【正文】 第七章 交互式繪圖技術 交互式繪圖概述 交互式輸入的基本模式 基本交互繪圖技術 交互式繪圖系統(tǒng)的構造 OpenGL對交互繪圖的支持 目錄 交互式繪圖的概念 交互式繪圖的概念 ? 被動式繪圖 :依靠程序的運行自動產(chǎn)生圖形的繪圖方法。 ? 主要應用于 :那些具有成熟計算模型的設計和生產(chǎn)過程中的圖形生成。 ? 交互式繪圖 :是廣泛應用的靈活的繪圖方式，它允許用戶通過鼠標、鍵盤等交互輸入設備在實時操作下進行繪圖，即動態(tài)的輸入坐標、制定選擇功能、設置交換參數(shù)、以及圖形顯示期間對圖形進行修改、刪除、添加、存儲等在線操作，允許用戶全部徒手繪制圖形。 ? 交互式繪圖方式因 能實現(xiàn) 所見即所得的繪圖效果、充分發(fā)揮人的創(chuàng)造性和利用人的積累經(jīng)驗，在 CAD、辦公室自動化及許多其他領域得到廣泛應用。 計算機繪圖方式可分為被動式繪圖和交互式繪圖 兩種 。 定位、選擇、文本輸入、數(shù)值輸入 定位交互任務 用來給應用程序 指定一個點 的坐標位置 (x,y)或（ x,y,z)。 完成此任務的 典型方法 是定位屏幕坐標。 定位設備有 鼠標器、操縱桿、跟蹤球、空間球、數(shù)字化儀的觸針或手動光標塊等，它們可分為絕對坐標的和相對坐標的、直接的和間接的、離散的和連續(xù)的設備類型。 選擇交互任務是 從一個選擇集中選擇一個元素項目。具有代表性的選擇集是 命令集、屬性值集、目標分類集和目標實體集。 選擇集分為 固定選擇集（如命令集、屬性值集、目標分類集）和可變選擇集（如目標實體集）兩種。 常用的選擇設備有 功能鍵、熱鍵和定位設備等。 選擇交互任務 文本輸入交互任務是 輸入字符串，如輸入一個圖形的數(shù)據(jù)或標注。 文本輸入的典型設備 是鍵盤，當然還有一些其他的設備通過軟件幫助也可以進行字符串的輸入，如在屏幕上產(chǎn)生一個軟鍵盤并用定位設備模擬字符鍵盤輸入、用筆劃設備輸入字符圖形并由識別軟件進行識別輸入、用語音設備借助 “ 語音字典 ” 進行字符串輸入等。 文本輸入交互任務 定值輸入交互任務是 在最大值和最小值之間確定一個數(shù)值（整數(shù)或實數(shù)）。 用作定值設備 :帶數(shù)字鍵的鍵盤可以用作定值設備，撥號盤、滑動電位器、跟蹤球等的控制旋鈕也可用作定值設備，操縱桿、跟蹤球等設備可將壓力或運動對照一個標量范圍轉換為一個標量值，屏幕上顯示的標尺、刻度盤、拉桿或按鍵等利用定位設備也可以進行數(shù)值的輸入。 定值輸入交互任務 實用性 : 功能性和易使用性 功能性 就是必須廣泛搜集各類用戶對圖形處理方面的需求，研究、總結、提煉其中共性的需求，提供方便的圖形定義、描述、輸入、修改、操作、輸出、管理等方面的功能。如，AutoCAD 2022就是按照客戶“期望表”（ wish list）的前五項功能來設計的。 易使用性 是指界面應該友好，以適應各類用戶、滿足初學者甚至專家各層次用戶的要求。另外，還要求界面必須和人的理解、記憶、通訊及解決問題的方式相容，使系統(tǒng)易于學習、便于理解。 實用性、可靠性、一致性、簡單性、開放性 可靠性要求 系統(tǒng)盡可能減少錯誤并具有容錯性。 在系統(tǒng)正常時應對用戶輸入做出適當?shù)捻憫?，既當用戶輸入不合法或不正確時，系統(tǒng)應能繼續(xù)執(zhí)行下去并與用戶進行通訊； 一旦系統(tǒng)某部分出現(xiàn)錯誤，系統(tǒng)應能盡可能地支持連續(xù)和一致的用戶響應。 可靠性 一致性原則是指 在設計系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)時，應遵從統(tǒng)一的規(guī)則，保證不出現(xiàn)例外情況。 實現(xiàn)一致性的方法 是對整個系統(tǒng)進行自頂向下的總整體設計，定義出統(tǒng)一的風格。系統(tǒng)內部各個部分應具有相同的風格和用戶通訊，用戶界面體現(xiàn)出與用戶交互的一個統(tǒng)一的觀點。在輸出部分，一個特定的圖符應該始終只有一個固定的含義而不能依靠上下文而有所改變；使用一種顏色編碼從而使相同的顏色在不同的情況下不會有不同的含義；狀態(tài)信息顯示位置和菜單位置相對固定使用戶不必總要尋找等。對輸入部分，鍵盤上的功能鍵、控制鍵以及鼠標器上的按鈕的定義應前后一致；保持交互命令功能的統(tǒng)一；對于全程命令如幫助、狀態(tài)取消等命令可隨時發(fā)出等。一個復雜的、不一致的模型不僅難以被用戶理解，而且工作效率很低。 一致性 用戶通過界面以最簡單的方式提出自己的應用要求，便能使用圖形系統(tǒng)的全部功能。人們通常僅能同時記住 57個事件，因而界面應對大量的細節(jié)進行抽象處理，對用戶隱藏盡可能多的信息，減少用戶記憶量。提供提示和菜單是幫助用戶學習和使用的有效方式，它可告訴初學者用戶一步步該怎么做，對有經(jīng)驗的用戶隨時提醒下一步該做什么。幫助命令可以提供系統(tǒng)的進一步說明，并讓用戶操作時隨時調用。 簡單性 使系統(tǒng) 易于 被用戶理解和接受、 易于 操作和使用 開放性能夠允許 對模塊的部分屬性和功能進行方便地修改和擴充，從而使得模塊是可維護的，這種可維護性是延長模塊生命周期的重要手段。 由于用戶類型眾多，行業(yè)性質、設計標準、使用習慣及個人背景的不同，對圖形處理的要求也不盡相同。在這眾口難調的情況下，很難設計一個通用的能滿足所有用戶要求的交互式繪圖系統(tǒng)。為使系統(tǒng)擁有較長的生命期，系統(tǒng)應能隨著人們知識和技術的發(fā)展進行修改和擴展，所以要求系統(tǒng)具有開放性。 開放性 交互式輸入的基本模式 請求模式、采樣模式、事件模式 請求模式 采樣模式 事件模式 輸入模式的組合使用 請求模式 ? 在請求模式下，應用程序發(fā)出從指定輸入設備輸入數(shù)據(jù)的請求，接著便等待用戶的輸入，在得到“允許從該設備輸入”的應答后便將數(shù)據(jù)讀入。 ? 在這種模式中，應用程序和輸入設備交替工作，當系統(tǒng)要求輸入而用戶沒有及時輸入時，則整個程序被掛起以等待輸入。所以，在設計系統(tǒng)時，若要求用戶輸入則應該安排相應的顯示信息以提示用戶輸入。字符和數(shù)據(jù)的輸入適合采用這種方式。 采樣模式 ? 在采樣模式下， 應用程序和輸入設備同時工作 。當輸入設備工作時存儲輸入數(shù)據(jù)且不斷地更新當前數(shù)據(jù)，當程序要求輸入時，程序則對當前數(shù)據(jù)值進行采樣。一種設備一旦被設置成采樣輸入方式，則不用等待程序的輸入語句就可以開始輸入數(shù)據(jù)。 ? 例如， 若鼠標被置