文档介绍：基于手绘草图的概念设计工具研究与设计摘要:从认知心理学的角度,研究了概念设计的过程,探讨性地指出辅助设计工具应当以灵感为中心。阐述了适合概念设计过程的新的设计方法和交互技术,并介绍了基于手势的草图技术及新一代交互范式――PIBG交互范式。全面分析了约束捕捉、约束求解等关键问题,最后在此基础上给出智能图板系统的设计与实现,为用户提供了一种自然和谐的界面。关键词:草图;笔式用户界面;概念设计;手势;约束求解中图法分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1001-3695(2007)01-0210-03概念设计是设计过程的早期阶段,目标之一是获得产品基本形式或形状[1]。广义上讲,它包含了从产品需求分析到详细设计之前的设计过程,如功能、原理、形状、布局和初步的结构设计等。这一阶段所做的工作对其他阶段有着重要的影响,占设计工作10%左右的概念设计工作一旦被确定,产品设计的75%左右也就被确定了[2]。??传统CAD系统虽然能产生精确和完整的几何造型,但其本身并不是为概念设计而开发的,仅仅作为在设计方案基本定型之后的绘图工具,而非辅助设计工具[1]。而且,大多CAD系统仍采用基于传统WIMP的交互方式,设计者的思路往往会被频繁的菜单选择、按钮操作和键盘命令输入所打断,其繁多复杂的菜单、按钮也非常容易产生误操作,降低效率,不利于创新设计。其实,设计者需要关注的应该是自己稍纵即逝的创作灵感,而不是设计工具本身。只有提供自然和谐的用户交互方式,CAD系统才能真正成为支持创新设计的辅助设计工具[3]。??剑桥大学的Ferguson指出,设计者可以利用草图探索新的想法,比较不同的方法并且捕捉灵感。Ullman认为由于人的STM(ShorttermMemorySystem)效应,及时将各种构思具体化是非常必要的。通过对机械设计人员的调查发现,利用草图进行设计是设计人员最****惯用的方式,通过概念设计而得到的图形几乎100%都是以草图形式存在的[4]。??本文着重分析了概念设计的规律,探讨性地提出了以灵感为中心的交互模式。以笔作为交互设备,以手势作为交互载体,以草图作为信息载体,给出了智能图板系统的分析与设计。??1草图研究现状??草图是符号系统的一种特殊形式,具有语义、语法和模糊的特征,能满足设计人员纵向和横向的思维活动。通过手绘草图,设计师可以定义图形的大致轮廓形状(以草图形式表达的拓扑结构),将手绘图形的信息转换为几何特征,将图形的线型、线宽及其他信息转换为属性特征,对一个具体的图形对象进行定义。当然,设计师可以随时调整思路、修改草图。可以认为草图是形状构造过程中一个不确定的状态,设计师最为关注的信息便于保存于草图中。国际上对草图技术方面进行了大量研究,也开发了不少原型系统,如UCBerkeley大学基于SATIN自由笔迹应用开发工具包,开发了DENIM和SketchySPICE两个应用实例[5]。DENIM是个网站设计工具,支持概念设计阶段的信息处理,允许设计者快速勾画网页,并支持手势设计和笔划处理;SketchSPICE系统是一个简单的电路设计工具,用户可以勾画与或非门电路及其连接情况,其中加入了特定的识别特征和领域知识。但目前这些系统大多集中于构思结果的表达上,而且对形状构思过程的辅助支持力度不够,并且国内对草图技术的研究也完全停留在探索阶段。??2以灵感为中心的