CG第3章電子教案

1、2022-4-141第3章 交互式技術(shù)提出問(wèn)題提出問(wèn)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？2022-4-1423.1 用戶接口設(shè)計(jì)用戶接口設(shè)計(jì)用戶接口用戶接口確定用戶與計(jì)算機(jī)用戶與計(jì)算機(jī)如何進(jìn)行信息交換。包括用戶通過(guò)什么途徑與圖形系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，通過(guò)什么手段來(lái)操作系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)等。要點(diǎn)：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(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(guò)程的一個(gè)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(lèi)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(lèi)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(jiàn)圖符：如 加框 ，加亮，閃爍，動(dòng)畫(huà)，變色等2022-4-1473.1.3 反饋反饋反饋：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。 簡(jiǎn)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(jì)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)，應(yīng)遵從統(tǒng)一的、簡(jiǎn)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(shí)別而不是記憶喚醒用戶的識(shí)別而不是記憶。2022-4-14103.1.6 回退和出錯(cuò)處理回退和出錯(cuò)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(jì)好的診斷程序診斷程序 提供出錯(cuò)消息提供出錯(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(cè)預(yù)測(cè) 約束機(jī)制約束機(jī)

4、制：動(dòng)作與對(duì)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(guò)程中的任何時(shí)刻提供請(qǐng)求幫助。2022-4-14123.1.8 視覺(jué)效果設(shè)計(jì)視覺(jué)效果設(shè)計(jì)色彩的使用色彩的使用: 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(jué)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(jué)疲勞。 為減輕視覺(jué)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(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置(x,y)筆劃設(shè)備(Stroke)指定一系列點(diǎn)的坐標(biāo)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(dòng)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(lèi)： 直接設(shè)備直接設(shè)備和間接設(shè)備間接設(shè)備 （ToutchScreen） 絕對(duì)坐標(biāo)設(shè)備絕對(duì)坐標(biāo)設(shè)備和相對(duì)坐標(biāo)設(shè)備相對(duì)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(diǎn)(x, y)或空間一點(diǎn)(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(gè)點(diǎn)的位置,如鍵盤(pán)輸入。直接定位方法可以準(zhǔn)確地給點(diǎn)定位.l間接定位間接定位指通過(guò)定位設(shè)備的運(yùn)動(dòng)控制屏幕上的光標(biāo)進(jìn)行定位。如在移動(dòng)鼠標(biāo)時(shí)，根據(jù)鼠標(biāo)移動(dòng)的相對(duì)距離去控制屏幕上光

7、標(biāo)的移動(dòng)。指點(diǎn)桿手寫(xiě)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(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)，還可輸入點(diǎn)的絕對(duì)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(diǎn)的絕對(duì)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(huà)設(shè)備，如鼠標(biāo)、軌跡球和圖形輸入板等。 2022-4-1419筆畫(huà)方法： 筆畫(huà)輸入用于輸入一組坐標(biāo)點(diǎn)，相當(dāng)于多次調(diào)用定位輸入.輸入的一組點(diǎn)常用于顯示折線或作為曲線的控制點(diǎn)。 筆畫(huà)設(shè)備鼠標(biāo)、軌跡球、游戲棒連續(xù)移 動(dòng)的信號(hào)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(guò)按 鍵激活。當(dāng)光標(biāo)在圖形輸入板表 面上移動(dòng)時(shí)，就產(chǎn)生一組坐標(biāo)值。手寫(xiě)板2022-4-1420 定值定值設(shè)備設(shè)備常用來(lái)輸入各種參數(shù)和數(shù)據(jù)。數(shù)字鍵盤(pán)，旋鈕，滑動(dòng)電位器，刻度盤(pán)，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(gè)值。可用鍵盤(pán)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(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)值的輸入。用刻度盤(pán)實(shí)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(lái)定值.如果要輸入一個(gè)精確的數(shù)，最好

9、還是用鍵盤(pán)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(pán)數(shù)字化儀、光筆、聲音 識(shí)別儀、觸壓板等。光筆鍵盤(pán)2022-4-1423字符串方法： 鍵盤(pán)是目前輸入字符串最常用的設(shè)備. 寫(xiě)字板輸入字符曾經(jīng)也很流行書(shū)寫(xiě)時(shí)筆畫(huà)的次序可被系統(tǒng)記錄下來(lái)，因而比脫機(jī)掃描輸入識(shí)別具 有更多信息，具有更高的識(shí)別率。 語(yǔ)音輸入也是字符串輸入以及功能選擇的一種輸入方法.語(yǔ)音輸入需要使用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)。 手寫(xiě)板語(yǔ)音輸入2022-4-1424 選擇選擇設(shè)備設(shè)備用來(lái)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。 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(shí)別儀等。 2022-4-1425選擇方法： 選擇是在某選擇集中選出一個(gè)元素，它可以用于指定命令，確定操作對(duì)象或選定屬性等。 選擇功能可用功能鍵. 可用鼠標(biāo)移動(dòng)光標(biāo)到要選圖 元附近的位置，按下鼠標(biāo)的 按鈕，通過(guò)軟件選擇距光標(biāo) 最近的圖元。畫(huà)圖中的選項(xiàng)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(duì)話框和鍵盤(pán)上的按鍵也可提供選擇功能。l對(duì)話框的內(nèi)容極豐富，在對(duì)話框中通常用于選擇功能的是選擇開(kāi)關(guān)及radio按鈕（單選按鈕，以小圓框打點(diǎn)表示被選中）。l鍵盤(pán)選擇也極為簡(jiǎn)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(duì)象，用于選擇場(chǎng)景中即將進(jìn)行變換或編輯的部分。 拾取一個(gè)對(duì)象的方法有：指定名稱法:通過(guò)指定欲拾取對(duì)象的名稱實(shí)現(xiàn).特征點(diǎn)法:選擇時(shí)讓圖形的特征點(diǎn)（如線段的端點(diǎn)，圓心等）以強(qiáng)光醒目顯示,來(lái)拾取對(duì)象.邊界盒法:對(duì)每一個(gè)子圖預(yù)先求一個(gè)邊界盒或比邊界盒大一點(diǎn)的邊界盒。分類(lèi)法:分別將點(diǎn),折線,弧等在有關(guān)按鍵的控制下進(jìn)行拾取。 拾取對(duì)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(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。 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(wèn)題拾取沖突問(wèn)題：ABE?ABCDE?AB?2022-4-1430計(jì)算點(diǎn)P0(x0,y0)到以點(diǎn)(x1,y1)和點(diǎn)(x2,y2)為端點(diǎn)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(gè)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(píng)價(jià) 三個(gè)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：?jiǎn)稳蝿?wù)：選擇最佳的交互設(shè)備對(duì)話層：對(duì)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(qǐng)求（request） 采樣（sample） 事件（event） 上述模式的組合形式2022-4-14351. 請(qǐng)求模式（請(qǐng)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(qǐng)

14、求等待程序請(qǐng)求遇到請(qǐng)求指令遇到請(qǐng)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(qǐng)求滿足請(qǐng)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(dòng)。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(shí)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(yǔ)句要求輸入時(shí)，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(dú)立工作。 當(dāng)用戶在輸入設(shè)備上完成一個(gè)輸入動(dòng)作(如按一下按鈕)便產(chǎn)生一個(gè)事件，輸入的信息及該設(shè)備的編號(hào)等便被存放到事件隊(duì)列中等待程序的處理。不同的應(yīng)用程序可到隊(duì)列中來(lái)查詢和提取與之有關(guān)的事件。 程序遇到事件處理語(yǔ)句時(shí)，就按照先進(jìn)先出的原則從事件隊(duì)列中取出隊(duì)首事件予以處理。如果事件隊(duì)列為空，程序則等待一定的時(shí)間片，等待事件的發(fā)生。事件隊(duì)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(guò)程事件模式的工作過(guò)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(jì)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(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(lái)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(chǎng) 。選擇菜單的回顯2022-4-1441 約束在圖形繪制過(guò)程中對(duì)圖形的方向、對(duì)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(gè)可見(jiàn)或不可見(jiàn)的網(wǎng)格。網(wǎng)格線是等間距的水平線和垂直線，其交點(diǎn)為網(wǎng)格點(diǎn)。在使用網(wǎng)格時(shí)，任何方式輸入的點(diǎn)都將被定位到離該點(diǎn)最近的網(wǎng)格點(diǎn)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(shí),若終點(diǎn)和起點(diǎn)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(lái)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(jì)。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(shí)，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(chǎng)方法。 例如，在每條線段的周?chē)傧胗幸粋€(gè)區(qū)域，光標(biāo)中心落在這個(gè)區(qū)域內(nèi)時(shí)，就自動(dòng)地被直線上離光標(biāo)最近的一點(diǎn)所代替，如同一個(gè)質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入直線周?chē)囊?chǎng)后，被吸引到這條直線上去一樣。 注意引力場(chǎng)區(qū)域大小的選擇要適當(dāng)。 引力場(chǎng) 引力

18、場(chǎng)：2022-4-14443.拖 拽 把一個(gè)對(duì)象放到新的位置。光標(biāo)移動(dòng)的同時(shí),對(duì)象也跟著光標(biāo)移動(dòng)，會(huì)使用戶感覺(jué)直觀，從而使得對(duì)象的定位更為精確。到目的地后松開(kāi)按鈕拖動(dòng)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(duì)輸入要求，動(dòng)態(tài)地、連續(xù)地將輸入過(guò)程表現(xiàn)出來(lái)，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(dòng)對(duì)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(guò)一點(diǎn)和一個(gè)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(dòng)有時(shí)耗費(fèi)很大，尤其當(dāng)圖像很大或圖形很復(fù)雜時(shí)，拖拽可能變的很慢。 2022-4-14464. 草擬技術(shù)草擬技術(shù)用以實(shí)現(xiàn)用戶任意畫(huà)圖的要求。 兩種保存方式：點(diǎn)陣式；線段擬合 兩種采樣方式：距離；時(shí)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(duì)象的深度值和其他顯示對(duì)象的深度值。 鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、數(shù)字化儀等交互設(shè)備均為二維的，