多媒体应用系统设计基础第7章

第7章多媒体应用系统设计基础7.1多媒体应用系统工程化设计方法与开发过程7.2多媒体系统创作工具概述7.3多媒体脚本(Script)设计与创意设计7.4人机界面设计与交互设计7.5多媒体应用系统设计实例—“双向嵌入教学过程控制的网路教学系统”小结思考题与习题实践练习7.1.1多媒体应用软件工程化设计概述1多媒体应用软件工程化设计方法的提出•⑴软件工程化设计研究的目标–从程序设计角度看，多媒体应用设计仍属计算机应用软件设计范筹，因此可借鉴软件工程开发方法进行。–软件工程研究的目标是：如何应用理论基础、科学方法和工程设计规范来指导软件开发，以达到利用较少的时间、较低的成本获得高质量的软件产品。–软件工程的原理类似于目标驱动，产品的有效性是由程序说明书、功能原理、程序测试及软件可靠性来体现的。–开发效率的提高则通过设计方法，功能原型、面向对象的程序结构、产品的可重用性及计算机辅助软件工程(CASE)工具来实现。–软件工程是一种用系统的方法来开发、操作、维护及报废软件的过程。这一全过程被称为软件的生命周期(LifeCycle)。⑵软件生命周期模型•传统的软件生命周期模型如图所示，通常也称为瀑布式(Waterfall)生命周期。•基于这一模型进行的程序设计多采用结构化方式。其基本思想是按功能模块“自顶向下”和“逐步求精”的设计策略，设计具有自然而方便、便于控制开发的复杂性和验证程序的正确性等优点。其缺点是过分强调规格说明，需求规格说明文档编写不仅费力，而且要求设计者必须在开发早期就详细列出用户的需求，并设计出每个细节，但是设计者初期可能对用户需求了解不透彻，因此用户要求不能完全表达清楚，开发时需增加交互性和互动性。•鉴于瀑布式生命周期的缺点，1988年，科学家布恩(Boehm)提出了称为螺旋式生命周期(SpiralLifeCycleModel)的模型和概念。2多媒体应用系统工程化开发方法与开发过程•⑴适合多媒体应用系统的螺旋生命周期开发模型–螺旋式模型不同于传统瀑布模型之处便是以演示(Showing)代替传统说明方式，这非常适合于逻辑问题与动态展示的多媒体应用系统设计。其演示是通过指点(Pointing)、按钮、拖曳和重用等方法来完成，多媒体系统正符合以上条件。因此许多软件专家极力推荐用这种模型开发应用系统特别是多媒体应用系统。因为其优势是十分明显的：开发周期短、效率高、软件产品的可重用、移植性好、版本升级方便。整个生命周期便是一个不断革新的原型(EvolutionaryPrototyping)。⑵多媒体应用系统工程化主要开发方法•采用螺旋生命周期模型开发多媒体应用系统的主要方法是快速原型法－RapidPrototype。面向对象的程序设计OOP(Object-OrientedProgramming)方法•八十年代初，提出了面向对象的程序设计开发方法OO，采用螺旋生命周期再配合面向对象的程序设计OOP(Object-OrientedProgramming)方法，乃是工程化开发多媒体应用设计的主流。•面向对象方法的基本思想是：对问题领域进行自然的分割，以更接近人类思维的方式建立面向领域模型，以对客观信息进行结构模拟和行为模拟，从而使软件产品尽可能表现问题求解的过程。•显然这种设计思想对多媒体应用系统的设计特别有用，对象作为描述各种媒体的统一概念，可以被看作是可重复使用的构件，为系统的重用提供了支持，修改也十分容易。O-O方法突出的优点•①易于设计、实现和理解，增强了可读性。•这是由于其设计方法与人的思维过程自然的吻合，不必像结构化设计那样要进行转换。设计者只需处理“对象”，它可以是一个功能模块或一个完整的程序，而不是语句，从而大大提高了开发效率。有统计报道可提高效100-150%，而结构化编程仅提高10%~15%。•②软件模块性特点大大增强了软件的可靠性和可维护性。•因为每个对象都是独立的，绝大部分数据局限于对象本身内，即“功能内聚”性，从而大大减少编程过程中的数据传送。•③O-O方法提供的用户或系统可重新定义对象结构的特点，增强了系统的灵活性。⑶多媒体应用系统开发过程7.1.2多媒体应用系统的设计与实现采用螺旋模型进行多媒体应用系统工程化设计•流程如图所示1需求分析—选题与分析•⑴需求分析过程–①问题思考–②尽可能列出解决问题的各种策略–③评估各种方案的可行性–④找出最佳方案•⑵多媒体应用系统的选题规划–①选题规划–②选题报告和计划书2多媒体应用系统的内容设计和结构设计•⑴内容设计•⑵结构设计(初步设计)–①目录主题(Contentstopic)，即项目的入口点–②层次结构和浏览顺序–③交叉跳转的确定3建立设计标准和细则(详细设计)•⑴主题设计•⑵字体使用•⑶声音的运用•⑷图像和动画的使用4多媒体应用系统的制作与生成•⑴多媒体应用系统开发工具的选择•⑵多媒体应用系统制作任务–①素材准备、制作–②编码与素材集成5系统的测试与运行•无论是用编程环境，还是用创作工具，当完成一个多媒体系统详细设计后，一定要进行系统测试。其目的是发现程序中的错误、功能中的缺陷等。–⑴用户实测–⑵在多种应用环境下，进行实地测试–⑶请专家评估–⑷问卷与访谈6商品化•经过试用完善一段后，可进行商品化包装，以便发行。由于多媒体应用系统数据量大，一般要压缩后刻制成光盘出版发行，发行后交付用户使用运行并提供相应的技术支持。7.1.3多媒体系统常用的编程技术1面向对象的设计编程技术OOP•对象把数据和方法封装在一起，把内部的数据结构隐藏起来。•方法则由消息驱动，消息是对象的外部接口，这样面向对象的数据模型可提供一个公共的对象界面。•面向对象的方法巧妙地为复杂的多媒体信息提供了足够的抽象机制，当然方法的实现依赖于各自的媒体形式。•可以将各种媒体归并为一对象类，各媒体就是相应对象类的实例，从而充分发挥面向对象方法的可重用性及增量式开发的优点。2对象的连接与嵌入技术OLE•对象的连接和嵌入技术OLE(ObjectLinkingandEmbedding)是把多媒体集成在一起实现的基本方法。•使用OLE，能生成一个包含其它应用程序数据的多媒体应用程序，其中可包含许多不同格式表示的各种类型的数据。•OLE使数据能够“记住”生成它的应用程序，并且能为编辑或播放该数据而援引其应用程序，使用户无需进行应用程序转换即可在新的程序中编辑播放所连接或嵌入的数据。3超文本/超媒体链接与导航技术•⑴超文本/超媒体链接–超文本(Hypertext)是六十年代由美籍丹麦科学家Ted.Nelson提出并实现的，它是一种数据结构组织链接方法。–从本质上说，超文本是一种信息管理技术，是由若干节点及节点间的链络构成的语义网络，逻辑上节点表示信息单元、片断或其组合，链则表示节点信息之间的关系，因此节⑵超文本/超媒体导航技术•①检索导航•②导航图导航•③回撤导航•④书签导航•⑤帮助导航多媒体/超媒体知识组织结构－补充内容超本文/超媒体三要素节点链路网络知识点1知识点2=知识点3知识点4知识点5知识点6节点链路网络图节点节点节点节点节点超媒体教学优势•联想式非线性结构,促进了学习者信息加工与转换。•易于分解和揭示信息的复杂性。•利用多媒体信息呈现的多样性提高了信息传递效率和易理解性。•容易实现多样化的学习方式。超媒体教学缺点•学习者控制能力的影响在无明确的教学目标和特点时,会导致盲目性。•认知负荷加重。•迷航现象。•开放的环境会遗失重要的学习内容。采用超媒体结构组织教学内容时要注意•如何恰当地分析描述多元教学目标。•如何使学习者自己形成的认知结构与学科知识结构相匹配。•考虑避免学生偏离教学目标的导航策略。•重视人机交互界面的设计与构造。7.2.1多媒体/超媒体创作工具的功能与特性•多媒体创作工具是集成处理和统一管理文本、图形、静态图像、视频图像、动画、声音等多种媒体信息的一个或一套编辑、制作工具，也称多媒体开发平台。而在集成多媒体信息的基础上，创作工具提供了自动生成超文本组织结构功能，即进行超级链接的功能，就称为超媒体创作工具。•一个完备的令设计者满意的多媒体创作工具应具备如下几方面的功能：–提供良好的编程环境及对各种媒体数据流的控制能力。––构造或生成应用系统。––用户界面处理和人机交互功能。–7.2.2多媒体创作工具的类型•1媒体素材集成创作工具•2多媒体演示工具•3网络多媒体创作工具•4可视化编程环境1媒体素材集成创作工具•⑴基于描述语言或描述符号的创作工具•⑵基于流程图的创作工具–①80年代末美国Matrix公司推出创作工具—Layout–②MicroMedia公司推出的AuthorwareProfessional•⑶基于时间序列的创作工具–代表是MacroMedia公司的Action和DirectorAuthorware的工作界面实例（点击演示）Director工作界面实例（点击演示）2多媒体演示工具•演示工具是专门用于制作演示讲稿的工具。通常以页或卡片为单位制作电子演示文稿，再将页或卡片按所需顺序连接、集成成文稿。•目前最普及的是PowerPoint。3网络多媒体创作工具•但随着网络的普及，可视化网页开发工具成为重要发展趋势，如已推出的FrontPage、Dreamweaver、Homesite、WebBurst、Hyperwriter等。4可视化编程环境•目前使用较广泛的编程环境是微软公司推出的VisualStudio.Net和Borland公司推出的JBuilder。•专用于CAD、CAI设计的工具等。VisualStudio.Net工作界面JBuilder的工作界面CAD和CAICad在汽车工业中的辅助设计7.2.3多媒体创作工具的评测和选择•对多媒体创作工具的评测主要从性能指标，文档资料、易学、易用性，技术支持、性能价格比等几个方面进行。其中性能指标主要是评测该创作系统具备的功能，即对各种媒体数据集成控制能力及编辑能力；多种媒体数据的输入/输出能力；程序跳转能力和应用程序的动态链接能力；人机交互控制能力等。7.2.4多媒体创作工具与数据集成的发展•集成化且功能强的编辑环境•多种媒体数据输入能力•功能强大，灵活多样的交互能力•功能扩充能力•提供更强的调试工具•构件库及构件组装功能7.3.1多媒体脚本(Script)设计•1选择媒体–（1）媒体的功能–（2）媒体的结合与互补•2脚本内容顺序及控制路径的设计–（1）编排节目顺序–（2）控制路径7.3.2创意设计•创意设计应遵循如下几点：–创意要在媒体“呈现”和“交互”这两项上做文章，在屏幕设计和人机交互界面上下功夫。–创意设计应包括各种媒体信息在时间和空间上的同步表现。–要用应用软件开发的方法和技术进行类似影视作品的编剧和导演的工作，甚至包括具体的术语。–对屏幕设计及交互设计中的背景、标题、描述(文字、图形、动画)及各种控制(按钮、热字、热键)等空间组成，以及背景、音乐、解说词、动作出现的时间序列都应勾描出多种草图或场景、反复对比，择优选择确定。–要充分考虑到该应用系统设计所采用的编程环境或创作工具的功能与特点，特别是计算机资源，以免创意太脱离实际的应用设计水平。媒体创意设计还应注意到以下两点：•图像、动画、音乐及效果设计，特别讲究灵感，应尽量与专业人员讨论，互相沟通。同时应重视发挥创作组集体的智慧，召开不定期不受拘束的研讨会，群策群力。•创意设计首先要注意扣紧主题，对准设计目标，而不可一味追求新、奇、特。更不要搞噱头，以及过多使用与主题无关的冗余媒体。7.4.1人机界面设计•人机界面设计不仅要考虑到用户及任务本身，更多地是要考虑和规划信息空间结构、媒体的时间序列，提供最优组合交互处理手段，并优化显示质量。•人机界面设计不仅借助计算机技术，还要依托于心理学，认知科学，语言学、通信技术及戏剧、音乐、美术多方面的理论和方法。1多媒体人机界面设计原则•⑴用户原则•⑵信息最小量原则•⑶帮助和提示原则•⑷媒体最佳组合原则2人机界面类型界面类型优点缺点适合对象1.问答型（Y/N）问题（Y/N）容易使用对话复杂度被严格限制，使用速度不高早期的会话系统用户