第六章數據接口與交換標準6.1GKS元文件標準GKSM6.2計算機圖形元文件標準CGM6.5DXF數據接口6.4基本圖形交換規范標準IGES6.3計算機圖形接口標準CGI6.6產品模型數據交換標準STEP6.1GKS元文件標準GKSM1974年，美國成立了圖形標準化規劃委員會(GSPC，GraphicsStandardsPlanningCommittee)，提出了世界上第一個圖形標準方案Core。

德國的GKS(GraphicsKernelSystem，計算機圖形核心系統)標準最為著名。1985年，第一個國際計算機圖形信息標準——計算機圖形核心系統(GKS)得以正式頒布。三維圖形核心系統(GKS-3D，GraphicsKernelSystem-3Dimension)、程序員層次交互式圖形系統(PHIGS，Programmer’sHierarchicalInteractiveGraphicsSystem)、計算機圖形原文件(CGM，ComputerGraphicsMetafile)、計算機圖形接口(CGI，ComputerGraphicsInterface)、初始圖形交換規范(IGES，InitialGraphicsExchangeStandard)以及產品數據交換標準(STEP，StandardforTheExchangeofProductmodeldata)本章簡單介紹GKSM、CGM和CGI等“低級”數據接口和交換標準之后，著重介紹與最終用戶密切相關的DXF、IGES和STEP數據交換標準。各種計算機圖形標準之間的關系如圖6.1所示。6.1GKS元文件標準GKSM6.1計算機圖形標準之間的關系6.1GKS元文件標準GKSM6.1GKS元文件標準GKSM6.1.1GKSM功能

GKSM是圖形核心系統標準GKS用于保存信息的一種機制。

GKSM可實現以下幾種功能： ⑴圖形信息的存檔。 ⑵不同GKS應用之間圖形信息的傳送和使用。 ⑶不同的圖形系統之間圖形信息的傳送和使用。 ⑷異地之間圖形信息的傳送(利用磁盤、網絡等媒體)。 ⑸與圖形信息相輔的由應用程序定義的非圖形信息的存儲和復用。圖6.2GKSM的寫入和讀出

GKS提供了一個與元文件的接口，對元文件的內容和格式并無特定要求6.1.2GKSM生成6.1GKS元文件標準GKSM

GKSM定義了一個明文編碼方案，其結構是一個邏輯數據項目的序列。如圖6.3所示。圖6.3GKSM結構6.1GKS元文件標準GKSMGKSM的生成： 在GKS運行中，通過一個GKSM輸出工作站的“打開”“啟用”“停用”“關閉”整個過程后形成的。

圖6.4GKSM生成流程6.1.3GKSM輸入6.1GKS元文件標準GKSM6.5GKSM輸入流程一個GKSM的輸入由GKSM輸入工作站(MI類工作站)的“打開”“關閉”的整個過程完成。6.2計算機圖形元文件標準CGM

6.2.1CGM功能

CGM提供了一個在虛擬設備接口上存儲與傳輸圖形數據及控制信息的機制，類似于GKSM具，但是有廣泛的適用性CGM標準由一套標準的、與設備無關的定義圖形的語法和詞法元素組成。包括功能描述，3種編碼形式，即字符編碼、二進制數編碼和明文編碼。6.2計算機圖形元文件標準CGM圖6.6CGM圖形元文件結構6.2計算機圖形元文件標準CGM6.3計算機圖形接口標準CGI6.3.1CGI功能

CGI，圖形接口標準(ComputerGraphicsInterface，CGI)使戶程序和虛擬設備之間以一種獨立于設備的方式提供圖形信息的描述和通信。

CGI是設備級的計算機圖形標準，它規定了一個CGI實現和CGI用戶之間的接口。

CGI提供了管道機制。CGI的管道分為以下3種： ⑴圖形對象管道 ⑵光柵管道. ⑶輸入管道6.3計算機圖形接口標準CGI⒈CGI控制功能集⒉CGI輸出功能集⒊CGI圖段功能集⒋輸入和應答功能集⒌光柵功能集CGI的功能集6.3.2光柵功能集

向量設備和光柵設備

CGI輸出設備描述表中，顯示類型項指定了圖形設備的類型，可以是Vector(向量)、Raster(光柵)或Other(其他)。

CGI提供的光柵操作功能包括產生、檢索、修改和顯示像素數據的功能⑴光柵控制⑵光柵操作⑶光柵屬性6.4基本圖形交換規范標準IGES為了方便產品的數據交換，制定了基本圖形交換規范IGES(InitialGraphicsExchangeSpecification)。

制定IGES標準的目的就是建立一種信息結構用于產品定義數據的數字化表示和通信，以便在不同的CAD/CAM系統間以兼容的方式交換產品定義數據。6.4.2IGES元素。IGES標準定義的文件格式將產品數據看做元素(Entity)的文件在IGES數據交換文件中，表示信息的基本單位是元素，每種元素都有惟一的元素類型號與之對應。在IGES標準中定義了5類元素，即曲線/曲面幾何元素、構造實體幾何元素、邊界B-Rep實體元素、標注圖形元素和結構元素。

結構元素6.4.3IGES文件結構⑴標志(Flag)段。⑵開始(Start)段。⑶全局(Global)段。⑷元素索引(DirectoryEntry)段。⑸參數數據(ParameterData)段。⑹結束(Terminate)段。圖6.7ASCII碼的IGES開始段格式⒈開始段(StartSection)⒉全局段(GlobalSection)文件的全局段包含由前置處理器寫入、后置處理器處理該文件所需的信息，詳細說明見書本的表6.2。⒊元素索引段(DirectoryEntrySection) 每種元素對應一個索引，每個索引記錄含有20項，每項占8個字符。每個索引在元素索引段中占兩行，索引說明如圖6.8所示。圖6.8ASCII碼的IGES元素索引段格式

⒋參數數據段(ParameterDataSection)該段記錄了每個元素的幾何數據

圖6.9ASCII碼的IGES參數數據段格式⒌結束段(TerminateSection)結束段格式如圖6.10所示。

圖6.10ASCII碼的IGES結束段格式6.5DXF數據接口DXF是AutoCAD系統的圖形數據文件，主要用于實現高級語言編寫的程序與AutoCAD系統間的連接，或其他CAD系統與AutoCAD系統間交換圖形文件。⒈DXF文件結構 ⑴標題段 ⑵表段 ⑶塊段 ⑷元素段 ⑸文件結尾組代碼范圍跟隨值的類型0910596079210239999100010091010105910601079串浮點整數浮點注釋串浮點整數表6.3組代碼范圍

DXF文件的每個段由若干個組構成，組代碼范圍如表6.3所示⒉DXF文件接口程序設計⒊DXF文件格式存在的問題:⑴由于DXF文件制定得較早，因而存在很多不足⑵DXF文件格式尚不合理，文件的處理很不方便所以推動了新的標準的制定6.6產品模型數據交換標準STEP（各種標準的演變）SETIGESVDAFSPDESPDES/STEP

6.6.1STEP的組成⒈STEP的組成

STEP是一個關于產品數據的計算機可理解式表示和交換的國際標準。

STEP把所有組成部分劃分成7個系列，每個系列包括若干部分

STEP的體系結構也分為3層：應用層，邏輯層，物理層。⒉STEP中性文件實現方式

STEP有3種信息處理實現方法。 ⑴文件交換。 ⑵應用編程接口。 ⑶數據庫實現。

STEP中性文件由兩部分組成，即頭部段(HEADER)和數據段(DATA)。6.6.2產品模型信息結構STEP的產品模型數據覆蓋產品整個生命周期的應用，并全面定義了產品模型信息。完整的STEP產品信息模型如圖6.11所示。6.11STEP產品信息模型形狀特征(FormFeatures)標準形狀特征層和表達層的定義，分別給出了它們的模式(schema)。形狀特征模式提供了形狀表達所需要的特性信息；表達模式則提供了形狀建模的多種方式。

⒈

形狀特征模式

⑴

形