CG第3章電子教案

1、2022-4-141第3章 交互式技術(shù)提出問題提出問題 如何設(shè)計一個好的用戶接口 為什么要定義邏輯輸入設(shè)備 交互式繪圖技術(shù)有哪些？2022-4-1423.1 用戶接口設(shè)計用戶接口設(shè)計用戶接口用戶接口確定用戶與計算機(jī)用戶與計算機(jī)如何進(jìn)行信息交換。包括用戶通過什么途徑與圖形系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，通過什么手段來操作系統(tǒng)的功能實現(xiàn)等。要點：高效；友好；方便2022-4-1433.1.1 用戶模型用戶模型 用戶模型（用戶模型（User Mode）是用戶接口設(shè)計的基礎(chǔ)，它提供給用戶有關(guān)他所處理的對象以及作用于這些對象的處理過程的一個概念性模型。2022-4-1443.1.2 顯示屏幕的有效利用顯示屏幕的有效利用1

2、. 信息顯示的布局合理性 用戶工作區(qū) 菜單區(qū) 顯示提示幾反饋信息區(qū)2022-4-145一類應(yīng)用圖符（application icons）25 %25 %50 %50 %25 %25 %-?2. 充分而又正確地使用圖符一類控制圖符（control icons）2022-4-1463.恰當(dāng)?shù)厥褂酶鞣N表示方法進(jìn)行選擇性信息顯示。? ?STOPSTOPSkyscraperHospitalParkFire station一些常見圖符：如 加框 ，加亮，閃爍，動畫，變色等2022-4-1473.1.3 反饋反饋反饋：反饋：就是動態(tài)地顯示系統(tǒng)運(yùn)行中所發(fā)生的一些變化，以便更有效地進(jìn)行交互作用。 簡潔，清晰 快

3、速2022-4-1483.1.4 一致性原則一致性原則 一致性原則一致性原則是指在設(shè)計系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)時，應(yīng)遵從統(tǒng)一的、簡單的規(guī)則，保證不出現(xiàn)例外和特殊的情況。 按用戶認(rèn)為最正常、最合乎邏輯的方式去做按用戶認(rèn)為最正常、最合乎邏輯的方式去做2022-4-1493.1.5 減少記憶量減少記憶量重要的是喚醒用戶的識別而不是記憶喚醒用戶的識別而不是記憶。2022-4-14103.1.6 回退和出錯處理回退和出錯處理 回退（回退（undo）機(jī)制機(jī)制 取消（取消（Cancel）機(jī)制機(jī)制 確認(rèn)機(jī)制確認(rèn)機(jī)制 設(shè)計好的診斷程序診斷程序 提供出錯消息提供出錯消息 對可能導(dǎo)致錯誤的一些動作進(jìn)行預(yù)測預(yù)測 約束機(jī)制約束機(jī)

4、制：動作與對象相一致 2022-4-14113.1.7 聯(lián)機(jī)幫助聯(lián)機(jī)幫助為用戶提供聯(lián)機(jī)幫助聯(lián)機(jī)幫助(On-Line Help)措施，能在用戶操作過程中的任何時刻提供請求幫助。2022-4-14123.1.8 視覺效果設(shè)計視覺效果設(shè)計色彩的使用色彩的使用: 選擇色彩對比時以色調(diào)對比為主。 就色調(diào)而言，最容易引起視覺疲勞的是蘭色蘭色和紫色紫色，其次是紅色紅色和橙色橙色；而黃色黃色、綠色綠色、藍(lán)綠色藍(lán)綠色和淡青色淡青色等色調(diào)不容易引起視覺疲勞。 為減輕視覺疲勞，應(yīng)在視野范圍內(nèi)保持均勻的色彩的明亮度。3.1.8 適應(yīng)不同的用戶適應(yīng)不同的用戶: : 提供多種方法使軟件能適應(yīng)不同熟練程度的用戶。2022-

5、4-1413名稱名稱基本功能基本功能定位設(shè)備(Locator)指定一個點的坐標(biāo)位置(x,y)筆劃設(shè)備(Stroke)指定一系列點的坐標(biāo)數(shù)值設(shè)備(Valuator)輸入一個整數(shù)或?qū)崝?shù)字符串設(shè)備(String)輸入一串字符選擇設(shè)備(Choice)選擇某個菜單項拾取設(shè)備(Pick)選擇顯示著的圖形的組成部分3.2 邏輯輸入設(shè)備與輸入處理邏輯輸入設(shè)備與輸入處理3.2.1 邏輯輸入設(shè)備邏輯輸入設(shè)備 PHIGS和GKS將各種圖形輸入設(shè)備從邏輯上分為六種:2022-4-1414 定位設(shè)備定位設(shè)備（Locator）典型方法是定位屏幕光標(biāo)。定位設(shè)備有鼠標(biāo)器、操縱桿、跟蹤球、空間球、數(shù)字化儀的觸筆或手動光標(biāo)等。定

6、位定位：定位設(shè)備位移 屏幕光標(biāo)位移 鼠標(biāo)2022-4-1415定位設(shè)備分為三類： 直接設(shè)備直接設(shè)備和間接設(shè)備間接設(shè)備 （ToutchScreen） 絕對坐標(biāo)設(shè)備絕對坐標(biāo)設(shè)備和相對坐標(biāo)設(shè)備相對坐標(biāo)設(shè)備 （Digitizer） 連續(xù)設(shè)備連續(xù)設(shè)備和離散設(shè)備離散設(shè)備 （KeyBoard）手柄操縱桿2022-4-1416定位方法：定位是確定平面一點(x, y)或空間一點(x, y, z)的坐標(biāo)。l直接定位直接定位是用定位設(shè)備直接指定某個點的位置,如鍵盤輸入。直接定位方法可以準(zhǔn)確地給點定位.l間接定位間接定位指通過定位設(shè)備的運(yùn)動控制屏幕上的光標(biāo)進(jìn)行定位。如在移動鼠標(biāo)時，根據(jù)鼠標(biāo)移動的相對距離去控制屏幕上光

7、標(biāo)的移動。指點桿手寫平板電腦2022-4-1417 另外，使用數(shù)字化儀不僅可像鼠標(biāo)那樣產(chǎn)生輸入點的相對坐標(biāo)，還可輸入點的絕對坐標(biāo)。l如果我們要輸入一張圖紙，用數(shù)字化儀輸入圖上各點的絕對坐標(biāo)是最合適的方法。數(shù)字化儀2022-4-1418 筆劃筆劃設(shè)備設(shè)備輸入: 多次調(diào)用定位設(shè)備，產(chǎn)生一系列的坐標(biāo)值，根據(jù)產(chǎn)生的坐標(biāo)值可產(chǎn)生多邊形和曲線等。許多用于產(chǎn)生定位輸入的物理設(shè)備均可以用作筆畫設(shè)備，如鼠標(biāo)、軌跡球和圖形輸入板等。 2022-4-1419筆畫方法： 筆畫輸入用于輸入一組坐標(biāo)點，相當(dāng)于多次調(diào)用定位輸入.輸入的一組點常用于顯示折線或作為曲線的控制點。 筆畫設(shè)備鼠標(biāo)、軌跡球、游戲棒連續(xù)移 動的信號經(jīng)轉(zhuǎn)

8、換成為一組坐標(biāo)值。圖形輸入板的連續(xù)模式可通過按 鍵激活。當(dāng)光標(biāo)在圖形輸入板表 面上移動時，就產(chǎn)生一組坐標(biāo)值。手寫板2022-4-1420 定值定值設(shè)備設(shè)備常用來輸入各種參數(shù)和數(shù)據(jù)。數(shù)字鍵盤，旋鈕，滑動電位器，刻度盤，等等旋鈕2022-4-1421定值方法： 定值（或數(shù)值）輸入用于設(shè)置物體旋轉(zhuǎn)角度、縮放比例因子等。它是要在給定的數(shù)字范圍內(nèi)輸入一個值。可用鍵盤鍵入數(shù)值.可用軟件的方法在屏幕上繪制一刻度尺或比例尺，用戶可用定位設(shè)備控制光標(biāo)在尺子上移動實現(xiàn)數(shù)值的輸入。用刻度盤實現(xiàn)數(shù)值輸入的原理也一樣，操作員控制從圓心出發(fā)的線段繞圓心旋轉(zhuǎn)，根據(jù)顯示的角度讀數(shù)或比例數(shù)據(jù)來定值.如果要輸入一個精確的數(shù)，最好

9、還是用鍵盤輸入。定值的幾種方法2022-4-1422 字符串字符串設(shè)備設(shè)備進(jìn)行字符串輸入。 鍵盤數(shù)字化儀、光筆、聲音 識別儀、觸壓板等。光筆鍵盤2022-4-1423字符串方法： 鍵盤是目前輸入字符串最常用的設(shè)備. 寫字板輸入字符曾經(jīng)也很流行書寫時筆畫的次序可被系統(tǒng)記錄下來，因而比脫機(jī)掃描輸入識別具 有更多信息，具有更高的識別率。 語音輸入也是字符串輸入以及功能選擇的一種輸入方法.語音輸入需要使用語音識別技術(shù)。 手寫板語音輸入2022-4-1424 選擇選擇設(shè)備設(shè)備用來選擇菜單選項、屬性選項和用于構(gòu)圖的對象形狀等。 包括光筆、觸摸屏、數(shù)字化儀、鼠標(biāo)、操縱桿、跟蹤球,字符串輸入設(shè)備、編程功能鍵、

10、聲音識別儀等。 2022-4-1425選擇方法： 選擇是在某選擇集中選出一個元素，它可以用于指定命令，確定操作對象或選定屬性等。 選擇功能可用功能鍵. 可用鼠標(biāo)移動光標(biāo)到要選圖 元附近的位置，按下鼠標(biāo)的 按鈕，通過軟件選擇距光標(biāo) 最近的圖元。畫圖中的選項2022-4-1426菜單功能使用最普遍，也是非常重要的一種交互方法。使用菜單可改善應(yīng)用系統(tǒng)用戶接口的友好性。2022-4-1427 對話框和鍵盤上的按鍵也可提供選擇功能。l對話框的內(nèi)容極豐富，在對話框中通常用于選擇功能的是選擇開關(guān)及radio按鈕（單選按鈕，以小圓框打點表示被選中）。l鍵盤選擇也極為簡單，如擊數(shù)字鍵“1”表示使用綠色繪制，“2

11、”表示使用藍(lán)色繪制等 .2022-4-1428 拾取的功能是選擇圖形對象，用于選擇場景中即將進(jìn)行變換或編輯的部分。 拾取一個對象的方法有：指定名稱法:通過指定欲拾取對象的名稱實現(xiàn).特征點法:選擇時讓圖形的特征點（如線段的端點，圓心等）以強(qiáng)光醒目顯示,來拾取對象.邊界盒法:對每一個子圖預(yù)先求一個邊界盒或比邊界盒大一點的邊界盒。分類法:分別將點,折線,弧等在有關(guān)按鍵的控制下進(jìn)行拾取。 拾取對象的幾種方法 拾取拾取設(shè)備設(shè)備2022-4-1429解決方法： 在圖形對象生成時就對每一個對象確定其拾取優(yōu)先級 采用依次對拾取圖形設(shè)立標(biāo)志的辦法。 找距離最近的對象優(yōu)先拾取。 P圖3-5 拾取距離最近的線段(C

12、D)ABCD(1) 利用定位設(shè)備圖3-4 拾取的不確定情況BAECDP拾取沖突問題拾取沖突問題：ABE?ABCDE?AB?2022-4-1430計算點P0(x0,y0)到以點(x1,y1)和點(x2,y2)為端點的線段距離：22122121211210210212)()()()()()(yyxxyxxxyyyxxxyydP圖3-5 拾取距離最近的線段(CD)ABCD2022-4-1431(2)指定拾取窗口指定拾取窗口拾取窗口拾取窗口是以光標(biāo)位置為中心的一個矩形窗口P圖3-6 拾取窗口只與線段CD相交ABCD2022-4-1432(3)矩形包圍矩形包圍(4)直接鍵入結(jié)構(gòu)名字直接鍵入結(jié)構(gòu)名字 交互

13、性較差，速度慢圖3-7 矩形包圍拾?。ㄊ叭BE）BAECD拾取排斥2022-4-1433設(shè)備的評價 三個層次：設(shè)備層設(shè)備層: 硬件性能最優(yōu)化任務(wù)層：任務(wù)層：單任務(wù)：選擇最佳的交互設(shè)備對話層：對話層：多任務(wù)：比較優(yōu)劣2022-4-14343.2.2 輸入模式輸入模式輸入模式：輸入模式：管理、控制多種輸入設(shè)備進(jìn)行工作管理、控制多種輸入設(shè)備進(jìn)行工作常用輸入模式： 請求（request） 采樣（sample） 事件（event） 上述模式的組合形式2022-4-14351. 請求模式（請求模式（request mode）輸入設(shè)備在應(yīng)用程序的控制下工作： 程序工作，輸入設(shè)備程序工作，輸入設(shè)備等待程序請

14、求等待程序請求遇到請求指令遇到請求指令（requestrequest）輸入設(shè)備工作，輸入設(shè)備工作，程序等待接收數(shù)據(jù)程序等待接收數(shù)據(jù)請求滿足請求滿足程序和設(shè)備輪流處于工作狀態(tài)和等待狀態(tài)，由程序支配輸入設(shè)備的活動。2022-4-14362. 取樣模式（取樣模式（sample mode）應(yīng)用程序和輸入設(shè)備同時工作： 輸入設(shè)備連續(xù)不斷地產(chǎn)生數(shù)據(jù)，并送入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，數(shù)據(jù)緩存區(qū)的內(nèi)容不斷刷新； 當(dāng)程序遇到采樣語句要求輸入時，從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)。程序工作程序工作數(shù)據(jù)采樣數(shù)據(jù)采樣輸入設(shè)備工作輸入設(shè)備工作數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)2022-4-14373. 事件模式（事件模式（event mode

15、） 程序和被置成事件方式的設(shè)備分別獨立工作。 當(dāng)用戶在輸入設(shè)備上完成一個輸入動作(如按一下按鈕)便產(chǎn)生一個事件，輸入的信息及該設(shè)備的編號等便被存放到事件隊列中等待程序的處理。不同的應(yīng)用程序可到隊列中來查詢和提取與之有關(guān)的事件。 程序遇到事件處理語句時，就按照先進(jìn)先出的原則從事件隊列中取出隊首事件予以處理。如果事件隊列為空，程序則等待一定的時間片，等待事件的發(fā)生。事件隊列輸入設(shè)備工作輸入設(shè)備工作數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入程序工作程序工作事件處理事件處理2022-4-1438 事件模式的工作過程事件模式的工作過程2022-4-14394. 輸入方式的組合使用輸入方式的組合使用現(xiàn)代的計算機(jī)圖形輸入系統(tǒng)往往不是

16、單一地使用一種輸入方式，而是多種輸入方式的混合使用，即一個應(yīng)用程序同時可在幾種輸入模式方式下應(yīng)用幾個不同的輸入設(shè)備來進(jìn)行工作。2022-4-14403.3 交互式繪圖技術(shù)交互式繪圖技術(shù)3.3.1 基本交互繪圖技術(shù)基本交互繪圖技術(shù) 回顯圖3-8 選擇圖符的回顯 回顯 約束 拖拽 引力場 。選擇菜單的回顯2022-4-1441 約束在圖形繪制過程中對圖形的方向、對齊方式等進(jìn)行規(guī)定和校準(zhǔn)。 技術(shù)在屏幕上定義一個可見或不可見的網(wǎng)格。網(wǎng)格線是等間距的水平線和垂直線，其交點為網(wǎng)格點。在使用網(wǎng)格時，任何方式輸入的點都將被定位到離該點最近的網(wǎng)格點上。定位約束的示例定位約束：定位約束：2022-4-1442 該

17、技術(shù)用于繪制水平或垂直的線段。 繪制時,若終點和起點的連線與水平線的夾角小于45，則繪出一條水平線（如下圖）,否則繪制垂直線。 避免人眼或定位設(shè)備帶來的誤差，常應(yīng)用于印刷線路板、大規(guī)模集成電路等設(shè)計。方向約束：方向約束示例2022-4-1443 可以看做是一種定位約束，用光標(biāo)進(jìn)行選圖操作時，為了使光標(biāo)可以較容易地定位選擇區(qū)域中的圖形，可以將圖形的選擇區(qū)域適當(dāng)變大，這就是引力場方法。 例如，在每條線段的周圍假想有一個區(qū)域，光標(biāo)中心落在這個區(qū)域內(nèi)時，就自動地被直線上離光標(biāo)最近的一點所代替，如同一個質(zhì)點進(jìn)入直線周圍的引力場后，被吸引到這條直線上去一樣。 注意引力場區(qū)域大小的選擇要適當(dāng)。 引力場 引力

18、場：2022-4-14443.拖 拽 把一個對象放到新的位置。光標(biāo)移動的同時,對象也跟著光標(biāo)移動，會使用戶感覺直觀，從而使得對象的定位更為精確。到目的地后松開按鈕拖動圖元光標(biāo)選擇圖元拖拽圖元到新的位置拖拽圖元到新的位置 2022-4-1445拖拽的另一種形式：針對輸入要求，動態(tài)地、連續(xù)地將輸入過程表現(xiàn)出來，直到產(chǎn)生用戶滿意的輸入結(jié)果為止。l不同的只是拖動對象的形狀隨著光標(biāo)位置的不同而變化。l比較容易找到通過一點和一個圓相切的直線的位置。橡筋的形狀可以是任意的，可以是矩形、圓、圓弧、自由曲線，也可以是更復(fù)雜的圖形?！跋鹌そ睢奔夹g(shù)拖拽技術(shù)是當(dāng)前人機(jī)交互中普遍使用的技術(shù)，它可以使用戶的操作更直觀，定位更精確.拖動有時耗費很大，尤其當(dāng)圖像很大或圖形很復(fù)雜時，拖拽可能變的很慢。 2022-4-14464. 草擬技術(shù)草擬技術(shù)用以實現(xiàn)用戶任意畫圖的要求。 兩種保存方式：點陣式；線段擬合 兩種采樣方式：距離；時間5. 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)中心；旋轉(zhuǎn)角度6.6. 形變形變包括局部形變2022-4-14473.3.2 三維交互技術(shù)三維交互技術(shù)三維輸入，三維定位，三維選擇，三維旋轉(zhuǎn)以及組合功能三維交互的困難：三維交互的困難： 用戶難以區(qū)分屏幕上光標(biāo)選擇到對象的深度值和其他顯示對象的深度值。 鍵盤、鼠標(biāo)、數(shù)字化儀等交互設(shè)備均為二維的，