笔这种自然交互方式已经存在了数千年,人们已经习惯了使用笔作为交互设备,其交互方式中体现了一种社会的文化氛围,是一种更自然、更高效的交互方式;从计算机技术的角度来看,笔交互的硬件技术已经相当成熟,各种各样的笔交互设备琳琅满目;相关的软件技术也有很大的发展,同时促进了许多相关研究领域的交融,带动了相关学科的发展。对于音乐喷泉的设计,本文运用草图这种快捷、简便、更具创造性的设计方式,利用笔式交互中的草图识别算法,在随意性与准确的设计之间取得平衡,使得对于喷泉外观的设计变得轻松自如。在分析了以往喷泉水流控制方法的基础上,本文提出了一种利用笔交互设备实时控制水流运动的设计方法,突破了以往从音乐分析和理解出发,然后才能编码的局限。本文在研究和分析了现有的多种新颖的交互方式以后,设计了一种被命名为ToolCursor的快速就地工具切换技术,它不仅可以被笔交互工具来操纵,而且可以被普通的鼠标所控制,通过对用户实验数据的分析,证实其相比普通的ToolBar在性能上有大约26.4%的提升。本文充分利用了笔交互设备的三维空间信息,给出了一种针对TiltMenu的改进方案,大大提高了交互舒适性。音乐喷泉被广泛应用于城市和景区的美化,如何对其进行模拟被越来越多的研究人员关注。音乐喷泉的粒子数量可以达到百万级别,传统的粒子系统方法几乎不可能实现对如此海量粒子的实时运动计算与绘制。本文提出一种大规模音乐喷泉的实时模拟方法,借助音乐数据建立音乐喷泉的粒子运动模型,通过充分挖掘图形处理器强大的并行处理能力,突破了海量粒子系统实时运动计算及实时绘制的瓶颈,并且针对喷泉水滴的特点,改进了绘制方法,成功地实现了对大规模音乐喷泉的实时模拟。