2013-3-1 华中科技大学计算机学院 陆枫
99-7
1
第 3章 交互式技术
提出问题
? 如何设计一个好的用户接口
? 为什么要定义逻辑输入设备
? 交互式绘图技术有哪些？
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99-7
2
3.1 用户接口设计
用户接口 确定用户与计算机如何进行信息交换。
包括用户通过什么途径与图形系统进行联系，通
过什么手段来操作系统的功能实现等。
最重要的就是高效率和对用户的友好性
2013-3-1 华中科技大学计算机学院 陆枫
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3
3.1.1 用户模型
用户模型 （ User Mode） 是用户接口设计的基
础, 它提供给用户有关他所处理的对象以及作
用于这些对象的处理过程的一个概念性模型 。
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4
3.1.2 显示屏幕的有效利用
考虑如下几个问题,
1,信息显示的布局合理性 。
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5
2,充分而又正确地使用图符
一类 应用图符 （ application icons）
一类 控制图符 （ control icons）
25 % 50 % 25 %
-
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3,恰当地使用各种表示方法进行选择性信息显示 。
S T O P
S k y s c r a p e r Ho s p i t a lP a r k F i r e s t a t i o n
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7
3.1.3 反馈
反馈,就是动态地显示系统运行中所发生的一些变化,
以便更有效地进行交互作用 。
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8
3.1.4 一致性原则
一致性原则 是指在设计系统的各个环节时, 应遵
从统一的, 简单的规则, 保证不出现例外和特殊
的情况 。
按用户认为最正常, 最合乎逻辑的方式去做
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9
3.1.5 减少记忆量
重要的是 唤醒用户的识别而不是记忆 。
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10
3.1.6 回退和出错处理
? 回退 （ undo） 机制
? 取消机制
? 确认机制
? 设计好的 诊断程序
? 提供出错消息
? 对可能导致错误的一些动作进行 预测
? 约束机制,动作与对象相一致
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3.1.7 联机帮助
为用户提供 联机帮助 (On-Line Help)措施, 能在
用户操作过程中的任何时刻提供请求帮助 。
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12
3.1.8 视觉效果设计
这里强调的是色彩的使用 。
? 选择色彩对比时以色调对比为主 。
? 就色调而言, 最容易引起视觉疲劳的是兰色和紫色,
其次是红色和橙色；而黄色, 绿色, 蓝绿色和淡青
色等色调不容易引起视觉疲劳 。
? 为减轻视觉疲劳, 应在视野范围内保持均匀的色彩
的明亮度 。
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3.1.8 适应不同的用户
提供多种方法使软件能适应不同熟练程度的用户 。
3.2 逻辑输入设备与输入处理
3.2.1 逻辑输入设备
PHIGS和 GKS将各种图形输入设备从逻辑上分为六种,
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14
表 2-1 图形输入设备的逻辑分类
名称 基本功能
定位设备 (Locator) 指定一个点的坐标位置
(x,y)
笔划设备 (Stroke) 指定一系列点的坐标
数值设备 (Valuator) 输入一个整数或实数
字符串设备 (String) 输入一串字符
选择设备 (Choice) 选择某个菜单项
拾取设备 (Pick) 选择显示着的图形的组
成部分
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设备的评价 可以从三个层次上来看,
⒈ 设备层
⒉ 任务层
⒊ 对话层
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具体如下
⒈ 定位设备
典型方法是定位屏幕光标 。
定位设备有鼠标器、操纵杆、跟踪球、空间球、
数字化仪的触笔或手动光标等。
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定位设备分为三类,
? 直接设备 和 间接设备
? 绝对坐标设备 和 相对坐标设备
? 连续设备 和 离散设备
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⒉ 笔划设备
笔划设备的输入等于多次调用定位设备, 产生一
系列的坐标值, 根据产生的坐标值可产生多边形
和曲线等
⒊ 定值设备
定值设备常用来输入各种参数和数据 。
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⒋ 字符串设备
即进行字符串输入
⒌ 选择设备
选择设备 用来选择菜单选项, 属性选
项和用于构图的对象形状等 。
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⒍ 拾取设备
用拾取技术拾取一个图形对象,
(1)利用定位设备
冲突问题,
图3 - 4 拾取的不确定情况
B
A
E
C D
P
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解决方法,
? 在图形对象生成时就对每一个对象确定其拾取
优先级
? 采用依次对拾取图形设立标志的办法 。
? 找距离最近的对象优先拾取 。 P
图3 - 5 拾取距离最近的线段( C D )
A
B
C
D
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对一条以点 (x1,y1)和点 (x2,y2)为端点的线段来说, 从点
P0(x0,y0)到该线段距离的平方由下式来计算,
2
21
2
21
2
1211210210212
)()(
)()()()(
yyxx
yxxxyyyxxxyyd
???
????????
P
图3 - 5 拾取距离最近的线段( C D )
A
B
C
D
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(2)指定拾取窗口
拾取窗口 是以光标位置为中心的一个矩形窗口
P
图3 - 6 拾取窗口只与线段C D 相交
A
B
C
D
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(3)矩形包围
(4)直接键入结构名字
图3 - 7 矩形包围拾取（拾取A B E ）
B
A
E
C D
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3.2.2 输入模式
输入模式 即如何管理, 控制多种输入设备进行工作
常用的输入模式有请求 （ request）, 采样 （ sample）,
事件 （ event） 及其组合形式等几种 。
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1,请求方式 （ request mode）
输入设备在应用程序的控制下工作, 程序在输入请
求发出后一直被置于等待状态直到数据输入 。
2,取样方式 （ sample mode）
此时, 应用程序和输入设备同时工作, 当输入设备
工作时, 存储输入数据, 并 不断地更新当前数据,
当程序要求输入时, 程序采用当前数据值 。
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27
3,事件方式 （ event mode）
每次用户对输入设备的一次操作以及形成的数据叫
做一个 事件 (Event)。
思想：一般一个事件发生时，往往来不及进行处理，
于是，就要把事件按先后次序排成队列，以便先进
先出，即先到的事件进入排队，先被取出进行处理。
当某设备被置成事件方式，程序和设备同时工作
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4,输入方式的组合使用
一个应用程序同时可在几种输入模式方式下应用
几个不同的输入设备来进行工作 。
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3.3 交互式绘图技术
3.2.1 基本交互绘图技术
⒈ 回显
图3 - 8 选择图符的回显
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⒉ 约束
约束,在图形绘制过程中对图形的方向, 对齐方式
等进行规定和校准 。
⒊ 网格
⒋ 引力域
引力域,将靠近某一点的任意输入位置, 吸引, 到
该点上来, 好象在该点的周围产生一个, 引力域, 。
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31
⒌ 橡皮筋技术
橡皮筋技术,针对输入要求, 动态地, 连续地将
输入过程表现出来, 直到产生用户满意的输入结
果为止 。
⒍ 草拟技术
草拟技术 用以实现用户任意画图的要求 。
? 两种保存方式
? 两种采样方式
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⒎ 拖动
拖动 是将图形对象在空间移动的过程动态地, 连续
地表示出来, 直到满足用户的位置要求为止 。
⒏ 旋转
⒐ 形变
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33
3.2.2 三维交互技术
困难
? 用户难以区分屏幕上光标选择到对象的深度值和其
他显示对象的深度值 。
? 键盘, 鼠标, 数字化仪等交互设备均为二维的, 不
能适应三维交互工作的需要 。
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习题
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第 3章 交互式技术
提出问题
? 如何设计一个好的用户接口
? 为什么要定义逻辑输入设备
? 交互式绘图技术有哪些？
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2
3.1 用户接口设计
用户接口 确定用户与计算机如何进行信息交换。
包括用户通过什么途径与图形系统进行联系，通
过什么手段来操作系统的功能实现等。
最重要的就是高效率和对用户的友好性
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3.1.1 用户模型
用户模型 （ User Mode） 是用户接口设计的基
础, 它提供给用户有关他所处理的对象以及作
用于这些对象的处理过程的一个概念性模型 。
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3.1.2 显示屏幕的有效利用
考虑如下几个问题,
1,信息显示的布局合理性 。
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5
2,充分而又正确地使用图符
一类 应用图符 （ application icons）
一类 控制图符 （ control icons）
25 % 50 % 25 %
-
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3,恰当地使用各种表示方法进行选择性信息显示 。
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7
3.1.3 反馈
反馈,就是动态地显示系统运行中所发生的一些变化,
以便更有效地进行交互作用 。
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8
3.1.4 一致性原则
一致性原则 是指在设计系统的各个环节时, 应遵
从统一的, 简单的规则, 保证不出现例外和特殊
的情况 。
按用户认为最正常, 最合乎逻辑的方式去做
2013-3-1 华中科技大学计算机学院 陆枫
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9
3.1.5 减少记忆量
重要的是 唤醒用户的识别而不是记忆 。
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10
3.1.6 回退和出错处理
? 回退 （ undo） 机制
? 取消机制
? 确认机制
? 设计好的 诊断程序
? 提供出错消息
? 对可能导致错误的一些动作进行 预测
? 约束机制,动作与对象相一致
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3.1.7 联机帮助
为用户提供 联机帮助 (On-Line Help)措施, 能在
用户操作过程中的任何时刻提供请求帮助 。
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12
3.1.8 视觉效果设计
这里强调的是色彩的使用 。
? 选择色彩对比时以色调对比为主 。
? 就色调而言, 最容易引起视觉疲劳的是兰色和紫色,
其次是红色和橙色；而黄色, 绿色, 蓝绿色和淡青
色等色调不容易引起视觉疲劳 。
? 为减轻视觉疲劳, 应在视野范围内保持均匀的色彩
的明亮度 。
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3.1.8 适应不同的用户
提供多种方法使软件能适应不同熟练程度的用户 。
3.2 逻辑输入设备与输入处理
3.2.1 逻辑输入设备
PHIGS和 GKS将各种图形输入设备从逻辑上分为六种,
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表 2-1 图形输入设备的逻辑分类
名称 基本功能
定位设备 (Locator) 指定一个点的坐标位置
(x,y)
笔划设备 (Stroke) 指定一系列点的坐标
数值设备 (Valuator) 输入一个整数或实数
字符串设备 (String) 输入一串字符
选择设备 (Choice) 选择某个菜单项
拾取设备 (Pick) 选择显示着的图形的组
成部分
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设备的评价 可以从三个层次上来看,
⒈ 设备层
⒉ 任务层
⒊ 对话层
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16
具体如下
⒈ 定位设备
典型方法是定位屏幕光标 。
定位设备有鼠标器、操纵杆、跟踪球、空间球、
数字化仪的触笔或手动光标等。
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17
定位设备分为三类,
? 直接设备 和 间接设备
? 绝对坐标设备 和 相对坐标设备
? 连续设备 和 离散设备
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18
⒉ 笔划设备
笔划设备的输入等于多次调用定位设备, 产生一
系列的坐标值, 根据产生的坐标值可产生多边形
和曲线等
⒊ 定值设备
定值设备常用来输入各种参数和数据 。
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⒋ 字符串设备
即进行字符串输入
⒌ 选择设备
选择设备 用来选择菜单选项, 属性选
项和用于构图的对象形状等 。
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20
⒍ 拾取设备
用拾取技术拾取一个图形对象,
(1)利用定位设备
冲突问题,
图3 - 4 拾取的不确定情况
B
A
E
C D
P
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解决方法,
? 在图形对象生成时就对每一个对象确定其拾取
优先级
? 采用依次对拾取图形设立标志的办法 。
? 找距离最近的对象优先拾取 。 P
图3 - 5 拾取距离最近的线段( C D )
A
B
C
D
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对一条以点 (x1,y1)和点 (x2,y2)为端点的线段来说, 从点
P0(x0,y0)到该线段距离的平方由下式来计算,
2
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2
21
2
1211210210212
)()(
)()()()(
yyxx
yxxxyyyxxxyyd
???
????????
P
图3 - 5 拾取距离最近的线段( C D )
A
B
C
D
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23
(2)指定拾取窗口
拾取窗口 是以光标位置为中心的一个矩形窗口
P
图3 - 6 拾取窗口只与线段C D 相交
A
B
C
D
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(3)矩形包围
(4)直接键入结构名字
图3 - 7 矩形包围拾取（拾取A B E ）
B
A
E
C D
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3.2.2 输入模式
输入模式 即如何管理, 控制多种输入设备进行工作
常用的输入模式有请求 （ request）, 采样 （ sample）,
事件 （ event） 及其组合形式等几种 。
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26
1,请求方式 （ request mode）
输入设备在应用程序的控制下工作, 程序在输入请
求发出后一直被置于等待状态直到数据输入 。
2,取样方式 （ sample mode）
此时, 应用程序和输入设备同时工作, 当输入设备
工作时, 存储输入数据, 并 不断地更新当前数据,
当程序要求输入时, 程序采用当前数据值 。
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27
3,事件方式 （ event mode）
每次用户对输入设备的一次操作以及形成的数据叫
做一个 事件 (Event)。
思想：一般一个事件发生时，往往来不及进行处理，
于是，就要把事件按先后次序排成队列，以便先进
先出，即先到的事件进入排队，先被取出进行处理。
当某设备被置成事件方式，程序和设备同时工作
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4,输入方式的组合使用
一个应用程序同时可在几种输入模式方式下应用
几个不同的输入设备来进行工作 。
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3.3 交互式绘图技术
3.2.1 基本交互绘图技术
⒈ 回显
图3 - 8 选择图符的回显
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30
⒉ 约束
约束,在图形绘制过程中对图形的方向, 对齐方式
等进行规定和校准 。
⒊ 网格
⒋ 引力域
引力域,将靠近某一点的任意输入位置, 吸引, 到
该点上来, 好象在该点的周围产生一个, 引力域, 。
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31
⒌ 橡皮筋技术
橡皮筋技术,针对输入要求, 动态地, 连续地将
输入过程表现出来, 直到产生用户满意的输入结
果为止 。
⒍ 草拟技术
草拟技术 用以实现用户任意画图的要求 。
? 两种保存方式
? 两种采样方式
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32
⒎ 拖动
拖动 是将图形对象在空间移动的过程动态地, 连续
地表示出来, 直到满足用户的位置要求为止 。
⒏ 旋转
⒐ 形变
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33
3.2.2 三维交互技术
困难
? 用户难以区分屏幕上光标选择到对象的深度值和其
他显示对象的深度值 。
? 键盘, 鼠标, 数字化仪等交互设备均为二维的, 不
能适应三维交互工作的需要 。
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34
习题
