《交互式技術(shù)》PPT課件.ppt

1、計算機圖形學基礎(chǔ),第5章 交互式技術(shù),本章主要內(nèi)容,常用的交互技術(shù) 交互技術(shù)的實現(xiàn)（鼠標繪圖） 二維圖形技術(shù)綜合應用,什么是交互技術(shù)？ 指使用輸入設(shè)備進行輸入的技術(shù)。 作用：交互式繪圖 主要內(nèi)容： 交互設(shè)備 交互任務 基本交互技術(shù)（如橡皮筋技術(shù)）的實現(xiàn),交互式繪圖,設(shè)計者在操作計算機系統(tǒng)繪圖時，人與計算機之間進行信息交換，從而完成復雜的繪圖任務。 需要：交互式技術(shù) 常見系統(tǒng)： AutoCAD 、Photoshop、3DMAX （視景仿真） Creator、Vega,交互技術(shù)、交互設(shè)備、交互任務三者關(guān)系,用戶,交互界面,系統(tǒng)程序員 圖形庫,交互設(shè)備,交互技術(shù),交互技術(shù),交互任務,圖形輸入設(shè)備的邏

2、輯分類,輸入控制,請求模式（Request Mode） 輸入設(shè)備在應用程序的控制下工作，程序在輸入請求發(fā)出后一直被置于等待狀態(tài)，直到數(shù)據(jù)輸入。 取樣模式 （Sample Mode ） 應用程序與輸入設(shè)備同時工作，當輸入設(shè)備工作時，存儲輸入數(shù)據(jù)，并不斷更新當前數(shù)據(jù)，當程序要求輸入時，程序采用當前數(shù)據(jù)值。 事件模式 （Event Mode ） 每次用戶對輸入設(shè)備的一次操作以及形成的數(shù)據(jù)稱為一個事件（Event），事件按先后順序排成隊列，先進先出，設(shè)備被設(shè)置為事件方式，程序與設(shè)備同時工作。,5.1 常用的交互技術(shù),一個交互圖形系統(tǒng)或圖形應用程序，必須允許用戶動態(tài)的輸入坐標，指定選擇功能，拾取操作對象

3、，設(shè)置變換坐標，以及在圖形顯示時對圖形的局部進行修改（例如平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等比例變換）、刪除等操作。用戶還可以允許使用橡皮筋技術(shù)，拖動技術(shù)等交互技術(shù)來進行繪圖。這種交互繪圖方式完全區(qū)別于通過程序自動運行產(chǎn)生的繪圖方式。,橡皮條技術(shù),定位技術(shù),拖拽技術(shù),定值技術(shù),菜單技術(shù),柵格技術(shù),拾取技術(shù),約束技術(shù),吸附技術(shù)（引力域）,插入符號、回顯功能,直線、圓、矩形橡皮筋,5.1 常用的交互技術(shù), 定位技術(shù),5.1 常用的交互技術(shù),用來給應用程序指定位置坐標（x，y）或（x，y，z）。 完成此任務一般情況下可采取兩種方法， 其一，用鼠標移動屏幕上的光標到滿意的位置， 然后按一下鼠標左鍵； 其二，用鍵盤直接

4、輸入滿意的位置坐標。 另外，還可以將這些技術(shù)混合在一起作用，,5.1.1 定位技術(shù),5.1.1 定位技術(shù),定位是圖形輸入和圖形操作時常用的輸入操作之一。 定位有直接定位和間接定位兩種方式。,void cursor(int x,int y) setwritemode(XOR_PUT); line(x+3,y,x-3,y); line(x,y-3,x,y+3); ,鼠標等設(shè)備的相對移動控制光標定位(異或方式顯示光標) 在屏幕指定位置畫一個十字光標：void cursor(int x,int y),5.1.2橡皮筋技術(shù),定位操作有時依賴于環(huán)境。例如，在繪圖時，已經(jīng)存在一個圓C和圓外一點A，現(xiàn)在要確定

5、另外一點B，使兩點連線AB與圓C相切。這種點的確定可通過使用橡皮條技術(shù)而變得容易實現(xiàn)。,用橡皮條技術(shù)定位(顯示線段用異或方式),橡皮筋技術(shù)(續(xù)),橡皮筋技術(shù)圖例,5.1. 3 拖拽技術(shù),拖曳技術(shù)被用于拼裝定位和其他一些操作(如布局操作)中去，以便使工作變得直觀、簡便、高效。,拖曳一個二極管符號,拖曳技術(shù),5.1.4 定值技術(shù),定值輸入用于設(shè)置物體旋轉(zhuǎn)的角度、縮放的比例因子等,刻度尺與比例尺,圓形刻度尺與比例尺,定值技術(shù) 定值技術(shù)在交互過程中應用很多，而且是必不可少的。用戶經(jīng)常需要輸入一個數(shù)值，指定一個數(shù)量，完成這種任務需要確定精度（單位），需要的設(shè)備是鍵盤或電位計。定值技術(shù)有兩種： （1）鍵入

6、數(shù)值；例如畫圓時，輸入半徑1.2等。 （2）改變電位計阻值產(chǎn)生要求的數(shù)量，可以用模擬的方式實現(xiàn)電位計功能。,5.1.5 拾取技術(shù),在圖形系統(tǒng)的許多交互操作中，經(jīng)常需要在一個分層 的對象結(jié)構(gòu)或雖不分層但很復雜的對象結(jié)構(gòu)中拾取一個基 本對象或一些基本對象的集合，然后對其施加某種操作 。,拾取一個基本對象可以通過一些方法來實現(xiàn) ： 指定名稱法 特征點法 外接矩形法 分類法 直接法,拾取技術(shù)(續(xù)),拾取操作,5.1.6 約束技術(shù),方向約束： 如X、Y方向上的約束（AutoCAD中命令為autho） 柵格約束： 輸入點用離它最近的網(wǎng)格點位置坐標代替。 （AutoCAD中命令為Grid） （距離為10i，

7、10j）柵格坐標： 10*(int(x+0.5)+5)/10 10*(int(y+0.5)+5)/10,5.1.7 菜單技術(shù),菜單是一種很重要的交互技術(shù)，它可用于指定命令、 確定操作對象或選定屬性等多中選一的場合。, 菜單的層次結(jié)構(gòu)(單層次的、多層次的 ), 菜單的表示 (字符串方法、圖符方法和圖像方法 ), 菜單的顯示控制 (固定式、彈出式 ), 菜單的選擇 菜單可通過多種設(shè)備來選擇，如使用指點設(shè)備直 接選擇、使用方向鍵順序循環(huán)選擇、使用數(shù)字鍵指定 選擇或使用功能鍵對應選擇等。,5.1.8 網(wǎng)格(Grid)與吸附(Snap)技術(shù),有時要從某已有線段上的點或它的頂點開始繪制另一 條線段或其他圖

8、形，直接使用定位設(shè)備很難保證選中 點的重合性。吸附技術(shù)則可克服這種困難。,帶有引力場的線段,網(wǎng)格與吸附技術(shù),網(wǎng)格化是幫助繪制整齊、精確圖形的一種技術(shù)。有時要從已有的某線段上的點或它的頂點開始繪制另一條線段或其他圖形，直接使用定位設(shè)備來定位很難保證其重合性。 吸附技術(shù)可保證用戶在定位坐標時只能選擇網(wǎng)格上的點，而不能選擇網(wǎng)格之間的點，這樣就可以克服單純使用定位設(shè)備時無法保證準確性的困難。,5.2 CAD（交互式圖形）系統(tǒng)分析,計算機圖形學繪圖基礎(chǔ) 可以使用MFC類庫（任何時候可以調(diào)用Win32函數(shù)，最大程度地利用Windows） 與繪圖有關(guān)的關(guān)鍵類 Document存儲數(shù)據(jù) View觀察窗口（On

9、Draw()函數(shù)：“畫”的動作） MainFrame Application代表應用程序 （用戶啟動應用程序時，Windows交用應用程序框架內(nèi)置的WinMain函數(shù)，尋找一個由CWinApp派生的全局構(gòu)造的應用程序?qū)ο螅?圖形設(shè)備接口(Graphic Device Interface :GDI),管理： 圖形設(shè)備信息、坐標系和映射模式、繪圖當前狀態(tài)（畫筆、畫刷、顏色、字體）、繪圖具體操作（畫線、畫圓等） CGdiObject派生出的對象： CBitmap CBrush CPen CRgn CFont CPalette,VC中（繪圖應用程序）最重要的類,CDC（設(shè)備環(huán)境類） 功能：其成員函數(shù)可

10、以用于對設(shè)備環(huán)境的操作、繪圖工具的使用、GDI對象的選擇等。例： CDC *pDC; pDC -LineTo(x,y); 先構(gòu)造一個CDC對象，然后能使用其成員函數(shù)，并及時刪除（太多了，系統(tǒng)回在調(diào)試窗口中報錯）,繪圖系統(tǒng)設(shè)計基本原則,結(jié)構(gòu)層次化 通用性強、使用方便 處理速度快 程序容易：讀、查、改、移植、擴充,圖形層次結(jié)構(gòu),一般物體可以分解為不同形體元素的集合，可分層表示： 圖形子圖形 床 ,床架,床頭,分層 復雜圖形-簡單圖形,簡單CAD繪圖軟件功能,基本功能 圖形繪制（點、線、多折線、圓/橢圓、圓?。?顏色、線型改變 文本 圖形放大/縮?。ㄖ乩L） 編輯（刪除、復制、移動） 高級功能 Red

11、o/Undo 圖層 三維繪圖,5.3 交互技術(shù)的實現(xiàn)（鼠標繪圖）,步驟如下： 新建一個MFC單文檔工程文件。 創(chuàng)建繪圖菜單，并添加3個子菜單。,3）利用ClassWizard為3個菜單項添加菜單響應函數(shù),4）添加代碼,/繪制直線 void CDrawView:OnDrawLine() CDC *pDC=GetDC();/獲得當前窗口的設(shè)備上下文 pDC-MoveTo(100,100);/起點 pDC-LineTo(400,400);/終點 /繪制矩形 void CDrawView:OnDrawRect() CDC *pDC=GetDC(); pDC-Rectangle(100,100,400,

12、400); /繪制圓 void CDrawView:OnDrawCircle() CDC *pDC=GetDC(); pDC-Ellipse(100,100,300,300); ,運行結(jié)果,在視圖類頭文件中添加： /添加以下成員變量 CPoint m_p1,m_p2;/起點和終點 int m_drawcurrent; /當前繪圖對象 在構(gòu)造函數(shù)中初始化成員變量。 CDrawView:CDrawView() m_drawcurrent=0; 修改原繪圖代碼： /繪制直線 void CDrawView:OnDrawLine() m_drawcurrent=1;/直線 /繪制矩形 void CDra

13、wView:OnDrawRect() m_drawcurrent=2;/矩形 /繪制圓 void CDrawView:OnDrawCircle() m_drawcurrent=3;/圓 在OnLButtonDown中添加如下代碼： void CDrawView:OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point) if(0=m_drawcurrent)return;/非繪圖狀態(tài) m_p1=point; /得到起點 CView:OnLButtonDown(nFlags, point); ,在OnLButtonUp中添加如下代碼 #include “math.h” vo

14、id CDrawView:OnLButtonUp(UINT nFlags, CPoint point) if(0=m_drawcurrent)return; m_p2=point; CDC *pDC=GetDC(); switch(m_drawcurrent) case 1:/直線 pDC-MoveTo(m_p1); pDC-LineTo(m_p2); break; case 2:/矩形 pDC-Rectangle(m_p1.x,m_p1.y,m_p2.x,m_p2.y); break; case 3:/圓 int r=(int)sqrt(m_p2.x-m_p1.x)*(m_p2.x-m_p1.x)+(m_p2.y-m_p1.y) *(m_p2.y-m_p1.y);/半徑 int x1,x2,y1,y2; x1=m_p1.x-r;y1=m_p1.y-r; x2=m_p1.x+r;y2=m_p1.y+r; pDC-Ellipse(x1,y1,x2,y2); break; CView:OnLButtonUp(nFlags, point); ,5.4 二維圖形技術(shù)綜合應用,給出兩個實例，參見教材：