计算机导论 课件 第9、10章 多媒体和Web、系统分析与设计

第9章多媒体和Web主要内容多媒体和Web基础知识多媒体元素多媒体网站的设计多媒体网站的开发多媒体和Web多媒体这一术语指的是任意类型的，涉及到多种媒体的应用。这里的媒体可以指文本、图片、视频、动画和音频。无论是否在网络环境中，多媒体都被广泛应用于多种类型的应用中。本章的重点着眼于Web上的多媒体，但介绍的关于多媒体的概念和技术也是可以被应用到非Web环境中的多媒体的。基于Web的多媒体（也称富媒体）主要指的是页面上的文本和图片，以及声音、视频或动画。这些页面本身是可交互的，它们会展示通过链接请求的信息。多媒体和Web现今的绝大多数网站都包含了多媒体内容，如网页上常见的广告、网站上常见的内容，或者是上传到网站上的用户提供的内容。今天的多媒体已经成为因特网不可或缺的一部分，企业和个人都可以创建网站并给网络上的游客提供内容，因此了解不同形式的媒体元素及知道把它们加入到网站上后带来的影响是很重要的。基于Web的多媒体应用在Web上，最常见的多媒体应用有：信息传递：如新闻网站、在线教育电子商务：如网上商城的产品目录娱乐：如电视节目、电影、娱乐资源社会化媒体和虚拟世界：如社交网站网上商城中的虚拟模特基于Web的多媒体的优缺点优势：相比于其他途径，通过网页可以传递更多种类的内容。Web多媒体可以带来新的学习方式。很多想法能够通过多媒体轻松地表达出来。劣势：开发过程需要花费更多的时间和费用。保证系统性能时，存储和传输多媒体内容的花费可能会很大。需要考虑不同用户的网速。多媒体元素在网站中常见的多媒体元素有：文本图片动画音频视频文本文本可以以各式各样的字体、颜色、大小和样式表现出来。字体是由拥有同样设计的字符文本组成的集合，如TimesNewRoman、Arial、宋体以及黑体等。字体可分为衬线字体和无衬线字体：衬线字体（serif，如TimesNewRoman、宋体）指的是在字母笔画末端带有小衬线的字体。无衬线字体（sansserif，如Arial）没有衬线，经常被用在标题、页首、网页横幅等位置上。衬线字体（左）和非衬线字体（右）文本通常文本的大小是11号或12号。更小的字号文本会变得难以阅读字号太大会占据屏幕的太多空间注意网站的配色：保持文本颜色和网页背景颜色之间的高对比度。决定文本大小时，需考虑用户使用的浏览器、屏幕的大小和屏幕分辨率。图片常用的图片格式有很多，如：TIF、BMP、GIF、JPEG和PNG。扫描的图片、医用图片和用于桌面排版的图片通常都是以TIF的格式存储的。使用Windows操作系统的画图工具和其他类似的图片处理工具生成的图片通常都是以BMP格式存储的。网页上使用的图片通常都是以GIF、JPEG或PNG格式存储的。图片的文件格式和大小可以通过图像处理软件进行更改。GIFGIF（GraphicsInterchangeFormat，图像交换格式）格式是一种标准的网页图片格式，这种格式的图片经常被用在商标、横幅和其他非摄影级别的图片上。GIF是一种使用无损压缩的、高效的图片格式，即以GIF格式存储的图片，其质量不会下降。GIF格式的图片只有256种颜色。GIF图片通常是矩形的，但是它们可以利用透明的背景来使图片看起来是非矩形的。GIF图片可以是交插的（打开时是模糊的，逐渐变清晰），也可以是非交插的（从上到下逐渐加载清晰图片）PNGPNG（PortableNetworkGraphics，流式网络图像）格式是为了应对GIF格式的专利问题而于1996年特别设计出来的。PNG格式同GIF格式一样，使用无损压缩算法，但它的压缩率在很多非摄影级别的图片上要比GIF格式更高，使得图片的文件大小更小。PNG图片可以使用256色的颜色板（同GIF格式的图片一样），或是使用真彩色（同JPEG格式一样，超过一千六百万种颜色）。PNG图片也可以设置透明或交插的特性。JPEGJPEG（JointPhotographicExpertsGroup，联合图像专家组）格式是网页照片的标准格式。JPEG使用有损压缩格式，所以在压缩过程中，图像的质量会降低。可以对JPEG文件设置从0%到100%的压缩量。当选择更高的压缩量时，文件的大小将会变得更小，但图片的质量也会变得更低。JPEG图片的显示类似于交插的GIF图片，一开始会以低分辨率显示，然后图像的质量会逐渐提高。JPEG图片可以使用真彩色，因此JPEG格式通常会被用在照片和其他一些需要超过256种颜色的图片上。动画在网页中，通常用Java小程序（Javaapplets）或动态GIF加入简单的动画。Java小程序是被插入网页的用来执行特定任务的小型程序，如在证券投资中更改数值或者放大缩小网页中的元素。动态GIF是存储在一个文件中的一组GIF图片，这些图片可按照时间次序依次展示出来，模拟动画的效果。许多广告条幅就使用动态GIF来达到改变内容的效果。动画网页也可以包含更复杂的动画，例如当点击按钮或文本改变时，会有动画显示出来。这些动画大多数是用JavaScript或其他类似的脚本语言编写的，另外一些则是用Flash或Silverlight等动画开发工具制作的。浏览器需要支持JavaScript或者有合适的插件（如AdobeFlashPlayer）才能观看这些复杂的动画。音频为了加速传输，网页中的音频通常是流式的，即最初只有音频文件的一小部分会被下载和缓冲，这允许音频文件快速播放——可以先播放下载的部分，并在播放的同时下载剩余部分。常用的音频格式如：WAV（Waveform），无损格式，为大多数CD光盘所应用，WAV文件通常尺寸较大。MP3（MovingPictureExpertsGroupAudioLayer3），有损压缩格式，用来制作非常高效、高品质的压缩音频文件。WAV文件可以通过转换为MP3文件来减少其占用的空间。AIFF（AudioInterchangeFormatFile），无损格式，是为苹果计算机制作的。对应的有损格式是AIFFC（AIFF-Compressed）。高级音频编码（AAC或M4A），用MP4的标准来编码音频，是除MP3之外的另一种可用于Web的选择。视频视频也是由一张张“图片”构成的，一张“图片”称为一帧，当图片开始连续地展现（典型的是每秒24帧或更高的速率），它们看起来就像是原始的连续信息流。常用的视频格式：AVI（Audio-Videointerleave），微软开发的标准视频文件格式。FLV（FlashVideoFormat），动画视频格式。MP2（MovingPictureExpertsGroup2），高质量的压缩视频文件格式。MP4（MovingPictureExpertsGroup4），为Web传输而开发的万能格式。MOV（AppleQuickTime影片格式），苹果公司开发的适用于Web传输的万能视频格式。WMV（WindowsMediaVideo），微软公司开发的用于WindowsMediaPlayer的视频格式。多媒体网站的设计基本设计原则：访客喜欢有趣并且令人激动的应用程序时常用最新的信息来更新网站网站的易用性是决定人们是否会时常访问它的决定性因素尽早决定网站的目标受众是用台式计算机还是上网本，抑或是智能手机，以及是否需要优化内容以适应不同尺寸的设备响应式网站设计多媒体网站的设计设计网站时需考虑访客的多样性：一些功能不适用于所有浏览器。尽量不要要求用户下载不常用的插件。不同的浏览器和屏幕分辨率会产生不同大小的页面内容展现区域。考虑访客带宽的多样性。设计多媒体网站的重要步骤：确定网站的目标及目标访客。设计网站的结构和布局。设计网站的导航结构。确定网站的目标及目标访客网站设计者需要确定网站的首要目标（比如营销、产品、服务），还要确定一些补充性的元素或活动（比如游戏功能、博客，可以使得访客定期回访；在线的顾客交流等）。如果网站是为手机用户设计的，还需要决定是否要包含与位置相关的应用或者其他流行的手机应用。此外，还需要确定要将哪些社交应用整合到网站上（比如分享到新浪微博），并在多个社交平台注册网站的官方账号，以与对应平台的用户进行交流。确定网站的目标及目标访客目标访客会影响到网站多媒体元素的样式。如果网站只用于内部局域网，就不必像设计因特网网站那样精心考虑文件大小和文件格式。如果目标访客基本使用一种浏览器（比如InternetExplorer），就可以主要为这种浏览器设计网站。如果访客是青少年，可以设计得花哨一些，而商务人士更喜欢简约的网站。确定目标访客后，就需要确定网站要包含的主题。可以通过浏览类似网站、和潜在用户聊天等方式来确定网站主题。设计网站的结构和布局可以使用一些设计工具来设计网站的结构和布局，如流程图、页面布局和故事板，它们既可以用手工设计也可以借助特定的计算机软件来设计。网站的流程图（flowchart）描述了网站的页面间是如何互相连接的。设计网站的结构和布局页面布局经常用来说明网站的布局和导航结构.设计网站的结构和布局故事板是一系列描述页面或屏幕动态变化的草图。故事板常用于电影制作，但在设计多媒体网站上的动画元素时也可以使用，其形式类似于漫画书。网站的导航结构在画完网站的初步流程图后，检查一下网页间的链接是否平衡——用户应该可以在三次点击之内到达网站的大多数页面。常用的导航工具如下拉菜单、网站地图、导航栏和搜索框。如果一个网页的内容较多，可以考虑把内容分到几个页面中，以减少向下滚动和网页加载时间，页面之间可以用分页标签连接。对于长网页，确保总是有一个可以让用户回到网页顶部的链接。网站的导航结构网站地图示例多媒体网站的开发开发多媒体网站的重要步骤：确定多媒体元素制作网站测试、发布与维护确定多媒体元素开发多媒体网站的第一步是确定网站要用的多媒体元素，如图片、动画、音频和视频。可以使用图像编辑、视频编辑和音频编辑等软件编辑多媒体元素。确定多媒体元素后，要将它们以合适的大小、分辨率和格式插入到网页中。制作网站制作网站时常用的语言、标准或工具：HTML5CSS脚本语言AJAXVRML和X3D网站生成器HTML5相比于HTML，HTML5支持制作更加复杂和动态化的网页或应用，比如在无需插件的情况下添加多媒体播放功能，并增加网页的交互性。标记用途<video>插入视频<audio>插入音频<canvas>定义表格或图表<keygen>定义密钥<nav>定义导航链接HTML5的部分新标记CSSCSS（CascadingStyleSheets，层叠样式表）可以用来确定一个页面甚至是一整个网站的样式。CSS样式可以直接写在一个网页的开头（称为内部样式表），但更多情况下是保存于一个独立的文件中（称为外部样式表）。网页可以通过引用CSS文件与其建立链接——CSS文件里定义的样式会应用于所有链接的网页上。相对于HTML而言，CSS能够对网页中对象的位置进行像素级的精确控制，支持几乎所有的字体字号样式，并能够进行初步的交互设计。CSS外部样式表脚本语言脚本可以让开发人员通过在网页代码中直接编入程序命令或者脚本，从而将内容动态化。流行的脚本语言如JavaScript。编程人员可以用JavaScript往页面中添加交互性内容，比如在鼠标放在某个条目上时弹出小窗或者文件。JavaScript同CSS一样，可以嵌入网页中，也可以作为单独的文件存在。脚本语言JavaScript语言脚本语言VBScript(VisualBasicScriptingEdition)另一个当下较常用的脚本语言是VBScript，VBScript由微软公司开发,其用途与JavaScript类似一编程人员可以用它在网页中加人交互性元素。熟悉可视化编程的人员可以很容易地将VBScript脚本加人到他们的网页中。Perl(PracticalExtractionandReportLanguage，实用报表提取语言)Perl最初是为了加工文本而开发出的程序语言。因为它强大的文本处理能力,Perl已经成为编写CGI脚本(一种用于加工网页中与数据库相关的数据的脚本)最常用的语言。AJAX为了提高网页的交互性，一系列的网页标准应运而生——它们统称为AJAX（AsynchronousJavaScriptandXML，异步JavaScript和XML）。传统Web应用将用户数据提交给网络服务器，然后服务器将含有对应信息的新网页传送给用户——用户一有新的输入信息，服务器就得重新发送一个新页面给他，因此传统Web应用的速度较慢。AJAX则不同，AJAX应用在用户输入新信息时只更新现有网页没有的数据，传输内容较少，速度也就较快。VRML和X3DVRML（VirtualRealityModelingLanguage，虚拟现实建模语言）是用于在网页中模拟三维对象的语言——VRML实际上就是3D世界中的HTML。VRML对象，如车子、房子等可以以360度旋转查看。VRML的升级版是X3D。X3D支持专业绘图、XML以及其他最新的技术。网站生成器在本地创建网页及网站可以使用AdobeDreamWeaver等网页制作软件，而在云服务领域，这种软件服务就称为网站生成器。在网站生成器中，用户可以从零开始进行设计，或者选择已经设计好的模板，并对其进行改动——以图形化的方式增删控件、设置内容等。网站设计好后，云服务提供商会对其进行维护。测试、发布与维护多媒体网站成形后，并不能马上发布——需要先测试其功能与性能是否能达到要求，如：每一个超链接都要点开查看是否连接到了正确位置每一个带有动态元素的操作（比如点击或者指向）都必须要好好检测。一些公司会对网站进行“压力测试”以检查网站性能。网站管理者还可以使用特定的软件来长期监测网站数据，通过数据分析出网站瓶颈，并对此做出调整。测试、发布和维护通过在线网页检查工具检查网页的代码测试、发布与维护当网站通过测试后，就可以发布了，即把它上传到合适的网络服务器。有关网站的所有内容（HTML文件、多媒体文件、CSS文件等）都应该上传给服务器。一些网页制作软件提供了网站发布的功能，此外，还可以通过FTP或代理服务商提供的实用工具发布网站。网站发布后，就可以通过浏览器输入URL进行浏览了。网站发布也意味着维护的开始。，网站应该定期更新以保证其内容的实时性及趣味性。还要时常进行评估，以查看它哪些地方需要修改或升级。第10章系统分析与设计主要内容信息系统信息系统基础知识常见的信息系统系统开发生命周期项目开发计划系统分析系统设计系统实现与维护信息系统信息系统是由人、计算机及其他外围设备组成的能够进行信息收集、传递、存储、加工和维护的系统。信息系统能更有效率地满足客户的需求，也能帮助管理人员做出决策。教务系统、网上银行系统、网上商城等都属于信息系统。信息系统类似于动态网页——不同级别的人访问同一个信息系统，能够看到的内容是不一样的。信息系统对问题的分类按照问题的难度，信息系统将问题分为：结构化问题：所有的数据字段含义确定，其决策过程和决策方法有固定的规律可循。如银行系统中还款时间和金额的计算、养殖场中饲料配方的计算等。半结构化问题：具有一定的结构，但不够明确，其决策过程和决策方法有一定规律可循，但又不能完全确定。如企业的经费预算、商店的进货数量等。非结构化问题：结构复杂，几乎毫无规律性。如企业人员的聘用、商店的进货选择等。常见信息系统事务处理系统管理信息系统决策支持系统专家系统事务处理系统在信息系统中，事务是指双方之间的交换，这通常需要访问数据库并可能更新数据库中的数据项。常见的事务如银行转账、刷卡购物等。事务处理系统（TransactionProcessingSystem，简称TPS）提供了建立、修改、存储、处理、删除事务的方法，并能根据数据库中的数据生成详细报告。目前绝大部分事务处理系统是在线事务处理系统（OnLineTPS，简称OLTPsystem）——每个事务被建立后都会立刻被处理。事务处理系统在线事务处理系统的核心策略是提交和回滚：只有在一项事务的全部步骤都成功完成时，系统才会提交并永久地更新数据库中的数据。一旦有一步失败，整个事务就会回滚，相关记录会恢复到该事务处理前的状态。在线事务处理系统的难点：处理并发事务，即同时发生的很多事务。事务处理系统的缺点虽然可以生成详细报告，但不方便管理人员进行理解与分析，这便需要借助于管理信息系统。管理信息系统管理信息系统（ManagementInformationSystem，简称MIS）可以对事务处理系统收集到的数据进行处理、生成报告，以提供管理人员进行结构化问题的决策。管理信息系统能够提供用于解决结构化问题或日常任务的定期报告，这大大提高了管理效率。管理信息系统的缺点：不够灵活，有时无法提供管理人员最想要的信息，另外它也不支持高难度的预测或模型创建。这便需要借助于决策支持系统。决策支持系统决策支持系统（DecisionSupportSystem，简称DSS）能够对数据进行直接或间接的分析创建模型并生成预测，以帮助管理者进行决策。决策支持系统通常提供了多种多样的工具，管理者可以使用这些工具对数据进行个性化的处理与分析。决策支持系统决策支持系统只是为人们提供决策所需的信息，而不能代替决策，管理者必须自行分析数据并做出决策。这是优点也是缺点——人工判断可以保证决策更合乎常理，但这需要精通该领域问题的专业人士进行判断，并且需要良好的统计学基础。如果企业或组织不想高薪聘请这样的专家，或没有这样的需求，那么专家系统就成了更好的选择。专家系统和神经网络专家系统依据存储在计算机中的知识库对数据进行分析，根据知识库中的事实和规则来生成决策或建议。知识库中的事实和规则通常从多个该领域专家或工程师的访谈中获得。专家系统和神经网络专家系统是基于知识库中的事实和规则的。如果没有事实和规则，可以让计算机根据许多次的实验和错误尝试总结出规则——这便是神经网络。神经网络利用计算机电路来模拟人脑思考、记忆与学习的过程。例如人脸识别神经网络：开始并没有事实和规则，计算机在成千上万次的实验中总结出了规则——是否是人脸，哪张脸是男性的等等。这些总结出来的规则不一定完全正确，但会随着样本量的增加而不断修正。专家系统和神经网络人脸识别神经网络系统开发生命周期每一个信息系统的分析与设计都需要经过一个完整的系统开发生命周期（SoftwareDevelopmentLifeCycle，简称SDLC）典型的SDLC包括以下几步：评估现有系统，制定项目开发计划。分析新系统的需求。设计系统的具体结构。编码实现系统，对其进行测试、发布与维护。SDLC是可以循环的系统开发周期SDLC的循环项目开发计划在系统的项目开发计划中，需要考虑如下的一些问题：项目的简短描述，确定项目的范围。团队成员的选择与分工。项目的成本估计和收益预估。项目的进度计划。系统开发方法。系统开发方法指定了如何完成每个阶段的工作，可以引导系统开发人员走过系统开发的每个阶段。系统开发方法有很多种，如结构化方法、信息工程方法和面向对象方法等。在制定项目的进度计划时，可以使用一些工具，如PERT、WBS和甘特图。PERTPERT（ProgramEvaluationandReviewTechnique，计划评估和评审技术）分析项目的每个子任务所需的时间及先后关系，并由此确定一个最短路径——通过此路径可以用最少的时间完成整个项目。WBSWBS（WorkBreakdownStructure，工作分解结构）以类似树形图的方式将复杂的任务依次分解成一个个子任务。甘特图甘特图使用长条状的矩形来表示任务，按照时间的推移有序排列。矩形的长度表示任务的持续时间。系统分析在系统分析阶段，团队需要分析系统的需求，包括性能需求、功能需求、接口需求、界面需求等，并能根据功能需求将系统分成一个个小的模块，称为用例。需求可以通过与用户的访谈和对现有同类系统的研究获得。系统分析阶段的产物是描述了所有需求和用例的《需求规格说明书》，通过《需求规格说明书》可以明确系统的目标。在系统分析阶段，可以使用一些图表来更形象化地表达需求，这些图表还可以在随后的SDLC阶段中派上用场：系统分析需求规格说明书数据流图数据流图（DataFlowDiagram）描述了数据在系统中的流动情况。用例图用例图从用户的角度描述系统的功能.类图类图使用类和对象描述系统的静态结构，能够表现出类的属性、方法及类与类之间的相互关系。顺序图顺序图能够描述用例中所发生