計(jì)算機(jī)圖形學(xué)交互技術(shù)與用戶接口

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)交互技術(shù)與用戶接口2023/5/7第1頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四SometermsUserinterface：能夠使用戶動(dòng)態(tài)地完成輸入位置坐標(biāo)、制定選擇功能、拾取操作對象、設(shè)置變換參數(shù)等圖形交互任務(wù)的界面環(huán)境Interactiontechniques：開發(fā)用戶接口、完成交互任務(wù)的技術(shù)2023/5/7第2頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四Whytheissues?Keyboard-orientedcommand-languageinterfaces

Hard-to-learnGraphics-orientedpersonalcomputingenvironments

Easy-to-learnthedesktopuser-interfacemetaphorispopularNow,high-qualityuserinterfacesarethe“l(fā)astfrontier”inprovidingcomputingtoawidevarietyofusers2023/5/7第3頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四Outline交互設(shè)備(interactiondevices)交互任務(wù)(interactiontasks)交互技術(shù)(interactiontechniques)Primitivebuildingblocks交互式用戶接口的構(gòu)造

Puttingtogethertheprimitivebuildingblocksintoacompleteuser-interfacedesign2023/5/7第4頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四用戶接口的常用形式(1)

常用的面向應(yīng)用的用戶接口形式有三種:子程序、專用語言和交互命令.子程序庫以一種合適的高級語言(如C,C++,Pascal等)為主語言,用此語言擴(kuò)展一系列的過程或函數(shù)調(diào)用,用以實(shí)現(xiàn)有關(guān)的圖形設(shè)計(jì)和處理.

如GKS、GL、OpenGL等。2023/5/7第5頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四功能：基本圖素；坐標(biāo)變換；設(shè)置圖形屬性和顯示方式；輸入、輸出子程序；真實(shí)圖形的處理；用戶界面的設(shè)計(jì)。用戶接口的常用形式(2)2023/5/7第6頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四專用語言

功能與子程序包類似.交互命令

將交互的功能或語句以命令方式提供給用戶使用.交互式用戶接口就是基于某種模型,實(shí)現(xiàn)用戶所需要的輸入、選擇、拾取、刪、增、改等操作.用戶接口的常用形式(3)2023/5/7第7頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四交互設(shè)備、交互任務(wù)和交互技術(shù)(1)交互設(shè)備是實(shí)現(xiàn)交互技術(shù),完成交互任務(wù)的基礎(chǔ).交互技術(shù)是用戶用交互設(shè)備把信息輸入進(jìn)計(jì)算機(jī)的不同方式.交互任務(wù)是用戶輸入到計(jì)算機(jī)的一個(gè)單元信息.2023/5/7第8頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四交互設(shè)備、交互任務(wù)和交互技術(shù)(2)交互設(shè)備從邏輯上分有五種:

定位、鍵盤、選擇、取值和拾取交互任務(wù)最基本的有四種:

定位、字串、選擇、取數(shù)一個(gè)交互任務(wù)-----可用多種交互技術(shù)實(shí)現(xiàn)一種交互設(shè)備-----可用于多種交互任務(wù)

2023/5/7第9頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四交互設(shè)備(1)對于交互設(shè)備的評價(jià)一般是從三個(gè)層次上看:設(shè)備層:從設(shè)備的硬件性能上考察。任務(wù)層:對同一交互任務(wù)用不同的交互設(shè)備的效果上看。對話層:對不同的交互任務(wù)用不同的交互設(shè)備的使用效果上看。2023/5/7第10頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四ThreelevelsofinteractiondevicesDevicelevelOnthehardwarecharacteristicsperseTasklevelComparinginteractiontechniquesusingdifferentdevicesforthesametaskDialoguelevel

Consideringasequenceofseveralinteractiontasks2023/5/7第11頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四交互設(shè)備(2)LocatorDevices

分為絕對坐標(biāo)設(shè)備、相對坐標(biāo)設(shè)備、間接設(shè)備、直接設(shè)備、離散設(shè)備、連續(xù)設(shè)備.KeyboardDevicesValuatorDevicesChoiceDevicesVoiceRecognizers3DInteractionDevices2023/5/7第12頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四交互任務(wù)(1)交互過程中的任務(wù)可歸納為以下六種:(1)定位用來給應(yīng)用程序指定位置坐標(biāo)(x,y)或(x,y,z)(2)選擇任務(wù)從一個(gè)選擇集中挑選一個(gè)元素,常用的有命令選擇、操作數(shù)選擇、屬性選擇和對象選擇.(3)文本任務(wù)既輸入一個(gè)字符串,此字符串不具有任何特定的意義.2023/5/7第13頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四(4)定向在指定的坐標(biāo)系中確定形體的方向(5)定路徑一系列定位和定向任務(wù)的組合(6)定量定量任務(wù)是要在最大和最小數(shù)值之間確定一個(gè)值.交互任務(wù)(2)2023/5/7第14頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四定位和選擇旋轉(zhuǎn)(1)(2)(3)(1)(2)三維交互任務(wù)2023/5/7第15頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四Compositeinteractiontasks(cits)DialogueboxesSelectmultipleelementsofasetatonceConstructiontechniquesRubberbanding,rubber-rectangle,rubber-circle…Dynamicmanipulationdragging,rotating,scaling2023/5/7第16頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四交互技術(shù)選擇技術(shù)定位技術(shù)定向技術(shù)定路徑技術(shù)定量技術(shù)文本技術(shù)橡皮筋技術(shù)徒手畫技術(shù)拖動(dòng)技術(shù)2023/5/7第17頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四拾取圖形

拾取圖形是交互式用戶接口中的重要任之一.在交互式圖形系統(tǒng)的增、刪、改操作中,都是以拾取圖形或拾取圖形的某一位置點(diǎn)為基礎(chǔ)的.2023/5/7第18頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四輸入控制(1)在交互輸入過程中,常用的控制方式是請求、采樣、事件及其組合形式四種.三種輸入控制方式

輸入控制的方式取決于應(yīng)用程序和輸入設(shè)備之間是如何相互作用的請求方式:用程序來初始化輸入設(shè)備，在應(yīng)用程序的控制下工作.

應(yīng)用程序激活一個(gè)或幾個(gè)輸入設(shè)備之后，繼續(xù)自己的工作，直至某個(gè)輸入設(shè)備發(fā)出中斷請求。2023/5/7第19頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四取樣方式:程序和輸入設(shè)備同時(shí)工作.

應(yīng)用程序通過不停地取樣輸入設(shè)備的狀態(tài)來檢測其狀態(tài)的改變。事件方式:輸入設(shè)備初始化數(shù)據(jù)輸入,并控制數(shù)據(jù)處理過程.

輸入控制(2)2023/5/7第20頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四交互式用戶接口的構(gòu)造KeygoalsIncreaseinspeedoflearningIncreaseinspeedofuseReductionoferrorrateEncouragementofrapidrecallIncreaseinattractivenesstopotentialusersMainfactorsVisualdesignofuser-computerinterfaceStylesofuser-interface(WYSIWYG)Formandcontentofuser-computerdialoguesSeveralimportantdesignconsideration2023/5/7第21頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四交互式用戶接口的表現(xiàn)形式屏幕的劃分字型的選用顏色、灰度的選擇系統(tǒng)的開啟窗口菜單圖形符號和光標(biāo)2023/5/7第22頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四交互式用戶接口常見的工作方式固定域輸入/輸出方式問答方式表處理方式命令語言菜單方式圖形符號方式2023/5/7第23頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四用戶命令集的描述用戶命令集的結(jié)構(gòu):層次式結(jié)構(gòu)命令樹使用逐步生長的命令樹來描述用戶命令集2023/5/7第24頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四用戶命令集的描述繪圖系統(tǒng)繪圖模式編輯模式修改模式折線弧線圓旋轉(zhuǎn)平移縮放命令樹結(jié)構(gòu)示意圖2023/5/7第25頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四用戶命令集的描述DrawingSystemDrawingEditingModifyingPolylineArcCirclerotationTrans-lationScale命令樹結(jié)構(gòu)示意圖2023/5/7第26頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四人-機(jī)對話序列的設(shè)計(jì)指定一個(gè)對話命令輸入?yún)?shù)2023/5/7第27頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四例M：MenuP：Please…I：InputL：LongD：DefaultE：ErrorA：ApplicationV：ViewR：ReactT：TypeC：CirculationF：FollowerB：Before2023/5/7第28頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四交互式用戶接口的實(shí)現(xiàn)交互命令是最常用的接口形式.交互命令式接口通常采用菜單驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)表格驅(qū)動(dòng)和事件驅(qū)動(dòng)的形式.它們都把用戶接口所具有的功能命令做成菜單一樣的東西,在屏幕上顯示輸出或貼在臺板上,供用戶選擇.菜單驅(qū)動(dòng)的交互方式數(shù)據(jù)表格驅(qū)動(dòng)的交互方式事件驅(qū)動(dòng)的交互方式2023/5/7第29頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四菜單驅(qū)動(dòng)的交互方式菜單的組織菜單樹菜單的選擇標(biāo)號名字位置菜單的驅(qū)動(dòng)2023/5/7第30頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四光柵操作圖形軟件中使用的典型光柵操作生成畫布裁剪位塊拷貝顯示模式2023/5/7第31頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四生成畫布畫布定義：保存圖象的圖元。屬性：定位信息像素信息控制信息：大小、線型、顏色等狀態(tài)：激活—可見圖元非激活—不可見圖元操作：創(chuàng)建、設(shè)置、查詢、刪除等2023/5/7第32頁，共36頁，2023年，2月20日，星期四裁剪屏幕劃分：標(biāo)題欄、命令區(qū)、繪圖區(qū)等內(nèi)、外裁剪2023