第五章交互技术10.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,5,交互技术及用户接口,5.1,用户接口,5.2,交互任务及技术,5.3,图形的拾取,5.4,输入控制,5.5,交互系统用户接口的设计,1,常用形式,接口模型,数据结构,5.1,用户接口,2,常用形式：,3,种,（,1,）子程序库：,高级语言扩展的过程或函数调用。,标准：,ISO,，,GKS3D,，,PHIGS,，,SGI,，,OpenGL,等。,功能：,基本图素的生成：点、直线段、圆、圆弧、多边形、字符（汉字）、自由曲线、曲面等；,坐标变换：平移、旋转、比例、对称、窗口视区变换、裁剪、投影变换等；,图形属性和显示方式的设置：线型、线宽、字体、填充图案、色饱和度、亮度等；,输入输出：启动不同,I/O,设备，并对相应队列进行处理；,真实图形处理：选择、消除隐藏面、光照模型、生成算法；,用户界面设计：菜单、对话框定义和选择，命令行参数输入和执行，出错信息输出和处理。,5.1,用户接口,3,常用形式,（,2,）专用语言：,功能：与子程序类似。,形式：,解释：一条语句解释并执行可执行代码,编译：一段应用程序编译链接可执行代码,（,3,）交互命令：,功能：输入一条命令，图形系统进行相应的处理。,形式：作为命令提供给用户,子程序包的子程序,专用语言的语句,5.1,用户接口,4,接口模型,交互式用户接口是基于某种模型，实现用户输入、选择、拾取、增加、删除、修改等操作。,（,1,）用户接口模型,5.1,用户接口,用户,表示部分,对话控制,应用接口,转换,用户接口的外部特性。,功能：接收用户输入，显示数据，转化为内部数据结构。,包括：,I/O,设备，屏幕布局，交互技术，显示技术。,功能：负责处理用户与计算机的对话。,包括：用户命令的数据结构，接收用户命令输入序列和应用程序输出序列，并进行合法性检查。,用户接口本身与应用程序之间的连接,5,接口模型,EX.,如子程序调用,5.1,用户接口,不合法,用户,表示部分,应用接口,转换,画圆,在对话框内,输入命令和参数,转化为内部,数据结构,子程序调用,对话控制,合法性检查,合法,对话,结果,显示出错信息,6,接口模型,（,2,）一条命令,执行过程,系统在接收一条用户命令时，用户接口的对话处理过程。,5.1,用户接口,开始,菜单显示,提示用户输入,接收用户输入,检查输入类型的正确性,显示执行结果,将输入保存在输入缓存中,调用并执行不同的应用程序,有错？,Undo,？,完成？,结束,给出出错信息,Y,N,取消处理,Y,N,N,Y,表示部分,对话控制,应用接口,表示部分,7,接口模型：,（,3,）实现操作（增、删、改）：,增：,设定位点选择增加内容输入参数保存数据输出结果,删：,拾取对象确认、删除（显示）修改存储结构的内容,改：,拾取对象确认、输入修改参数输出修改结果（删除旧图形，显示新图形）修改存储结构的内容,5.1,用户接口,8,数据结构：,2,种,增、删、改操作与用户的数据结构密切相关，实现这类数据结构一般有,2,类：,(1),三表结构,3,个表,5.1,用户接口,用户数据表,用户显示文件对照表,显示文件,工作原理,用户数据表：存放用户坐标系下图形数据；,显示文件：存放设备坐标系下图形数据。,优点：拾取和输出速度快,缺点：管理工作量大（数据,2,套）,9,数据结构：,(2),单表结构：,只有用户数据表,工作过程：,T,变换,（用户坐标系）用户数据显示数据（设备坐标系）,T,-1,优点：管理工作量小（数据,1,套）；,缺点：拾取和输出速度慢。,5.1,用户接口,转换,用户坐标系 设备坐标系下拾取,原因,：,查表、修改参数设备坐标系下显示,10,5,交互技术及用户接口,5.1,用户接口,5.2,交互任务及技术,5.3,图形的拾取,5.4,输入控制,5.5,交互系统用户接口的设计,11,交互技术,用户利用交互设备把信息输入计算机的方式。,交互任务,用户输入到计算机的一个单元信息，,8,种：,定位：指定坐标位置；,选择：命令、属性、对象；,文本：字符串输入；,定向：形体的方向；,定路径：定位、定方向；,定量：采用拖动或直接输入方式；,三维交互任务：定位、选择、旋转等；,5.2,交互任务及技术,12,交互任务,8.,组合交互任务：基本交互任务的结合,对话框：选择，输入参数。,构造：主要用橡皮筋技术画基本图形。,动态控制：,鼠标移动：拾取点亮移动锁定,画水平、垂直线；,拖动；,改变已有图形形状。,5.2,交互任务及技术,13,交互设备,实现交互技术，完成交互任务的基础。利用图形输入装置，用户可以把一个新图送入计算机，并对已送入计算机的图形进行选择和修改，实现对图形的编辑。,按逻辑功能分为,6,种：,定位,笔划,送值,选择,拾取,字符串,5.2,交互任务及技术,14,5,交互技术及用户接口,5.1,用户接口,5.2,交互任务及技术,5.3,图形的拾取,5.4,输入控制,5.5,交互系统用户接口的设计,15,意义,图形的拾取是增、删、改的基础，拾取后在存储结构中找到存放该图形的几何参数及属性的单元地址，从而进一步处理。,拾取算法条件,在二维规格化设备坐标系中实现：,NDC,：,0.0X,，,Y1.0,光标（拾取点）的坐标为,P0,（,X0,，,Y0,）,常用图形拾取算法,点拾取：对于,NDC,中的一点,P1,（,0.0X1,，,Y11.0,）,判断,P0,是否在以,P1,为园心，,r,为半径的园域内,(r,为精度,),：,(X1,X0),2,+(Y1,Y0),2,r,2,5.3,图形的拾取,16,常用图形拾取算法,符号集的拾取：依次判断符号集中每个符号的参考点。,直线段拾取：,NDC,中的一直线段,P1P2,：,P1(X1,Y1),，,P2(X2,Y2),判断条件：,P0,是否在,B1,，,B2,所夹区域？,P0,到,P1P2,的距离是否,r,？,5.3,图形的拾取,b2,b0,P2,B2,b1,r,P1,B1,17,常用图形拾取算法,直线段拾取,P0,是否在,B1,，,B2,所夹区域？,1)Y1Y2,时：直线,B1B2,的斜率：,KB=,(X2,X1)/(Y2,Y1),直线：,Y=,KBX+b,，把,P0,，,P1,，,P2,分别代入可得直线族：,b0=Y0,KBX0,，,b1=Y1,KBX1,，,b2=Y2,KBX2,判断：,min(b1,b2)b0max(b1,b2),2)Y1=Y2,时：,判断：,min(X1,X2)X0max(X1,X2),P0,到,P1P2,的距离是否,r,？,d2=X(Y0,Y1)Y(X0,X1),2,/(X 2+Y 2),其中：,X=X2,X1,，,Y=Y2,Y1,5.3,图形的拾取,b2,b0,P2,B2,b1,P0,r,B0,P1,B1,18,常用图形拾取算法,折线集拾取：,依次判断每条直线段的显示领域是否包含拾取点，任一条直线段被包含则拾取。,曲线拾取：,显示时，曲线折线集，折线集拾取。,字符串拾取：,依次判断每字符的显示领域是否包含拾取点，任一条直线段被包含则拾取。,多边形拾取：,依次判断多边形边界上的每条直线段的显示领域是否包含拾取点，任一条直线段被包含则拾取。,5.3,图形的拾取,19,拾取点包含在多个图形显示领域内,图形生成时指定拾取优先级。,逐个变换拾取到的图形，让用户确认。,加速拾取的措施,过滤器法：对可拾取和不可拾取的图形进行标志，只对可拾取的进行判断。,区域粗判法：对要拾取的图形先作外接正矩形的判断，若拾取点在矩形内包含，再作拾取判断。,用硬件实现：拾取算法。,5.3,图形的拾取,20,5,交互技术及用户接口,5.1,用户接口,5.2,交互任务及技术,5.3,图形的拾取,5.4,输入控制,5.5,交互系统用户接口的设计,21,输入的控制方式：,3,种,请求方式：由应用程序启动输入设备。与通用程序设计语言中的一般输入操作对应，程序和设备交替工作。（程序启动输入）,工作过程：,EX.,扫描仪,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。,采样（取样）方式：应用程序与输入设备各自独立工作。,工作过程：,EX.,鼠标,设备：不断输入新的数据代替前面的输入数据；,程序：需要数据时取走当前值。,事件方式：输入设备启动输入并交给程序。（设备启动输入）,工作过程：,EX.,键盘,设备与程序同时工作，设置一个输入队列，所有按事件模式激活的设备都可输入数据到这个队列。,5.4,输入控制,22,5,交互技术及用户接口,5.1,用户接口,5.2,交互任务及技术,5.3,图形的拾取,5.4,输入控制,5.5,交互系统用户接口的设计,23,设计目标,提高学习速度,提高使用速度,降低操作失误率,增强记忆,增强吸引力,设计步骤,概念设计,功能设计,交互顺序设计（语法设计）,联结设计（词法设计）,5.5,交互系统用户接口的设计,24,设计风格,所见即所得,直接操作,图标,其它对话风格,设计原则,保持一致性,提供反馈,尽量减少失误的可能性,提供出错恢复,面向多层用户,尽量减少记忆的内容,5.5,交互系统用户接口的设计,25,