计算机图形学 第四章 交互技术

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1、第四章交互技术　　　重点：掌握图形输入设备、交互技术、用户界面设计等内容。难点：理解六种逻辑输入设备、三种输入方式、常用的交互技术以及用户界面设计原则。课时安排：授课2学时。　　 交互技术是关于计算机与人之间的双向通讯方式。一个图形系统，用户可以利用鼠标、键盘、数字化仪、扫描仪等输入设备对图形数据进行输入、定位、拖动、拾取、修改和拷贝等各种交互操作。4.1物理输入设备　　有多种设备用于图形系统的数据输入。多数系统有一个键盘和其它种为交互输入而设计的设备。这些设备包括：鼠标、跟踪球、操纵杆

2、、数字化仪、光笔等。　　适合特殊应用的其它输入设备有：数据手套、触摸板、扫描仪和声音系统。　　1、键盘(Keyboard)　　键盘除了输入文本串外，也能用来进行屏幕坐标的输入、菜单选择及图形功能的选择。因此，作为图形输入设备的键盘，除通常的以ASCII编码的数字键和字母键外，还附有一些命令键和功能键，以完成图形操作时的某一特定功能。　　　2、鼠标（Mouse）　　鼠标是一种用来定位屏幕光标的图形输入设备，当鼠标被移动时，它能将移动的方向和距离转换成数字信号传送给计算机，从而达到定位的目的。　　鼠标通常可以用

3、按键数目及检测移动的方式来分类。　　鼠标的顶部常常会有1～3个按键，不同的软件系统可以自行定义这些按键的操作方式及其功能含义。　　机械鼠标利用底部滚轮的运动来检测移动的方向和距离；　　光电鼠标通常必须在一块印有相同间隔的网格板上移动，利用鼠标底部的发光二极管（LED）和光敏传感器，检测移动的方向和距离。　　由于鼠标检测到的是相对当前位置的运动方向和距离，因此它是一种相对坐标定位设备。　　鼠标上附加一些其它装置可以增加鼠标的功能。如下图的Z鼠标包含：三个按键、侧边的拇指轮、顶部的跟踪球以及底部的标准鼠标球。用

4、Z鼠标，可以拾取一个对象，使其按六个自由度进行旋转并按任意方向移动。Z鼠标可用在虚拟现实系统、CAD和动画领域。　　　　　　　　　　　　　　　　　3、跟踪球（Trackball）和空间球（Spaceball）　　跟踪球（Trackball）是一个装在支架上的可以自由转动的球，人的手掌摸着球转动时，带动着两个互相垂直的电位器，电位器的输出送给系统，控制屏幕光标的移动。　　　　跟踪球用作二维定位设备，而空间球提供六个自由度。与跟踪球不同的是空间球实际并不移动。当球在不同方向被推或拉时，张力标尺测量施加于空间球的

5、压力，提供空间定位和方向输入。在虚拟现实、造型、动画、CAD和其它应用中，空间球用作三维定位和选择操作。虚拟现实场景二维屏幕显示，输入来自数据手套和空间球　　4、操纵杆（Joystick）　　操纵杆由手杆安装在一个底座上构成，它用来对屏幕光标进行操纵，它只不过用一根杆控制两个方向的电位器。当操纵杆左右摆动时，改变着代表X方向的电位器；当操纵杆前后摆动时，改变着代表Y方向的电位器。　　　　5、数据手套（DataGlove）　　数据手套可用来抓住"虚拟"对象。手套由一系列检测手和手指运动的传感器构成。发送天线和

6、接收天线之间的电磁耦合，用来提供关于手的位置和方向的信息。发送和接收天线分别由一组三个相互垂直的线圈构成，形成三维笛卡儿坐标系统。来自手套的输入，可用来给虚拟场景中的对象定位或操纵该场景的对象。可在显示器上观察或用头套观察三维投影。　　　　6、数字化仪（Digitizer）　　数字化仪也叫图形输入板（graphicstablet），是一种能够方便地将用户的原始图件转换成坐标并输入计算机的常用图形设备。　　数字化仪因制作原理不同，有四种结构形式：电磁感应式、静电感应式、超声波式、磁致伸缩式。通常使用的是电磁感

7、应式结构形式。在一块布满金属网格的绝缘平板上放置一个可移动的定位设备，该设备可以是手持游标或者是指示笔。手持游标上的十字叉丝用于定位，游标上通常还有2个、4个或16个按键，每个按键都可以赋予特定的功能。指示笔上面通常也有按键。　　数字化仪是一种绝对坐标定位设备，它将手持游标或指示笔位于数字化仪平板上的坐标位置输入到计算机。工作时用户将原始图样平贴在数字化仪平板上，用游标将原始图样的几何数据精确地输入到计算机里。　　　7、图象扫描仪（ImageScanner）　　图象扫描仪是一种直接把图形（如工程图纸）或图象

8、（如照片）扫描输入到计算机中，并以象素形式存储表示的图形输入设备。　　按所支持的颜色来分类，可以分为单色扫描仪和彩色扫描仪；　　按所采用的固态器件来分类，可以分为电荷耦合器件（CCD：ChargeCoupledDevice）扫描仪、金属氧化物半导体（MOS：MetalOxideSemiconductor）电路扫描仪等；　　按扫描图件的宽度和操作方式来分类，又可分为大型扫描仪、台式扫描仪、手持式扫描仪等。　　扫描仪