張維維

(長(zhǎng)春師范大學(xué)國(guó)際交流學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130032)

1 流媒體

流媒體(Streaming Media)技術(shù)是指連續(xù)時(shí)基媒體，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸和客戶端播放并行。使用流媒體的客戶端采用邊傳送邊播放的形式，無(wú)需等待整個(gè)文件下載完畢就能播放，不占用本地存儲(chǔ)空間，同時(shí)縮短了客戶端等待時(shí)間。流媒體數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式和播放方式是“流”，流格式是數(shù)據(jù)及其相關(guān)控制信息的數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)包是按照流格式形成的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)流由一個(gè)多媒體文件的所有數(shù)據(jù)包構(gòu)成[1]。流媒體由特殊編碼方式壓縮后的數(shù)據(jù)包形成，能夠?qū)崿F(xiàn)流媒體技術(shù)需要的軟硬件環(huán)境和控制協(xié)議。在播放器開始播放到達(dá)的第一組數(shù)據(jù)的同時(shí)，后續(xù)數(shù)據(jù)則源源不斷地“流”向客戶端。流媒體采用了數(shù)據(jù)壓縮和傳輸技術(shù)發(fā)布較長(zhǎng)的聲音和視頻片斷。

2 流媒體技術(shù)原理

2.1 緩存

流媒體文件傳輸需要緩存，因特網(wǎng)進(jìn)行斷續(xù)的異步傳輸，傳輸基礎(chǔ)是包[2]。一個(gè)實(shí)時(shí)音頻/視頻源或存儲(chǔ)的音頻/視頻文件在傳輸中要被分解為多個(gè)包，各個(gè)包選擇的路由不盡相同，到達(dá)客戶端的時(shí)間延遲也不相等。緩存系統(tǒng)可以彌補(bǔ)延遲和抖動(dòng)，并保證數(shù)據(jù)包不會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)暫時(shí)擁塞出現(xiàn)播放停頓的現(xiàn)象。數(shù)據(jù)到達(dá)流媒體播放器后先進(jìn)入緩存，從緩存中提取數(shù)據(jù)后進(jìn)行播放。只要緩存中有數(shù)據(jù)余量，媒體播放器就能夠開始播放媒體文件。

2.2 流媒體網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

通信協(xié)議支持流媒體在Internet上傳輸?shù)娇蛻舳?，主要流媒體傳輸協(xié)議有RTP(實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議)、RTCP(實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議)、RTSP(實(shí)時(shí)流協(xié)議)、RSVP(資源預(yù)定協(xié)議)等[3]。RTP和RTCP配合使用能夠?yàn)橛脩籼峁┝髁靠刂坪蛽砣刂频姆?wù)，適用于網(wǎng)上數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送。RTSP定義了通過(guò)網(wǎng)絡(luò)如何有效地使多媒體數(shù)據(jù)在一對(duì)多應(yīng)用程序之間進(jìn)行傳送。其中，RTSP使用RTP完成數(shù)據(jù)傳輸，RSVP預(yù)留一部分帶寬為流媒體傳輸提供一定的服務(wù)質(zhì)量保證。

2.3 流媒體的傳輸

流式傳輸過(guò)程為:用戶選擇某一流媒體服務(wù)，HTTP/TCP檢索需要傳輸?shù)膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù);客戶機(jī)啟動(dòng)客戶端的流媒體播放器，流媒體服務(wù)器檢索相關(guān)參數(shù)，程序初始化[4]。Audio/Video Player程序及流媒體服務(wù)器之間通過(guò)運(yùn)行RTSP可以操縱播放、快進(jìn)、快倒、暫停及錄制等交換控制信息。流媒體服務(wù)器使用RTP/UDP將數(shù)據(jù)流傳輸給客戶端的流媒體播放器，數(shù)據(jù)抵達(dá)客戶端后由Audio/Video播放輸出。流式傳輸需要專用服務(wù)器和播放器，國(guó)外比較有影響的流媒體播放器有Real System、Windows Media和QuickTime。

2.4 流媒體技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程教學(xué)的意義

互聯(lián)網(wǎng)是中低帶寬網(wǎng)，在網(wǎng)上傳輸?shù)拇蠖鄶?shù)信息是靜態(tài)的，流媒體技術(shù)解決了多媒體信息在中低帶寬網(wǎng)上的傳輸問題。流媒體技術(shù)豐富了互聯(lián)網(wǎng)/內(nèi)部網(wǎng)上的信息資源，是遠(yuǎn)程教學(xué)多媒體課件和網(wǎng)絡(luò)課程傳輸?shù)淖罴逊绞?，同時(shí)流媒體技術(shù)也提高了信息資源的應(yīng)用效率。

3 遠(yuǎn)程教學(xué)的特點(diǎn)

遠(yuǎn)程教學(xué)是將教學(xué)資源傳送給校外一處或多處學(xué)生的教學(xué)活動(dòng)形式。伴隨現(xiàn)代媒體技術(shù)的發(fā)展而迅速成長(zhǎng)，遠(yuǎn)程教學(xué)已成為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的教學(xué)形式。在教學(xué)過(guò)程中，師生采取多種媒體進(jìn)行通信聯(lián)系。遠(yuǎn)程教學(xué)有特定的教學(xué)信息傳輸和交流手段、特定的教學(xué)信息資源。與常規(guī)學(xué)校教學(xué)相比，遠(yuǎn)程教學(xué)具有以下特點(diǎn)。

3.1 參與性

常規(guī)教學(xué)是封閉的，教學(xué)資源被封閉在校園內(nèi)，接受教學(xué)的是本校學(xué)生;而遠(yuǎn)程教學(xué)則面向整個(gè)社會(huì)，教學(xué)形式是終生學(xué)習(xí)，遠(yuǎn)程教學(xué)為有學(xué)習(xí)意愿的人提供普遍的受教育機(jī)會(huì)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)信息資源的共享。

3.2 擴(kuò)展性

常規(guī)的學(xué)校教學(xué)教育者對(duì)受教育者實(shí)施面對(duì)面的教學(xué)活動(dòng);而遠(yuǎn)程教學(xué)借助多媒體技術(shù)將教學(xué)資源向外擴(kuò)散，把教學(xué)功能延伸至整個(gè)社會(huì)。

3.3 便捷性

遠(yuǎn)程教學(xué)在課程設(shè)置方面較常規(guī)的學(xué)校教育更具靈活性。

3.4 媒介性

與常規(guī)教學(xué)相比，遠(yuǎn)程教學(xué)對(duì)媒體工具和傳輸手段具有高度的依賴性，需要經(jīng)常用到信息資源和現(xiàn)代信息技術(shù)工具。

4 基于流媒體技術(shù)的遠(yuǎn)程聽力教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能

硬件系統(tǒng)包括4個(gè)基本部分如表1所示，其在互聯(lián)網(wǎng)上流式傳輸?shù)幕驹砣鐖D1所示。

圖1 互聯(lián)網(wǎng)上流式傳輸?shù)幕驹?/p>

(1)流媒體信息生成系統(tǒng):流媒體信息分為實(shí)時(shí)流媒體信息(直播)和非實(shí)時(shí)流媒體信息(點(diǎn)播)。能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)播流媒體課件、直播音視頻節(jié)目源等功能。

(2)服務(wù)器系統(tǒng):由Web服務(wù)器和流媒體服務(wù)器組成。其中，Web服務(wù)站點(diǎn)管理和服務(wù)需要使用Web服務(wù)器;流媒體的存儲(chǔ)和發(fā)布需要使用流媒體服務(wù)器。遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)采用安裝在Windows.Net Enterprise Server 3647或以上版本的Windows Media服務(wù)器組件。

(3)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng):采用路由設(shè)備支持組播協(xié)議，以及交換式以太網(wǎng)、TCP/IP協(xié)議。

(4)客戶端系統(tǒng):用戶通過(guò)Internet(或Intranet)訪問流媒體信息?？蛻舳诵枰惭b瀏覽器及流媒體播放器。

4.2 系統(tǒng)運(yùn)作流程

(1)用戶瀏覽遠(yuǎn)程教學(xué)的指定網(wǎng)頁(yè)，點(diǎn)擊一個(gè)流媒體內(nèi)容的地址鏈接，由遠(yuǎn)程流媒體服務(wù)器提供該鏈接。

(2)在遠(yuǎn)程流媒體服務(wù)器收到請(qǐng)求后，生成播放文件，送到用戶的web瀏覽器中。

(3)用戶端瀏覽器下載播放文件，也可在用戶機(jī)的流媒體播放器接收播放文件。

(4)在用戶端流媒體播放器讀取播放文件中的鏈接時(shí)，流媒體播放器同時(shí)向流媒體服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求。

(5)遠(yuǎn)程流媒體服務(wù)器將內(nèi)容傳送給用戶機(jī)流媒體播放器的方式是流式傳輸，用戶機(jī)流媒體播放器會(huì)一邊播放，一邊接收。

圖2 系統(tǒng)運(yùn)作流程圖

4.3 軟件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

遠(yuǎn)程聽力教學(xué)系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 遠(yuǎn)程聽力教學(xué)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖

遠(yuǎn)程聽力教學(xué)系統(tǒng)模塊，分為學(xué)生作為家庭作業(yè)完成分配的聽力模塊、教師指定學(xué)生在課堂完成聽力模塊、教師制作視頻或練習(xí)作為平時(shí)成績(jī)完成聽力模塊。通過(guò)這些功能模塊，學(xué)生能夠進(jìn)行課程學(xué)習(xí)和考核、查找和下載教學(xué)資源，與教師和其他同學(xué)進(jìn)行離線交流，教師指定學(xué)生在課堂上完成聽力模塊的練習(xí)。

5 關(guān)鍵技術(shù)

5.1 多媒體音頻點(diǎn)播與廣播

多媒體音頻點(diǎn)播與廣播服務(wù)類型有點(diǎn)播和廣播兩種。點(diǎn)播，是指可以向服務(wù)器申請(qǐng)播放特定的節(jié)目，播放進(jìn)程例如暫停、快進(jìn)、快退等操作，用戶在播放過(guò)程中可以控制播放的進(jìn)程，在流點(diǎn)播過(guò)程中，建立用戶與服務(wù)器之間連接點(diǎn)播的單獨(dú)的節(jié)目，用戶進(jìn)行點(diǎn)播，其他的網(wǎng)絡(luò)用戶不接收此節(jié)目流。廣播，是節(jié)目在網(wǎng)絡(luò)上廣播。網(wǎng)絡(luò)上的所有用戶都可以收到廣播的節(jié)目流，但在廣播過(guò)程中不能控制節(jié)目的播放進(jìn)程。

5.2 多媒體課件庫(kù)

多媒體課件庫(kù)的主要任務(wù)是保存課件，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況，隨時(shí)地訪問學(xué)習(xí)課件庫(kù)中課程內(nèi)容以及習(xí)題等。課件服務(wù)器主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)課件內(nèi)容，保證遠(yuǎn)程教學(xué)中教學(xué)內(nèi)容的傳輸應(yīng)具有并發(fā)特性、可靠性、穩(wěn)定性。每?jī)膳_(tái)課件服務(wù)器互為鏡像，這樣可以避免用戶集中點(diǎn)播某一課件時(shí)產(chǎn)生的輸出瓶頸問題。

5.3 作業(yè)和測(cè)試模塊

根據(jù)聽力材料的內(nèi)容，教師布置作業(yè)或組卷測(cè)試，進(jìn)行訓(xùn)練和測(cè)試，對(duì)學(xué)習(xí)者的測(cè)試結(jié)果評(píng)分并給出反饋。教師對(duì)題量和分值可進(jìn)行自定義，對(duì)試題進(jìn)行再編輯。

5.4 流媒體課件制作模塊

同步設(shè)計(jì)授課者的影音播放和電子教案或教學(xué)課件。Windows Media允許在ASF流媒體文件中加入“標(biāo)記”(Marker)和“腳本”(Script)。例如有一個(gè)教案網(wǎng)頁(yè)，它的 URL是“HTTP://host/緒論.HTML”，標(biāo)記的標(biāo)題可以是“緒論”，時(shí)間是10秒，腳本命令的類型是“URL”，參數(shù)是“HTTP://host/緒論.HTML”，時(shí)間也是10秒。

5.5 安全性設(shè)計(jì)

采用Microsoft windows DRM數(shù)字版權(quán)保護(hù)系統(tǒng)，使得學(xué)生從遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)中下載媒體文件后能夠獲取一個(gè)包含解鎖密鑰的許可證播放媒體文件。由此可以保證學(xué)校對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)保證教學(xué)資源不被非法使用。

6 結(jié)語(yǔ)

本遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)已經(jīng)成功試運(yùn)行并取得較好的效果。目前，基于流媒體技術(shù)和本教學(xué)系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)的“雅思聽力題庫(kù)”“英美文學(xué)選讀”等多媒體課件分別獲得“教育部教育管理信息中心舉辦的全國(guó)多媒體課件大賽高教文科組優(yōu)秀獎(jiǎng)”。先進(jìn)性、集成性、低費(fèi)用是流媒體技術(shù)的特點(diǎn)，構(gòu)建基于流媒體技術(shù)的遠(yuǎn)程聽力教學(xué)系統(tǒng)，有利于充分利用教學(xué)資源，也有利于終身教育體系和未來(lái)開放教育的構(gòu)建。

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