圖形交互技術(shù)-課件

圖形交互技術(shù)第4章交互式技術(shù)提出問題如何設(shè)計(jì)一個(gè)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？2023/7/262圖形交互技術(shù)4.1用戶接口設(shè)計(jì) 用戶接口確定用戶與計(jì)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(shí)現(xiàn)等。

最重要的就是高效率和對(duì)用戶的友好性2023/7/263圖形交互技術(shù)4.1.1用戶模型用戶模型（UserMode）是用戶接口設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，它提供給用戶有關(guān)他所處理的對(duì)象以及作用于這些對(duì)象的處理過程的一個(gè)概念性模型。2023/7/264圖形交互技術(shù)4.1.2顯示屏幕的有效利用考慮如下幾個(gè)問題：1.信息顯示的布局合理性。2023/7/265圖形交互技術(shù)2.充分而又正確地使用圖符一類應(yīng)用圖符（applicationicons）一類控制圖符（controlicons）2023/7/266圖形交互技術(shù)3.恰當(dāng)?shù)厥褂酶鞣N表示方法進(jìn)行選擇性信息顯示。2023/7/267圖形交互技術(shù)4.1.3反饋反饋：就是動(dòng)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。根據(jù)設(shè)計(jì)過程中的功能設(shè)計(jì)、順序設(shè)計(jì)和聯(lián)結(jié)設(shè)計(jì)的三個(gè)步驟，可以給出三級(jí)反饋。最低級(jí)的反饋二級(jí)反饋功能級(jí)反饋2023/7/268圖形交互技術(shù)4.1.4一致性原則一致性原則是指在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)，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實(shí)現(xiàn)一致性的最好方法是自頂向下仔細(xì)地設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)。2023/7/269圖形交互技術(shù)4.1.5減少記憶量重要的是喚醒用戶的識(shí)別而不是記憶。2023/7/2610圖形交互技術(shù)4.1.6回退和出錯(cuò)處理回退（undo）機(jī)制取消機(jī)制確認(rèn)機(jī)制設(shè)計(jì)好的診斷程序提供出錯(cuò)消息對(duì)可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的一些動(dòng)作進(jìn)行預(yù)測約束機(jī)制：動(dòng)作與對(duì)象相一致2023/7/2611圖形交互技術(shù)4.1.7聯(lián)機(jī)幫助 為用戶提供聯(lián)機(jī)幫助(On-LineHelp)措施，能在用戶操作過程中的任何時(shí)刻提供請(qǐng)求幫助。2023/7/2612圖形交互技術(shù)4.1.8視覺效果設(shè)計(jì)這里強(qiáng)調(diào)的是色彩的使用。選擇色彩對(duì)比時(shí)以色調(diào)對(duì)比為主。就色調(diào)而言，最容易引起視覺疲勞的是藍(lán)色和紫色，其次是紅色和橙色；而黃色、綠色、藍(lán)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。2023/7/2613圖形交互技術(shù)4.1.9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。4.2邏輯輸入設(shè)備與輸入處理4.2.1邏輯輸入設(shè)備GKS和PHIGS將各種圖形輸入設(shè)備從邏輯上分為六種：教材p85:計(jì)算機(jī)圖形核心系統(tǒng)和程序員層次交互式圖形系統(tǒng)。2023/7/2614圖形交互技術(shù)表1 圖形輸入設(shè)備的邏輯分類名稱基本功能定位設(shè)備(Locator)指定一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置(x,y)描畫（筆劃）設(shè)備(Stroke)指定一系列點(diǎn)的坐標(biāo)定值（數(shù)值）設(shè)備(Valuator)輸入一個(gè)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(gè)菜單項(xiàng)拾取設(shè)備(Pick)選擇顯示著的圖形的組成部分2023/7/2615圖形交互技術(shù)具體如下 ⒈定位設(shè)備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(dòng)光標(biāo)等。2023/7/2616圖形交互技術(shù) ⒉描畫設(shè)備（筆劃設(shè)備） 筆劃設(shè)備的輸入等于多次調(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。 ⒊定值設(shè)備（數(shù)值設(shè)備）

定值設(shè)備常用來輸入各種參數(shù)和數(shù)據(jù)。2023/7/2617圖形交互技術(shù)⒋字符串設(shè)備 即進(jìn)行字符串輸入⒌選擇設(shè)備 選擇設(shè)備用來選擇菜單選項(xiàng)、屬性選項(xiàng)和用于構(gòu)圖的對(duì)象形狀等。2023/7/2618圖形交互技術(shù)⒍拾取設(shè)備用拾取技術(shù)拾取一個(gè)圖形對(duì)象：四種方式(1)利用定位設(shè)備沖突問題：拾取的不確定情況2023/7/2619圖形交互技術(shù)解決方法：在圖形對(duì)象生成時(shí)就對(duì)每一個(gè)對(duì)象確定其拾取優(yōu)先級(jí)采用依次對(duì)拾取圖形設(shè)立標(biāo)志的辦法。找距離最近的對(duì)象優(yōu)先拾取。拾取距離最近的線段（CD）2023/7/2620圖形交互技術(shù)對(duì)一條以點(diǎn)(x1,y1)和點(diǎn)(x2,y2)為端點(diǎn)的線段來說，從點(diǎn)P0(x0,y0)到該線段距離的平方由下式來計(jì)算：拾取距離最近的線段（CD）2023/7/2621圖形交互技術(shù)(2)指定拾取窗口拾取窗口是以光標(biāo)位置為中心的一個(gè)矩形窗口拾取窗口只與線段CD相交2023/7/2622圖形交互技術(shù)(3)矩形包圍(4)直接鍵入結(jié)構(gòu)名字設(shè)備演示

矩形包圍拾?。ㄊ叭BE）2023/7/2623圖形交互技術(shù)4.2.2輸入模式輸入模式即如何管理、控制多種輸入設(shè)備進(jìn)行工作常用的輸入模式(或者控制方式)有請(qǐng)求（request）、采樣（sample）、事件（event）及其組合形式等幾種。2023/7/2624圖形交互技術(shù)1.請(qǐng)求方式（requestmode）

輸入設(shè)備在應(yīng)用程序的控制下工作，程序在輸入請(qǐng)求發(fā)出后一直被置于等待狀態(tài)直到數(shù)據(jù)輸入。例如：request_locator(ws,device_code,x,y)

該命令把定位器置成請(qǐng)求輸入控制方式，其中x、y用來存儲(chǔ)一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)值。request_stroke(ws,device_code,n,xa,ya)

請(qǐng)求方式下的筆劃輸入命令,輸入的n個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)存放在數(shù)組xa和ya中。request_pick(ws,device_code,segment-id)

應(yīng)用程序中拾取到輸入的圖段2023/7/2625圖形交互技術(shù)請(qǐng)求方式的工作過程2023/7/2626圖形交互技術(shù)2.采樣方式（samplemode） 此時(shí)，應(yīng)用程序和輸入設(shè)備同時(shí)工作，當(dāng)輸入設(shè)備工作時(shí)，存儲(chǔ)輸入數(shù)據(jù)，并不斷地更新當(dāng)前數(shù)據(jù)，當(dāng)程序要求輸入時(shí)，程序采用當(dāng)前數(shù)據(jù)值。設(shè)置定位設(shè)備為取樣方式的命令是：sample_locator(ws,device_code,x,y)

2023/7/2627圖形交互技術(shù)3.事件方式（eventmode） 每次用戶對(duì)輸入設(shè)備的一次操作以及形成的數(shù)據(jù)叫做一個(gè)事件(Event)。 思想：一般一個(gè)事件發(fā)生時(shí)，往往來不及進(jìn)行處理，于是，就要把事件按先后次序排成隊(duì)列，以便先進(jìn)先出，即先到的事件進(jìn)入排隊(duì)，先被取出進(jìn)行處理。

當(dāng)某設(shè)備被置成事件方式，程序和設(shè)備同時(shí)工作2023/7/2628圖形交互技術(shù)3事件方式

當(dāng)某臺(tái)設(shè)備被設(shè)置成事件方式，程序和設(shè)備將同時(shí)工作。向設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)都可存放在一個(gè)事件隊(duì)列或輸入隊(duì)列中。

在應(yīng)用程序中，檢索事件隊(duì)列可用下述命令：

await_event(time,device_class,ws,device_code)當(dāng)用await_event命令使某設(shè)備進(jìn)入事件輸入控制方式，而且事件隊(duì)列為非空時(shí)，隊(duì)列中的第一個(gè)事件就被傳送到當(dāng)前事件記錄中。

用戶可用下述命令從當(dāng)前事件記錄中得到一個(gè)定位數(shù)據(jù)

get_locator(x,y)2023/7/2629圖形交互技術(shù)

下述程序用await_event、get_locator命令從1號(hào)工作站的圖形輸入板上輸入一個(gè)點(diǎn)集，并用直線段連接這些點(diǎn)。

set_stroke_mode(1,2,event);if(device_class==stroke){await_event(60,device_class,ws,device_code);}get_stroke(n,xa,ya);polyline(n,xa,ya);

在事件方式下，若只有這臺(tái)圖形輸入板處于激活狀態(tài)，那么這個(gè)if條件就不需要了。

2023/7/2630圖形交互技術(shù)在事件方式下，可同時(shí)應(yīng)用多臺(tái)輸入設(shè)備以加快交互處理。下面的程序從鍵盤輸入所需選擇的屬性并從圖形輸入板輸入數(shù)據(jù)畫折線。set_polyline_index(1);set_stroke_mode(1,2,event);(把圖形輸入板設(shè)成筆劃設(shè)備)set_choice_mode(1,7,event);(把鍵盤設(shè)成選擇設(shè)備)do{await_event(60,device_class,ws,device_code);if(device_class==choice){get_choice(option);et_polyline_index(option);}elseif(device_class==stroke){get_stroke(n,xa,ya);polyline(n,xa,ya);}}while(device_class)2023/7/2631圖形交互技術(shù)事件方式的工作過程2023/7/2632圖形交互技術(shù)4.輸入方式的組合使用一個(gè)應(yīng)用程序同時(shí)可在幾種輸入模式方式下應(yīng)用幾個(gè)不同的輸入設(shè)備來進(jìn)行工作。

操作目的是要拖動(dòng)一個(gè)形體在屏幕上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)達(dá)到最終位置時(shí)，可按動(dòng)特定鍵來終止這種拖動(dòng)。光筆的位置是由取樣方式得到的，按鈕的輸入存放在事件隊(duì)列中。2023/7/2633圖形交互技術(shù)4.2圖形輸入控制

--小結(jié)請(qǐng)求方式：在應(yīng)用程序的控制下工作。采樣方式：允許輸入設(shè)備和應(yīng)用程序同時(shí)工作。事件方式：由輸入設(shè)備來初始化數(shù)據(jù)輸入，控制數(shù)據(jù)處理進(jìn)程，一旦有邏輯輸入設(shè)備以及特定的物理設(shè)備被設(shè)成相應(yīng)的方式，即可輸入數(shù)據(jù)或命令。一般情況下，一個(gè)應(yīng)用程序可同時(shí)在幾種輸入控制方式下利用不同的輸入設(shè)備進(jìn)行工作。2023/7/2634圖形交互技術(shù)4.3交互式繪圖技術(shù)4.3.1基本交互繪圖技術(shù)⒈

定位技術(shù)直接定位和間接定位：觸摸屏上手指定一個(gè)點(diǎn)的的位置。光筆在屏幕上指定一個(gè)點(diǎn)。鼠標(biāo)繪圖的定位。特別是snap操作。2023/7/2635圖形交互技術(shù)使用數(shù)字化儀和鼠標(biāo)等定位設(shè)備進(jìn)行定位操作的流程2023/7/2636圖形交互技術(shù)2.

橡皮條（筋）技術(shù) 橡皮條（筋）技術(shù)：針對(duì)輸入要求，動(dòng)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。2023/7/2637圖形交互技術(shù)3.托拽技術(shù)將圖形對(duì)象在空間移動(dòng)的過程動(dòng)態(tài)地、連續(xù)地表示出來，直到滿足用戶的位置要求為止。拖曳技術(shù)被用于拼裝定位和其他一些操作(如布局操作)中去，以便使工作變得直觀、簡便、高效。2023/7/2638圖形交互技術(shù)4.菜單技術(shù)用于指定命令、確定操作對(duì)象或選定屬性。菜單的層次結(jié)構(gòu)。菜單的表示：字符串方法，圖符方法，圖象方法。菜單的顯示控制菜單的選擇2023/7/2639圖形交互技術(shù)5.定值技術(shù)定值技術(shù)輸入用于設(shè)置物體旋轉(zhuǎn)的角度，縮放的比例因子等。設(shè)備可以是鍵盤，旋鈕，鼠標(biāo)，數(shù)字化儀。6.拾取技術(shù)2023/7/2640圖形交互技術(shù)7.網(wǎng)絡(luò)與吸附技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化是繪制整齊、精確圖形的一種技術(shù)。通常用在用戶坐標(biāo)系統(tǒng)中，按用戶坐標(biāo)系統(tǒng)窗口到屏幕視窗變換將網(wǎng)格映射到屏幕上。word技術(shù)演示2023/7/2641圖形交互技術(shù)4.3.2三維交互技術(shù)教材舉例p1193D物體直接轉(zhuǎn)變?yōu)?D圖象：一種方法是使用3D掃描儀能直接掃描物體獲取二維圖象；另一種是使用數(shù)字照相機(jī)。

將3D物體手動(dòng)轉(zhuǎn)化為3D模型：這類輸入方式是通過手動(dòng)的方法將3D物體的表面結(jié)構(gòu)（線框）輸入到計(jì)算機(jī)，形成計(jì)算機(jī)內(nèi)的3D線框圖模型，直接用于真實(shí)感顯示。

將3D物體自動(dòng)轉(zhuǎn)化為3D模型：使用3D自動(dòng)數(shù)字化儀自動(dòng)地將3D物體的表面形狀以及色彩的信息輸入到計(jì)算機(jī)中。2023/7/2642圖形交互技術(shù)3D掃描儀

真正的3D掃描儀也不是我們市場上見到的有實(shí)物掃描能力的平板掃描儀，其結(jié)構(gòu)原理也與傳統(tǒng)的掃描儀完全不同，其生成的文件并不是我們常見的圖像文件，而是能夠精確描述物體三維結(jié)構(gòu)的一系列坐標(biāo)數(shù)據(jù)，輸入3DMAX中即可完整的還原出物體的3D模型，由于只記錄物體的外型，因此無彩色和黑白之分。

2023/7/2643圖形交互技術(shù)從結(jié)構(gòu)來講，這類掃描儀分為機(jī)械和激光兩種，機(jī)械式是依靠一個(gè)機(jī)械臂觸摸物體的表面，以獲得物體的三維數(shù)據(jù)，而激光式代替機(jī)械臂完成這一工作。

三維數(shù)據(jù)比常見圖像的二維數(shù)據(jù)龐大得多，因此掃描速度較慢，視物體大小和精度高低，掃描時(shí)間從幾十分鐘到幾十個(gè)小時(shí)不等。2023/7/2644圖形交互技術(shù)困難用戶難以區(qū)分屏幕上光標(biāo)選擇到對(duì)象的深度值和其他顯示對(duì)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。2023/7/2645圖形交互技術(shù)什么是用戶接口？用戶接口是為方便用戶使用計(jì)算機(jī)資源所建立的用戶和計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)系。通常指軟件接口，即在人機(jī)聯(lián)系的硬設(shè)備接口基礎(chǔ)上開發(fā)的軟件。如建立和清除連接、發(fā)送和接收數(shù)據(jù)、發(fā)送中斷信息、控制出錯(cuò)、生成狀態(tài)報(bào)告表