e ， E n g i n e e ri n g a n d C o n s t r u c t i o n s ) D e s i g n h a s p a r t i c u l a r r e q u i r e m e n t s f o r g r a p h Th e p a p e r p r o p o s e d s e v e r a l q u e s t i o n s a b o u t g r a p h i c p l a t f o r m ，ma d e i t mo d u l a r ，a n d t o o k a p r e l i mi n a r y s t u d y o n t he f u n c t i o n a l d i v i d i n g a n d r e l a t i o n s b e t w e e n d i f f e r e n t m o d u l e s B a s e d o n t h e i n h e ri t a n c e o f o b j e c t o ri e n t l a n g u a g e ， t h e p a p e r b u i l t a c l a s s l i b r a ry wh i c h i s fit for g r a p h i c p l a t f o r mAc c o r d i n g t o t h e pr i n c i p l e o f wha t y o u s e e i s wha t y o u g e t ，t h e p a p e r i mp l e me n t e d a b a s e f a c e l o c a t i n g me t h o dUs i n g t h e Op e nGL b u f f e r e x t e ns i o n，t h e p a pe r i mp l e me n 。 t e d a me t h o d o f d y n a mi c d i s p l a y i n g ，a n d b u i l t a fi l e f o r ma t for c o mp r e s s e d t e x t u r e t h a t c a n a c c e l e r a t e t h e p r o c e s s o f t e x t u r e b i n dOn t h e b a s i s o f t e s t i n g，t h e p a pe r c o mp a r e d t h e e f f e c t a n d s p e e d o f Mu l t i s a mp l e s a n d Al p h a o n a n t i 。 a l i a s i n g， a n d c o n c l ud e d t h a t Mu l t i s a mp l e s h a s b e t t e r p e r f o r ma n c e t h a n Al p h a o n a n t i a l i a s i n g Th e p a p e r i mpl e me n t e d a f l o a t i n g t i p us i n g W i nd o ws Di a l o g a n d t e x t c o n t r o l ，wh i c h c a n mo v e t h e f o l l o wi ng mo u s e o n t h e s c r e e n S t a t e s n a p i s ris e n wh i c h e x t e n d s t h e s c o p e o f t r a d i t i o n a l s n a pAf t e r a n a l y z i n g t he c o mp u t e r ha r d wa r e a n d g r a p h i c a p p l y i ng，t h e p a p e r c o n c l u d e d t h e a p p l i c a t i o n t r e n d o f 3 D mo d e l i n g K e y w o r d s ：A E C d e s i g n ；g r a p h i c p l a tf o rm ；o b j e c t o ri e n t e d t e c h n i q u e ；b a s e - f a c e l o c a t i n g ；s t a t e s n a p ； 3D mo d e l i n g