CG第3章電子教案

第3章交互式技術(shù)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？2023/2/613.1用戶接口設(shè)計 用戶接口確定用戶與計算機如何進行信息交換。包括用戶通過什么途徑與圖形系統(tǒng)進行聯(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2023/2/623.1.1用戶模型用戶模型（UserMode）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。2023/2/633.1.2顯示屏幕的有效利用1.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)2023/2/64一類應(yīng)用圖符（applicationicons）2.充分而又正確地使用圖符一類控制圖符（controlicons）2023/2/653.恰當(dāng)?shù)厥褂酶鞣N表示方法進行選擇性信息顯示。一些常見圖符：如加框，加亮，閃爍，動畫，變色等2023/2/663.1.3反饋反饋：就是動態(tài)地顯示系統(tǒng)運行中所發(fā)生的一些變化，以便更有效地進行交互作用。簡潔，清晰快速2023/2/673.1.4一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2023/2/683.1.5減少記憶量重要的是喚醒用戶的識別而不是記憶。2023/2/693.1.6回退和出錯處理回退（undo）機制取消（Cancel）機制確認(rèn)機制設(shè)計好的診斷程序提供出錯消息對可能導(dǎo)致錯誤的一些動作進行預(yù)測約束機制：動作與對象相一致2023/2/6103.1.7聯(lián)機幫助 為用戶提供聯(lián)機幫助(On-LineHelp)措施，能在用戶操作過程中的任何時刻提供請求幫助。2023/2/6113.1.8視覺效果設(shè)計色彩的使用: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和紫色，其次是紅色和橙色；而黃色、綠色、藍綠色和淡青色等色調(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:提供多種方法使軟件能適應(yīng)不同熟練程度的用戶。2023/2/612名稱基本功能定位設(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3.2.1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:2023/2/613⒈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。定位：定位設(shè)備位移屏幕光標(biāo)位移

鼠標(biāo)2023/2/614定位設(shè)備分為三類：直接設(shè)備和間接設(shè)備（ToutchScreen）絕對坐標(biāo)設(shè)備和相對坐標(biāo)設(shè)備（Digitizer）連續(xù)設(shè)備和離散設(shè)備（KeyBoard）手柄操縱桿2023/2/615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)。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.間接定位間接定位指通過定位設(shè)備的運動控制屏幕上的光標(biāo)進行定位。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標(biāo)的移動。指點桿手寫平板電腦2023/2/616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)。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2023/2/617⒉筆劃設(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。

2023/2/618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)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2023/2/619⒊定值設(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2023/2/620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?？捎面I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)，最好還是用鍵盤輸入。定值的幾種方法2023/2/621⒋字符串設(shè)備 進行字符串輸入。鍵盤數(shù)字化儀、光筆、聲音識別儀、觸壓板等。光筆鍵盤2023/2/622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2023/2/623⒌選擇設(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、聲音識別儀等。2023/2/624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2023/2/625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。2023/2/626對話框和鍵盤上的按鍵也可提供選擇功能。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）。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”表示使用藍色繪制等.2023/2/627拾取的功能是選擇圖形對象，用于選擇場景中即將進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ε邊界盒。分類法:分別將點,折線,弧等在有關(guān)按鍵的控制下進行拾取。

拾取對象的幾種方法⒍拾取設(shè)備2023/2/628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。(1)利用定位設(shè)備拾取沖突問題：ABE?ABCDE?AB?2023/2/629計算點P0(x0,y0)到以點(x1,y1)和點(x2,y2)為端點的線段距離：2023/2/630(2)指定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2023/2/631(3)矩形包圍(4)直接鍵入結(jié)構(gòu)名字

交互性較差，速度慢拾取排斥2023/2/632設(shè)備的評價三個層次：⒈設(shè)備層:硬件性能最優(yōu)化⒉任務(wù)層：單任務(wù)：選擇最佳的交互設(shè)備⒊對話層：多任務(wù)：比較優(yōu)劣2023/2/6333.2.2輸入模式輸入模式：管理、控制多種輸入設(shè)備進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2023/2/6341.請求模式（requestmode）

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)備等待程序請求遇到請求指令（request）輸入設(shè)備工作，程序等待接收數(shù)據(jù)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。2023/2/6352.取樣模式（samplemode）

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)。程序工作數(shù)據(jù)采樣輸入設(shè)備工作數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)緩沖區(qū)2023/2/6363.事件模式（eventmode）

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)備工作數(shù)據(jù)輸入程序工作事件處理2023/2/637事件模式的工作過程2023/2/6384.輸入方式的組合使用現(xiàn)代的計算機圖形輸入系統(tǒng)往往不是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)備來進行工作。2023/2/6393.3交互式繪圖技術(shù)3.3.1基本交互繪圖技術(shù)⒈

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2023/2/640⒉

約束

在圖形繪制過程中對圖形的方向、對齊方式等進行規(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：2023/2/641該技術(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2023/2/642可以看做是一種定位約束，用光標(biāo)進行選圖操作時，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)。

引力場引力場：2023/2/6433.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2023/2/644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。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。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。“橡皮筋”技術(shù)拖拽技術(shù)是當(dāng)前人機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。

2023/2/6454.

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)

中心；旋轉(zhuǎn)角度6.

形變

包括局部形變2023/2/6463.3.2三維交互技術(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：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，不能適應(yīng)三維交互工作的需要。2023/2/647課后作業(yè)：

習(xí)題三（p80）3.2什么是用戶模型？設(shè)計一個好