第十章 交互技术及图形用户接口
计算机用户接口是指计算机与其使用者之间的对 话界面,是计算机系统的重要组成部分。计算机用户 接口由最早的批处理作业方式、命令行对话形式、 逐步发展成现在的图形用户接口。图形用户接口的 广泛流行是计算机图形学迅速发展的结果，是当今 计算机技术的重大成就之一,它极大地方便了非专业 用户的使用,人们不再需要死记硬背大量的命令,而 可以通过窗口、菜单等方便地进行操作。
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10.3.2数据的输入控制方式 10. 交互式图形系统使用多种输入数据。也存在不同 的输入方式。 图形软件包中提供输入的函数可按多种输入模式 来组织，每种模式分别指明程序如何与输入设备交互。 基本的输入控制方式有三种：程序启动数据输入；程 序和输入设备同时工作；设备启动数据输入。这三种 输入模式分别称为请求模式，采样模式和事件模式。 在请求模式中，由应用程序启动数据输入。输入 过程从提出请求延续到收到所要的数据，该输入模式 与通用程序设计语言中的一般输入操作对应，程序和 输入设备交替工作，设备处于等待状态直到提出输入 请求，然后程序处于等待状态直到收到数据。
2011-3-1准 为了提高计算机图形软件在不同的计算机和图形设备 之间的可移植性,使计算机图形功能标准化，经过国际标准 化协会ISO（International Standards Organization）和 许多国家的标准化组织多年的努力，已经制定出一些为大 家所接受的计算机图形标准。 美 国 计 算 机 协 会 ACM(Association for Computing Machinery) 于1974年成立了图形标准计划委员会GSPC，并 于1977年提出核心图形系统（Core Graphics System）。 同年，原西德工业标准DIN（Deutsche Industrie Normen) 提出了GKS（Graphical Kernel System）系统。 GKS于1982年被ISO工作组通过为国际标准草案。1985 年正式批准为二维图形国际标准，是第一个计算机图形国 标 标 准 。 此 后 ， 美 国 国 家 标 准 化 协 会 ANSI(American National Standards Institute）也采用GKS为国家标准。
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1980年，ANSI 着手开发图形数据交换标准 VDM(Virtual Device Metafile）。1984年，ISO更名VDM 为CGM（Computer Graphics Metafile），并公布了 DP8632。1987年，CGM成为第二个国际图形标准。 1980年，ANSI提出图形设备接口标准VDI（Virtual Device Interface）概念。1984年,ISO更名VDI为CGI， 随后在1986年公布了CGIDP9636。 1986年，ISO公布了计算机图形系统的另一个计算机 图形国标标准PHIGS（Programmer's Hierarchical Interactive Graphics System），这是GKS的扩充。 PHIGS增加的功能有对象建模、彩色设定、表面绘制和图 形管理。此后，又将PHIGS扩展为PHIGS+，增加了三维表 面阴暗处理能力。各个计算机图形国标标准主要是定义 了标准数据接口和标准图形函数。
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10.3.1 用户接口的设计原则 良好的人机界面应该是使用方便、功能完善、反应 迅速，使用者感到得心应手。一般应遵循下面一些设计 原则。 1.适应多种熟练程度的用户 适应多种熟练程度的用户 2.一致性 3.减少记忆量 4. 回退和出错处理 5.反馈
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在采样模式下，应用程序和输入设备各自独立地 操作。输入设备可能在程序处理其它数据的同时工作。 输入设备的新数据取代前面的输入数据而被存储起来。 当程序需要一个新数据时，就从输入设备中把当前值 取走。 在事件模式下，输入设备启动数据输入并交给应 用程序，程序和输入设备也是同时工作的，但是输入 设备将数据放进一个输入队列中。所有输入数据均存 储起来。当程序需要一个新数据时，就从输入队列中 取。 在采样模式和事件模式下，任意多的设备可同时工 作，某些处于采样模式下而另一些处于事件模式下。 但是在请求模式下，在一个时间片内只能有一个设备 用来提供输入。
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10. 10.2基本交互任务 交互任务就是交互系统用户向计算机内送入相关信 息。基本交互任务包括：定位、选择、输入文本和数值 输入。 1 定位 定 位 任 务 是 指 给 应 用 程 序 指 定 位 置 坐 标 (x,y) 或 (x,y,z)。实现定位的常用交互技术是移动屏幕上的光 标到目标的位置，然后用键盘输入位置坐标值，或由具 有输入功能的定位设备直接输入位置坐标值。 2 选择 选择交互任务是从一个选择集中挑选一个元素，常 用的选择集是命令集、属性集、对象分类集和对象集等。 3 文本输入 文本输入任务是输入字符串。文本输入使用逻辑字符 串设备。
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10. 10.1输入设备的逻辑分类 在人机交互中，输入设备是必不可少的。应用软 件的输入可来自多种不同的输入设备，多个输入设备 可提供同一类数据输入。第二章中我们讨论了一些常 用的输入设备，但为了使应用软件的用户接口设计成 与特定的输入设备无关，对输入设备不是按硬件名称 而是按输入的数据类型进行逻辑分类。在计算机图形 学中，GKS和PHIGS按输入数据类型概括出下面六种输 入设备逻辑分类。 定位设备; 笔画设备; 字符串设备; 1.定位设备;2.笔画设备;3.字符串设备; 定值设备; 选择设备; 拾取设备。 4.定值设备;5.选择设备;6.拾取设备
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10. 10.3.3交互式图形用户接口 交互式图形用户接口一般使用与应用无关的通用界 面元素, 如窗口、菜单、对话框和图符等来设计，从而 使各种处理直观易懂并易于操作。目前GUI技术已经成 为比较成熟的用户接口设计技术。 10. 10.4交互式构图技术 图形系统中有一些技术用来帮助进行交互式构图。 比如，可以限制所有的线条或者是水平的或者是垂直的； 选择画直线命令后，指定两个点后自动在这两个点之间 连一条直线等。一些常用的构图技术包括 1.基本的定位方法 2.约束 3.引力场 4.橡皮筋方法; 基本的定位方法; 约束; 引力场; 橡皮筋方法; 基本的定位方法 约束 引力场 橡皮筋方法 5.拖动。 拖动。 拖动
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4 定量 定量交互任务是要在最大和最小值之间确定一个数值。 典型的定量交互技术是由键盘输入数值。定量交互任务 同逻辑定值设备相对应。 10.3 图形用户接口设计 10. 图形用户接口(Graphic User Interface,GUI)已经 成为各种软件流行的人机接口形式。图形用户接口使用 户界面已经从过去的人去适应计算机,发展到今天计算机 更好地适应人的需求。典型的图形用户界面有X窗口系统， 微软的Windows系统，苹果公司的Macintosh系统等。通 常图形用户接口包含有窗口、下拉式和弹出式菜单、图 符，以及用于确定屏幕光标位置的定位设备，如鼠标器 等。