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？2023/2/61聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院4.1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。

最重要的就是高效率和對用戶的友好性2023/2/62聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院4.1.1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。2023/2/63聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院4.1.2顯示屏幕的有效利用考慮如下幾個問題：1.信息顯示的布局合理性。2023/2/64聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院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）2023/2/65聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院3.恰當(dāng)?shù)厥褂酶鞣N表示方法進行選擇性信息顯示。2023/2/66聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院4.1.3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。根據(jù)設(shè)計過程中的功能設(shè)計、順序設(shè)計和聯(lián)結(jié)設(shè)計的三個步驟，可以給出三級反饋。最低級的反饋二級反饋功能級反饋2023/2/67聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院4.1.4一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。

按用戶認為最正常、最合乎邏輯的方式去做實現(xiàn)一致性的最好方法是自頂向下仔細地設(shè)計整個系統(tǒng)。2023/2/68聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院4.1.5減少記憶量重要的是喚醒用戶的識別而不是記憶。2023/2/69聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院4.1.6回退和出錯處理回退（undo）機制取消機制確認機制設(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2023/2/610聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院4.1.7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。2023/2/611聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院4.1.8視覺效果設(shè)計這里強調(diào)的是色彩的使用。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藍色和紫色，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。2023/2/612聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院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:計算機圖形核心系統(tǒng)和程序員層次交互式圖形系統(tǒng)。2023/2/613聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院表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)指定一個點的坐標(biāo)位置(x,y)描畫（筆劃）設(shè)備(Stroke)指定一系列點的坐標(biāo)定值（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2023/2/614聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院具體如下 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光標(biāo)等。2023/2/615聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院 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)。2023/2/616聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院⒋字符串設(shè)備 即進行字符串輸入⒌選擇設(shè)備 選擇設(shè)備用來選擇菜單選項、屬性選項和用于構(gòu)圖的對象形狀等。2023/2/617聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院⒍拾取設(shè)備用拾取技術(shù)拾取一個圖形對象：四種方式(1)利用定位設(shè)備沖突問題：拾取的不確定情況2023/2/618聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院解決方法：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。拾取距離最近的線段（CD）2023/2/619聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院對一條以點(x1,y1)和點(x2,y2)為端點的線段來說，從點P0(x0,y0)到該線段距離的平方由下式來計算：拾取距離最近的線段（CD）2023/2/620聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院(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拾取窗口只與線段CD相交2023/2/621聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院(3)矩形包圍(4)直接鍵入結(jié)構(gòu)名字設(shè)備演示

矩形包圍拾取（拾取ABE）2023/2/622聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院4.2.2輸入模式輸入模式即如何管理、控制多種輸入設(shè)備進行工作常用的輸入模式(或者控制方式)有請求（request）、采樣（sample）、事件（event）及其組合形式等幾種。2023/2/623聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院1.請求方式（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求輸入控制方式，其中x、y用來存儲一個點的坐標(biāo)值。request_stroke(ws,device_code,n,xa,ya)

請求方式下的筆劃輸入命令,輸入的n個點的坐標(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2023/2/624聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院請求方式的工作過程2023/2/625聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院2.采樣方式（samplemode） 此時，應(yīng)用程序和輸入設(shè)備同時工作，當(dāng)輸入設(shè)備工作時，存儲輸入數(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，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)

2023/2/626聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院3.事件方式（eventmode）

每次用戶對輸入設(shè)備的一次操作以及形成的數(shù)據(jù)叫做一個事件(Event)。

思想：一般一個事件發(fā)生時，往往來不及進行處理，于是，就要把事件按先后次序排成隊列，以便先進先出，即先到的事件進入排隊，先被取出進行處理。

當(dāng)某設(shè)備被置成事件方式，程序和設(shè)備同時工作2023/2/627聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院3事件方式

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

在應(yīng)用程序中，檢索事件隊列可用下述命令：

await_event(time,device_class,ws,device_code)當(dāng)用await_event命令使某設(shè)備進入事件輸入控制方式，而且事件隊列為非空時，隊列中的第一個事件就被傳送到當(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定位數(shù)據(jù)

get_locator(x,y)2023/2/628聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院

下述程序用await_event、get_locator命令從1號工作站的圖形輸入板上輸入一個點集，并用直線段連接這些點。

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，若只有這臺圖形輸入板處于激活狀態(tài)，那么這個if條件就不需要了。

2023/2/629聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院在事件方式下，可同時應(yīng)用多臺輸入設(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)2023/2/630聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院事件方式的工作過程2023/2/631聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院4.輸入方式的組合使用一個應(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。

操作目的是要拖動一個形體在屏幕上運動，當(dāng)達到最終位置時，可按動特定鍵來終止這種拖動。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列中。2023/2/632聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院4.2圖形輸入控制

--小結(jié)請求方式：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，一個應(yīng)用程序可同時在幾種輸入控制方式下利用不同的輸入設(shè)備進行工作。2023/2/633聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院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點的的位置。光筆在屏幕上指定一個點。鼠標(biāo)繪圖的定位。特別是snap操作。2023/2/634聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院使用數(shù)字化儀和鼠標(biāo)等定位設(shè)備進行定位操作的流程2023/2/635聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院2.

橡皮條（筋）技術(shù) 橡皮條（筋）技術(shù)：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。2023/2/636聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院3.托拽技術(shù)將圖形對象在空間移動的過程動態(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。2023/2/637聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院4.菜單技術(shù)用于指定命令、確定操作對象或選定屬性。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2023/2/638聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院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)2023/2/639聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院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2023/2/640聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院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。

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

將3D物體自動轉(zhuǎn)化為3D模型：使用3D自動數(shù)字化儀自動地將3D物體的表面形狀以及色彩的信息輸入到計算機中。2023/2/641聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院3D掃描儀

真正的3D掃描儀也不是我們市場上見到的有實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。

2023/2/642聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院從結(jié)構(gòu)來講，這類掃描儀分為機械和激光兩種，機械式是依靠一個機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，掃描時間從幾十分鐘到幾十個小時不等。2023/2/643聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院困難用戶難以區(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。2023/2/644聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院什么是用戶接口？用戶接口是為方便用戶使用計算機資源所建立的用戶和計算機之間的聯(lián)系。通常指軟件接口，即在人機聯(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