1、2020/7/13,1,第4章 交互式技術(shù),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？,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,2,4.1 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(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。 最重要的就是高效率和對(duì)用戶的友好性,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,3,4.1.1 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。,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,

2、4,4.1.2 顯示屏幕的有效利用,考慮如下幾個(gè)問(wèn)題： 1. 信息顯示的布局合理性。,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,5,2. 充分而又正確地使用圖符 一類應(yīng)用圖符（application icons） 一類控制圖符（control icons）,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,6,3. 恰當(dāng)?shù)厥褂酶鞣N表示方法進(jìn)行選擇性信息顯示。,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,7,4.1.3 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(guò)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

3、功能級(jí)反饋,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,8,4.1.4 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(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 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)。,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,9,4.1.5 減少記憶量,重要的是喚醒用戶的識(shí)別而不是記憶。,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,10,4.1.6 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(cè) 約束機(jī)制：動(dòng)作與對(duì)象相一致,2020

4、/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,11,4.1.7 聯(lián)機(jī)幫助,為用戶提供聯(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。,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,12,4.1.8 視覺(jué)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(jué)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(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。,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,13,4.1.9 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

5、 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)。,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,14,表1圖形輸入設(shè)備的邏輯分類,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,15,具體如下 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。,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,16, 描畫(huà)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。 定值設(shè)備（數(shù)值設(shè)

6、備） 定值設(shè)備常用來(lái)輸入各種參數(shù)和數(shù)據(jù)。,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,17, 字符串設(shè)備 即進(jìn)行字符串輸入 選擇設(shè)備 選擇設(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。,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,18, 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(wèn)題：,拾取的不確定情況,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,19,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）,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,20,對(duì)一

7、條以點(diǎn)(x1,y1)和點(diǎn)(x2,y2)為端點(diǎn)的線段來(lái)說(shuō)，從點(diǎn)p0(x0,y0)到該線段距離的平方由下式來(lái)計(jì)算：,拾取距離最近的線段（cd）,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,21,(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,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,22,(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）,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,23,4.2.2 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）

8、、事件（event）及其組合形式等幾種。,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,24,1. 請(qǐng)求方式（request mode） 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(lái)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, s

9、egment-id) 應(yīng)用程序中拾取到輸入的圖段,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,25,請(qǐng)求方式的工作過(guò)程,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,26,2. 采樣方式（sample mode） 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),2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,27,3. 事件方式（event mode） 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(ev

10、ent)。 思想：一般一個(gè)事件發(fā)生時(shí)，往往來(lái)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,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,28,3 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)

11、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),2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,29,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

12、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。,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,30,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(pán)輸入所需選擇的屬性并從圖形輸入板 輸入數(shù)據(jù)畫(huà)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(pán)設(shè)成選擇設(shè)備) do await_event(60, device_class, ws, device_code); if(device_class=choice)

13、 get_choice(option); et_polyline_index(option); else if(device_class=stroke) get_stroke(n, xa, ya); polyline(n, xa, ya); while(device_class),2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,31,事件方式的工作過(guò)程,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,32,4. 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(lái)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(lái)終止這種拖動(dòng)。光筆的位置是由

14、取樣方式得到的，按鈕的輸入存放在事件隊(duì)列中。,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,33,4.2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(lái)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。,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,34,4.3 交互式繪圖技術(shù),4.3.1 基本交互繪圖技術(shù), 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

15、個(gè)點(diǎn)。鼠標(biāo)繪圖的定位。特別是snap操作。,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,35,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,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,36,2. 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(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。,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,37,3.托拽技術(shù) 將圖形對(duì)象在空間移動(dòng)的過(guò)程動(dòng)態(tài)地、連續(xù)地表示出來(lái)，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(jiǎn)便、高效。,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,38,

16、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,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,39,5.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(pán)，旋鈕，鼠標(biāo)，數(shù)字化儀。 6.拾取技術(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,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,41,4.3.2 三維交互技術(shù)教材舉例p119,3d物體直接轉(zhuǎn)變?yōu)?d圖象：一種

17、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(guò)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。,3d掃描儀,真正的3d掃描儀也不是我們市場(chǎng)上見(jiàn)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(jiàn)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

18、，因此無(wú)彩色和黑白之分。,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,43,從結(jié)構(gòu)來(lái)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(jiàn)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。,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,44,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，不能適應(yīng)三維交互工作的需要。,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,45,什么是用戶接口？,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(kāi)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)告表等。,2020/7/13,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,46,用戶接口可分為三個(gè)部分,1.命令接口:為了