船舶设计软件是怎么开发出来的？

bing_11

Foran应该是用的意大利Thinkdesign的核心，再自己开发的，这个公司被日本收购了，本来我们国家好像准备买过来的，唉，

com_iter

     感谢版主整理与置顶！继续了。。。
   这里把顺序稍微调整一下，先说用户界面，最后再说船舶业务开发。a) 原来的顺序是从开发层次的角度，有前面三个模块做基础，加上基本的用户交互功能，如鼠标、键盘输入（其实这也是UI，但是我所说的是指当前流行的、友好的UI），就可以开始开发船舶设计相关的功能了。至于用户界面，可以放在最后。看到这里，或许有人会质疑，如果连对话框都没有，怎么实现那些功能。比如增新建一个结构，总得输入它的名字，选择它的材料，定义它的尺寸等等。从用户的角度看，确实如此，但是对于程序员来说，这些就是个表面现象，我们可以用很多办法让用户输入，比如最原始的cmd窗口、文本文件、甚至用网络通讯传输数据。因此，从这个角度来看的话，用户界面可以放到最后。b) 现在颠倒过来的原因是换了一个角度，即从模块的性质来分：除了船舶模块，其他都是基础或者说通用模块，也基本上是现成的或者需要稍加改造的模块。船舶模块是船舶设计软件研发的主战场，也是我个人相对比较熟悉的部分，但是出于商业上的考虑，我不方便说太多，希望大家谅解！不过我可能还会简单举几个小例子，让大家理解这五部分是怎么分工合作的。

quintee

准备开发软件中 特来回复 支持一下楼主

sudosky

写的很不错，楼主继续

com_iter

sudosky 发表于 2013-7-6 20:34
写的很不错，楼主继续

过奖了，其实你也可以写一点的

hahaha

楼主写的非常好，继续啊

allenspill

图形图像处理是编程中比较难的内容,在软件行业这一块工资比较高,很羡慕人哦

com_iter

allenspill 发表于 2013-7-9 23:31
图形图像处理是编程中比较难的内容,在软件行业这一块工资比较高,很羡慕人哦

你说对了一半，至于哪一半，我想很容易猜的。所以才会有那么多优秀的人才跑到国外或者到国内的外企去。

com_iter

      让各位久等了，虽然反响不是那么大，我还是尽量写完吧！今天收个尾。

4）用户界面（UI）
    UI对于程序员来说，应该是相对简单的。这要归功于开发UI库的公司，尤其是微软，从win32到MFC，从.net到现在的WPF，这些库在功能越来越强大的同时，使用也越来越简单。当然还有很多其他的库，比如跨平台的QT，据说基本可以和WPF相媲美。
    但是不管那些库怎么变，UI开发本质上无非是建立用户和机器交互的方式。船舶软件和其他软件在这点上基本没多大区别。那么UI到底是怎么做出来的呢？下面我尝试用最浅显的例子来说明一下：
    大家肯定见过对话框，比如在注册用户的时候，如果用户名被人用了，会弹出一个对话框，上面提示“用户名已经存在！”。那么这个对话框是怎么来的呢？先抛开各种语言工具不谈，从操作系统（只说windows，其他类似）层次上说，它在核心层上有很大一部分是应用层，其中就包括了对窗口的支持。所以如果程序员要建立一个窗口，那么只需要在操作系统的应用层注册一个窗口就可以了，当然注册的时候要把窗口的各种信息包含进去，其中最重要的莫过于所谓的窗口处理过程，也就是说这个窗口的控制方法。这好比一个单身汉（为了叙述方便，简称ds）去婚介中心登记，然后嘱咐婚介中心工作人员：1）如果有女人关注我，请给我发E-mail；2）如果此女人年轻又有学历，直接打电话给我；3）如果此女年轻漂亮又有钱，那么离我远点（不适合ds）；4）如果是男人.....这个...可以先去泰国；等等。这里婚介中心相当于操作系统，ds的个人注册信息相当于窗口，那些嘱咐的事情就是窗口处理过程了。当用户点了鼠标、按了回车键、鼠标拖动一下等等，操作系统会通过硬件收到很多消息，然后一看这个消息是给这个窗口的，就会调用这个窗口的处理过程，至于怎么处理，就要看具体的消息了，针对不同的消息，在窗口处理过程中应该有不同的处理分支。针对婚介所这个例子，如果有人关注，那么相当于有消息给ds了，然后进入处理过程（4种可能性）判断类型，分别处理。其他的windows上的界面基本都可以用这种模式来解释。
    上面那个例子肯定有不恰当的地方，不过我想还是基本能说明点问题的。这其实是UI最基础的部分，不管语言怎么发展，库怎么变化，最终还是要调用最底层的操作系统提供的功能。当然，操作系统提供的那些UI相关的功能复杂难学，想直接用那些功能做出漂亮的界面，费时费力还不一定能做出来。因此，正如我本篇开头说的，这么多年来，很多公司都开发了大量的界面库。
     基本上可以用这个结构来说明UI的位置：用户<>操作系统<>UI<>其他部分，符号“<>"指有交互。用户永远和操作系统（更准确地说是硬件，但是操作系统管理着硬件）打交道，然后通过UI去激活内部处理。比如要建一块板，用户会先用鼠标点击一下按钮“新建板”，然后弹出一个窗口“新建板”，这两个步骤还在UI部分，输入了各种参数后，点击确定，此时UI可以得到所有的参数以及命令，然后传给船舶设计软件的船体模块，此时UI模块的任务先结束了（UI或许会检查输入合法性之类的，略过不谈了），下面就是船体模块的事情了。等船体模块计算好，不管成功还是失败，还是会再次利用UI模块来告诉用户的，比如弹出一个对话框，写一行文字等等。
    有历史渊源的软件往往没有把UI当作一个层次来看待，或者根本没有层的概念。这个也可以理解，毕竟那时候软件还比较小。但是有眼光的软件公司早就开始把UI划分出来。这样做有一个非常大的好处在于可以把UI外包出去，自己做有技术含量的内部实现。而且UI的更新换代比较快，只要把接口做好了，几年以后再换一个也不是难事。那样，软件公司可以集中精力做自己所擅长的功能，又貌似跟上了时代的步伐，让客户有较好的体验。   

com_iter

5)船舶设计模块
       以上说了那么多，其实还没有说到最关键的地方，和其他3d  cad软件没什么区别。船舶设计软件最核心的是这部分，但是，正如我之前说过的，这部分虽然是本人懂的比较多的，但是不能说太多太细的。
         从功能模块来讲，很多软件说明书上都有介绍，我就不多说了。这里就讲两个例子吧！1创建是管子模型，2是管子出图。提醒一下，这两个例子不符合实际的，我主要是为了说明这个功能是怎么结合以上模块开发出来的。
         1)创建管子。在做这个功能之前，要知道它怎么表达，怎么存储，怎么显示，怎么计算方便等等。管子的存储怎么样最简单呢？很容易想到的是存储管子的迹线，半径，厚度以及和其他对象的关系。所有这些都可以定义在一个数据结构里面，保存的时候也可以保存这些。当然，计算也可以用这个结构。但是有些时候，光有这些是不够的，比如要三维浏览，那么肯定要把这个结构变成可以三维显示的实体，比如用由面组成的体。这就有问题了，要不要把这个体的数据也存起来呢？否则每次要显示的时候都需要根据管子数据计算一次体，太费时间。但是如果保存实体数据的话，又好像有多余的数据。这个问题就留给大家思考了，呵呵！现在还有另外一个问题，在内存里怎么组织这种关系呢？面向对象的方法是针对这个管子数据，有一个对象实例，对象内部有一个指针指向那个实体，如果以线框模式显示的时候，这个指针可以是空的，实体模式才指向实体。当然也可以用别的办法，比如id，名字等。不过注意了，这个实体是属于几何造型模块的，和图形显示还没有什么关系。到图形显示模块，还会有个对象呢！不过它和船舶模块中的管子也有一一对应关系，这样才可以进行交互。比如用户用鼠标选中一个管子，选中的肯定是图形平台的管子，然后要做什么动作的时候，会找到管子定义数据，等等。总之，那几个对象都是互相关联的。至于怎么联，和所用的库，本身的设计思想有关。
        2) 管子出图。设计软件很重要的一块就是出图。为了说明软件的原理，这里假设需要出管子的剖面图，这个面是可以变化的。如果这个剖面和迹线垂直，那么剖面肯定是两个圆，根据定义数据中的半径和厚度就可以算出来。但是如果面有点斜呢？或者管子正好又有凸起，那么用这些数据就很难，这个时候实体数据就派上用场了，而且几何造型系统的很多算法在这个时候显示出其强大的力量！
         其实船舶设计建模里面还有很核心的一部分叫拓扑，或者参数化，这部分我想用过设计软件的朋友应该都比较熟悉的。但是它们是怎么做的呢？我想如果各位能看懂之前我说的这些，应该也有点感觉了。
        好了，就说到这里吧！希望各位多提意见，谢谢！
  

allenspill

在下略懂GDI+,DX和OPENGL

com_iter

allenspill 发表于 2013-7-12 00:22
在下略懂GDI+,DX和OPENGL

       光懂OpenGL或者DX只能做些功能相对简单的程序。要做点事情，起码把C++，windows（或者其他平台）编程和数据结构学好。

finlay

楼主写的好多东西终于使我茅塞顿开，因为以前大学时纠结过，各种矛盾，没有条理，只能说谢谢楼主了，虽然现在自己只是应用各种船舶CAD软件了。

allenspill

com_iter 发表于 2013-7-13 17:30
光懂OpenGL或者DX只能做些功能相对简单的程序。要做点事情，起码把C++，windows（或者其他平台）编 ...

       搂住,其实你言重了,现在c#其实已经足够了好用了,而且现在做图形处理用C#居多 (不得不承认微软是一家伟大的公司),包括GDI+,DX,OPENGL里面的类已经做得很完善了,C++将来应用只会越来越窄,而且现在基本是JAVA和C#的天下.
       我说一下我的具体情况吧,我本来是搞舾装的,后来搞C#,做了有一年多的开发,主要用ASP.NET,学的不够精吧,但是据我所知其实C#已经不需要了解太多数据结构或者算法,因为微软把一些常见的数据结构都给你做好了(比如集合,泛型),拿来直接用就行.

投河自杀的鱼

不错~~~

com_iter

allenspill 发表于 2013-7-14 22:39 搂住,其实你言重了,现在c#其实已经足够了好用了,而且现在做图形处理用C#居多 (不得不承认微软是一 ...

如果不想深入底层，一般来说，用c#和一些强大的库，然后专注于船舶设计软件功能，确实能做出很好的东西，这点我不否认，其实这也是我非常希望看到的开发模式。但是，前提是要有好的基础！否则，很难想象能开发三维cad软件，当然，也有可能是我孤陋寡闻了。不过，据我所知，几大cad软件底层基本都是c/c++，但是上层或者外包的一些功能用其他语言比较多。你说的图形处理用c#居多或许主要指功能层吧。还有，你说现在基本上是c#和java的天下，c++会衰退，我希望你有机会去查查它们本身是用什么写的，它们跑的系统是用什么写的。不过对性能要求不是特别苛刻的应用开发倒确实如此。不管怎么样，欢迎参与讨论！

另壶冲

想向楼主请教个问题关于插值样条函数的。国际通用标准曲面函数nurbs曲线，我看了好久他的公式，它提供力的作用点以及改点对曲线的作用基函数，请问，当我已知曲面上的点如何反算出nurbs曲线的点和基函数的相关参数呢？谢谢不惜赐教

com_iter

另壶冲 发表于 2013-7-15 00:33 想向楼主请教个问题关于插值样条函数的。国际通用标准曲面函数nurbs曲线，我看了好久他的公式，它提供力的作 ...

得知曲面上的点以及其导矢可以拟合出曲面，至于用插值还是逼近，次数多少，都可以自己来确定。具体你可以查看《the nurbs book》的第九章，翻译的中文版叫 《非均匀有理b样条》清华大学出版社。当然，所选的这些点及其导失也可以拟合出曲线。如果你的编程环境提供nurbs模块，直接查一下如何构造一个nurbs曲线对象就知道怎么做了; 如果没有这个模块，可以在网上找一个小的nurbs计算库，类似opennurbs。

allenspill

com_iter 发表于 2013-7-14 23:12
如果不想深入底层，一般来说，用c#和一些强大的库，然后专注于船舶设计软件功能，确实能做出很好的东西，这 ...

      C#的执行效率确实不如C或者C++ ， C或者C++ 在底层应用较多这个不可否认，但是随着行业的成熟,软件也越来越成熟，真正从底层开始重新开发一套架构,好像还真不是太多，（如果你经常上51job或者智联的话，可以搜一下C++，然后再搜一下.NET和java便一目了然）,而且目前经济形势也不是太好，各公司都愿意用最低的成本来做开发，这也是C#和java应用较广的原因之一吧！
     c#和java应该都是C派系的语言，至于他们本身是用什么写的，这句我没懂你的意思，他们跑的系统？你是指运行的环境吧？java是可以跨UNIX和windows平台的，c#嘛，其实也可以，只是微软做的比较独而已。

eattonton

另壶冲 发表于 2013-7-15 00:33
想向楼主请教个问题关于插值样条函数的。国际通用标准曲面函数nurbs曲线，我看了好久他的公式，它提供力的作 ...

曲面反求,可以通过曲线反求的方式近似一下嘛.首先可以分成UV两个方向,分别拟合成曲线,再两个求和公式,轻松搞定!不过,反求的方式应该还有很多.有兴趣可以多多尝试.
当下,是不是对大规模散乱点的曲面拟合挺热门的.如果技术成熟,修船上面的外板换板,可以不用去敲样箱,直接扫描一下.就能把曲面拟合出来了.这个到是有比较前景的应用.不知道有没有人这样做过!