CAD（Computer-Aided Design）は、コンピュータを使って設計や製図を行うためのツールです。建築、機械設計、電子回路など幅広い分野で利用されています。今回のブログシリーズでは、C#とWPF（Windows Presentation Foundation）を使って、自分だけのCAD作図プログラムを作成する方法を紹介します。
この記事では、CADプログラムの基本的な仕組みやWPFの特徴を解説し、これからの開発に必要な基礎知識を整理します。
CADプログラムの基本仕組み
1. 図形描画の基礎
CADソフトの中心的な役割は、「線」や「円」などの図形を正確に描画し、それらを管理することです。この機能の主な構成要素は以下の通りです：
- 描画エンジン
図形を画面に表示するための機能。 - 座標系
図形の位置を指定するための仕組み。CADでは、拡大縮小やパン操作を含む「ワールド座標」と、「スクリーン座標」の両方を管理します。 - 図形データの管理
描画された図形を保存、編集するためのデータ構造。
2. ユーザー操作の基本
CADソフトでは、ユーザーが以下の操作を行うことが一般的です：
- 図形を描画する（例：線を引く、円を描く）。
- 描画した図形を選択して移動やサイズ変更を行う。
- ズームイン・アウトやパンでキャンバスを操作する。
3. 応用機能
より高度なCADソフトでは、以下のような機能が搭載されています：
- スナップ機能：特定の点（例えば線の交点や中心点）にカーソルを自動的に吸着させる。
- レイヤー管理：複数の図形をグループ化し、それぞれを独立して操作できる。
- エクスポート機能：描いた図形を画像や別フォーマットで出力する。
WPFの基礎知識とCAD開発への適用
WPF（Windows Presentation Foundation）は、Windowsアプリケーションを開発するためのフレームワークです。特に、GUI（グラフィカルユーザーインターフェース）の構築に強みを持っています。CAD開発では、以下のWPFの特徴が大いに役立ちます。
1. ベクトルグラフィックスのサポート
WPFは、図形を描画するためのベクトルグラフィックスを標準でサポートしています。例えば、Canvasコントロールを使うと、線や円を簡単に描画できます。
- 線の描画：
Line line = new Line
{
X1 = 50,
Y1 = 50,
X2 = 200,
Y2 = 200,
Stroke = Brushes.Black,
StrokeThickness = 2
};
canvas.Children.Add(line);2. データバインディングとMVVMパターン
WPFは、データバインディングを活用した「MVVM（Model-View-ViewModel）」アーキテクチャを採用できます。これにより、GUIとビジネスロジックを分離し、コードの保守性を高められます。
3. 高度なスタイル設定
WPFのXAML（eXtensible Application Markup Language）は、アプリの外観を柔軟にカスタマイズするための強力なツールです。たとえば、描画した図形の色や太さを簡単に変更できます。
4. 高パフォーマンス描画
DrawingVisual や RenderTransform などの機能を使うと、効率的なグラフィックス描画が可能になります。これにより、複雑な図形や大規模なデータも高速に描画できます。
まとめ
この記事では、CADプログラムの基本的な仕組みと、WPFがCAD開発においてどのように役立つかを解説しました。次回は、開発環境の構築について詳しく解説し、プログラムを始めるための準備を整えます。
これから一緒に、C#/WPFを使って自分だけのCADプログラムを作り上げていきましょう！
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