计算机图形学 第二章2
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最新计算机图形学第二章
2.1.3 随机扫描的显示系统
工作原理
应用程序发出绘图命令，→解析成显示处理器可 接受命令格式，存放在刷新存储器中。刷新存储器中所 有的绘图命令组成一个显示文件，由显示处理器负责解 释执行(刷新)， →驱动电子枪在屏幕上绘图。
修改图形，实际是修改显示文件中的某些绘图命令。
2.1.4 光栅扫描的显示系统
现在市场上的主流显象管
纯平显象管
表面：纯平面
时间：90年代后期
代表：Sony公司的FD Trinitron，Mitsubishi公司的 Diamondtron，Samsung公司的DanyFlat，LG公司的Flatron
今后的主流显象管
*LCD显示器*
采用空气等离子体技术， 空气等离子体可想象成一个个微型霓虹灯，
红绿蓝三种不同颜色的像素。 显示屏薄，挂在墙上。
发光聚合物技术，坚不可摧；柔韧性好， 可以卷起来；显示画面具有无与伦比的清 晰度。真正的平面直角。
2.1.3 随机扫描的显示系统
特点：电子束可随意移动，只扫描荧屏上要显示的部分。
逻辑部件：刷新存储器(Refreshing Buffer),显示处理器 （DPU:Display Processing Uuit）和CRT
单色系统：查色表固化 彩显：可修改、创建查色表。
2.1.4 光栅扫描的显示系统 彩显：
•带宽T与分辨率、帧频F的关系
TM NF
带宽问题 –高分辨率和高的刷新频率要求有高带宽 --依然是个问题！ –解决方法：隔行扫描（现在已经基本不用，主流 显示器都采用逐行扫描方式） –隔行扫描的：把一帧分两场，即奇数场与偶数场 –场频：==2*帧频
为真彩系统
*纯平显示器*
走向平面的显像管
02-计算机图形学基础(第二版)PPT课件
透镜组
光 孔
触钮开关
导线
笔体 光导纤维
图2.3 光笔的结构
2021/7/22
7
图形输入设备
触摸屏(touch screen) 当用手指或者小杆触摸屏幕时，触点位置
便以光学的（红外线式触摸屏）、电子的（电 阻式触摸屏和电容式触摸屏）或声音的（声音 探测式）方式记录下来。
2021/7/22
8
图形输入设备
随机扫描（random-scan）的图形显示器中电 子束的定位和偏转具有随机性，即电子束的扫 描轨迹随显示内容而变化，只在需要的地方扫 描，而不必全屏扫描。
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随机扫描的图形显示器
2
Y
2
3
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t
1
X
2
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图2.16 随机扫描图形显示器的工作原理
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随机扫描的图形显示器
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2.4 显示子系统
光栅扫描图形显示子系统的结构 绘制流水线 相关概念
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53
光栅扫描图形显示子系统的结构
CPU
系统 主存
显示 控的光栅图形显示子系统
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光栅扫描图形显示子系统的结构
CPU
系统 主存
帧缓存
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液晶显示器——原理
液晶分子的排列在微弱的外部电场、磁场或者 应力、温度变化等作用下非常容易改变。当液 晶分子的某种排列状态在电场作用下变为另一 种状态时，液晶的光学性质随之改变，这种产 生光被电场调制的现象称为液晶的电光效应。
2021/7/22
计算机图形学基础（第2版）课后习题答案__陆枫__何云峰
计算机图形学基础（第2版）课后习题答案__陆枫__何云峰第⼀章绪论概念：计算机图形学、图形、图像、点阵法、参数法、图形的⼏何要素、⾮⼏何要素、数字图像处理；计算机图形学和计算机视觉的概念及三者之间的关系；计算机图形系统的功能、计算机图形系统的总体结构。
第⼆章图形设备图形输⼊设备：有哪些。
图形显⽰设备：CRT的结构、原理和⼯作⽅式。
彩⾊CRT：结构、原理。
随机扫描和光栅扫描的图形显⽰器的结构和⼯作原理。
图形显⽰⼦系统：分辨率、像素与帧缓存、颜⾊查找表等基本概念，分辨率的计算第三章交互式技术什么是输⼊模式的问题，有哪⼏种输⼊模式。
第四章图形的表⽰与数据结构⾃学，建议⾄少阅读⼀遍第五章基本图形⽣成算法概念：点阵字符和⽮量字符；直线和圆的扫描转换算法；多边形的扫描转换：有效边表算法；区域填充：4／8连通的边界／泛填充算法；内外测试：奇偶规则，⾮零环绕数规则；反⾛样：反⾛样和⾛样的概念，过取样和区域取样。
5.1.2 中点 Bresenham 算法（P109）5.1.2 改进 Bresenham 算法（P112）习题解答习题5（P144）5.3 试⽤中点Bresenham算法画直线段的原理推导斜率为负且⼤于1的直线段绘制过程（要求写清原理、误差函数、递推公式及最终画图过程）。
（P111）解： k<=-1 |△y|/|△x|>=1 y为最⼤位移⽅向故有构造判别式：推导d各种情况的⽅法(设理想直线与y=yi+1的交点为Q)：所以有： y Q-kx Q-b=0 且y M=y Qd=f(x M-kx M-b-(y Q-kx Q-b)=k(x Q-x M)所以，当k<0，d>0时，M点在Q点右侧（Q在M左），取左点 P l(x i-1,y i+1)。
d<0时，M点在Q点左侧（Q在M右），取右点 Pr(x i,y i+1)。
d=0时，M点与Q点重合（Q在M点），约定取右点 Pr(x i,y i+1) 。
计算机图形学ppt课件 第二章基本图形的生成与计算
for (x=x0; xx1, x++) drawpixel (x, int(y+0.5), color); y=y+k;
例：画直线段P0(0,0)--P1(5,2)
int(y+0.5) 0 0 1 1 2 2 y+0.5 0+0.5 0.4+0.5 0.8+0.5 1.2+0.5 1.6+0.5 2.0+0.5
角度DDA法
显然，确定x,y的初值及d值后，即可以增量方 式获得圆周上的坐标，然后取整可得象素坐标。 但要采用浮点运算、乘法运算、取整运算。
中点画圆法
利用圆的对称性，只须讨论1/8圆。第二个8分 圆 P（Xp ，Yp ）
P1
M P2
P为当前点亮象素，那么，下一个点亮的象素可 能是P1（Xp+1，Yp）或P2（Xp +1，Yp +1)。
pi 2 xi dy 2 yi dx 2dy (2b 1)dx
（2.4）
在1a象限内，dx总大于0，所以pi可以判断d1d2的符号。Pi+1为
pi 1 2 xi 1dy (2 yi 1 2 yi 2 yi )dx 2dy (2b 1)dx
2( xi 1)dy (2 yi 1 2 yi 2 yi )dx 2dy (2b 1)dx
本算法是Bresenham在1965年提出。
设直线起点（x1，y1）终点（x2，y2），直 线可表示为 y mx b
y2 y1 dy b y1 m x1 , m x2 x1 dx
此处讨论先将直线方向限于1a象限，当
xi 1 xi 1
计算机图形学基础与CAD开发 第2章 图形输入输出设备
3. 图形扫描仪
功能： 图形扫描仪是利用光电技术和数字处理技术， 以扫描方式将图形或图像或者实物信息转换为数字信号的 一种输入装置。 主要用在图形图像处理、排版印刷、人事 档案管理、图纸存档管理、文字识别、机器翻译等领域。
种类：扫描仪主要分为滚筒式扫描仪和平面扫描仪。近 几年出现了笔式扫描仪、便携式扫描仪、胶片扫描仪、底 片扫描仪和名片扫描仪。
LED显示器基本结构是一块电致发光的半导体材料， 电流通过其中的化学物质而产生的光。
本节重点学习 ： （1）基本概念 （2）光栅扫描显示器的结构、工作原理
一、光栅扫描显示器概念
➢ 显示器尺寸（显像管对角线的尺寸，以英寸为单位(1 " =2.54cm)， 如15 " 、19"显示器）
➢ 像素点（Pixel)（1024×768 640×480)
➢ 屏幕分辨率(Screen Resolution) ➢ 点阵纵横比(Aspect Ratio)
(竖直与水平方向每英寸像素点之比） ➢ 前景(Foreground )
（屏幕上被字符和图形填充的区域） ➢ 背景(Background)
当使用者在台板上移动游标到指定位置，并将十字叉的交点对准数 字化的点位时，按动按钮，数字化仪则将此时对应的命令符号和该点的 位置坐标值排列成有序的一组信息，通过接口（多用串行接口）传送到 计算机。
种类：按结构与工作原理分，有电位梯度式、静电耦合 式、超声波式及电磁感应式等，其中电磁感应式应用较多。 功能：具有定位、拾取、选择三个基本功能。 主要性能指标有:
Ch2 图形输入与输出设备
本章掌握各种图形设备的结构、工作原理、性能指标。
图形输入设备 图形显示设备 图形输出设备
2.2 图形显示设备
计算机图形学基础答案全
计算机图形学作业答案第二章图形系统第二章图形系统1． 什么是图像的分辨率？什么是图像的分辨率？解答：在水平和垂直方向上每单位长度（如英寸）所包含的像素点的数目。
在水平和垂直方向上每单位长度（如英寸）所包含的像素点的数目。
2． 计算在240像素像素//英寸下640640××480图像的大小。
图像的大小。
解答：（640/240640/240））×(480/240)(480/240)或者（或者（或者（8/38/38/3）×）×）×22英寸。
英寸。
3． 计算有512512××512像素的2×2英寸图像的分辨率。
英寸图像的分辨率。
解答：512/2或256像素像素//英寸。
英寸。
第三章 二维图形生成技术a) 一条直线的两个端点是（0，0）和（6，18），计算x 从0变到6时y 所对应的值，并画出结果。
并画出结果。
解答：由于直线的方程没有给出，所以必须找到直线的方程。
下面是寻找直线方程（由于直线的方程没有给出，所以必须找到直线的方程。
下面是寻找直线方程（y y ＝mx mx＋＋b ）的过程。
首先寻找斜率：）的过程。
首先寻找斜率： m m ＝＝ ⊿y/y/⊿⊿x x ＝＝ （y 2－y 1）/（x 2－x 1） ＝ （1818－－0）/(6/(6－－0) 0) ＝＝ 3 接着b 在y 轴的截距可以代入方程y ＝3x 3x＋＋b 求出求出 0 0 0＝＝3（0）＋）＋b b 。
因此b ＝0，所以直线方程为y ＝3x 3x。
b) 使用斜截式方程画斜率介于0°和45°之间的直线的步骤是什么？°之间的直线的步骤是什么？ 解答：1.1. 计算dx dx：：dx dx＝＝x 2－x 1。
2.2. 计算dy dy：：dy dy＝＝y 2－y 1。
3.3. 计算m ：m ＝dy/dx dy/dx。
4.4. 计算b: b b: b＝＝y 1－m ×x 15.5. 设置左下方的端点坐标为（x ，y ），同时将x end 设为x 的最大值。
计算机图形学(1-3章讲义汇总整理)
图形显示系统
图形显示系统是计算机图形处理系统中极其重要的部分。图形显示系统负责实时显示图 形处理的中间或最终结果，为用户提供可视的工作界面等。PC 机的图形显示系统逻辑上是 由监视器(Monitor，又称显示器)和显示卡(又称显示适配器)两大部分组成。目前显示器中主 要包括阴极射线管(CRT)，液晶显示器(LCD)和等离子显示器(PDP)。
图形输入板与坐标数字化仪
图形输入板与坐标数字化仪两者的工作原理与功能完全相同，它们都是将图形转变成计 算机能接收的数字量的专用设备。它们按工作原理的不同分为电磁式、超声波式、电位梯度 式、机械式等多种。数字化仪往往具在定位、拾取、选择的功能，其主要性能指标有分辨率、 精度和幅面。许多数字化仪提供多种压感。现在非常流行的汉字手写系统就是一种数字化仪。
光笔
光笔是一种手持检测光的装置，它直接在屏幕上操作，拾取位置。光笔原理简单，操作 直观，但荧光屏的分辨率、电子束扫描速度、荧光粉的特性、笔尖与荧光粉的距离和角度等 诸多因素都会影响光笔的分辨率与灵敏度。另外，光笔对于荧光屏上不发光的区域无法检测， 也不能用于液晶、等离子体等类型的显示器。
触摸屏
触摸屏利用手指等对屏幕的触摸位置进行定位。按工作原理可以分为：电阻式、电容式、 红外线式和声波表面波式。
计算机图形学的研究内容 计算机图形学的定义
计算机图形学是利用计算机来建立、处理、传输和存储从某个客观对象抽象得到的几何 和物理模型，并根据模型产生该对象图形输出的有关理论、方法和技术。1982 年，国际标 准化组织 ISO 将计算机图形学定义为：研究用计算机进行数据和图形之间相互转换的方法和 技术。
CRT 显示器
CRT 显示器由于分辨率和可靠性高、速度快、成本低等优点，多年来一直是图形显示系 统中最重要的设备。CRT 显示器的工作方式分为随机扫描和光栅扫描两种方式，目前以光栅 扫描方式为主，这是因为，虽然随机扫描图形显示器具有画线速度快、分辨率高等优点，但 难以生成具有多种灰度和颜色且色调能连续变化的图形，而光栅扫描图形显示器却可以生成 有高度真实感的图形，因而已成为 PC 机和 Macintosh 计算机以及各种工作站所使用的最重 要的信息显示设备。
图形显示系统是计算机图形处理系统中极其重要的部分。图形显示系统负责实时显示图 形处理的中间或最终结果，为用户提供可视的工作界面等。PC 机的图形显示系统逻辑上是 由监视器(Monitor，又称显示器)和显示卡(又称显示适配器)两大部分组成。目前显示器中主 要包括阴极射线管(CRT)，液晶显示器(LCD)和等离子显示器(PDP)。
图形输入板与坐标数字化仪
图形输入板与坐标数字化仪两者的工作原理与功能完全相同，它们都是将图形转变成计 算机能接收的数字量的专用设备。它们按工作原理的不同分为电磁式、超声波式、电位梯度 式、机械式等多种。数字化仪往往具在定位、拾取、选择的功能，其主要性能指标有分辨率、 精度和幅面。许多数字化仪提供多种压感。现在非常流行的汉字手写系统就是一种数字化仪。
光笔
光笔是一种手持检测光的装置，它直接在屏幕上操作，拾取位置。光笔原理简单，操作 直观，但荧光屏的分辨率、电子束扫描速度、荧光粉的特性、笔尖与荧光粉的距离和角度等 诸多因素都会影响光笔的分辨率与灵敏度。另外，光笔对于荧光屏上不发光的区域无法检测， 也不能用于液晶、等离子体等类型的显示器。
触摸屏
触摸屏利用手指等对屏幕的触摸位置进行定位。按工作原理可以分为：电阻式、电容式、 红外线式和声波表面波式。
计算机图形学的研究内容 计算机图形学的定义
计算机图形学是利用计算机来建立、处理、传输和存储从某个客观对象抽象得到的几何 和物理模型，并根据模型产生该对象图形输出的有关理论、方法和技术。1982 年，国际标 准化组织 ISO 将计算机图形学定义为：研究用计算机进行数据和图形之间相互转换的方法和 技术。
CRT 显示器
CRT 显示器由于分辨率和可靠性高、速度快、成本低等优点，多年来一直是图形显示系 统中最重要的设备。CRT 显示器的工作方式分为随机扫描和光栅扫描两种方式，目前以光栅 扫描方式为主，这是因为，虽然随机扫描图形显示器具有画线速度快、分辨率高等优点，但 难以生成具有多种灰度和颜色且色调能连续变化的图形，而光栅扫描图形显示器却可以生成 有高度真实感的图形，因而已成为 PC 机和 Macintosh 计算机以及各种工作站所使用的最重 要的信息显示设备。
第2章_基础知识-现代计算机图形学基础-黄华-清华大学出版社
5
1.2 计算机图形学系统
• 图形流水线
6
1.2 计算机图形学系统
几何局部坐标系
建模变换
世界坐标系
视图变换
眼睛坐标系
投影变换
图像坐标系
设备变换
标准设备坐标系
窗口变换
屏幕坐标系
7
提纲
1. 从图形到屏幕图像
2. 几何变换
3. 光栅化 4. 图形硬件 5. GPU并行处理
8
2.1 模型变换
• 模型局部坐标系 世界坐标系
OA OE u
ex ux
1
ey
ez
1
uy uz
Me2w
0
0 1
a e
d h
ex ey
ux uy
i l ez uz
a e
ux uy
i uz
矩阵M的第一个列向量(a,e,i)T 是向量u的基底 17
2.2 视点变换
• 世界坐标系 眼睛坐标系
– 将世界坐标系原点(0, 0, 0)world映射为眼睛位置 (ex,ey,ez)world
《现代计算机图形学基础》
第二章 基础知识
1
提纲
1. 从图形到屏幕图像
2. 几何变换 3. 光栅化 4. 图形硬件 5. GPU并行处理
2
1.1 图形与图像
• 图形（Graph）
– 由点、线、面等基本几何元素作为“图元”构 成，通过建模、测量等方式获取。
• 图像（Image）
– 由像素构成，通过照相、扫描等方式获取
• 眼睛坐标系 图像坐标系
– 将眼睛坐标系中的物体模型投影到成像平面， 形成二维图像。
透视投影
正视投影 20
2.3 投影变换
1.2 计算机图形学系统
• 图形流水线
6
1.2 计算机图形学系统
几何局部坐标系
建模变换
世界坐标系
视图变换
眼睛坐标系
投影变换
图像坐标系
设备变换
标准设备坐标系
窗口变换
屏幕坐标系
7
提纲
1. 从图形到屏幕图像
2. 几何变换
3. 光栅化 4. 图形硬件 5. GPU并行处理
8
2.1 模型变换
• 模型局部坐标系 世界坐标系
OA OE u
ex ux
1
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Me2w
0
0 1
a e
d h
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ux uy
i l ez uz
a e
ux uy
i uz
矩阵M的第一个列向量(a,e,i)T 是向量u的基底 17
2.2 视点变换
• 世界坐标系 眼睛坐标系
– 将世界坐标系原点(0, 0, 0)world映射为眼睛位置 (ex,ey,ez)world
《现代计算机图形学基础》
第二章 基础知识
1
提纲
1. 从图形到屏幕图像
2. 几何变换 3. 光栅化 4. 图形硬件 5. GPU并行处理
2
1.1 图形与图像
• 图形（Graph）
– 由点、线、面等基本几何元素作为“图元”构 成，通过建模、测量等方式获取。
• 图像（Image）
– 由像素构成，通过照相、扫描等方式获取
• 眼睛坐标系 图像坐标系
– 将眼睛坐标系中的物体模型投影到成像平面， 形成二维图像。
透视投影
正视投影 20
2.3 投影变换
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前景色、背景色、线型、线宽、填充方式、查色表等 SRGP支持的所有属性。
用图形软件包绘图
字符
属性：字体（宋体，楷体…）、字形（粗体，斜体…）、 字型（7 X 9,16 X 24…）、字间距、行间距。 点阵字符的参数
基本的交互处理
交互系统设计的基本原则：
1. 提供简单一致的交互操作序
列;(menu,button…) 2. 交互的每一阶段，清晰显示可选项； 3. 样式简洁，选项有层次、简单； 4. 给用户适当的反馈（highlight,光标形状…）； 5. 允许用户取消操作（Undo）
基本的交互处理
设置输入设备的输入方式
Void SetInputMode(enum Device inputDevice, enum InputMode intputMode)
枚举变量Device与InputMode的定义为： enum Device{ LOCATOR, //定位设备 KEYBOARD, // 键盘设备 …}; enum InputMode { INACTIVE, //非激活状态 SAMPLE, //取样方式 EVENT}; //事件驱动方式
逻辑输入设备： 设备无关性与软件可移植性 SRGP所支持的逻辑输入设备有： 定位设备、键盘设备。 逻辑输入设备到实际物理设备的映射由 设备驱动程序完成
基本的交互处理
输入方式：取样方式、事件驱动。 取样输入设备的状态，效率不高， 中断驱动：何时处理中断？增加程序设 计难度 事件驱动：后台监控程序，事件队列。 主动处理。
解决方法：菜单、按钮、加亮、变灰、光标变化等等
基本的交互处理 基本交互任务及其技术
定位交互技术
选择交互技术
文字输入交互技术
数值输入交互技术
基本交互任务及其技术
定位交互技术
定位操作就是指向应用程序指定一个点的 坐标。 定位操作是图形输入和图形操作中常 用的输入操作之一。比如为了画一个圆 要确定该圆的圆心和圆上一点的位置， 拼装一部件要确定拼装位置，等等。
基本交互任务及其技术
选择交互技术
菜单顺序： 按字母顺序 按功能分组 按使用频度 按重要程度。
基本交互任务及其技术
选择交互技术
菜单顺序： 不同的排列方法可以进行组合使用。对 于同一个系统，所有的菜单都按同一 种风格进行排序是非常重要的。按功 能分组排序的菜单对用户最有帮助。
基本交互任务及其技术
用图形软件包绘图
Void SetColorByName(cnum Colors colorName); //使用逻辑颜色名，实际对应的颜色取决于系统查色表 Void SetColor(int colorIndex); //直接使用整数值来指定，colorIndex即是指向查色表 某表项的索引值 Void SetColor(int red, int green, int blue); //直接赋颜色分量值（对真彩色系统而言)
选择交互技术
菜单层次： 在菜单项很多的时候，一次不能全部显示出 来。 用带滚动条的单层菜单，或分页菜单。 将菜单项组织成多层菜单（下拉，分级显示）
基本交互任务及其技术
选择交互技术
菜单放置： 菜单在屏幕上的显示可以是静态的（固 定菜单），也可以是动态的（下拉式 菜单，弹出式菜单）
基本交互任务及其技术
选择任务是指从一个被选集中挑选 出一个元素。在作图系统中，操作命令、 属性值、物体种类、物体等都是可能的 被选集。
基本交互任务及其技术
选择交互技术
被选集可根据其元素的变化程度分成固 定集和可变集两类。 固定集是指被选集的大小是相对固定的， 虽然可以变化，但不是经常性的。 可变集是指被选集的大小变化非常大，而且 经常变。
第二章 一个简单的二维光栅 图形软件包
第二章
一个简单的二维光栅图形软件包
SRGP（Simple Raster Graphics Package）
本章的目的不是学会使用某个具体的 图形软件包，而是在学习的过程逐步了解 图形学的有关概念和方法。
第二章
一个简单的二维光栅图形软件包
2.1 用图形软件包绘图 2.2 基本的交互处理 2.3 光栅操作
对应位图中“1”的像素用前景色（即当前设定的颜色） 显示；对应位图中“0”的像素用背景色显示。背景色由函数 void SetBackgroundColor(int colorIndex)设定
BITMAP_PATTERN_TRANSPARENT //透明方式
对应位图中“1”的像素依然用前景色显示；对应位图 中“0”的像素，颜色保持不变。
基本交互任务及其技术
文字输入交互技术
文字输入任务是指向应用程序输 入一个字符串。应用程序对输入的字 串不赋予任何的特殊意义。
基本交互任务及其பைடு நூலகம்术
数值输入交互技术
数值输入就是在某个最小值与最 大值之间指定一个数值。
基本交互任务的组合
对话框
用来设定多个参数。
基本交互任务的组合
构造技术
橡皮筋技术
用图形软件包绘图
Void MarkerCoord(int x, int y); Void Marker(Point *pt); //端点做标记。
Void Polygon(int VertexCount, VertexList vertices); //画多边形。 Void RectanglePoint(Point* leftBottom, Point* rightTop); //画矩形
用图形软件包绘图
Void CircleArc(Point *center, int radius, int startAngle,int endAngle) //画圆弧
Void EllipseArc(Rectangle *externRect, int startAngle,int endAngle) //画椭圆
基本交互任务的组合
构造技术——约束技术 引力场约束技术
对象捕捉：
基本交互任务的组合
动态操作 拖动 旋转 缩放 形变
基本交互任务的组合
动态操作 拖动
基本交互任务的组合
动态操作 旋转
基本交互任务的组合
动态操作 缩放
基本交互任务的组合
动态操作 形变
基本的交互处理
用图形软件包绘图
保存和恢复图元的属性
目的：为了提高程序的模块化程度… … Void InquireAttributes(AttributeGroup *group); Void SetAttributes(AttributeGroup *group); //AttributeGroup 为SRGP定义的结构，其中包括：
输出流 图形 硬件 设备
应用 模型
应用 程序
SRGP
输入流
用图形软件包绘图
图元的声明 图元的属性 填充图元及属性
保存和恢复图元的属性
字符
用图形软件包绘图
图元的声明
绘图纸，屏幕， 坐标系
用图形软件包绘图
图元的声明 扫描转换：将顶点（参数）表示的图形转 换为像素（点阵）表示的图形
顶点（参数） 表示的图形 用户 点阵表示 的图形 显示系统
基本交互任务及其技术
选择交互技术
可变集的选择技术 指名 拾取 边界矩形法 直接法 分类法
基本交互任务及其技术
选择交互技术
固定集的选择技术 指名技术 功能键 菜单技术 模式识别
基本交互任务及其技术
选择交互技术
菜单设计： 菜单是一种很重要的交互技术。它 可用于指定命令、确定操作对象或选 定属性等多中选一的场合。使用菜单 可较好地改善应用系统的用户接口的 友善性。
基本的交互处理
设置输入设备的属性
Void SetLocatorEchoType(enum EchoType echoType) //定位设备反馈方式的设置
echoType取值：
NO_ECHO —— 无反馈 CURSOR —— 光标反馈 // SRGP将各种形状的光标存 储 在一张资源表中，通过调用Void SetCursor(int cursorIndex)来选择所需光标 RUBBER_LINE/RUBBER_RECT —— 橡胶线/橡胶矩形
构造技术——约束技术 引力场约束技术 有时要从已有的某线段上的点或它的顶点 开始绘制另一条线段或其他图形，直接使用 定位设备来定位很难保证其重合性，引力场 约束技术则可克服上述困难。
基本交互任务的组合
构造技术——约束技术 引力场约束技术 如图带有引力场的一条线段，当定位位 置落入引力场区域时将被吸引到顶点 或线上，这就保证了所需的连续性
EVENT}; //事件驱动方式
基本的交互处理 键盘设备无反馈方式这一属性
Void SetKeyboardEchoOrigin(Point *origin)
// 设置初始化时屏幕上显示输入字符串的基点 当键盘设备被激活时，缺省的状态为空串。
选择交互技术
被选项的着重表示： 使用指点设备选择菜单时，每一菜单项占有 一定的矩形区域，若指点设备位置落入那一 项的矩形区域时该区域以醒目形式显示（比 如阴字符形式或改变颜色），一旦操作员按 下确认键，当时的醒目项就是所选项。 高光显示，反转显示，按键开关，复选。
基本交互任务及其技术
选择交互技术
菜单的大小和形状： 菜单项的大小直接影响选择的速度和正 确性。 菜单的形状一般是长条矩形。
基本交互任务及其技术
定位交互技术
实现定位的交互技术有两种： 把屏幕上的光标移到要确定的点，再按 一下键； 用键盘键入点坐标。
基本交互任务及其技术
定位交互技术
基本问题——方向性： 限制某些定位设备作任意方向的移动。 最常用的约束就是直线的水平或垂直方向 的对齐。
基本交互任务及其技术
用图形软件包绘图
字符
属性：字体（宋体，楷体…）、字形（粗体，斜体…）、 字型（7 X 9,16 X 24…）、字间距、行间距。 点阵字符的参数
基本的交互处理
交互系统设计的基本原则：
1. 提供简单一致的交互操作序
列;(menu,button…) 2. 交互的每一阶段，清晰显示可选项； 3. 样式简洁，选项有层次、简单； 4. 给用户适当的反馈（highlight,光标形状…）； 5. 允许用户取消操作（Undo）
基本的交互处理
设置输入设备的输入方式
Void SetInputMode(enum Device inputDevice, enum InputMode intputMode)
枚举变量Device与InputMode的定义为： enum Device{ LOCATOR, //定位设备 KEYBOARD, // 键盘设备 …}; enum InputMode { INACTIVE, //非激活状态 SAMPLE, //取样方式 EVENT}; //事件驱动方式
逻辑输入设备： 设备无关性与软件可移植性 SRGP所支持的逻辑输入设备有： 定位设备、键盘设备。 逻辑输入设备到实际物理设备的映射由 设备驱动程序完成
基本的交互处理
输入方式：取样方式、事件驱动。 取样输入设备的状态，效率不高， 中断驱动：何时处理中断？增加程序设 计难度 事件驱动：后台监控程序，事件队列。 主动处理。
解决方法：菜单、按钮、加亮、变灰、光标变化等等
基本的交互处理 基本交互任务及其技术
定位交互技术
选择交互技术
文字输入交互技术
数值输入交互技术
基本交互任务及其技术
定位交互技术
定位操作就是指向应用程序指定一个点的 坐标。 定位操作是图形输入和图形操作中常 用的输入操作之一。比如为了画一个圆 要确定该圆的圆心和圆上一点的位置， 拼装一部件要确定拼装位置，等等。
基本交互任务及其技术
选择交互技术
菜单顺序： 按字母顺序 按功能分组 按使用频度 按重要程度。
基本交互任务及其技术
选择交互技术
菜单顺序： 不同的排列方法可以进行组合使用。对 于同一个系统，所有的菜单都按同一 种风格进行排序是非常重要的。按功 能分组排序的菜单对用户最有帮助。
基本交互任务及其技术
用图形软件包绘图
Void SetColorByName(cnum Colors colorName); //使用逻辑颜色名，实际对应的颜色取决于系统查色表 Void SetColor(int colorIndex); //直接使用整数值来指定，colorIndex即是指向查色表 某表项的索引值 Void SetColor(int red, int green, int blue); //直接赋颜色分量值（对真彩色系统而言)
选择交互技术
菜单层次： 在菜单项很多的时候，一次不能全部显示出 来。 用带滚动条的单层菜单，或分页菜单。 将菜单项组织成多层菜单（下拉，分级显示）
基本交互任务及其技术
选择交互技术
菜单放置： 菜单在屏幕上的显示可以是静态的（固 定菜单），也可以是动态的（下拉式 菜单，弹出式菜单）
基本交互任务及其技术
选择任务是指从一个被选集中挑选 出一个元素。在作图系统中，操作命令、 属性值、物体种类、物体等都是可能的 被选集。
基本交互任务及其技术
选择交互技术
被选集可根据其元素的变化程度分成固 定集和可变集两类。 固定集是指被选集的大小是相对固定的， 虽然可以变化，但不是经常性的。 可变集是指被选集的大小变化非常大，而且 经常变。
第二章 一个简单的二维光栅 图形软件包
第二章
一个简单的二维光栅图形软件包
SRGP（Simple Raster Graphics Package）
本章的目的不是学会使用某个具体的 图形软件包，而是在学习的过程逐步了解 图形学的有关概念和方法。
第二章
一个简单的二维光栅图形软件包
2.1 用图形软件包绘图 2.2 基本的交互处理 2.3 光栅操作
对应位图中“1”的像素用前景色（即当前设定的颜色） 显示；对应位图中“0”的像素用背景色显示。背景色由函数 void SetBackgroundColor(int colorIndex)设定
BITMAP_PATTERN_TRANSPARENT //透明方式
对应位图中“1”的像素依然用前景色显示；对应位图 中“0”的像素，颜色保持不变。
基本交互任务及其技术
文字输入交互技术
文字输入任务是指向应用程序输 入一个字符串。应用程序对输入的字 串不赋予任何的特殊意义。
基本交互任务及其பைடு நூலகம்术
数值输入交互技术
数值输入就是在某个最小值与最 大值之间指定一个数值。
基本交互任务的组合
对话框
用来设定多个参数。
基本交互任务的组合
构造技术
橡皮筋技术
用图形软件包绘图
Void MarkerCoord(int x, int y); Void Marker(Point *pt); //端点做标记。
Void Polygon(int VertexCount, VertexList vertices); //画多边形。 Void RectanglePoint(Point* leftBottom, Point* rightTop); //画矩形
用图形软件包绘图
Void CircleArc(Point *center, int radius, int startAngle,int endAngle) //画圆弧
Void EllipseArc(Rectangle *externRect, int startAngle,int endAngle) //画椭圆
基本交互任务的组合
构造技术——约束技术 引力场约束技术
对象捕捉：
基本交互任务的组合
动态操作 拖动 旋转 缩放 形变
基本交互任务的组合
动态操作 拖动
基本交互任务的组合
动态操作 旋转
基本交互任务的组合
动态操作 缩放
基本交互任务的组合
动态操作 形变
基本的交互处理
用图形软件包绘图
保存和恢复图元的属性
目的：为了提高程序的模块化程度… … Void InquireAttributes(AttributeGroup *group); Void SetAttributes(AttributeGroup *group); //AttributeGroup 为SRGP定义的结构，其中包括：
输出流 图形 硬件 设备
应用 模型
应用 程序
SRGP
输入流
用图形软件包绘图
图元的声明 图元的属性 填充图元及属性
保存和恢复图元的属性
字符
用图形软件包绘图
图元的声明
绘图纸，屏幕， 坐标系
用图形软件包绘图
图元的声明 扫描转换：将顶点（参数）表示的图形转 换为像素（点阵）表示的图形
顶点（参数） 表示的图形 用户 点阵表示 的图形 显示系统
基本交互任务及其技术
选择交互技术
可变集的选择技术 指名 拾取 边界矩形法 直接法 分类法
基本交互任务及其技术
选择交互技术
固定集的选择技术 指名技术 功能键 菜单技术 模式识别
基本交互任务及其技术
选择交互技术
菜单设计： 菜单是一种很重要的交互技术。它 可用于指定命令、确定操作对象或选 定属性等多中选一的场合。使用菜单 可较好地改善应用系统的用户接口的 友善性。
基本的交互处理
设置输入设备的属性
Void SetLocatorEchoType(enum EchoType echoType) //定位设备反馈方式的设置
echoType取值：
NO_ECHO —— 无反馈 CURSOR —— 光标反馈 // SRGP将各种形状的光标存 储 在一张资源表中，通过调用Void SetCursor(int cursorIndex)来选择所需光标 RUBBER_LINE/RUBBER_RECT —— 橡胶线/橡胶矩形
构造技术——约束技术 引力场约束技术 有时要从已有的某线段上的点或它的顶点 开始绘制另一条线段或其他图形，直接使用 定位设备来定位很难保证其重合性，引力场 约束技术则可克服上述困难。
基本交互任务的组合
构造技术——约束技术 引力场约束技术 如图带有引力场的一条线段，当定位位 置落入引力场区域时将被吸引到顶点 或线上，这就保证了所需的连续性
EVENT}; //事件驱动方式
基本的交互处理 键盘设备无反馈方式这一属性
Void SetKeyboardEchoOrigin(Point *origin)
// 设置初始化时屏幕上显示输入字符串的基点 当键盘设备被激活时，缺省的状态为空串。
选择交互技术
被选项的着重表示： 使用指点设备选择菜单时，每一菜单项占有 一定的矩形区域，若指点设备位置落入那一 项的矩形区域时该区域以醒目形式显示（比 如阴字符形式或改变颜色），一旦操作员按 下确认键，当时的醒目项就是所选项。 高光显示，反转显示，按键开关，复选。
基本交互任务及其技术
选择交互技术
菜单的大小和形状： 菜单项的大小直接影响选择的速度和正 确性。 菜单的形状一般是长条矩形。
基本交互任务及其技术
定位交互技术
实现定位的交互技术有两种： 把屏幕上的光标移到要确定的点，再按 一下键； 用键盘键入点坐标。
基本交互任务及其技术
定位交互技术
基本问题——方向性： 限制某些定位设备作任意方向的移动。 最常用的约束就是直线的水平或垂直方向 的对齐。
基本交互任务及其技术