文章編號：1672-5913(2008)08-0105-03

摘要：本文從課程內(nèi)容、考核方式等方面討論了我校對大學(xué)本科階段的“多媒體技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)的一些改革實踐。

關(guān)鍵詞：多媒體技術(shù)課程；同步多媒體集成語言(SMIL)；課程方案設(shè)計

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1引言

華東師范大學(xué)自1979年計算機系成立以來，就開設(shè)了“多媒體技術(shù)”課程，長期以來由于學(xué)生人數(shù)眾多及實踐條件的限制，這門課程主要以理論知識的教學(xué)為主。隨著PC機的日益普及以及多媒體技術(shù)應(yīng)用的日益廣泛，學(xué)生對多媒體技術(shù)課程實踐方面也提出了更高的要求。筆者總結(jié)多年來的教學(xué)經(jīng)驗，并借鑒國外同類課程的教學(xué)經(jīng)驗，根據(jù)目前的教學(xué)條件，針對計算機專業(yè)本科高年級學(xué)生的實際情況的基礎(chǔ)上，提出了下面的課程設(shè)計方案。

2課程設(shè)計方案

多媒體技術(shù)方面國內(nèi)外有不少教材，但覆蓋的主要內(nèi)容都差不多，其核心的主題如表1中主題列所示，而主要設(shè)計的內(nèi)容如表1課堂實驗考察的內(nèi)容列所示。以往教學(xué)主要強調(diào)多媒體的概念的講解，以及多媒體涉及的算法等，其中涉及較多的微積分公式、矩陣運算和復(fù)雜的概率問題。查閱以往的調(diào)查表，學(xué)生反應(yīng)該課程內(nèi)容過于枯燥，而且比較抽象和深奧。為了方便學(xué)生理解和提高教學(xué)效率，該課程在保持傳授內(nèi)容不變的基礎(chǔ)上，調(diào)整一下教學(xué)方式，通過課堂實驗來增強學(xué)生對于多媒體概念的理解，并在課時安排上壓縮了以往對某些算法及公式的詳細(xì)推導(dǎo)，而采用實驗對比方式讓學(xué)生對這些算法及公式有一個直觀的印象。學(xué)有余力的學(xué)生可以在課后仔細(xì)研究那些推導(dǎo)過程，也鼓勵他們研究與改進(jìn)算法。

3實施方案

多媒體技術(shù)課程由教師授課和學(xué)生課堂實踐兩部分組成。實踐方面的實施方案采用NAS為主的硬件環(huán)境，學(xué)生最終要提交一份實驗演示系統(tǒng)，架設(shè)Helix Server流媒體服務(wù)器，并利用SMIL語言進(jìn)行布局和管理，編寫簡單的PHP腳本，以WEB的方式來遠(yuǎn)程管理流媒體服務(wù)器。

3.1實驗內(nèi)容

針對表1中的教學(xué)安排設(shè)想，針對應(yīng)該完成的十大主題內(nèi)容，相應(yīng)的實踐內(nèi)容設(shè)計如下。

① 將圖片和視頻以CMY/RGB/YUV/YCbCr存儲，觀察高分辨率下效果；

② 通過電視、電腦、攝像頭等設(shè)備理解模擬視頻和數(shù)字視頻；通過麥克風(fēng)、混音器等理解聲音數(shù)字化與MIDI；

③ 利用GIMP、MSPaint等工具查看不同算法下的圖像的邊緣輪廓等；

④ 利用ImageJ觀看圖像不同壓縮率下像素頻率分布圖；

⑤ 利用Adobe Premiere采集，Vegas Video編輯視頻和重現(xiàn)素材；

⑥ 利用Audacity錄制音頻并編輯，利用Sound Forge進(jìn)行音頻壓縮；

⑦ 利用QuickTimePro，RealProducer及WindowsMediaEncoder

對視頻和音頻進(jìn)行編碼；

⑧ 配置Helix服務(wù)器，編寫SMIL文本，實現(xiàn)多媒體動態(tài)網(wǎng)頁，及了解流媒體的傳輸機制；

⑨ 利用Ekiga和Skype進(jìn)行視頻會議，考察手機接受多媒體的同步化、吞吐量、延遲、抖動和錯誤率指標(biāo)；

⑩ 編寫簡單PHP腳本，實現(xiàn)內(nèi)容管理系統(tǒng)，自動生成個性化的流媒體文件。

3.2硬件環(huán)境設(shè)計

NAS是一種將分布、獨立的數(shù)據(jù)整合為大型、集中化管理的數(shù)據(jù)中心，在架構(gòu)上類似簡單的個人電腦，只需電源與簡單的控制鈕，適合作為課堂實驗硬件環(huán)境中重要的流媒體服務(wù)器和存儲控制設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)攝像頭作為廉價的視頻采集工具，可通過路由器直接將視頻信號存儲在NAS中。話筒和音響設(shè)備作為音響的采集和重現(xiàn)工具，通過數(shù)字媒體適配器，將音頻信號送入NAS中，并可以通過電視機觀看最終的影音效果。掃描儀和打印機可以讓學(xué)生手工修改某些圖像或者加入自己的簽名，而外接的USB硬盤和閃存可以作為鏡像服務(wù)器，在NAS崩潰時進(jìn)行恢復(fù)。USB不間斷電源可以保證視頻和音頻采集過程不被中斷，也可以確保NAS崩潰時恢復(fù)過程不被中斷。通過支持多種協(xié)議(如NFS、CIFS、FTP、HTTP等)和多種操作系統(tǒng)的NAS，學(xué)生可以通過任何一臺手機/PC/Mac，在互聯(lián)網(wǎng)上采用IE或Firefox瀏覽器就可以對NAS設(shè)備進(jìn)行直觀方便的管理。多媒體服務(wù)器硬件整體環(huán)境如圖1所示：

圖1 硬件整體環(huán)境

3.3流媒體服務(wù)器的選擇

目前常見的流媒體服務(wù)器，主要有RealNetworks Helix Server，Microsoft Corona Server，QuickTime Darwin Server，其中以Helix Server較為流行。Helix Server是整個流媒體架設(shè)平臺的核心軟件，通過Helix Server的建立，可以使瀏覽者訪問服務(wù)器上的影音文件，由此實現(xiàn)網(wǎng)上在線視聽。通過修改服務(wù)器的配置文件，定義服務(wù)器最大連接數(shù)，分配IP地址和端口號，啟用緩存管理，添加用戶和分發(fā)許可證等，可以利用RealProducer將原始的影音文件轉(zhuǎn)化成多流的影音文件，這種文件是可以根據(jù)瀏覽者的網(wǎng)速而傳送不同質(zhì)量的影音文件，以適應(yīng)用戶的不同網(wǎng)速(如撥號上網(wǎng)、ISDN、局域網(wǎng)、DSL/Cable)。

在NAS上安裝Helix Server，提高了資源信息服務(wù)的效率和安全性，同時具有良好的可擴展性，且成本低廉。Helix服務(wù)器的日志功能可以整合NAS的日志功能，提供全面的性能分析和故障排除，提供數(shù)據(jù)在線備份的環(huán)境，減少系統(tǒng)崩潰幾率。

3.4多媒體同步集成語言的使用

SMIL(多媒體同步集成語言)是基于XML標(biāo)準(zhǔn)用來描述多媒體內(nèi)容互動展示的工具。學(xué)生制作好多媒體文件后，可以通過SMIL布局模塊，添加屏幕左上方偶爾翻轉(zhuǎn)的電臺標(biāo)記或節(jié)目標(biāo)記，在屏幕右下方不斷滾動前置的微型廣告，在屏幕的底端從左到右滾動某些特殊友情提示或其他信息。學(xué)生還可以通過SMIL的計時模塊，執(zhí)行基本配置文件處理DOM事件(如點擊、鼠標(biāo)移過，事件可以用來開始、中斷和終止多媒體對象和時間容器)來實現(xiàn)交互式體驗，利用提供的3種時間容器(eq、par、excl)對多媒體對象或時間容器的排序來實現(xiàn)同步。學(xué)生可以利用內(nèi)容控制模塊來個性化和預(yù)取多媒體對象，定義多媒體流之間的過渡效果(如淡入淡出)。

3.5內(nèi)容管理系統(tǒng)的實現(xiàn)

多媒體課程的實驗演示系統(tǒng)如圖2所見，學(xué)生使用PHP開發(fā)內(nèi)容管理系統(tǒng)(CMS)，后臺運行的WEB服務(wù)器是Apache，數(shù)據(jù)庫是MySQL，學(xué)生需要擴展他的系統(tǒng)使其適應(yīng)交互式多媒體對象的演示。在CMS中，樣板參數(shù)預(yù)先存儲在數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)有請求需要時被調(diào)用填入預(yù)定義的樣板中。樣板處理器是CMS中的PHP腳本，響應(yīng)來自WEB服務(wù)器端的CGI呼叫請求。由客戶端提交的XHTML表單文件，最終生成SMIL文檔。樣板是SMIL文檔，通過樣板處理器從MySQl數(shù)據(jù)庫中收集的樣板參數(shù)，通過CGI請求中收集多媒體對象ID參數(shù)?；谛实目紤]，多媒體對象直接以二進(jìn)制文件方式存儲在網(wǎng)絡(luò)硬盤上(而非以BLOB的方式存儲在數(shù)據(jù)庫上)，通過SMIL文檔調(diào)用，以URL鏈接的方式嵌入用戶瀏覽的頁面中。

圖2 內(nèi)容管理系統(tǒng)

這個項目建議用戶端采用RealPlayer，RealPlayer比其他播放器有更多的優(yōu)勢：RealPlayer能安裝在各類操作系統(tǒng)(Windows，Linux/Unix，Mac)上并得到了廣泛應(yīng)用，RealPlayer支持SMIL 2.0幾乎所有的標(biāo)準(zhǔn)(QuickTime只支持基本配置文件)。圖2的SMIL文檔網(wǎng)頁頁面是生成的SMIL演示文檔的屏幕截圖，該頁面的布局、內(nèi)容等都可以通過用戶提交的表單來定義。

隨著時間或者通過用戶的交互，演示頁面不停的變化，可以通過底部導(dǎo)航欄來設(shè)置自己想看的圖片、聲音或視頻。可以通過向左(\"<<\")和向右(\">>\")按鈕來選擇所需要的多媒體對象，標(biāo)題欄的信息通過數(shù)據(jù)庫取出顯示在網(wǎng)頁上，并且會隨時間變化而產(chǎn)生變化的。通過這個Web版的管理工具，可以自由展示各種圖片、音樂、影片等，并將文字、字幕等信息，并以自定義的方式同步顯示。

4學(xué)生考核評價

通過廢除傳統(tǒng)的課堂的出席率，和減少期末的理論考試比重，引進(jìn)同學(xué)互評和用戶體驗投票，使考評結(jié)果趨向公正。學(xué)生期末設(shè)計和制作的演示系統(tǒng)將面向普通用戶，用戶對該系統(tǒng)體驗后，將對內(nèi)容、版式、易用性、穩(wěn)定性等進(jìn)行綜合投票。所有學(xué)生的作品以匿名的方式發(fā)布，用戶體驗投票采用匿名方式，而同學(xué)互評采用記名方式。同學(xué)互評由選修該課程的其他同學(xué)進(jìn)行評估，采用評估結(jié)果的平均值作為該考核方式的最終結(jié)果。同時，每位學(xué)生都要面對其他學(xué)生的提問進(jìn)行回答，而被考核的學(xué)生也有權(quán)向其他同學(xué)質(zhì)疑對自己的考核分?jǐn)?shù)是否能體現(xiàn)其課堂實踐的相應(yīng)水平，而所有評估資料(包含同學(xué)的評語等)都將被存檔一段時間以便日后查看。

課堂表現(xiàn)考察方式也發(fā)生變化，以教師為主的課堂提問方式(老師通過向?qū)W生提問)，變成以學(xué)生為主的課堂提問方式(學(xué)生可以向老師或其他同學(xué)提問)。在課堂實踐過程中，學(xué)生可以自由地向教師或其他學(xué)生提問，該問題和相應(yīng)答案作為FAQ備份下來，以便以后選修該課程的學(xué)生查看。教師可對學(xué)生提出的問題或其他同學(xué)給出的答復(fù)進(jìn)行考核，如果具備創(chuàng)新性，建設(shè)性的意見，可給予該生較高的評價。多媒體技術(shù)課程課堂實驗評價方案如表2所示。