计算机图形学 第八章.ppt

1、甘朝华,第八章 交互式输入技术与图形用户界面,8.1 用户接口模型 8.2 逻辑输入设备 8.3 图形输入控制方式 8.4 交互式绘图技术 8.5 三维交互技术 8.6 OpenGL交互式输入函数 8.7 图形用户界面设计,人们如何通过输入设备向计算机输入相关的图形数据，系统以何种方式接受输入数据，又以何种方式回馈响应，图形用户界面如何能够获得用户的接受等问题，均是计算机图形系统中用户与系统的人机交互机制研究的重要内容。,8.1 用户接口模型,用户接口可分为两大类： 程序开发接口 用户交互操作接口,8.1 用户接口模型,交互式用户接口就是基于某种模型，在图形系统支持下以系统程序实现用户所需对图

2、元的输入、选择、拾取、增、删、改等操作。,用户接口模型,8.1 用户接口模型,交互命令的执行过程,8.1 用户接口模型,增、删、改操作,8.2 逻辑输入设备,为了使图形软件包具备设备无关性，人们使用了按设备的逻辑输入功能来组织系统的输入处理机制，并按交互输入设备的不同特点对交互设备进行控制和使用。,8.2 逻辑输入设备,PHIGS和GKS将各种图形输入设备按逻辑功能分为6类: 1.定位设备(Locater) 2.描画设备(Stroke) 3.定值设备(Valuater) 4.选择设备(Choice) 5.拾取设备(Pick) 6.字符串设备(String),8.3 图形输入控制方式,在交互式图

3、形系统中，由于物理输入设备的多样性，系统可能会同时运行多个应用程序，而对每一个应用程序均可有多个输入设备在工作，同一个设备也可能为多个任务服务。,8.3 图形输入控制方式,图形输入控制方式: 请求（request） 取样（sample） 事件（event） 组合,8.3 图形输入控制方式,在请求方式下，只有输入设置命令对相应的设备设置所需要的输入方式后，该设备才能作相应的输入处理。应用程序和输入设备轮流处于工作状态和等待状态，由程序支配输入设备的启动。,8.3.1 请求方式,8.3 图形输入控制方式,在取样输入模式工作过程中，程序和输入设备同时运行。一旦对一台或多台设备设置了取样方式，立即就可

4、以进行数据输入，而不必等待程序中的输入语句。输入设备不断地产生数据，并把数据输入数据缓冲区，从而不断用新数据覆盖缓冲区的旧内容。,8.3.2 取样方式,8.3 图形输入控制方式,当某台设备被设置成事件方式，程序和设备将同时工作。输入设备所产生的数据被组织成事件结点，排入事件队列中等待程序的处理。程序运行到事件处理语句时，就从事件队列中检索出队列首事件予以处理。如果事件队列为空，程序则等待一定的时间片，等待事件的发生。,8.3.3 事件方式,8.4 交互式绘图技术,回显是人机交互的主要手段之一，它要求计算机在人们进行一定的数据操作后，立即以某种合适的方式显示对应操作的效果。,8.4.1 回显,8

5、.4 交互式绘图技术,约束就是以指定的绘图方向和端点坐标对齐规则作用于输入的坐标值，使绘制的图形达到预想的效果。,8.4.2 约束,8.4 交互式绘图技术,橡皮筋技术是一类针对图形的位置和尺寸由两个点来确定的辅助绘图技术，通过将起点位置固定，动态地改变另一点坐标的方式，使得绘制的图形达到人们的要求。,8.4.3 橡皮筋技术,8.4 交互式绘图技术,拖曳技术就是将选定的图形对象从一个位置利用鼠标拖动的方式，将其移动到欲放置的位置，在其移动过程中为了给人以移动的视觉效果会动态、连续地将图形对象显示并不断擦除。,8.4.4 拖曳技术,8.4 交互式绘图技术,网格技术是一种在屏幕绘图区域中绘制一定密度

6、的矩形网格以辅助图形对象定位和对齐的技术。,8.4.5 网格技术,8.4 交互式绘图技术,拾取是对图元进行编辑、修改、删除等操作的基础，其目的是要在众多的图元或结构中选择要进一步操作的部分。 （1）光标定位拾取法 （2）拾取窗口法 （3）特征点法 （4）指定名称法,8.4.6 拾取技术,8.4 交互式绘图技术,8.4.7 吸附技术,8.5 三维交互技术,三维交互技术采用有六个自由度输入设备。所谓六自由度,指沿三维空间X、Y、Z轴平移和绕X、Y、Z轴旋转,而现在流行的用于桌面型的图形界面交互设备,如鼠标、轨迹球、触摸屏等只有两个自由度(沿平面X、Y轴平移)。 由于自由度的增加,使三维交互的复杂性

7、大大提高。,8.5 三维交互技术,三维交互设备最基本的特点是具有六个自由度。目前,三维交互设备还处于探索阶段,还没有一种输入装置能像二维图形界面中的鼠标那样处于主流地位。 浮动鼠标(Flying Mouse) 手持式操纵器(Wand) 力矩球,也称空间球(Space Ball) 数据手套(Data Glove),8.5.1 三维交互设备,8.5 三维交互技术,三维用户界面必须便于用户在三维空间中通过观察、比较和一系列操作来改变三维空间的状态。,8.5.2 三维交互方式,8.6 OpenGL交互式输入函数,与设备无关的图形系统通过提供一个辅助库，并以回调函数的形式来处理输入程序。这些回调函数与系

8、统软件进行交互，指定当某个输入事件发生时程序应采取的动作。,8.6 OpenGL交互式输入函数,在OpenGL中，交互式输入由Utility Toolkit（GLUT）库中的相关函数来处理，包括标准输入设备（如鼠标、键盘、数据板、空间球、按钮盒和拨号盘）接受输入的函数。每个函数都是采用回调函数的方法来处理从设备输入的数据，这些函数在控制台编程模式中是放在main函数中被调用执行的。,8.7 图形用户界面设计,图形用户界面是用户接口中最为重要的一部分，是用户与计算机系统打交道的主要场合。,8.7 图形用户界面设计,图形用户界面从软件开发的角度来看，其核心在于设计，即软件设计人员能否对系统使用人员的业务流程有本质的理解，能否对各种用户界面元素传达信息的方式有很好的理解，能否从用户的角度考虑图形用户界面的布局、操作流程，能否有一定的