计算机图形学简明教程_第6章

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1、第6章人机交互绘图技术第6章人机交互绘图技术人机交互（Human-ComputerInteraction）指用户与计算机系统之间的通信。这里的“交互”被定义为一种双向信息交换，用户可向计算机输入信息，计算机也可向用户反馈信息。本章主要介绍与计算机图形学相关的人机交互问题和技术，其中包括：基本交互任务、常见辅助交互技术和交互的输入模式。还简单介绍人机交互中的新技术与发展趋势，本章最后将介绍Java3D中的交互技术。6.1基本交互任务1、定位定位：确定平面或空间一点P的坐标。直接定位:指用定位设备直接确定点的

2、位置，如用键盘输入点的坐标或在触摸屏上指定一点等。设备：数字化仪、光笔、触摸屏间接定位:指通过定位设备的运动来控制屏幕上的光标进行定位，如根据鼠标移动的相对距离去控制屏幕上光标的移动，通过光标确定目标点的坐标。设备：鼠标、屏幕上的光标、操纵杆、数字化仪及键盘上的方向键。2、笔画笔画输入就相当于多次调用定位输入，输入的结果是产生了一组有序的坐标点，我们可以顺序连接这些点形成折线，也可用这些点作为控制顶点生成拟合曲线，然后用生成的折线或拟合的曲线来近似输入的笔画。笔画设备的输入方式与前述的定位设备一致。许多用

3、于定位输入的物理设备也可用作笔画设备，如鼠标、轨迹球和图形输入板。3、定值定值：指在给定范围内输入一个值，用于设置物体的旋转角度、缩放比例等。定值任务对应的典型物理设备有控制旋钮、带有数字键的键盘、数字化仪、鼠标、方向键和编程功能键等。图6.1定值(b)150100500(a)4、选择选择是指在某个选择集中选定一个或几个元素，它可用于确定操作对象，指定命令或选定属性等。使用菜单进行选择是非常直观同时也是最为普遍的一种交互方法，对话框和键盘上的按键也可提供选择功能。选择设备的输入方式包括时间扫描、手写输入、

4、声音输入、字符串选择、直接或间接在屏幕上进行选择等。对应的物理设备包括编程功能键、声音识别仪、字符串输入设备、光笔、触摸屏、数字化仪、鼠标、操纵杆、跟踪球等。5、拾取拾取功能用于选择场景中即将进行变换或编辑的部分。拾取方法有：1）指定名称法；2）特征点法；3）边界盒法；4）分类拾取法拾取设备的输入方式包括直接在屏幕上选取、时间扫描、字符串选取等。其对应的物理设备包括各种定位设备、编程功能键、字符串输入设备等。6、字符串字符串输入功能用于为对象命名、为图纸加文字注释等。输入方式包括键盘输入、手写输入、语音识

5、别、菜单选择等。7、三维交互三维交互任务涉及三维空间中的定位、选择和旋转，远比二维交互复杂和困难。三维交互任务有对应的专用设备，如数据手套、数据头盔等。6.2常见辅助交互技术6.2.1几何约束1、定位约束在屏幕上定义一个网格，使用网格时，用任何方式输入的点都将被定位到离该点最近的网格点上，如图6.5所示。定义网格线为:，设输入点的坐标为（x,y），则离它最近的网格点的坐标为：图6.5定位约束2、方向约束该技术用于绘制水平或垂直线段。绘制时若线段终点和起点间的连线与水平线的夹角小于45°，则绘制一条水平线，

6、大于等于45°则绘制垂直线。用光标进行选图操作时，为使光标较容易地定位在选择区域较小的图形上，可将图形的选择区域适当变大，点击时，只要光标落在选择区域中，相应的图形即被选中，这就是引力场的方法。3、引力场6.2.2拖拽拖拽是人机交互中普遍使用的技术。用鼠标拖拽图形时，图形将随着光标的移动而移动。图形模式和图像模式下对拖拽的处理方法是不同的。图形模式重绘的是移动的图形，而图像模式重绘的是图形经过处的图像。“橡皮筋技术”是拖拽的另一种形式，不同的只是被拖动对象的形状随着光标位置的不同而变化。6.2.3在三视图

7、上作三维输入要输入一个立体图，常常是将点、线、面单独输入的。对一个点、一条线或一个面来讲，只要在三视图上给出足够的信息，就可以唯一确定它在三维空间中对应的图形。通过三视图输入立体图形是目前主流的输入手段之一。yzyABCA’B’C’A’’B’‘’C’’图6.10用三视图输入三维图形xzx6.3人机交互输入模式当人机交互系统中有多种设备用于输入时，应用程序需要指明输入设备的物理类型及逻辑分类来对其加以区分，这就需要在程序与输入设备之间施加控制。常用的控制模式有请求、样本、事件及其组合形式。在请求模式下，输入

8、设备由应用程序启动。程序通过输入设置命令（或语句）将相应设备设置成输入模式后，该设备才可以进行相应的输入操作。请求模式的特点是：用户在接收到应用程序请求后才输入数据。应用程序等待用户输入数据，输入结束，才进行处理。这种模式体现了应用程序在输入过程中的主导地位。6.3.1请求模式6.3.2样本模式应用程序与输入设备将各自独立运行，信息的输入和程序中的输入命令无关。设备源源不断地把信息送入数据缓存区，取代原有数据，而不必等待应用程