多媒体应用设计原理 Ptdd 黄斌

多媒体应用设计原理 Ptdd 黄斌

学习目标 • 了解多媒体软件工程的要求和特点 • 了解多媒体作品的一般制作过程和人机界面设计原理及实现方法 • 了解几种典型多媒体应用系统(多媒体教学软件、多媒体电子出版物、多媒体数据库系统)的应用特点和方法

目录 4.1 多媒体应用的工程化设计方法 4.2 人机界面设计 4.3 多媒体应用系统

4.1 多媒体应用的工程化设计方法 从程序设计角度来看，多媒体应用设计仍属于计算机应用软件设计范畴，因此可借鉴软件工程开发方法进行。软件工程是一种用系统工程的方法来开发、操作、维护及报废软件的过程。软件工程研究的目标是：应用理论、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。软件从设计到完成可以用一种生命周期模型来描述，生命周期指的是软件的整个开发、使用、维护和报废的过程。最主要且用得最多的软件开发模型是瀑布法和螺旋法。

1.1 两种典型的软件开发模型 1.2 多媒体应用系统的设计过程与设计原则

4.1.1 两种典型的软件开发模型 1. 瀑布法 2. 螺旋法

需求分析 结构设计编码实现测试维护 1. 瀑布法瀑布法的生命周期模型如下图所示，它主要源于对减少商业软件生命周期的工业需求，是一套系统的、顺序的软件开发流程。

从上图可以看出，这个过程分为五个阶段， 在软件维护过程中间产生的错误可返回到前五步中的任何一步进行修改，然后按原来的顺序继续完成开发。基于这一模型进行的程序设计多采用结构化方式。其基本思想是自顶向下和逐步求精的设计策略，设计自然而方便，其优点是便于控制开发的复杂性和便于验证程序的正确性。瀑布法特别适合于小型软件开发组。

2. 螺旋法 螺旋式生命周期模型是科学家布恩(Boehm) 在1988年提出来的，下图描述了这种模型。

在螺旋式模型中，允许设计者很快根据用 户需求迅速建立最早的软件版本(称为原型)，然后交付用户使用和评价其正确性和可用性，并给予反馈。这个原型在功能上近似于最后版本，但缺乏细节，需要进一步进行细节开发或修正，也可能被摒弃。如此反复开发与修正，便形成最后版本，即产品。螺旋式模型不同于传统瀑布模型之处便是以演示代替说明方式，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。其演示是通过指向、按钮、拖曳和重用等方法来完成。

采用螺旋式生命周期模型开发多媒体应用 系统步骤主要有如下几步： (1). 通过调研、访问用户和与用户面谈以及查阅有效的文件、资料，获得用户需要意见. (2). 在需求分析基础上设计一个应用系统原型. (3). 将原型交给最终用户使用. (4). 从最终用户处获得反馈，更改用户需求. (5). 加入新的用户需求，建立新的原型. (6). 重复上述过程，直到该应用软件完成或报废. 以上从第一步到第五步便是一个版本，从第六步起可构成循环，每循环一次，功能增强一些，核心仍是初始计划。

采用螺旋生命周期配合面向对象的程序设 计方法，是开发多媒体应用设计的新动向。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问题领域模型，以便于对客观信息进行结构模拟和行为模拟. 使设计的软件尽可能地表现问题求解的过程。这种设计思想对多媒体应用系统的设计特别有用，采用这种方法，对象作为描述信息实体 (如各种媒体)的统一概念，可以被看做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。

用螺旋模型开发多媒体应用系统的主要工 作阶段有： (1). 需求分析 (2). 应用系统结构设计(初步设计) (3). 建立设计标准和细则(详细设计) (4). 准备多媒体数据 (5). 制作生成多媒体应用系统(编码与集成) (6). 系统的测试与应用

(1). 需求分析 需求分析是创作一种新软件产品的第一阶段。该阶段的任务就是确定用户对应用系统的具体要求和设计目标。需求分析的方法很多，如结构化程序设计在需求分析阶段采用的是结构化分析，即采用 “自顶向下”逐步分解的原则，运用相应的工具，进行设计目标描述。在用户需求提出后，设计人员还要从各种不同角度来分析问题，尽可能列出解决问题的各种策略，最后，评估各种方案的可行性，从众多的分析方案中找出一个可行性高而最有价值(创意新颖)的方案。

(2). 应用系统结构设计(初步设计) 当通过需求分析，确定了设计方案后，就要决定如何构造应用系统结构。需要强调的是多媒体应用系统设计中，必须将交互的概念融入子项目的设计之中。在确定系统整体结构设计模型之后，还要确定组织结构是线性、层次、还是网状链接，然后着手脚本设计，绘制插图，屏幕样板和定型样本。通常结构设计中要确定：目录主题(即项目的入口点)、层次结构和浏览顺序(使用户明确每个问题相关主题的层次关系及其对项目显示信息顺序的影响)及交叉跳转(使用主题词或图标做为跳转区，将相关主题连接起来)等问题。

(3). 建立设计标准和细则(详细设计) 在开发应用系统之前必须制定高质量的设计标准，以确保多媒体设计具有一致的内部设计风格。这些标准主要有：主题设计标准：当把表现的内容分为多个相互独立的主题或屏幕时，应当使声音、内容和信息保持一致的形式。字体使用标准：选择文本字体大小、颜色. 和字型.保证项目易读和美观。

声音使用标准：声音的运用要注意内容易 懂、音量不可过大或过小，并与其他声音采样在质量上保持一致。图像和动画的使用：选用图像，要在设计标准中说明它的用途。同时要说明图像如何显示及其位置，是否需要边框，颜色数，尺寸大小及其它因素。若采用动画则一定要突出动画效果。

(4). 准备多媒体数据 准备多媒体数据是多媒体应用设计中一项费时又复杂的事。无论动画文本、声音视频等媒体文件源于何处，都必须进行数字化处理、编辑. 对图像来说，扫描处理过程十分关键，不仅要进行剪裁处理，而且还要在这个过程中修饰图像，拼接合并，以便能得到更好的效果。对于声音来说，音乐的选择，配音的录制也要事先做好，必要时也可以通过合适的编辑进行特殊处理，如回声、放大、混声等。其他的媒体准备也十分类似。最后，这些媒体都必须转换为系统开发环境下要求的存储和表示形式。

(5). 制作生成多媒体应用系统(编码与集成) 在完全确定产品的内容、功能、设计标准和用户使用要求后，要选择适宜的创作工具和方法进行制作，将各种多媒体数据，根据脚本设计进行编程连接，或选用创作工具实现集成、连接. 编排与组合，从而构造出由多媒体计算机所控制的应用系统。在生成应用系统时，如果采用程序编码设计，首先要选择功能强、可灵活进行多媒体应用设计的编程语言和编程环境，如 VB，VC++ 和 Java 等。

由于进行多媒体应用系统制作时要很好地 解决多媒体压缩、集成、交互及同步等问题，编程设计不仅复杂，而且工作量大，因此多媒体创作工具应运而生。各种创作工具虽然功能和操作方法不同，但都有操作多媒体信息进行全屏幕动态综合处理的能力。根据现有的多媒体硬件环境和应用系统设计要求选择适宜的创作工具，可高效、方便地进行多媒体编辑集成和系统生成工作。

具体的多媒体应用系统制作任务可分为两 个方面：一是素材制作，二是集成制作。素材制作是各种媒体文件的制作。无论文本录入，图像扫描，声音和视频信号采集处理，均要经过多道步序才可能进行集成制作。集成制作是应用系统最后生成的过程。许多多媒体/超媒体创作工具，实际上是对已加工好的素材进行最后的处理与合成，即是集成制作工具。集成制作应尽量采用快速原型法，即在创意同时或在创意基本完成之时，就先采用少量最典型的素材，对交互性进行“模拟”制作。而全面制作必须在模拟原型获得确认后再进行。

(6). 系统的测试与应用 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设计后，一定要进行系统测试。测试工作实际从系统设计一开始就可进行，每个模块都要经过单元测试，功能测试。模块连接后要进行总体功能测试。开发周期的每个阶段. 每个模块都应经过测试，不断改进。对可执行的版本测试，修改后，形成一个可用的版本，便可投入试用，在应用中再不断地清除错误，强化软件的可用性、可靠性及功能。经过一段时间的试用、完善后，可进行商品化包装，以便上市发行。

软件发行后，测试还应继续进行。这些测 试应包括可靠性、可维护性、可修改性、效率及可用性等。可靠性是指程序所执行的和所预期的结果一样，而且前一次执行与后一次执行的结果相同. 可维护性是指如果其中某一部分有错误发生时，可以容易地将之更改过来。可修改性是指系统可以适应新的环境，随时增减改变其中的功能。效率高则是程序执行时不会使用过多的资源或时间。可用性是指一项产品可以满足用户执行其想要完成的工作。

1.2 多媒体应用系统的设计过程与设计原则 1. 多媒体应用设计的选题与分析报告 2. 脚本(script)设计 3. 创意设计

1. 多媒体应用设计的选题与分析报告 选题报告书应包括以下几项分析报告：用户分析报告：说明有哪些基本用户，在什么场合使用，用户的计算机应用水平，还有哪些潜在用户。并对用户的一般特点和使用风格进行分析. 软硬件设施分析：说明所需硬件的基本装备、辅助设备及软件环境需提供什么支持等。成本效益分析：该系统的经济效益和市场潜力如何，开发系统投入人力和资金预算，需花费的时间，所用的资金及来源，所提供信息的使用价值如何，使用系统中多媒体数据的预算等。系统内容分析：系统总体设计流程，涉及的多媒体元素，系统的组织结构等。

2. 脚本(script)设计 脚本是多媒体应用系统的主干，它必须覆盖整个多媒体系统结构。各种媒体信息的结构需要仔细安排，是组织成网状形式，还是组织成层次结构形式，取决于应用的类型。很多情况下的应用都是采用按钮式结构，由按钮确定下一级信息的内容，或者决定系统的控制走向。另一种方式是试题驱动方式，常用在教育、训练等系统中，通过使用者对试题的回答. 了解它们对信息主题的理解程度，从而决定控制走向。复杂一些的是超媒体信息组织，应尽可能地建立起联想链接关系。

脚本设计要兼顾多方面，不仅要规划出各 项内容显示的顺序和步骤，还要描述其间的分支路径和衔接的流程，以及每一步骤的详细内容。在脚本设计的过程中，还有两项需注意的问题： (1). 媒体的选择每种媒体都有其各自擅长的特定范围，在使用中要根据具体的信息内容、各媒体通信目标. 用户的偏爱心理及当时的上下文联系选择适当的媒体。 (2). 脚本的内容顺序及控制路径的设计脚本内容的编排顺序应根据具体任务，从交互性、用户友好性着眼进行设计。

3. 创意设计 创意设计是多媒体活泼性的重要来源，好的创意会大大提高系统的可用性和可视性。创意设计要在媒体的“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。对屏幕进行设计时，要确定好各种媒体的排放位置、激活方式等。在时间上也要充分安排好. 何时出音乐，何时出伴音和图像，要恰如其分。对于人机交互过程的设计，要充分发挥计算机交互的特点，充分利用其输入设备，使交互过程直观灵活、人性化。

4.2 人机界面设计 人机界面指用户与计算机系统的接口，它是联系用户和计算机硬件、软件的一个综合环境. 在多媒体系统中，用户界面的设计是一门艺术，它涉及到多个学科的内容。 4.2.1 界面设计的一般过程 4.2.2 人机界面设计原则 4.2.3 界面结构的设计与实现

4.2.1 界面设计的一般过程 在人机界面设计中，首先要进行界面设计分析，即收集到有关用户及其应用环境信息之后. 进行用户特性分析，用户任务分析等。任务分析中对界面设计要有界面规范说明，选择界面设计类型，并确定设计的主要组成部分。由于人机界面是为适合人的需要而建立的. 所以要弄清楚使用该界面的用户类型，要了解用户使用系统的频率、用途，并对用户的综合知识和智力进行测试。这些均是用户分析中的内容，在此基础上产生任务规范说明，进行任务设计。

任务设计应在考虑工作方式及系统环境的 支持等因素下进行。任务设计的目的在于重新组织任务规范说明以产生一个更有逻辑性的编排。设计应分别给出人与计算机的活动，使设计者较好地理解在设计一个界面时遇到的问题，这样形成系统操作手册和用户指南的基础。

任务设计后，要决定界面类型。目前有多 种人机界面设计类型，如问答型、菜单按钮型、图标型、表格填写型、命令语言型，自然语言型等。大多数界面使用一种以上的设计类型。对其使用的标准主要考虑使用的难易程度、学习的难易程度、操作速度(即完成一个操作时，在操作步序、击键和反应时间等方面效率有多高)、复杂程度、控制能力及开发的难易程度。因此，选择界面设计类型时要全面考虑。一方面要从用户状况出发，决定对话应提供的支持级别和复杂程度，选择一个或几个适宜的界面类型；另一方面要匹配界面任务和系统需要，对交互形式进行分类。

4.2.2 人机界面设计原则 根据用户心理学和现阶段计算机的特点，人机界面交互的设计可以归纳成以下几项原则：

1. 面向用户的原则 反馈信息和屏幕输出应面向用户、指导用户，以满足用户使用需求为目标。屏幕输出的信息是为了使用户获取运行结果，或者是获取系统当前状态，以及指导用户应如何进一步操作计算机系统。所以在满足用户需要的情况下，首先应使显示的信息量减到最小，绝不显示与用户需要无关的信息，以免增加用户的记忆负担。其次，反馈信息应能被用户正确阅读、理解和使用。第三，应使用用户所熟悉的术语来解释程序，帮助用户尽快适应和熟悉系统的环境。第四，系统内部在处理工作时要有提示信息，尽量把主动权让给用户。

2. 一致性原则 是指从任务、信息的表达，界面的控制操作等方面与用户理解熟悉的模式尽量保持一致。如显示相同类型信息时，在系统运行的不同阶段保持一致的相似方式显示，包括显示风格. 布局、位置、所用颜色等。一个界面与用户预想的表现、操作方式越一致，就越容易学习、记忆和使用。一致性不仅能减少人的学习负担，还可以通过提供熟悉的模式来增强认识能力，界面设计者的责任就是使界面尽可能地与用户原来的模式一致，若原来没有模型，就应给出一个新系统的清晰结构，并尽可能使用户容易适应。

3. 简洁性原则 界面的信息内容应该准确、简洁，并能给出强调的信息显示。准确，就是要求表达意思明确，不使用意义含混、有二义性的词汇或句子。简洁就是词汇是用户习惯的，并用尽可能少的文字表达必需的信息。必要时可以使用意义明确的缩写形式，需要强制的信息可以在显示中使用黑体字、加下划线、加大亮度、闪烁、反白及不同颜色来引起用户的注意。

4. 适当性原则 屏幕显示和布局应美观、清楚、合理，改善反馈信息的可阅读性、可理解性，并使用户能快速查找到有用信息，为此要求： (1). 显示逻辑顺序应合理。 (2). 显示内容应恰当、不应过多、过快或使屏幕过分拥挤。 (3). 提供必要的空白。空行及空格会使结构合理，阅读和寻找方便，并使用户的注意力集中在有用的信息上。 (4). 一般使用小写或混合大小写形式显示文本，避免用纯大写字方式，因为小写方式的文本容易阅读。

5. 顺序性原则 合理安排信息在屏幕上显示顺序。一般有如下因素决定信息显示的顺序。 (1). 按照使用顺序显示信息 (2). 按照习惯用法顺序 (3). 按照信息重要性顺序 (4). 按照信息的使用频度 (5). 按照信息的一般性和专用性 (6). 按字母顺序或时间顺序显示 6. 结构性原则界面设计应是结构化的，以减少复杂度，结构化应与用户知识结构相兼容。

7. 合理选择文本和图形 对系统运行结果输出信息，如果重点是要对其值作详细分析或获取准确数据，那么应该使用字符、数字式显示；如果要了解数据总特性或变化趋势，那么使用图形方式更有效。 8. 使用多窗口图形和多窗口显示，可以充分利用微机系统的软硬件资源，并在交互输出中大大改善人机界面的输出显示能力。 9. 使用彩色合理使用彩色显示可以美化人机界面外观. 改善人的视觉印象，同时加快有用信息的寻找速度，并减少错误。

4.2.3 界面结构的设计与实现 界面的结构设计包括界面对话设计，数据输入界面设计，屏幕设计和控制界面设计等。 1. 界面对话设计 2. 数据输入界面设计 3. 屏幕显示设计 4. 控制界面设计

1. 界面对话设计 人机对话是以任务顺序为基础的，一般遵循如下原则： (1). 反馈。 (2). 状态。告诉用户正处在系统的什么位置。 (3). 脱离。 (4). 默认值。 (5). 尽可能简化步序。 (6). 求助。 (7). 复原。在用户操作出错时，可返回并重新开始。

2. 数据输入界面设计 数据输入界面设计的目标是简化用户的工作，降低输入出错率，还要容忍用户的错误。常采用以下多种方法： (1). 采用列表选择。 (2). 使界面具有预见性和一致性。 (3). 防止用户出错。 (4). 提供反馈。使用户能看到自己已输入的内容，并提示有效的输入回答或数值范围。 (5). 按用户速度输入和自动格式化。用户应能控制数据输入速度并能进行自动格式化。

3. 屏幕显示设计 计算机屏幕显示的空间有限，如何设计使其发挥最大效用，又使用户感到赏心悦目，可参考如下方法： (1).布局屏幕布局必须协调，应遵循以下5项原则： 1). 平衡。 2). 预期：屏上所有对象，如窗口按钮，菜单等处理应一致化，使对象的动作可预期。 3). 经济：努力用最少的数据显示最多的信息。 4). 顺序：对象显示的顺序应依需要排列. 5). 规则化。

(2). 文字与用语 对文字与用语设计格式和内容应注意以下几点： 1). 用语的简洁性。避免用专业术语，要使用用户的行话。尽量用肯定句而不用否定句；用主动语态而不用被动语态。在按钮、功能键标示中应使用描述操作的动词，而免用名词。 2). 格式。一屏不要文字太多，在关键词处进行加粗，变字体等处理。尽量用小写字母和易认的字体。 3). 信息内容。显示的信息内容要简洁清楚，采用用户熟悉的简单句子。

(3). 颜色的使用 使用颜色应注意如下几点： 1). 限制同时显示的颜色数。一般同一画面不宜超过4到5种，可用不同层次及形状来配合颜色，增加变化。 2). 动画中活动对象颜色应鲜明，而非活动对象应暗淡。各个对象的颜色应尽量不同。 3). 尽量用常规准则所用的颜色来表示对象的属性。如红色表示警告以引起注意，绿色表示正常、通行等。对字符和一些细节描述当需要强烈的视觉敏感度时，应以黄色或白色显示，背景色用蓝色。

4. 控制界面设计 人机交互控制界面遵循的原则是：为用户提供尽可能大的控制权，使其易于访问系统的设备，易于进行人机对话。控制界面设计的主要任务如下： (1). 控制会话设计每次只有一个提问，以免使用户短期负担增加。在需要几个相关联的回答时，应重新显示前一个回答，以免短期记忆带来错误。还要注意保持提问序列的一致性。

(2). 菜单界面设计 各级菜单中的选项，应既可用字母键应答. 还可用鼠标按键定位选择。在各级菜单结构中，除将功能项与可选项正确分组外，还要对用户导航作出安排。如菜单级别及正在访问的子系统状态应在屏幕顶部显示。利用回溯工具改进菜单路径跟踪，使用户利用单键能回到上页菜单选择等. 另外，在各级菜单的深度(多少级菜单)和宽度 (每级菜单有多少选择项)设置方面要进行权衡。

(3). 图标设计 图标被用来表示对象和命令，其优点是逼真。但随着概念的抽象，图标表达能力减弱。并有含义不明确的问题。 (4). 窗口设计窗口有不重叠和重叠的两类，可动态地创建和删除。窗口有多种用途，在会话中间可根据需要动态呈现需要的窗口，并可在不同窗口中运行多个程序。这种多窗口、多任务为用户提供许多方便，用户利用窗口可自由地进行任务切换。但窗口不宜开得太多，以免使屏杂乱无章，分散用户的注意力。

(5). 直接操作界面 直接操作界面设计的主要思想是用户能看到并直接操作对象的代表，并通过在屏上绘制逼真的“虚拟世界”来支持用户的任务。这种界面的优点是使计算机系统能比其他形式的界面更直接地模拟日常操作。用户只需(用鼠标)直接指定操作对象，并点击，其动作结果能立即在显示器屏上明显可见，用户不必记住格式控制命令。 (6). 命令语言界面设计这是最强有力的控制界面，是最终的人机会话方式，尚处在试验和研究之中。

4.3 多媒体应用系统 多媒体应用系统是由各种应用领域专家和开发人员利用计算机语言或多媒体创作工具制作的最终多媒体产品，是直接面向用户的。目前，多媒体应用的主要领域有文化教育、电子出版、音像制作、影视特技、通信和信息咨询服务等。 4.3.1 多媒体教学软件 4.3.2 多媒体电子出版物 4.3.3 多媒体数据库系统

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