丁 劍

（北方民族大學計算機學院,寧夏 銀川 750021）

基于 Flex和 FMS的遠程教學直播系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

丁 劍

（北方民族大學計算機學院,寧夏 銀川 750021）

結(jié)合 Flex流技術(shù)、W eb技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù),采用 Flash Media server構(gòu)建一套能夠在校園網(wǎng)內(nèi)進行流暢直播的教學系統(tǒng),并給出具體的實現(xiàn)方法,同時也對今后的遠程教育工作提供一種新的思路。使用該系統(tǒng),可以在網(wǎng)絡(luò)直播的同時,將需要的教學片段、節(jié)目錄制下來,結(jié)合校園網(wǎng)的 VOD視頻點播系統(tǒng),供校園網(wǎng)內(nèi)的師生隨時點播觀看。

Flex；FM S；遠程教學；直播

Flash Media Server（簡稱 FM S）服務(wù)器是用于用戶之間相互通訊的新平臺,不僅集成了Flash多媒體交互的特性,又添加了實時音頻、實時視頻和實時數(shù)據(jù)流等新特色,使用該平臺,可以通過網(wǎng)絡(luò)存儲錄制下來的音頻、視頻,也可以共享數(shù)據(jù)對象,并且可以將這些音頻、視頻和共享數(shù)據(jù)對象傳遞給多個客戶端,實現(xiàn)實時同步共享[1]。

本文結(jié)合 Flex流技術(shù)、W eb技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)[2-5],采用 Flash M ed ia server構(gòu)建了一套在校園網(wǎng)內(nèi)在線直播的教學系統(tǒng)。圍繞遠程教學這個主題從視頻錄制、視頻服務(wù)器、視頻播放三個主要方面論述實現(xiàn)視頻直播的方法與步驟。

1 關(guān)鍵技術(shù)研究

1.1 Flex技術(shù)

Flex與 Flash實際上是同一平臺的兩種不同的編程模型,通過共有的 ActionScrip t語言和基礎(chǔ)類庫,可以構(gòu)建 R IA應(yīng)用取代現(xiàn)有 Internet應(yīng)用。Flex提供了 RPC Service、Data Manage Service和Message Service 3種方式與服務(wù)端通信,通過強大的 Flash Media Service和 Flash Cast Service可以構(gòu)建出包含視頻、音頻及更強數(shù)據(jù)協(xié)作的應(yīng)用。

1.2 FM S流媒體技術(shù)

Flash Media Server（FM S）將傳統(tǒng)的流媒體功能與靈活的開發(fā)環(huán)境結(jié)合起來,為最廣泛的群體創(chuàng)建和提供創(chuàng)新的、交互式媒體應(yīng)用。作為支持Flash在流媒體服務(wù)方面具有強大功能的 FM S,具有以下各方面的優(yōu)點:可以自定義視頻流實現(xiàn)直播和錄播；通過編程方式動態(tài)設(shè)置緩沖區(qū),可以根據(jù)視頻的長度和比特率以及客戶端連接速度,精確設(shè)置最快的啟動時間；使用多種方式、多用戶流以及用于同步多個用戶之間數(shù)據(jù)的遠程共享對象技術(shù),創(chuàng)建新的視頻通信應(yīng)用；流事件日志記錄能夠使發(fā)布者看到和捕獲最終用戶觀看的確切視頻數(shù)量文件對象；強大的日志記錄功能提供給管理員對系統(tǒng)的運行的細節(jié)信息；管理控制臺可以實時監(jiān)控系統(tǒng)性能,實時了解系統(tǒng)運行的負載。

1.3 視頻直播技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)視頻直播主要是通過視頻采集客戶端、流媒體服務(wù)器和流媒體播放客戶端來實現(xiàn)。視頻采集客戶端可以連接入視頻采集設(shè)備,如攝像機、攝像頭等；流媒體服務(wù)器用來存儲和處理視頻流,如目前比較常見的 Windows Media Server,Real Media Server,Flash Media Server；流媒體播放客戶端可以通過現(xiàn)有的產(chǎn)品,也可以根據(jù)自己應(yīng)用的需求編程實現(xiàn)。

2 遠程教學直播系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 體系結(jié)構(gòu)

遠程教學直播系統(tǒng)主要有三個核心部分組成:視頻采集客戶端、流媒體服務(wù)器和視頻播放客戶端。體系結(jié)構(gòu)如圖 1。

圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖

視頻采集客戶端:主要功能是由攝像機將直播音視頻信號通過編碼器進行編碼后傳送給 FM S服務(wù)器,其中主要的設(shè)備包括攝像機,編碼直播機（普通 PC機即可）,要求高的直播節(jié)目可以添加直播切換臺、音視頻高清編碼器。

FM S流媒體服務(wù)器:主要功能是將由編碼器傳送來的音視頻信號進行相應(yīng)的處理保存,并提供實時的流媒體服務(wù)。

視頻播放客戶端:主要功能是提供給用戶用來瀏覽視頻節(jié)目,以及與其他用戶進行實時的文字、視頻互動與交流。

2.2 FM S服務(wù)器搭建與配置

FM S服務(wù)器的安裝與配置非常簡單,首先可以從 Adobe的網(wǎng)站下載免費的開發(fā)者版本,然后進行一步步安裝,安裝時要記得用戶名和密碼。安裝完畢后,如果安裝到了 c盤,可以找到目錄 C:Program FilesMacro mediaFlash Media Server 2。

在安裝目錄 C:Program FilesMacromediaFlashM edia Server 2下有一個 App lications文件夾,如果要新建一個視頻應(yīng)用,就在該文件夾下新建一個文件夾,如新建文件夾 L ive,該文件夾下可以存放服務(wù)器端腳本、視頻文件、配置文件等。這樣就建立和配置了一個最簡單的 FM S服務(wù)器流媒體服務(wù)應(yīng)用,視頻采集客戶端和視頻播放客戶端就可以通過 FM S服務(wù)地址 rtmp:∥localhost/live進行視頻信息的發(fā)布和視頻信息的播放。

2.3 視頻采集

要實現(xiàn)教學視頻信息的遠程直播[6],首先要將多媒體教室教師講課的視頻信息進行采集并發(fā)布到 FM S服務(wù)器。常見的視頻采集是將攝像機、錄像機、電視機輸出的視頻信號,通過專用的模擬、數(shù)字轉(zhuǎn)換設(shè)備,轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)字信息的過程。本系統(tǒng)采用普通的高清攝像頭作為視頻采集設(shè)備,通過視頻采集軟件 FM E（Flash Media Encoding）將視頻信息及時傳送至 FM S服務(wù)器。

具體步驟是:在多媒體教室的教師 PC機上安裝高清攝像頭,并安裝采集軟件 FM E,打開 FM S,在URL中輸入 FM S流媒體服務(wù)器的地址和節(jié)目名稱,如:rtmp:∥192.168.1.8/live,live這個參數(shù)是在配置 FM S服務(wù)應(yīng)用時配置的,也可以在管理界面找到；點擊 Save to File選擇一個本地文件夾來保存直播生成的 flv格式的文件,配置完畢后最后點擊 Connect連接 FM S服務(wù)器,如果連接成功,將出現(xiàn) Connec ted,如圖 2。如果顯示 Connected,點 Start按鈕就開始采集視頻了。FM E會一邊把采集到的文件保存到本地硬盤上的一個文件,同時把數(shù)據(jù)上傳到 FM S上,進行實時轉(zhuǎn)播。

圖2 視頻采集控制圖

2.4 視頻直播客戶端的實現(xiàn)

在教學直播系統(tǒng)中最關(guān)鍵、應(yīng)用最廣泛的是教學視頻播放客戶端,通常分為兩種,一種是基于A IR的桌面客戶端,一種是基于 W eb瀏覽器的Flash視頻客戶端。無論哪一種客戶端軟件,都可以通過 Flex builder3可視化開發(fā)環(huán)境,結(jié)合 FM S相關(guān)技術(shù)并根據(jù)教學系統(tǒng)的各種需求開發(fā)出適合自己的視頻播放客戶端,要開發(fā)的視頻客戶端主要功能包括:視頻播放,視頻交流,白板,應(yīng)用共享等。本文以視頻播放為例,講述主要的開發(fā)過程。首先,打開 Flex Builder3,新建工程命名為 video,按照向?qū)J執(zhí)行下一步,完成向?qū)?然后打開src目錄下 video.m xm l,在編輯器窗口中選擇 Design標簽,打開可視化編輯窗口,從組件視圖窗口下控件列表中選擇 videodisp lay控件到編輯窗口中,然后點擊轉(zhuǎn)換到 source標簽,在代碼編輯模式下輸入相關(guān)代碼,部分關(guān)鍵代碼如下:

private function onPlayVideo（event:MouseEvent）:void{

nc=new NetConnection（）；

nc.connect（"rtmp://localhost/live","adm in","123456"）；

nc.addEventListener（NetStatusEvent.NET_STATUS,onPlayNetStautsHandler）；

nc.client=this；}

private function onPlayNetStautsHandler（event:NetStatusEvent）:void{

if（event.info.code=="NetConnection.Connect.Success"）

{

ns=new NetStream（this.nc）；

ns.client=this；

var video:Video=new Video（）；

video.width= 320；

video.height= 240；

video.attachNetStream（this.ns）；

this.myVideo.addChild（video）；

this.ns.p lay（）；

}}

在 Flex左邊視圖中選擇 video.m xm l點擊右鍵,選擇 Run App lication,將出現(xiàn)一個運行窗口,等待幾秒鐘后將出現(xiàn)正在直播的教學視頻,其效果如圖 3。

圖3 教學直播播放

2.5 視頻監(jiān)控

在 FM S安裝環(huán)境下有一個文件 fm s2_conso le.sw f,這是 FM S的管理服務(wù)控制臺。通過控制臺可以管理用戶,監(jiān)控應(yīng)用程序中共享對象、流,執(zhí)行的情況以及內(nèi)存、CPU等占用情況。每當有客戶端連接服務(wù)器時,左邊就會列出連接的是哪個 app。當視頻直播時,通過該控制臺可以監(jiān)控直播流量,服務(wù)器負荷,直播時間,同時還可以通過該控制臺統(tǒng)計直播期間的網(wǎng)絡(luò)流量,用戶數(shù)等參數(shù)。控制臺如圖 4。

圖4 FM S的管理服務(wù)控制臺

3 結(jié) 語

該系統(tǒng)在北方民族大學校園網(wǎng)內(nèi)進行了測試,測試環(huán)境采用一臺 HPDL380（cpu 2GHZ,內(nèi)存4G,硬盤 460G）的 PC服務(wù)器作為 FM S服務(wù)器,采用一臺 HPCompad dx2355（cpu酷睿 2雙核,內(nèi)存2G,硬盤 500G）作為教師端視頻采集和發(fā)布客戶端計算機,采用羅技 C910高清攝像頭作為視頻采集設(shè)備,測試了系統(tǒng)在 20用戶、50用戶、100用戶、200用戶、500用戶下 FM S負載的情況,同時測試了系統(tǒng)在 1個教學點、5個教學點、10個教學點下的 FM S負載情況。測試發(fā)現(xiàn),隨著用戶數(shù)增加到 200以上和教師授課采集端增加到 5個以上,視頻播放的質(zhì)量沒有出現(xiàn)衰減和卡的情況,但視頻播放有較小的時延。通過測試說明系統(tǒng)比傳統(tǒng)的MM S流媒體服務(wù)器更好的性能,能夠滿足目前校園網(wǎng)內(nèi)視頻直播教學的要求,達到了預(yù)期的目標。隨著今后用戶數(shù)逐漸增加大和教學點的增多,可以通過增加 FM S服務(wù)器數(shù)量或搭載集群的方法進行系統(tǒng)的升級和擴充。

[1]倪宇斌,劉波.一個基于多 Agent的遠程教學系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[J].海南大學學報,2007（25）:178.

[2]趙國安,魏東曉,王曉軍.基于 W eb的遠程教學管理系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn) [J].北京郵電大學學報,2007（4）:15-16.

[3]劉運龍,黃煙波,黃海.一種基于雙 MVC架構(gòu)的遠程教學管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機系統(tǒng)應(yīng)用,2006（5）:2-3.

[4]杜選.多媒體遠程教學系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J],計算機應(yīng)用,2006（12）:353-354.

[5]胡寧靜,岳永恒.遠程教學系統(tǒng)中幾個關(guān)鍵模型研究[J],計算機工程與科學,2008（30）:139.

[6]楊強根.遠程教學資源管理與分發(fā)系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J],計算機工程與設(shè)計,2007（28）:2957.

（責任編輯 劉敏）

Research and Implementation of Remote Teaching System Based on Flex and FM S

DING Jian
（College of Computer Science,North University for Nationalities,Yinchuan Ningxia 750021,China）

A teaching system in live on line,which base on Combination of Flex,Web and database technology,and build using Flash Media server within a campus network,are developed.The system realization method are given.A new idea on the future of distance education works are also proposed.

Flex；FMS；distance learning；live telecast

TP311 < class="emphasis_bold">文獻標志碼:A

A

1009-315X（2011）01-0056-04

收稿日期:2010-09- 17；

2010-10-29

北方民族大學基金資助項目 （2010Y035）。

丁劍 （1977-）,男,回族,寧夏銀川人,講師,主要從事計算機應(yīng)用、人工智能研究。