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1、计算机图形学交互技术与用户接口2022/10/10第1页，本讲稿共36页Some termsnUser interface：能够使用户动态地完成输入位置坐标、制定选择功能、拾取操作对象、设置变换参数等图形交互任务的界面环境nInteraction techniques：开发用户接口、完成交互任务的技术2022/10/10第2页，本讲稿共36页Why the issues?nKeyboard-oriented command-language interfaces Hard-to-learnnGraphics-oriented personal computing environments Ea
2、sy-to-learn the desktop user-interface metaphor is popularnNow,high-quality user interfaces are the“last frontier”in providing computing to a wide variety of users2022/10/10第3页，本讲稿共36页Outline n交互设备(interaction devices)n交互任务(interaction tasks)n交互技术(interaction techniques)Primitive building blocksn交互式
3、用户接口的构造 Putting together the primitive building blocks into a complete user-interface design 2022/10/10第4页，本讲稿共36页用户接口的常用形式(1)常用的面向应用的用户接口形式有三种:子程序、专用语言和交互命令.n子程序库 以一种合适的高级语言(如C,C+,Pascal等)为主语言,用此语言扩展一系列的过程或函数调用,用以实现有关的图形设计和处理.如GKS、GL、OpenGL等。2022/10/10第5页，本讲稿共36页功能：n基本图素；n坐标变换；n设置图形属性和显示方式；n输入、输出子程
4、序；n真实图形的处理；n用户界面的设计。用户接口的常用形式(2)2022/10/10第6页，本讲稿共36页n专用语言 功能与子程序包类似.n交互命令 将交互的功能或语句以命令方式提供给用户使用.n交互式用户接口就是基于某种模型,实现用户所需要的输入、选择、拾取、删、增、改等操作.用户接口的常用形式(3)2022/10/10第7页，本讲稿共36页交互设备、交互任务和交互技术(1)n交互设备是实现交互技术,完成交互任务的基础.n交互技术是用户用交互设备把信息输入进计算机的不同方式.n交互任务是用户输入到计算机的一个单元信息.2022/10/10第8页，本讲稿共36页交互设备、交互任务和交互技术(2
5、)交互设备从逻辑上分有五种:定位、键盘、选择、取值和拾取交互任务最基本的有四种:定位、字串、选择、取数一个交互任务-可用多种交互技术实现一种交互设备-可用于多种交互任务 2022/10/10第9页，本讲稿共36页交互设备(1)对于交互设备的评价一般是从三个层次上看:n设备层:从设备的硬件性能上考察。n任务层:对同一交互任务用不同的交互设备 的效果上看。n对话层:对不同的交互任务用不同的交互设 备的使用效果上看。2022/10/10第10页，本讲稿共36页Three levels of interaction devicesnDevice levelOn the hardware charact
6、eristics per senTask level Comparing interaction techniques using different devices for the same tasknDialogue level Considering a sequence of several interaction tasks2022/10/10第11页，本讲稿共36页交互设备(2)vLocator Devices 分为绝对坐标设备、相对坐标设备、间接设备、直接设备、离散设备、连续设备.vKeyboard DevicesvValuator DevicesvChoice Devicesv
7、Voice Recognizersv3D Interaction Devices2022/10/10第12页，本讲稿共36页交互任务(1)交互过程中的任务可归纳为以下六种:(1)定位 用来给应用程序指定位置坐标(x,y)或(x,y,z)(2)选择任务 从一个选择集中挑选一个元素,常用的有命令选择、操作数选择、属性选择和对象选择.(3)文本任务 既输入一个字符串,此字符串不具有任何特定的意义.2022/10/10第13页，本讲稿共36页(4)定向 在指定的坐标系中确定形体的方向(5)定路径 一系列定位和定向任务的组合(6)定量 定量任务是要在最大和最小数值之间确定一个值.交互任务(2)2022/
8、10/10第14页，本讲稿共36页n定位和选择n旋转(1)(2)(3)(1)(2)三维交互任务2022/10/10第15页，本讲稿共36页Composite interaction tasks(cits)nDialogue boxesSelect multiple elements of a set at oncenConstruction techniquesRubberbanding,rubber-rectangle,rubber-circlenDynamic manipulationdragging,rotating,scaling2022/10/10第16页，本讲稿共36页交互技术n选
9、择技术n定位技术n定向技术n定路径技术n定量技术n文本技术n橡皮筋技术n徒手画技术n拖动技术2022/10/10第17页，本讲稿共36页拾取图形 拾取图形是交互式用户接口中的重要任之一.在交互式图形系统的增、删、改操作中,都是以拾取图形或拾取图形的某一位置点为基础的.2022/10/10第18页，本讲稿共36页输入控制(1)在交互输入过程中,常用的控制方式是请求、采样、事件及其组合形式四种.n三种输入控制方式 输入控制的方式取决于应用程序和输入设备之间是如何相互作用的n请求方式:用程序来初始化输入设备，在应用程序的控制下工作.应用程序激活一个或几个输入设备之后，继续自己的工作，直至某个输入设备
10、发出中断请求。2022/10/10第19页，本讲稿共36页取样方式:程序和输入设备同时工作.应用程序通过不停地取样输入设备的状态来检测其状态的改变。事件方式:输入设备初始化数据输入,并控制数据处理过程.输入控制(2)2022/10/10第20页，本讲稿共36页交互式用户接口的构造nKey goalsnIncrease in speed of learningnIncrease in speed of usenReduction of error ratenEncouragement of rapid recallnIncrease in attractiveness to potential
11、usersnMain factorsnVisual design of user-computer interfacenStyles of user-interface(WYSIWYG)nForm and content of user-computer dialoguesnSeveral important design consideration2022/10/10第21页，本讲稿共36页交互式用户接口的表现形式屏幕的划分字型的选用颜色、灰度的选择系统的开启窗口菜单图形符号和光标2022/10/10第22页，本讲稿共36页交互式用户接口常见的工作方式n固定域输入/输出方式n问答方式n表处理
12、方式n命令语言n菜单方式n图形符号方式2022/10/10第23页，本讲稿共36页用户命令集的描述n用户命令集的结构:层次式结构n命令树n使用逐步生长的命令树来描述用户命令集2022/10/10第24页，本讲稿共36页用户命令集的描述绘图系统绘图模式编辑模式修改模式折线弧线圆旋转平移缩放命令树结构示意图2022/10/10第25页，本讲稿共36页用户命令集的描述Drawing SystemDrawingEditingModifyingPolylineArcCirclerotationTrans-lationScale命令树结构示意图命令树结构示意图2022/10/10第26页，本讲稿共36页人
13、-机对话序列的设计n 指定一个对话命令n 输入参数 2022/10/10第27页，本讲稿共36页例M：Menu P：Please I：Input L：Long D：Default E：Error A：Application V：View R：React T：Type C：Circulation F：Follower B：Before2022/10/10第28页，本讲稿共36页交互式用户接口的实现 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单驱动、数据表格驱动和事件驱动的形式.它们都把用户接口所具有的功能命令做成菜单一样的东西,在屏幕上显示输出或贴在台板上,供用户选择.n菜单驱动的交互
14、方式n数据表格驱动的交互方式n事件驱动的交互方式2022/10/10第29页，本讲稿共36页菜单驱动的交互方式n菜单的组织 菜单树n菜单的选择 标号 名字 位置n菜单的驱动 2022/10/10第30页，本讲稿共36页光栅操作 图形软件中使用的典型光栅操作n生成画布n裁剪n位块拷贝n显示模式2022/10/10第31页，本讲稿共36页生成画布n画布定义：保存图象的图元。n属性：定位信息像素信息控制信息：大小、线型、颜色等n状态：激活可见图元非激活不可见图元n操作：创建、设置、查询、删除等2022/10/10第32页，本讲稿共36页裁剪n屏幕划分：标题栏、命令区、绘图区等n内、外裁剪2022/10/10第33页，本讲稿共36页位块拷贝n功能：将源画布中的象素拷贝到目标区域n实现：n定位n缩放：关于坐标单位进行n裁剪2022/10/10第34页，本讲稿共36页n源位块与目标位块中对应象素的运算方式n常见模式：例-显示模式n覆盖n或n异或n与2022/10/10第35页，本讲稿共36页设计人机交互的一般原则n简单易学n清晰地显示可选项n提供反馈n对错误操作容易纠正n设计的一致性2022/10/10第36页，本讲稿共36页