图形系统分析及图形用户界面与交互式技术

1、华中科技大学机械工程学院CAD中心吴计算机图形学第七讲小图形系统开发简介，1354500970，主要内容，关键技术交互技术VCAD介绍OpenGL的交互功能，7.1图形系统的一些关键技术，1)基本图形生成(graphics) 2)基本图形算法(graphics) 3)参数化技术4)内存管理技术5)二次开发技术6)通用图形库技术， 1)基本图形生成(graphics)直线、圆弧、曲线、字符等组合图形的生成和显示算法的要点是：效率和稳定性2)基本图形算法(graphics) 1)矢量计算、矩阵运算、方程求解和插值计算等基本数学运算2)填充算法、相交计算、裁剪算法和曲线离散化等基本图形算法3)测量和

2、计算距离、面积、质量等。 4)几何验证算法：判断其是否平行、垂直、相交、包容的关键在于效率和稳定性；3)参数化技术提供了便捷的图形尺寸定义和参数驱动技术，使用户可以高效地绘制和修改图形。参数化设计，又称尺寸驱动，是计算机辅助设计技术在实际应用中提出的一个课题，它不仅能使计算机辅助设计系统具有交互式绘图功能，还具有自动绘图功能。目前，参数化技术大致可分为以下三种方法：(1)基于几何约束的数学方法；(2)基于几何原理的人工智能方法；(3)基于特征模型的建模方法。数学方法分为初等方法和代数方法。参数化管理工具1)约束定义工具：如公共点、共线(同轴)、共面、平行、垂直、距离、角度等。2)约束求解算法：

3、约束分解、求解序列规划、数值迭代求解、推理求解等。3)变量驱动管理(变量表)，可以检查约束条件的不一致性，即是否存在过约束和欠约束。该算法是可靠的，即给定一组约束和拓扑描述的对象，现有的解决方案可以解决。交互操作的求解速度要快，每个设计操作都能得到及时的响应。在构造特征的过程中，允许修改约束。它应该能够容忍各种各样的尺寸约束类型，并为某些特殊应用轻松添加新的约束类型。它可以满足二维和三维几何建模的需要。能够处理常规计算机辅助设计数据库中的图纸，并在必要时允许人工干预。参数化设计的基本要求：4)内存管理技术内存分配、访问和碎片收集的关键是访问效率、大内存管理和避免内存泄漏。开发工具的选择对系统有

4、很大影响，直接操作对效率有影响。例如，一些软件运行多次后，速度明显变慢，计算机必须重新启动。目前，unix操作系统仍然比windows更稳定，其内存管理和系统资源管理也更稳定(当然，windows历史较短)。5)二次开发接口技术提供了通用的调用接口功能，便于模块化、节省代码、维护和扩展。关键在于平台的无关性、兼容性和可移植性。外部接口的稳定性更难控制。6)通用图形库技术提供了通用图形库定义机制(多模板机制)，方便了标准件库、通用零件库、用户自定义库等工具的构建。关键在于图形库的定义、添加、修改和删除等维护机制。标准件库管理工具：1)各种标准件库(常用的国家标准库：螺栓连接、轴承、齿轮等。汽车标

5、准件库、飞机标准件库等。)；2)标准件库管理工具(添加、修改、删除、查询等)。)；3)用户常用的零件库管理工具(添加、修改、删除、查询等)。)。7.2图形交互技术，在现代设计过程中，工程师经常使用计算机辅助设计/计算机图形学系统，通过交互设备将自己的设计思想输入计算机，计算机通过计算、处理、显示等过程反馈工程师输入的设计方案，工程师对反馈进行分析、判断和纠正，并将新的设计方案再次输入计算机，反复输入、反馈、修改和重新输入，直至满意为止。在这个过程中，工程师和计算机不断地交换信息，完成这一人机交互任务的方法被称为人机交互技术。随着计算机图形学的广泛应用，人机交互技术变得越来越重要，成为CG vo

6、id glutmotionfunc(void(* func)(int x，int y)；键盘操作void glutkeyboardfunc(void(* func)(无符号字符键，int x，int y)；注意绘图系统中坐标系转换的需要，即获取屏幕坐标，屏幕坐标需要转换为世界坐标，图元由世界坐标的值绘制，选择OpenGL实体，OpenGL实体以栈顶整数命名；当执行glRenderMode时，执行拾取计算，如果给出拾取范围，则自动计算交点；否则，所有命名实体都将添加到选择集中。1.使用glSelectBuffer()指定要用于返回的命中记录的数组。2.通过用glRenderMode()指定GL_SELECT进入选择模式。3.使用全局名称()和全局名称()初始化名称堆栈。4.空gluPickMatrix (GLdouble x，GLdouble y，GLdouble width，GLdouble height，GLdouble SHow port 4)；获取拾取的实体集并填充拾取缓冲器5。获取选定实体的数量。6.处理选择集，思考本章的问题，并在计算机上练习：1)以