交互式技术与用户接口

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1、第6章交互式技术与用户接口内容摘要在计算机图形学中，交互技术与用户接口是必不可少的部分。图形与交互式技术的完美结合，可以为用户提供简单、方便、美观的操作界面，即用户接口。由于交互技术在计算机图形学中的普遍使用和重要性，人们通常也将计算机图形学称为交互式计算机图形学。随着计算机软、硬件技术的发展，交互技术和用户接口技术已从应用程序中独立出来，提出了用户接口管理系统(UIMS:UserInterfaceManagementSystem)的新概念，并逐渐形成形影的学科。目前，许多面向对象的程序语言都提供了对交互式技术的支持。内容摘要用户接口是人与计算机交互的界面，人-机交互方式从问答方式、菜

2、单交互方式发展到现在的图形交互方式、窗口管理系统、图标以及其它丰富多彩的图形界面，已成为流行的人-机交互环境。本章主要内容包括：用户接口的常用形式；交互式设备、交互式任务和交互技术；交互系统的概念和方法重点在于了解交互任务和方式，以及交互技术的实现原理。6.1用户接口的常用形式用户接口通常由图形软件来实现。在各种应用程序中，实现用户接口有三种形式，即子程序库、专用语言和交互式命令。1．子程序库这种形式的基本思想是选择一种合适的高级程序设计语言，如C、C++、Java等作为主语言，用此主语言扩展一系列的过程与函数用以实现有关的图形设计和处理。在此情况下，应用程序包括两部分：一是主语言的程

3、序；二是扩展的过程或函数调用语句。常用的子程序库有ISO公布的图形核心系统GKS、GKS-3D、PHIGS、PHIGS+等，美国SGI公司推出的图形程序库GL和OpenGL。这类子程序库通常提供多种主语言的联编形式，其功能概括如下：（１）基本图形的生成，包括点、线、圆弧、字符和自由曲线等；（２）坐标变换，支持平移、旋转、比例、对称、投影和裁剪等操作；（３）设置图形属性和显示方式。图形属性包括线型、线宽、填充图案、字体和光标，显示方式包括颜色、饱和度、亮度以及明暗效应等形式。（４）输入输出子程序：启动不同的输入输出设备，并对相应的事件队列进行处理；（５）真实图形的处理：包括选择消除隐藏线

4、（面），不同的光照模型，生成真实图形的不同算法等；（６）用户界面的设计：包括窗口设计、菜单设计、对话框、列表框等交互界面。用子程序库设计用户接口，使用方便、便于扩充，便于在用户自己编写的程序代码中加入子程序库中的函数，可以充分利用高级程序设计语言本身具有的功能，实现用户希望产生的图形和交互处理。但是，这种方式实现用户界面需要不断地编写、调试和修改源程序，不形象直观。子程序库函数的调用格式要随所用主语言而定，对子程序库的使用应遵循相应主语言对子程序或函数的调用约定。2．专用语言图形专用语言是专门用于图形处理的程序设计语言，常见的形式有两种：一是解释执行，即扫描专用语言的每一条语句，解释并

5、执行。如VisualBASIC中的Color、Line等语句。二是编译型语言，经编译、装配链接后生成可执行代码。Adobe公司推出的页面描述语言（PostScript，简称PS语言）是一个优秀的图形专用语言。它是一种解释型的语言，能对正文、图形和图像所产生的任意组合进行描述，并能支持包括条件执行、过程和变量在内的许多程序设计语言的特征。PS含有数百条功能很强的命令，并能对复杂的页面进行高效而精确的描述。目前，PS语言不仅在照排系统、出版系统中有广泛的应用，而且在图形处理、多媒体技术领域都有良好的应用前景。3．交互命令交互反映了人与计算机运行的程序之间传递信息的形式。如在AUTOCAD中

6、的Command:输入交互式图形命令进行绘图。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、拾取和增、删、改操作。交互式用户接口是用户与应用系统的核心功能模块之间的界面，它负责接收用户向系统输入的操作命令及参数，经检验无误后调出相应的应用程序模块执行之，执行的结果在以一定的形式通知用户。交互处理中最常用的增、删、改操作，另外还有询问、设置等，操作的对象包括图形、属性以及字符串说明。定位和拾取是增、删、改操作的基础。增操作一般对应输出，其动作包括：设定为点、选择输出内容、输入有关参数、输出存储结果。删操作对应的动作有：拾取删除对象、确认拾取的对象、删除对象、修改存储结构中的

7、内容。改操作应执行的内容是：拾取修改对象、确认拾取的对象、输入修改参数、输出修改结果，经确认后存储结果。6.2交互设备、交互任务和交互技术6.2.1交互设备交互设备通常是计算机的外部设备，它是实现交互技术、完成交互任务的基础。从逻辑上分，交互设备分为定位、键盘、选择、取值和拾取五种设备。不同的交互任务可以选择不同的交互设备来完成。1．定位设备定位设备分为绝对坐标或相对坐标、直接或间接、离散或连续三类。如数字化板、触摸屏是绝对坐标设备，它们都有绝