第六章 交互技术 — 用户与计算机之间的通信如何实现 引言 人机交互 human computer interaction 指用户与计算机系统之间的通信，它是人与计算机之间各种符号和动作的双向信息交换 这里，“交互”定义为“信息交换”，并且是一种双向的信息交换： 可以由人向计算机输入信息； 也可由计算机向用户反馈信息！ “人→机” 的交互（输入） “机→人” 的交互（反馈） 引言 本章将介绍人机交互所涉及的基本问题 主要讨论基于图形设计与编辑的应用开发中所用到的人机交互技术： 基本交互设备和基本交互任务 人机交互输入模式 常见的辅助交互技术的实现等 §6 交互技术 本章要点提示： §6-1 交互设备 §6-2 交互技术 §6-1 交互设备 本节要点提示： 一、交互设备 基本图形输入设备 三维交互设备 二、输入控制 介绍四种常用的输入控制模式 一、交互设备 基本的图形输入设备： 定位设备 （ Locator ） 笔画设备 （ Stroke ） 定值设备 （ Valuator ） 选择设备 （ Choice ） 拾取设备 （ Pick ） 字符串设备（ String ） 1. 定位设备 ( Locator ) 定位设备用于指定用户空间的一个位置! 例如：指定一个圆的圆心等 输入方式：直接或间接在屏幕上定位，设置数值坐标等 定位设备分类 直接定位设备 通过直接点取屏幕位置实现定位！ 例如：光笔、触摸屏 间接定位设备 通过控制屏幕上光标的移动实现定位！ 例如：鼠标、操纵杆、手柄、键盘方向键等 定位设备 2. 笔画设备（Stroke） 笔画设备用于指定用户空间中一组有序的点的位置 例如：指定一条折线的几个顶点，指定一条自由曲线的控制点等 输入方式：同定位设备 物理设备：同定位设备 3. 定值设备（Valuator） 定值设备为应用程序输入一个值 例如：输入旋转角度、比例系数、字体大小等 输入方式 直接输入数值 通过字符串取值 通过比例尺输入等 物理设备 旋钮、键盘、数字化仪、鼠标等 定值的几种方法 4. 选择设备（Choice） 选择设备为应用程序在多个选项中选定一项 例如：选择菜单或图形元素等 输入方式 包括直接或间接在屏幕上进行选择 物理设备 包括光笔、触摸屏、数字化仪、鼠标、操纵杆、跟踪球、字符串输入设备、编程功能键、声音识别仪等 5．拾取设备（Pick） 拾取设备在处理的模型中选取一个对象，从而为应用程序的操作处理确定目标 输入方式 直接或间接在屏幕上选取 物理设备 各种定位设备等 拾取对象 6．字符串设备（String) 字符串设备向应用程序输入字符串！ 例如：为某对象命名、加注文字等 输入方式: 键盘、手写、声音、菜单输入 物理设备： 键盘、光笔、数字化仪、声音识别仪等 三维交互设备 图形输入设备除了上述6类之外，还包括三维输入设备，以便进行三维空间定位、拾取等操作！ 物理设备： 三维位置测试仪 数据手套 数据头盔等 三维“人机交互”设备 二、输入控制 在设计一个交互系统时，应用程序必须指定用于输入数据的物理设备类型及其逻辑分类，其他的参数则取决于输入数据！ 在应用程序和输入设备之间，输入控制的模式是多样的！ 输入控制模式 常用输入控制模式： 请求模式（request mode） 采样模式（sample mode） 事件模式（event mode） 混合模式 1. 请求模式 在请求模式下： 应用程序和输入设备轮流处于工作状态和等待状态； 由程序支配输入设备的启动！ 事件模式的工作过程 §6-2 交互技术 交互技术 指使用输入设备进行输入的技术！ 在用户进行输入的过程中，计算机应反馈相应的操作信息！ 例如：在用鼠标执行定位操作时，屏幕上的光标随着鼠标的移动而移动，以便让操作员了解光标目前的位置！ 常用交互技术 定位技术 定值技术 拾取技术 拖拽技术 橡皮筋技术 网格与吸附技术 1. 拖拽技术 拖拽技术 指将形体在空间移动的过程动态地、连续地表示出来！ 这样能让用户在操作过程中感觉更为直观，从而使得对象的定位更为精确 例：拖拽图元到九游体育,九游体育股份有限公司,九游体育官方网站,九游Sports新的位置 2. 橡皮筋技术 橡皮筋技术 指动态、连续地改变相关点的设备坐标！ 交互式绘图中，可以动态地显示所绘几何图形！ 常用橡皮筋技术 橡皮筋直线 橡皮筋圆 橡皮筋矩形、橡皮筋多边形等 例：橡皮筋技术演示 新的交互技术 ① 视 线 跟 踪 新的交互技术 新的交互技术 新的交互技术 本章小结 什么是“人机交互”？ 常用的交互式输入设备有哪些？ 常用输入控制模式有哪些？工作过程？ 常用的交互式绘图技术有哪些？ 请留心观察交互式输入的新技术！ THE END Thank You！ 在事件模式下，输入设备和程序独立运行： 输入设备所产生的数据被组织成事件节点，插入事件队列中等待程序的处理； 程序运行到事件处理语句时，就从事件队列中取出队首事件进行处理； 如果事件队列为空，程序则等待一定的时间片，等待事件的发生！ 事件模式的工作过程 现代的计算机图形输入系统往往不是单一地使用一种输入控制方式，而是将多种输入控制方式混合使用！ 即：一个应用程序可以使用多种控制方式，使用几种不同的输入设备！ 4. 混合模式 菜单技术 窗口与对话框 选择技术 ………… + 按动按钮 选中图形 + 移动光标 图形随之移动 图形放置到位 释放按钮 ② 手势识别 应用实例： 依据手的运动识别数字的手机 ③ 语音识别 ④ 表情识别 ⑥ 手写识别 ⑤ 自然语言理解 * 相互关联： 交互技术是完成交互任务的手段； 交互技术的实现很大程度上依赖于交互设备及其支撑环境！ 触 摸 板 键 盘 指 点 杆 手写平板电脑 轨 迹 球 旋 钮 菜 单 选 项 绘图选项 对话框选项 笔型字符识别器 三维交互设备 三维鼠标 力反馈设备 三维显示器 当程序运行时，输入设备处于等待状态，等待程序的请求； 当程序运行到request语句时就向输入设备提出输入请求，同时程序停止运行，等待输入设备输入数据； 输入设备立即进入工作状态，直到请求满足之后，程序继续运行； 输入设备重新处于等待状态 请求模式的工作过程 程序工作； 输入设备等待程序请求 遇 到 请 求 指 令 （ request ） 输入设备工作； 程序等待接收数据 请求满足 请求指令完成 当把一台或多台输入设备定义为采样模式后，这些设备会连续不断地把信息输入进来，而不必等待应用程序的输入语句； 当应用程序遇到采样命令时，就把相应物理设备当前值作为采样数值！ 2. 采样模式 在采样模式工作过程中，程序和输入设备同时运行； 输入设备不断产生数据，并把数据输入数据缓存区，数据缓存区的内容不断刷新； 程序在运行时如果遇到采样语句，就到数据缓存区中读取数据！ 采样模式的工作过程 程序工作 数据采样 数 据 生 成 数据缓存区 输入设备工作 事件模式下，输入设备和应用程序并行工作； 用户在输入设备上完成一个输入动作(如按一下按钮)便产生一个事件，并存入事件队列中，该队列是以事件发生的先后排序； 不同的应用程序可到队列中来查询和提取与之相关的事件，进行处理！ 3. 事件模式 程序工作 事件处理 输入设备工作 数据生成 事件队列

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