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1、计算机图形学第六章第1页，本讲稿共63页交互技术人与计算机之间的交互一直是计算机系统的重要课题，屏幕显示和键盘输入是现今计算机的主要界面。第2页，本讲稿共63页交互的硬件设备定位设备键盘设备取数设备选择设备其他输入设备第3页，本讲稿共63页定位设备鼠标是跳跃式输入，给出相对坐标键盘上的方向键是连续输入数字化仪可以输出相对坐标，也可输入绝对坐标。第4页，本讲稿共63页键盘设备对键盘的改进主要是使位置安排更便于操作或减少键数而成为专用键盘。选择（通过HOTKEY）第5页，本讲稿共63页取数设备可以采用旋转或平移的电位器来实现取数，电位器输出的电压值通过模数转换装置转换成二进制数送入计算机。第6页，
2、本讲稿共63页选择设备第7页，本讲稿共63页其他输入设备语音识别器：解放人手，但容易出错，软件纠错功能要求较高。画家专用的绘图输入板：不仅要有位置信息，而且要对压力大小进行反馈。三维图形输入：如三维位置测试仪，数据手套，数据头盔等。第8页，本讲稿共63页基本的交互任务定位选择数量输入文本输入三维交互任务第9页，本讲稿共63页定位这个任务就是确定平面或空间上的一点(x,y)或(x,y,z)，可以用以下方法：第10页，本讲稿共63页非精确方式下可在二维或三维空间隐含一个正方形或正立方体的网格。所选的点自动落在最靠近的网格的顶点上去。很多系统可使所选的点自动吸引到线段的最近的一个端点或被吸引到线段的
3、中点上去。此时也必须有一个范围。第11页，本讲稿共63页选择选择任务是在某一个选择集中选出一元素。鼠标在子图的e边界盒内按键便表示选中此图元第12页，本讲稿共63页数量输入目的是在最小值与最大值之间输入一个值。第13页，本讲稿共63页文本输入目的是为了输入一个字符串第14页，本讲稿共63页三维交互任务目的是在三维空间中定位，选择及令对象旋转。令对象旋转可以通过控制经度和纬度，鼠标x方向的增量为经度的增量；y方向的增量为纬度的增量第15页，本讲稿共63页进一步的交互技术几何约束拖动橡皮筋技术图形变比引力场效果标尺和导向线坐标显示在三视图上作三维输入推移结构平面第16页，本讲稿共63页几何约束第1
4、7页，本讲稿共63页拖动按住鼠标的某键选择图元，然后移动鼠标，在目的地释放该键放下该图元。第18页，本讲稿共63页橡皮筋技术第19页，本讲稿共63页图形变比把屏幕上显示的图的某部分放大或缩小。只要在程序中把要缩放的矩形定义为窗口，然后进行窗口到视区的变换就能实现。第20页，本讲稿共63页引力场效果在选取一个点或一条直线的时候，为了便于选取，就想象直线周围有一个引力场，如果光标中心在引力场内按下鼠标，就说明选中。引力场不能太细或太粗。第21页，本讲稿共63页标尺和导向线用来用准确的尺寸来画图。用来使某几个对象在某边对齐。第22页，本讲稿共63页坐标显示为了定位准确，可以使用命令在光标附近显示出点
5、的坐标值。第23页，本讲稿共63页在三视图上作三维输入由三视图还原立体图形有困难，有时还是不唯一的。但三视图上的一点是能确定三维空间中的一点。在画图时用两点来确定一条直线，用三点来确定一个平面，那么由三视图来确定几何图形是可行的。第24页，本讲稿共63页二维半图形由平面上的一个封闭的图形沿平面法线方向拉伸成的柱体或者旋转体。绘制二维半图形的方法叫做推移。第25页，本讲稿共63页推移首先绘制平面上一个封闭的图形。对于柱体还要给定一个高度h，把输入的底面沿法线方向延伸h对于旋转体，还要给定一个旋转角，把二维图形按指定轴旋转第26页，本讲稿共63页结构平面有些平面不能用三点来确定，我们可以通过平面上
6、的一点和平面上的法线方向来实现，这样的平面叫做结构平面。第27页，本讲稿共63页输入过程基本处理模式请求模式取样模式事件模式第28页，本讲稿共63页请求方式在应用程序中事先安排一句输入命令，当应用程序运行到这条语句的时候，要求用户输入，只有当用户输入信息后，应用程序才继续执行下去。第29页，本讲稿共63页请求方式的特点用请求方式输入时用户必须做一个明确的动作。第30页，本讲稿共63页取样方式输入设备被定义为取样方式后，如果输入设备上有数据的话，会把数据立即传输过来。第31页，本讲稿共63页取样方式的程序示例Terminate=FALSE;While(NOT terminate)Begin Sa
7、mpleLocator(X,Y);ProcessPoint(X,Y);SampleString(string);ProcessString(string);End第32页，本讲稿共63页取样方式取样方式好比在流水线上有一系列零件，每隔一段固定时间（或者不固定的时间）去取一个零件。第33页，本讲稿共63页取样方式的特点需要用到的数据应在输入设备上按时间顺序排列成一定的顺序。这种方式不像请求方式那样要求用户在输入设备上必须有一个明显的动作。第34页，本讲稿共63页取样方式的优缺点优点是对连续的信息流输入比较方便。缺点是当处理某一输入的数据所用时间较长时，可能会丢失某些输入数据。第35页，本讲稿共6
8、3页事件方式输入设备和程序同时工作，当用户在输入设备上发生一个表示输入的动作便产生一个事件，此事件包括输入信息（即数据）及设备编号。这个事件存入到事件队列中去，不同的应用程序在队列出口处取走属于它的事件。第36页，本讲稿共63页事件方式的程序示例Terminate=FALSEWhile(!Terminate)Begin WaitEvent(timeout,&deviceclass,&deviceID)if(deviceclass=pick)Process Pick;else if(deviceclass=string)Process String;第37页，本讲稿共63页三种方式的适用情况请求
9、方式比较死板，不输入就不能继续应用程序。取样方式比较快捷。但若前面的数据处理的时间比较长的情况下，可能会丢失某些数据。事件方式比较适合多任务系统，是目前最好的处理方式。第38页，本讲稿共63页设计人机交互界面的一般风格所见即所得：在屏幕上所见到的设计结果和用硬拷贝所得到的输出结果是一致的。第39页，本讲稿共63页直接操作对对象、特性及关系等操作时用户可得到一种直观的及形象的表示，以说明这个操作是正确的被执行了。比如说OFFICE里的OFFICE助手。第40页，本讲稿共63页图形符号驱动其目的是要用户不需要专门学习及记忆便可借助于菜单选择来运行系统。比如OFFICE中的公式编辑器。还有一个例子是
10、工具栏的每一个按钮本身就是某个图标，有着直观的含义。第41页，本讲稿共63页自然语言用命令语言去操作需要用户记忆很多命令，用自然语言就可以只用说话就能来命令计算机操作。第42页，本讲稿共63页人机界面设计的基本原则简单易学：必须提供提示和菜单，必须对每一步有help命令，并能从help回到调用它的断点。第43页，本讲稿共63页提供反馈在人机对话中不断用图形、文字或声音对用户的操作作出积极的反应。第44页，本讲稿共63页响应时间的设定必须有一定的限制。对于那些预先知道需要较长时间才能得出结果的，就要用进度条（或Splash对话框）使用户知道计算机在工作，并且知道进度。第45页，本讲稿共63页对错
11、误操作容易纠正只要没有到达不可挽救的地步，系统要允许用户纠正自己的错误。要有“撤销”功能，用户可以删除之前做的几步操作。第46页，本讲稿共63页设计的一致性使用的符号、颜色的意义自始至终应该一致，菜单和提示应有固定的地方，键盘上的键的功能也要一致。第47页，本讲稿共63页图形标准及图形程序库OpenGL产品的设计发展到一定的水平，就有需求要求一种通用语言，也就是一种标准。较早时期人们希望在图形软件中有一个统一的标准。70年代的GKS80年代的PHIGS第48页，本讲稿共63页后期的CAD系统之间的标准80年代IGES80年代STEP第49页，本讲稿共63页OpenGLOpenGL是SGI公司推
12、出的GL三维图形库的基础上开发而成的一个三维图形软件库。优点是只提供表面的平面或曲面片就能把三维对象用真实感图形显示出来。第50页，本讲稿共63页OpenGL的应用在工作站及PC机的Windows操作系统所广泛使用。比如SGI、IBM、Microsoft、Sun、HP及AT&T都采用OpenGL。第51页，本讲稿共63页OpenGL的基本功能模型的描述变换颜色模式光照模型纹理映射实时动画交互功能第52页，本讲稿共63页模型的描述模型是由点、直线、曲线、多边形及曲面来描述的。OpenGL并不要求绘出各线及面之间的拓扑关系。线由起点终点决定，多边形按依此排序的顶点决定。第53页，本讲稿共63页变换
13、OpenGL可以实现世界坐标系中三维平移，旋转及缩放，还可以作三维空间到二维的投影和透视。第54页，本讲稿共63页裁剪OpenGL除可以进行三维窗口的裁剪外，还可自行定义附加平面，对附加平面进行裁剪。第55页，本讲稿共63页颜色模型RGBA模式：用R，G，B数值去定义一颜色。颜色索引表：这是预先给定的颜色表。第56页，本讲稿共63页光照模型OpenGL的光照模型主要考虑了简单光照模型的各种因素，包括漫反射光，环境光及镜面反射光。第57页，本讲稿共63页OpenGL对光源的设置可设置多个点光源，每一个面上的颜色是由光源颜色和材质规定的颜色组合而成的。每个面还可定义辐射光，它不受其他光源的影响，可
14、用于模拟其他光源。第58页，本讲稿共63页透明与雾的效果OpenGL还用融合的方法来达到透明及半透明的效果，OpenGL还可以加入雾的效果。第59页，本讲稿共63页纹理映射OpenGL假定纹理图像是在一个参数s和t的正方形上绘制的。正方形的纹理放在一个三维数组中。ImageImageWidthImageHeight3第60页，本讲稿共63页实时动画OpenGL提供了前台和后台两种颜色缓存。在前台缓存作显示时后台缓存可准备新的图形。当后台图形准备完成后，可调用函数去交换前后台。第61页，本讲稿共63页模板缓存OpenGL还设有模板缓存，利用它可使屏幕上某些部分的图形不变。可变的部分只是局限于在模板缓存中存储的图形内。第62页，本讲稿共63页交互功能OpenGL也为三维图形的人机交互提供了必要的函数。第63页，本讲稿共63页