计算机辅助工业设计系统
计算机辅助工业设计技术发展状况与趋势
Value Engineering0引言工业设计的发展方向逐渐趋近于机电一体化以及信息电子类产品，其技术含量越来越高，同时，社会的经济状况越来越好，人们的消费观念越来越不同，消费者所关注的已不仅仅是产品的功能以及质量，越来越多的人们开始重视产品的外观造型、创新度、环保性等等，这就给工业技术带来更高的难度。
正是因为人们的要求不断提高，工业设计的需求也越来越高。
近年来，许多国内外学者对工业设计的关注越来越密切。
随着计算机技术的不断发展，各种各样的软硬件被人们所开发，各种日新月异的技术更是吸引着工业设计的人才们。
1计算机辅助工业设计1.1CAID CAID 即计算机辅助工业设计，它是在计算机与一些相关的辅助性工业设计系统相结合的前提下，在工业设计的相关领域内，进行各种创造与设计。
这种设计完全以计算机为中心，彻底摆脱了传统的设计模式，CAID 无论是在设计的过程中，还是方法上，甚至是质量上，与传统的设计相比，它都发生了飞越性的变化，这是一种质的变化。
CAID 同时也涉及到许多其他方面的技术，如CAD 技术、多媒体技术，以及人工智能技术、优化技术等等。
从广义上来看，CAID 其实是CAD 的一个“孪生兄弟”，在技术与方法上，都可以借鉴甚至引用CAD 领域的内容。
1.2CAID 与创新在各种设计领域，创新都是其灵魂，当然，在工业设计领域中也不例外。
在二十一世纪初期，全球各大制造业都以知识为基础，对产品进行创新性创造，这便是当时竞争的核心。
对于产品来说，不管是它们的功能、外形，还是材质、工艺，只要对任何一个方面进行创新性的改变，其市场竞争力都会受到很大的影响，甚至会直接影响到产品的质量。
2计算机辅助工业设计的发展目前，不管是国内还是国外，对于CAID 的研究还仅仅局限于计算机辅助造型技术，智能技术，新兴技术以及人机交互技术等方面。
下面，将对这四种技术一一进行详细的介绍，并对目前世面上一些比较有名的商品化软件进行简单的介绍。
浅谈计算机辅助设计对工业设计教学的重要性
Ｏ 引 育
的人机交互式计 算机辅 助设计 系统将会成为未来设 计行业 的不可或缺
的一 环 。
随着信息技术的发展 ， ‘ 计算 机的硬件 和软件在过去 的３ ０ 年 间发生
了突飞猛进 的变化 ，工业设计也随之转变到了数字化的发展 阶段 。工
２ ． ２ 计 算机 辅助 设计 中 的差异 式教 学
近年来 ，随 着时代 与科 技 的飞速发展 ，计算 机技术也 在不断 提 高 ，计算 机图形 学、计算机虚拟技术 、计算机多媒体技术深入发展 ， 计算机辅助设计 学科应运 而生 。当前 ，计算机辅助设计在工业设计专 业 中扮演着后台辅助的作用 ，它极 大地满足 了现代艺术设计对计算机 辅助设计的需求 ，成为艺术设 计领域 教学研究 的热点 。但归根结底计 算机辅助设计只是一种工具 。
品效 果 表现 以 及计 算 机辅 助模 型制 作 中发 挥 了工 具 化 的作 用 。在 应 用过 程 中 ， 促 进 了 其 自身 的发 展 和工 业设 计 理 念 的发 展 。本 文针 对 工业 设计 课 程 的特 点 ，介 绍 了计算 机 辅助 设计 应 用于 工业 设计 教 学 的必要 性 和优 势 ，以阐 明计算 机 辅助设 计 对 工业设 计 的重 要性 。 ２Βιβλιοθήκη ． １ ． １ 产 品效 果 表现
效果图是产 品形态的展示， 也是产品内涵的传 达。怎样地使产 品适 于人的使用？如何使用者知晓？ 这就是工业设计者需要应用与实践 的环 节 。概念化的设计理念 可以通过计算机辅助设计达到可视 化的视觉实 物形式。随着科技与计算机技术 的飞速发展， 动 画效果表现形式也成为 了产品展示与产品设计 的重要环节。 ２ － ２ ． ２ 数字设计 人在设计理念是三维的 ，例如是有颜色 、材料 、硬度 、形状 、尺 寸 、位置 、 相关零件 、制造工艺等等相关概念的三维模型实物 ，甚至 是带有相当复杂的运动关 系的三维实体。在工业设计教学 环节 中，学 生在三维辅助设计 软件的支持下从三实体模型开始设计 ，构建 的模 型 可能表达出设计构思的全部 几何参数 ，整个设计过程可以在三维模型 进行 分析和 改进 ，进行设 计方案 的 比较 ，最 终形成 设计 方案 。同时 建立完整 的设计数据库 ，使设计 的全部流程用统一的数据记录下来 。 通过三维辅助软件 的广泛使用 ，使工业设计语言从二维设计 向三维转 变， 计算机辅助绘图向计算机辅助设计转变 。
浅析计算机辅助设计及其应用
浅析计算机辅助设计及其应用摘要：随着市场经济的快速发展，计算机辅助设计在工业设计的过程中的逐渐应用，极大的促进了工业设计的发展和工业网络信息化的发展。
在工业生产过程中计算机辅助设计的应用对工业设计产品设计与创新具有重要的现实意义。
关键词：计算机辅助设计；信息技术；应用引言：计算机辅助设计在工业设计中的应用是现阶段工业发展的需要和社会主义市场经济发展的必然，采用先进技术和工艺发展工业是科技进步的体现，是振兴民族工业的必然要求，将计算机辅助设计技术融入到工业生产与工业设计之中，是新时期技术与工业的有机融合，并将计算机辅助设计中优秀的思想和理念与工业设计进行完美的结合将有利于经济的快速发展，从而促进地区经济的腾飞，但计算机辅助设计只是属于技术层面的，要想设计和制作出符合人们要求的工业设计产品还需要结合可持续设计和人性化设计等先进的设计理念。
1.计算机辅助工业设计技术计算机辅助工业设计技术，是计算机辅助工业设计系统的内部支撑技术由于工业设计是一门综合性的交叉性学科，涉及到诸多学科领域，因而计算机辅助工业设计技术也涉及到了CAD技术人工智能技术多媒体技术虚拟现实技术、优化技术、模糊技术、人机工程学等信息技术领域广义上，CAID是CAD的一个分支，许多CAD领域的方法和技术都可加以借鉴和引用。
2.计算机辅助造型技术计算机辅助造型技术经过20多年的探索，已发展到特征造型和参数化、变量化设计阶段，为实体模型向产品模型的转化铺平了道路同时，CIMS并行工程虚拟制造等设计制造模式的发展，使得产品模型必须实现全生命周期中的信息共享各种模型数据的转换和网络传输等问题这些都对计算机辅助造型技术提出了更高的要求。
3.计算机辅助设计技术的应用现状目前，计算机辅助设计被广泛应用于各个企业。
在信息技术小断发展的过程中，计算机辅助设计技术的应用越来越成熟。
应用计算机辅助设计的企、事业单位在市场竞争中具有一定的优势。
这些单位的资金较为充裕，具备的硬件数量较多，计算机软件的更新也比较及时。
计算机辅助设计技术的应用
计算机辅助设计技术的应用随着科技的快速发展和计算机技术的不断进步，计算机辅助设计（Computer-Aided Design，简称CAD）技术正逐渐在各个领域得到广泛应用。
本文将从工业设计、建筑设计和电子电路设计三个方面，探讨计算机辅助设计技术的应用。
一、工业设计中的CAD技术应用工业设计是指通过科学化的设计方法，将美学、功能、工艺和市场需求等因素有机结合，为产品提供外观和结构的设计。
在工业设计领域，CAD技术被广泛应用于产品的造型设计、样机制作和模具制造等过程。
借助CAD软件，设计师可以更加直观地呈现产品的外观效果，并进行三维建模和动画演示。
同时，CAD技术还可以优化产品的结构设计，提高产品的质量和效率。
二、建筑设计中的CAD技术应用在建筑设计领域，CAD技术的应用不仅提高了设计效率，还减少了设计过程中的错误和纰漏。
通过CAD软件，建筑师可以更加直观地呈现建筑的立体效果，并进行可视化的室内外设计。
此外，CAD技术还可以进行结构分析和工程量计算，为建筑设计提供可靠的数据支持。
通过CAD技术的应用，建筑师可以更好地满足客户需求，实现设计理念的落地。
三、电子电路设计中的CAD技术应用电子电路设计是指利用电子元器件进行电路设计和仿真。
在电子领域，CAD技术被广泛应用于电路图设计、电路仿真和印制板设计等环节。
通过CAD软件，设计师可以进行电路的逻辑设计和电路图的绘制，实现电子元器件的选型和布局。
同时，CAD技术还可以进行电路的仿真分析，验证电路的功能和性能。
通过CAD技术的应用，可以降低电子电路设计的难度和风险，提高设计的效率和准确度。
综上所述，计算机辅助设计技术在工业设计、建筑设计和电子电路设计等领域的应用得到了广泛认可和推崇。
随着技术的不断进步，CAD技术还将继续发展和完善，为各行各业提供更多更好的设计工具和平台。
计算机辅助设计技术的应用，不仅提高了设计效率和质量，还推动了各个领域的创新和发展。
计算机辅助设计技术在工业设计中的应用
计算机辅助设计技术在工业设计中的应用随着科技的发展，计算机技术越来越普及，许多行业都开始应用计算机辅助设计技术。
今天我们要探讨的是计算机辅助设计技术在工业设计中的应用。
一、计算机辅助设计技术在工业设计中的概念及特点计算机辅助设计技术，简称CAD技术，是指通过计算机及其周边设备来辅助完成产品的绘制、设计、分析等过程的一系列技术。
与传统的手工制图方式相比，CAD技术具有高效、快速、准确等特点，能够大大减少设计周期，提高设计效率。
在工业设计中，CAD技术被广泛应用。
它可以用来制作产品的三维模型，进行产品的结构分析、装配模拟、性能测试等工作，还可以帮助设计师快速完成产品的许多细节处理工作。
二、计算机辅助设计技术在工业设计中的优势1.提高设计效率CAD技术可以大大减少设计周期，提高设计效率。
通过建立三维模型，设计师可以对产品进行全方位的观察和调整，快速找到设计中的问题并进行修改，同时还可以直接生成工程图纸，为制造提供准确的基础。
2.降低制造成本借助CAD技术，设计师可以模拟产品的运作情况，并进行优化，通过不断优化设计方案，使产品制造成本得到降低。
同时，在制造过程中，CAD技术可以提供准确的数值控制文件，保证产品的精度和质量。
3.提高产品质量CAD技术可以快速、精确地制作出产品的三维模型，并进行多方面的模拟与测试，以最大程度地保证产品的质量。
同时，CAD技术还可以提供精确的工艺数据，为制造过程提供有效的支持，从而提高制造过程的稳定性和可控性。
三、计算机辅助设计技术在工业设计中的应用案例1.汽车设计CAD技术在汽车设计中的应用，可以帮助设计师制作出具有高度仿真度的汽车模型，进行车身结构和动力电池等方面的优化，甚至可以进行模拟行驶测试，从而减少实体车辆的研制成本，同时还可以大大加快产品研发周期。
2.机械设计在机械设计领域，CAD技术可以帮助设计师快速、准确地制作机械零部件的三维模型，进行零部件之间的拼装模拟，检验机械系统的实用性和工艺性，有效减少制作失败率和劳动强度，提高产品质量和生产效率。
计算机辅助工业设计技术
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第一节 计算机辅助工业设计技术
工作状态稳定且不会疲劳的特性相结合，从而提高设计速度和效率 ，大大缩短设计周期，保证设计质量，降低设计成本，即在TQCSEP诸方 面全面达到“产品”全生命周期性能指标、生产出使用户完全满意的用 品。这里的“产品”（工程）是指各行业中一切需要设计的对象，如交 通工具、机电产品、水电工程、土木工程、建筑及城市规划、家具、服 装、化学药品的分子结构等，包括微观电子到宏观宇宙开发工程等。迄 今，CAID正在发展变化之中，远未形成系统的理论方法体系。为了引导 理论研究和实际应用向纵深方向发展，只好给出一个初步的“定义”， 抛砖引玉，仅供参考。随着科技与艺术的发展，实践研究的深入，自然 会水到渠成，逐步形成更加科学及美学的定义，这是一个动态的发展过 程。
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第一节 计算机辅助工业设计技术
1962年麻省理工学院首次提出“计算机图形学”这个术语，并提出 “交互技术”等为计算机图形技术奠定了基础。20世纪70年代初，美国 的Applincon公司开发出第一个完整的CAD系统；70年代后期，CAD进入 实用化阶段；80年代中期以后，CAD向标准化、集成化、智能化方向发 展，不但解决了2D图形处理理论和3D图形的3D旋转、各种透视、消除隐 线等问题，而且还在3D几何造型、自由曲面等理论方面取得了重大突破 ；90年代以后，随着信息技术的发展，CAD技术也由过去的单机或局部 分布式联网方式向基于网络的设计发展，同时迅速发展的计算机技术也 为CAD技术提供了强大的硬件支持环境。经过几十年的迅速发展，计算 机已从只能绘图发展到计算、绘图、造型、仿真模拟、虚拟现实等，几 乎无所不能，达到了出神入化的高度。
三、计算机辅助工业设计
同对许多新科技的认识一样，犹如瞎子摸象，人们从多层次、多角 度对计算机辅助工业设计给出了不同的定义，众说纷纭，莫衷一是，但 经综合分析可知，这些定义或注释的基本含义是一致的。CAID，顾名思 义，就是计算机及其系统集成相关高新科技，辅助产品（工程）或服务 工业设计的现代设计技术，也就是计算机科学技术与工业设计科学技术 相互交叉、渗透、结合形成的一门新兴边缘科学。简言之，就是计算机 辅助工业设计的设计技术。CAID的技术原理是，将设计人员的最佳特性 、创造性思维、经验知识、综合判断与决策能力、想象能力、审美能力 与计算机系统强大的记忆、检索信息能力、海量信息高速精确计算与处 理能力、易修改设计、虚拟真实显示、艺术渲染、一定的人工智能、
计算机辅助工业设计
计算机辅助工业设计作者：顾露茜路易霖来源：《现代装饰·理论》2011年第06期在数字化信息时代，计算机技术已经渗入人们生活的方方面面，并且广泛的运用于各行各业，工业设计在计算机的介入而发生着重大的变革，它和计算机的结合创造了一种全新的设计形式——计算机辅助工业设计（CAID），给工业设计带来了全新的设计方式和理念。
因此，研究计算机与工业设计的关系是十分必要的。
1.新时代的工业设计1.1工业设计的几个阶段第一阶段是在工业革命之前的设计。
产品基本上都是一些生活的必需品。
人们在满足基本使用的功能的前提下，对产品的外观、结构、色彩等进行的装饰性的美化。
在这一时期还没有出现真正意义上工业设计。
第二阶段是工业设计至第一次世界大战爆发。
这个阶段产生了现代意义上批量生产和批量销售的产品，真正意义上的工业设计也是从这个时期开始建立起来的。
第三阶段是两次世界之间。
新材料的运用、新科学的融合、新方法的介入推动了工业设计的发展。
在这个期间德国的包豪斯设计学院奠定了工业设计教学体系的基础，同时也奠定了经典的功能主义设计的理论和方法。
第四阶段指第二次世界大战之后。
新技术、新材料融入工业设计中，消费文化的繁荣，使这个时期的工业设计受到了世界各地的普遍重视，得到了迅速的发展，同时也形成了各具特色的设计风格和设计方法。
现阶段，随着人类社会进入到了数字化时代，市场对产品的性能、价格和更新速度提出了更加苛刻的要求，多样化、趣味化、个性化、小批量生产等成为了现代社会发展的趋势。
在这种情况下工业设计也进入发展的新纪元，迈入了信息时代。
1.2新时代工业设计的特点信息时代的到来，工业设计已突破了传统的界限，它实质上是一个对多种信息进行收集、筛选和重组的过程。
信息时代的工业设计也呈现出了自己的新特点：1.2.1 工业设计范围的扩展现代的工业设计中更多的融入了产品的情感设计和软性界面的设计；“以人为本”、“体验设计”等设计理念已经成为设计的新热点，更多的虚拟设计个虚拟展示等成为了新的设计方向。
《计算机辅助工业设计(三维)》课程标准
《计算机辅助工业设计(三维)》课程标准课程名称：计算机辅助工业设计课程编码：11912016课程类型：理实一体化开课部门：艺术设计系规定课时：48一、前言1．课程性质计算机辅助工业设计是产品造型设计专业的必修课程。
通过学习，使学生具备产品设计助理工程师的设计表现技能，学生综合运用三维软件及渲染软件完整将设计创意表达。
开设一学期，教学时数为48学时，3学分。
2．课程定位该课程是产品造型设计专业的核心课程，在产品设计表现流程中，是承上启下的课程，该课程是基于计算机辅助工业设计（二维）后，将二维效果图转化为三维立体图，并衔接之后的数字化模型及手工模型课程。
根据产品造型设计专业人才培养方案中产品设计助理工程师的岗位及职业能力分析表中典型工作任务来设置的，培养学生熟练掌握三维的产品设计表达以及产品的色彩、材质、加工工艺的知识，反复训练，综合提升学生的专业认知及职业素养的养成。
前导课程：计算机辅助工业设计（二维）、产品手绘设计表现技法后续课程：数字化产品设计、产品模型制作3．课程设计思路课程内容设计重在培养学生利用三维软件的设计制作能力，围绕产品造型设计表现流程、特点及能力要求，通过具体软件操作技能技能入手。
依据产品设计原则和项目课程要求，组织学生完成实际产品三维效果图的设计表达，培养学生综合的设计表现能力及掌握在产品设计过程中对象的产品结构、色彩、材质、加工工艺等知识。
为充分体现任务引领、项目导向课程思想，本课程根据产品造型设计专业人才培养方案中职业岗位及职业能力分析表中的产品设计表现技能为主要的教学内容，展开以产品曲线建模、产品色彩、材质、加工工艺表现、三维建模及渲染，选择具有代表性的产品案例进行教学。
本课程对产品造型设计专业开设48课时。
二、课程目标1．知识目标经过本课程的学习，学生能够系统地学习与掌握二维绘图软件塑造三维效果的的基本原理；能够系统地学习与掌握三维造型设计软件rhino的建模原理和相关知识；能够系统地学习与掌握三维设计软件进行产品建模的基本能力；能够系统地学习计算机辅助设计软件的操作基本知识；具备基本的产品效果的渲染的知识和技能。
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1. 二维软件
这类软件主要用于在二维空间内对计算机图形、图像进行设计、编 辑、修改。展示给用户的也是平面的图片，它们不能提供三维的模型。
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第一节 系统基础知识
这些软件大多用于视觉传达设计领域，制作标志、名片、招贴、版 面、效果图、片头、网页、二维动画等。用在产品设计领域时，大多是 对设计好的效果图进行加工处理，使其更加完善。近来，也有许多设计 者习惯用二维软件（CorelDRAW，Photoshop等）绘制产品设计效果图， 通过使用二维软件，可以快速、逼真地展现设计方案。但是由于是二维 图片，所以不能提供多角度视图。
（二）软件系统分类
软件系统分为系统软件和应用软件，操作系统是系统软件中最为重 要的软件。系统软件主要是指应用于计算机本身的软件；
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第一节 系统基础知识
应用软件是指针对不同的用户需求，软件开发商开发的功能不同的 应用型软件。这里所说的CAID的软件系统主要是指应用软件系统。
由于工业设计包含了许多的设计领域（产品设计、视觉传达、环境 设计），而产品设计又包括形态设计、色彩设计、人机设计、装饰设计 、环境设计、设计评价、设计管理等诸多方面，单一软件往往很难（市 售软件也没有）全面覆盖这些内容。大多都是某一软件只具备其中的几 项功能，需要多种软件综合使用才能完成全部设计工作，所以说，目前 市场上的软件（多为CAD软件）只能称为“准CAID应用软件”。
常用的二维设计软件如下。 （1）图形绘制软件（如CorelDRAW，Freehand，Illustrator等） ； （2）图像处理软件（如Photoshop，PhotoImpact等）； （3）矢量动画软件（如Flash）； （4）网页设计软件（如Dreamweaver，Fireworks，Frontpage等 ）；
第三章 计算机辅助工业设计系统
第一节 系统基础知识 第二节 系统选用导则 第三节 系统选用流程 第四节 系统选用（配置）实例
第一节 系统基础知识
一、系统概念 计算机辅助工业设计是一门学科、一种方法、一项技术，计算机辅 助工业设计系统（Computer Aided Industrial Design System，CAIDS ）是实现这一方法、技术的物质基础。一般情况下，一个CAID系统的工 作包括输入、处理、输出3部分。完成这样一个从输入到输出的CAID的 全过程所需要的所有要素的总和构成了CAID系统，它包括硬件系统、软 件系统和操作者。 二、系统分类 CAID系统由硬件系统、软件系统和设计师（操作者）这3方面构成 ，如图3-1所示。 在系统构成中，操作者处于系统的核心位置，他通过操作系统构成 中的软硬件来完成系统任务。如果没有操作者，系统的其他组成成分仅 仅是一些死的仪器、设备和无意义的程序而已，而操作者才是整个系统 的灵魂。
设计师的能力固然重要，但不是本书所要阐述的内容。本章主要是 介绍软硬件系统。
（一）硬件系统分类
硬件这个词通常是指计算机系统中的物理设备，CAID硬件系统是指 完成计算机辅助工业设计所需的机器设备等的总称，它们是计算机的物 质基础，包括计算机及其外围设备，见表3-1。
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第一节 系统基础知识
计算机主机：是CAIDS的核心设备，具有控制、运算、存储等功能 。
输入设备：常用的输入设备有鼠标、键盘、扫描仪、手写板、数码 相机、摄像机等。
输出设备：常用的输出设备有显示器、打印机、投影仪、光盘刻录 机、印刷设备等。
由于最终方案的输出往往包括将数据输出到快速成型机、数控机床 等，制造出实体模型等，因此，除了计算机系统以外，还应配备必要的 测量、加工的硬件设备，这些包括三坐标测量仪、快速成型设备、小型 数控机床、自由雕刻机等。实践证明，硬件配置越高，CAID系统的功能 就越强。
二维软件方面，图形绘制软件CorelDraw和图像处理软件Photoshop 具有相当大的市场优势，成为了目前中国市场上最常用的平面软件。加 上矢量动画软件，从而可以完成绝大部分的平面设计工作。
三维软件方面，目前市场上的准CAID应用软件主要可以分为3类， 一类是以产品效果图的生成与显示为主要目的的软件，如3ds max， Rhino，Maya等软件；
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第一节 系统基础知识
对于本书特定的CAID系统而言，操作者即是设计师。设计师不仅操 作、使用系统的软硬件，而且更为重要的是起到创意、设计的作用，其 地位和作用更显突出。所以说设计师在这个CAID系统中的作用十分重要 。除了熟悉系统硬件、会熟练使用相应的软件之外，设计师的设计水平 至关重要。试想，同样的一个软件，同样的硬件配置，甚至配置更高， 但是对于不懂设计的人来说，只能是简单地、机械地建模、填色、渲染 ，相比设计师的形态设计、色彩设计、人机分析、排版布局来说要低级 得多。这就是要强调设计师的主观创意水平的原因。
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第一节 系统基础知识
一类是传统的CAD软件中提供的工业设计模块，如Pro/Designer， UG，Alias等商用软件；第三类是一些相关专业软件，如渲染软件、人 体建模软件、第三方插件等。
从工业设计的角度来看，三类软件都不完全适合工业设计师使用。 第一类软件注重产品的美学特征表现，但是这些软件没有严格的尺寸与 结构定义，其设计结果很难与工程软件结合，使得设计方案只能用来展 示，不能与生产加工的数据共享；第二类软件注重产品的功能、结构以 及加工特性的设计，不能辅助设计师初期的创意设计及美学效果的表现 ；而第三类软件仅能完成某些特定的功能，难以独立辅助完成设计全过 程。
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第一节 系统基础知识
（5）桌面排版软件（如Pagemaker，QuarkXPress等）；
（6）多媒体制作软件（如Authorware，Director等）。
2. 三维软件
三维软件主要包括建模、渲染、动画等类软件。这些软件可以在三 维空间内建立、编辑计算机三维模型，可以将设计方案图渲染成产品效 果图，可以制作三维动画。