CG-7 图形交互技术

2
7.1
逻辑输入设备
图形输入设备按照其逻辑功能分为：
⒈ 定位设备(Locator)：指定单点位置坐标
⒉ 笔划设备(Stroke)：指定一组点位置坐标 ⒊ 字符串设备(String)：指定文字输入 ⒋ 定值设备(Valuator)：指定标量值 ⒌ 选择设备(Choice)：选择菜单项
⒍ 拾取设备(Pick)：选择图形组成部分
辅助措施
联想记忆
校正匹配 规则命名
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7.3.3
任务选择技术
2. 按位置选择
利用定位设备将光标移动到待选图像上面，按确认键
即可选择
选择层次
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7.3.3
任务选择技术
3. 包围盒方法
对于每一个图形对象，取它的外接矩形，即图形对象
的包围盒
如果光标落在图形对象的包围盒内，该对象被选取
择的对象就会随着光标实时移动
拖动技术被用于拼装定位和其他一些操作(如布局
操作)中去，以便使工作变得直观、简便、高效
拖曳一个二极管符号
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7.3.4
交互式构图技术
3. 操作柄技术
在图形对象上定义一些点，通过这些点（操作柄）的移
动实现对图形对象进行比例或形状的改变
操作柄通常用一个黑的小方块表示
其它定值输入设备
7
7.1
逻辑输入设备
５．选择设备－选择菜单项
鼠标
键盘
功能键
键盘上的某个键可以被应用程序定义为功能键，按下某个
功能键即可执行相应当功能
触摸屏
声音输入设备
8
7.1
逻辑输入设备
６．拾取设备－选定屏幕上的图形对象
同选择设备
键盘、鼠标、游戏杆
9
第七章 图形输入与交互技术
3
7.1
逻辑输入设备
１．定位设备－指定单点位置坐标
键盘
光标控制键 直接输入坐标值
鼠标 触摸屏 光笔 操纵杆 数字化仪
4
7.1
逻辑输入设备
2．笔划设备－输入一组点坐标
鼠标、轨迹球、游戏杆
连续移动定位点，并将其转化为一组坐标值
数字化仪
连续模式 画笔系统
22
7.3.1
基本图形拾取方法
3. 多边形的拾取
判断当前光标位置点PL(xl,yL)是否在多边形内部，如
果在多边形内部该多边形被拾取，否则不被拾取
射线法
由点PL(xl,yL)出发向任意方向作射线，计算此射线
与多边形所有边的交点个数
如果交点个数为奇数，则点PL(xl,yL)在多边形内部 如果交点个数为偶数（包括0），则点PL(xl,yL)不在多边
第七章 图形交互技术和用户界面设计
7.1 7.2 7.3 逻辑输入设备 逻辑设备输入模式 交互式图形设计方法
1
7.1
逻辑输入设备
逻辑输入设备
为减少系统对物理设备的依赖型，提高系统的独立性
和灵活性
为使图形软件独立于具体的硬件设施，使图形输入命
令不涉及具体的输入设备，而只涉及该命令所需的参 数
只有应用程序对相应的设备发出输入要求后，该设备
才能作相应的输入
输入过程从提出请求开始，持续到接收到所要求的数
据为止
程序和输入设备交替工作，设备处于等待状态直到程
序提出输入请求，然后程序处于等待状态直到收到数
据
12
7.2 逻辑设备输入模式
请求模式的工作过程
请求模式的工作过程
13
7.2 逻辑设备输入模式 ２．取样模式--程序和输入设备同时提供数据
用户通过移动操作柄实现对图形的移动和修改
操作柄技术对图形对象一般仅作简单的整体处理，不
涉及图形对象的内部构造
40
33
7.3.3
任务选择技术
4. 菜单选择 设计菜单时注意的方面
菜单的层次
多级菜单的设置
菜单项的顺序
功能分组、组内按使用频率或字母顺序排列
菜单的放置控制
静态放置、动态放置
当前被选项的显示
当前被选项要有不同的显示颜色或格式
34
7.3.3
任务选择技术
5. 对话框选择
当用户需要从一个选择集中选择多个对象时，可把多
7.1 7.2 7.3 7.4 逻辑输入设备 逻辑设备输入模式 交互式图形设计方法 交互设计技术用户图形界面
10
7.2 逻辑设备输入模式

逻辑设备输入模式
指明程序如何与输入设备进行信息交互
在交互输入过程中，常用的输入模式有以下3种：
1. 请求模式 2. 取样模式 3. 事件模式
11
7.2 逻辑设备输入模式 １．请求模式--程序要求输入
事件模式的输入过程
17
第七章 图形输入与交互技术
7.1 7.2 7.3 逻辑输入设备 逻辑设备输入模式 交互式图形设计方法
7.4
交互设计技术用户图形界面
18
7.3
交互式图形设计方法
交互式图形设计方法
帮助用户进行交互式设计
提供的多种输入方法，可以根据要求对输入的信息进
行调整和解释
利用交互式图形设计方法，用户可以很容易地实现某
带有引力场的线段
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Baidu Nhomakorabea
7.3.3 7.3.3
任务选择技术 任务选择技术
处理对象
选择任务是从一个可供选择的对象集合中挑选出一个
常见到选择集：交互图形的命令、属性、对象
功能键可以用于选择命令、属性和对象，但很难用于
选择图形对象本身
图形对象经常变化 图形对象通常多于功能键的数目 图形对象太多，用户难以分清
最常用的约束是直线的水平或垂直对齐
通过判定两个输入端点更接近水平方向还是垂直
方向，来产生水平或垂直直线
26
7.3.2
基本定位、取值方法
5. 网格
网格化是绘制整齐、精确图形的一种技术
网格由均匀分布的水平、垂直线组成。在使用网格时，
任何输入坐标位置将被移到最近的两根网格线的交点 上
网格线的设定
1. 基本定位方法
2. 取值任务 3. 标尺、刻度盘、按钮
4. 约束
5. 网格 6. 引力场 7. 导向线
25
7.3.2
基本定位、取值方法
4. 约束（正交）
约束技术是将光标位置点作为基点，在约束点集中自
动找出最近似点，作为最终目的点，以使新的坐标点
满足预先设定的几何特征。
如要求直线具有特定方向和对齐方式
的精度，即可拾取
点的圆形拾取域
(xL-x)2+(yL-y)2≤r2
点的正方形拾取域
|xL-x | ≤ r ， | yL-y | ≤ r
21
7.3.1
基本图形拾取方法
2. 线段的拾取
假设线段的两个端点为P0(x0,y0)和P1（x1,y1)。如果当
前光标点PL(xl,yL)位于图中高为2r的矩形上时，认为 直线段被拾取 y P1 PL P0 o x
形内部
23
7.3.1
基本图形拾取方法
奇点（射线与多边形顶点相交）的处理
如果交点为边的下方端点，予以计数 如果交点为边的上方端点，不予计数 射线与水平方向边的交点忽略不计
0个交点 1 1个交点 1 2个交点 1个交点 1
2 3 2
24
7.3.2
基本的定位、取值方法
7.3.2 基本的定位、取值方法
在一个圆C 和圆外一点A，现在要确定另外一点B，使 两点连线AB与圆C 相切。这种点的确定可通过使用橡 皮条技术而变得容易实现。
用橡皮条技术定位(显示线段用异或方式)
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7.3.4
交互式构图技术
橡皮条技术(续)
橡皮条技术图例
38
7.3.4
交互式构图技术
2. 拖动
先选择一个对象，然后将光标向所需的方向移动，选
些特定的、限制性输入形式
19
7.3.1
基本图形拾取方法
7.3.1 拾取方法
用于直接选择图形，最基本的拾取算法有：
1. 点的拾取 2. 线段的拾取 3. 多边形的拾取
20
7.3.1
基本图形拾取方法
1. 点的拾取
由于在理论上点都是没有大小的，让两个没有大小的
点完全重合，操作起来比较困难。
一般采用区域法，光标点与待拾取点的距离小于给定
29
7.3.3

任务选择技术
常用的任务选择技术
1. 按名字选择
2. 按位置选择 3. 包围盒方法 4. 菜单选择 5. 对话框
30
7.3.3
任务选择技术
1、按名字选择
用户直接键入被选对象的名字来选择对象
直接简单 图形对象太多时，用户难以对象的名字
有效的使用场合
绘图区较大，对象较多，但用户知道对象的名字 显示区内容杂乱无章，图形对象太小，又无法放大
手写识别设备
5
7.1
逻辑输入设备
３．字符串设备－输入字符串
键盘
手写识别设备
绘制字符 模式识别－用存储有预定义图案特征的字典来解释 识别效果因人而异
6
7.1
逻辑输入设备
４．定值设备－输入数据值
键盘
通过鼠标、游戏杆、轨迹球等交互设备快速移动滑动
标记、按键、旋转式标尺和菜单等输入相应数据
程序和输入设备同时工作，输入设备要求数据输入
输入设备将数据放在一个事件队列中,当应用程序需要
数据时，从事件队列中取得
由于有多种不同输入设备，事件队列中包含了按输入
顺序混合的各种不同数据
在事件方式下，可同时应用多台输入设备以加快交互
处理
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7.2 逻辑设备输入模式
事件模式的工作过程
个选项放在一起，组成一个对话框，让用户集中选择
Word中字体的选择 避免选择多个对象时反复激活相应菜单
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7.3.4
交互式构图技术
7.3.4 常用的交互式构图技术
1. 橡皮筋技术
2. 拖动 3. 操作柄技术
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7.3.4
交互式构图技术
1. 橡皮筋技术
定位操作有时依赖于环境。例如，在绘图时，已经存
应用程序和输入设备各自独立地操作和运行
对某输入设备设置了取样方式，该设备立即就可以进
行数据输入，而不必等待程序中的输入要求
输入设备的新数据不断自动替换缓冲区中的原数据 当程序需要时，从缓冲区取得当前最新值
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7.2 逻辑设备输入模式
取样模式的工作过程
取样模式的工作过程
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7.2 逻辑设备输入模式 ３．事件模式--设备要求数据输入
网格线的方向 网格线的间距 网格线的显示
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7.3.2
基本定位、取值方法
6. 引力场（捕捉）
有时要从某线段上的顶点开始绘制另一条线段或其他
图形，直接使用定位设备很难保证连接点的精确重合
引力场技术自动将一个靠近特定点的光标吸附到特定
点
将落在内的光标，吸附在该直线上距离最近的一点