齊麗君 阿迪雅

內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象培訓(xùn)中心

流媒體技術(shù)在遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用

齊麗君 阿迪雅

內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象培訓(xùn)中心

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)和Internet技術(shù)的不斷發(fā)展，流媒體信息在Internet網(wǎng)上的傳輸顯得越來(lái)越重要，流媒體技術(shù)（Streaming Media Technology）在遠(yuǎn)程教育課件中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文主要闡述了流媒體傳輸?shù)幕咎攸c(diǎn)，流媒體系統(tǒng)的組成，網(wǎng)絡(luò)教育中常見(jiàn)流媒體傳輸格式和流媒體播放方式；流媒體技術(shù)在遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用。

流媒體技術(shù) 遠(yuǎn)程教育 應(yīng)用

一、引言

遠(yuǎn)程教育的發(fā)展，需要豐富的流媒體課件作為其教育資源。隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代信息化社會(huì)的到來(lái)，計(jì)算機(jī)以及信息技術(shù)的快速發(fā)展，Internet應(yīng)用的不斷深入，正在逐步推動(dòng)著遠(yuǎn)程教育教學(xué)改革，新型的遠(yuǎn)程教學(xué)模式正在形成，在這種新型模式下的課件設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)與傳統(tǒng)的課件設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)已經(jīng)有了較大的更新與完善，教學(xué)和學(xué)習(xí)領(lǐng)域正進(jìn)行著一場(chǎng)深刻的變革。在這種形勢(shì)下發(fā)展起來(lái)的基于網(wǎng)絡(luò)的流媒體課件系統(tǒng)在教學(xué)等方面越來(lái)越體現(xiàn)出它無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，流媒體已逐漸改變著傳統(tǒng)的信息傳播方式。

傳統(tǒng)教學(xué)已向網(wǎng)絡(luò)教學(xué)轉(zhuǎn)型，已經(jīng)成為信息時(shí)代的必然趨勢(shì)。隨著教育改革的風(fēng)起云涌，大多數(shù)的遠(yuǎn)程教育由于受到網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制,多采用異步教學(xué)模式,也就是采用Web瀏覽技術(shù),先將事先制作完成的流媒體課件放到服務(wù)器上,用戶需要時(shí)進(jìn)行點(diǎn)播學(xué)習(xí)。這種教學(xué)模式的實(shí)時(shí)交互性差，學(xué)生和老師基本沒(méi)有直接交流，使學(xué)習(xí)的生動(dòng)性大打折扣。

在線教育是一種全新的現(xiàn)代教育方式。在美國(guó)，超過(guò)70％的青少年使用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，91.2％的美國(guó)教師認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)是21世紀(jì)不可缺少的學(xué)習(xí)方式。在各大高校的網(wǎng)絡(luò)教育中，同學(xué)們可以通過(guò)電腦網(wǎng)絡(luò)登入相應(yīng)的教室，開(kāi)展課程培訓(xùn)。而某些課程需要相關(guān)專業(yè)其他學(xué)校老師的授課時(shí)，老師也再不用驅(qū)車趕往外校，只需登入視頻教室授課即可。

二、流媒體系統(tǒng)概述

流媒體(StreamingMedia)是一種以音視頻數(shù)據(jù)流的方式在網(wǎng)絡(luò)上傳遞多媒體信息的技術(shù)。與傳統(tǒng)的多媒體不同，流媒體傳輸具有實(shí)時(shí)性和連續(xù)性的特點(diǎn)。

1.流媒體傳輸?shù)幕咎攸c(diǎn)

流媒體是從英語(yǔ)Streaming Media中翻譯過(guò)來(lái)，它是一種可以使音頻、視頻和其它多媒體能在Internet上以實(shí)時(shí)的、無(wú)需下載等待的方式進(jìn)行播放的技術(shù)。流媒體文件格式是支持采用流媒體傳輸及播放的媒體格式。流媒體傳輸方式是將動(dòng)畫、音視頻等多媒體文件經(jīng)過(guò)特殊的壓縮方式分成一個(gè)個(gè)壓縮包，由視頻服務(wù)器向用戶計(jì)算機(jī)連續(xù)地、實(shí)時(shí)地傳送信息。在采用流媒體傳輸方式的系統(tǒng)中，用戶不必像常規(guī)視頻文件播放那樣等到整個(gè)文件全部下載完畢后才能看到當(dāng)中的內(nèi)容，而只需經(jīng)過(guò)幾秒或幾十秒的啟動(dòng)延時(shí)即可在用戶的計(jì)算機(jī)上利用相應(yīng)的播放器或其它的硬件、軟件對(duì)壓縮的動(dòng)畫、音視頻等多媒體文件解壓后進(jìn)行播放和觀看，多媒體文件的剩余部分將在后臺(tái)的服務(wù)器內(nèi)繼續(xù)下載。

2.流媒體系統(tǒng)的組成

流媒體系統(tǒng)由以下6個(gè)方面構(gòu)成：

（1）前端編碼壓縮工具包：用于創(chuàng)建、捕捉和編輯多媒體數(shù)據(jù)，形成流媒體數(shù)據(jù)格式。

（2）流媒體數(shù)據(jù)：流媒體數(shù)據(jù)實(shí)體。

（3）流媒體服務(wù)器：存放和控制流媒體數(shù)據(jù)的硬件及軟件平臺(tái)。

（4）傳輸網(wǎng)絡(luò)：適合多媒體傳輸協(xié)議及實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。

（5）客戶端播放器：供客戶端播放、瀏覽流媒體文件的應(yīng)用程序。

（6）流媒體傳輸協(xié)議：流媒體在因特網(wǎng)上的傳輸必然涉及到網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，其中包括Internet本身的多媒體傳輸協(xié)議，以及一些實(shí)時(shí)流媒體傳輸協(xié)議等，只有采用合適的協(xié)議才能更好的發(fā)揮流媒體的作用，保證傳輸質(zhì)量。IETF（Internet工程任務(wù)組）是Internet規(guī)劃與發(fā)展的主要標(biāo)準(zhǔn)化組織，已經(jīng)設(shè)計(jì)出幾種支持流媒體傳輸?shù)膮f(xié)議。它們主要有：用于Internet上針對(duì)多媒體數(shù)據(jù)流的實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議RTP（Real-time Transport Protocol）、與RTP一起提供流量控制和擁塞控制服務(wù)的實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議RTCP（Real-time Transport Control Protocol）和定義了“一對(duì)多”的應(yīng)用程序如何有效地通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)傳送多媒體數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)流協(xié)議RTSP（Real-time Streaming Protocol）。

3.網(wǎng)絡(luò)教育中常見(jiàn)流媒體傳輸格式

在Internet上所傳輸?shù)亩嗝襟w格式中，基本上只有文本、圖形可以照原格式在網(wǎng)上傳輸。動(dòng)畫、音頻、視頻等雖然可以直接在因特網(wǎng)上播放，但文件偏大，即使使用專線上網(wǎng)，也要等完全下載后才能觀看，這三種類型的媒體均要采用流媒體技術(shù)來(lái)進(jìn)行處理以便于在網(wǎng)上傳輸。另外，還有一些如PowerPoint文件、多媒體課件等內(nèi)容也需要用流媒體技術(shù)進(jìn)行傳輸。

流媒體（Streaming Media）在傳輸過(guò)程中是分段傳送，用戶不必等待整個(gè)內(nèi)容傳送完畢，就可以觀看到即時(shí)的連續(xù)的內(nèi)容，甚至可以隨時(shí)的暫停、快進(jìn)、快倒。但由于不同的公司發(fā)展的文件格式不同，傳送的方式也有所差異，下面是幾種網(wǎng)絡(luò)教育中常見(jiàn)的流媒體文件的格式。

（1）RealVideo的.rm視頻影像格式和.ra的音頻格式。rm和ra格式分別是RealNetworks公司所開(kāi)發(fā)的一種流媒體視頻Real Vedio和流媒體音頻Real Audio文件格式。主要用來(lái)在低速率的網(wǎng)絡(luò)上實(shí)時(shí)傳輸活動(dòng)視頻影像，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率的不同而采用不同的壓縮比率，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中邊下載邊播放視頻影像，從而實(shí)現(xiàn)影像數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送和播放。客戶端通過(guò)Real Player播放器進(jìn)行播放。

（2）Microsoft Media technology的.asf格式。Microsoft Media technology的ASF也是流行一種網(wǎng)上流媒體格式，在網(wǎng)絡(luò)教育中更大受歡迎。這種流媒體文件的使用與windows操作系統(tǒng)是分不開(kāi)的，使用的播放器是Microsoft Media Player。目前微軟還提出了wmv等新的流媒體格式。

（3）QuickTime的.qt格式。QuickTime Movie的.qt格式是Apple公司開(kāi)發(fā)的一種音頻、視頻文件格式，用于保存音頻和視頻信息，具有先進(jìn)的音頻和視頻功能，由包括Apple Mac OS，Microsoft Windows在內(nèi)的所有主流計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)支持。Quicktime文件格式支持25位彩色，支持RLC、JPEG等領(lǐng)先的集成壓縮技術(shù)，提供150多種視頻效果。

（4）Flash的.swf格式。SWF是基于Macromedia公司Shockwave技術(shù)的流媒體動(dòng)畫格式，是用Flash軟件制作的一種格式，源文件為.fla格式，由于其體積小、功能強(qiáng)、交互能力好、支持多個(gè)層和時(shí)間線程等特點(diǎn)，故越來(lái)越多地應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)動(dòng)畫中。SWF文件是Flash的其中一種發(fā)布格式，已廣泛用于Internet上，客戶端安裝Shockwave的插件即可播放。

（5）Metastream的.mts格式。MetaCreations公司的網(wǎng)上流媒體三維技術(shù)MetaStream實(shí)現(xiàn)英特網(wǎng)上流媒體三維網(wǎng)頁(yè)的瀏覽，它是一種新興的網(wǎng)上3D開(kāi)放文件標(biāo)準(zhǔn)（基于Intel構(gòu)架），主要用于創(chuàng)建、發(fā)布及瀏覽可以放縮的3D圖形和開(kāi)發(fā)電腦游戲。

（6）Authorware的.aam多媒體教學(xué)課件格式。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué) （簡(jiǎn)稱CAI）課件，我國(guó)多采用像Authorware等多媒體制作工具，這類課件利用Shockwave技術(shù)和Web Package軟件可以把Authorware生成的文件壓縮為.aam和.aas流媒體文件格式播放；也可以用Director生成后，利用Shockwave技術(shù)改造為網(wǎng)上傳輸?shù)牧髅襟w多媒體課件。

4.流媒體播放方式

（1）單播。在客戶端與媒體服務(wù)器之間需要建立一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)通道，從一臺(tái)服務(wù)器送出的每個(gè)數(shù)據(jù)包只能傳送給一個(gè)客戶機(jī)，這種傳送方式稱為單播。每個(gè)用戶必須分別對(duì)媒體服務(wù)器發(fā)送單獨(dú)的查詢，而媒體服務(wù)器必須向每個(gè)用戶發(fā)送所申請(qǐng)的數(shù)據(jù)包拷貝。這種巨大冗余首先造成服務(wù)器沉重的負(fù)擔(dān)，響應(yīng)需要很長(zhǎng)時(shí)間，甚至停止播放；管理人員也被迫購(gòu)買硬件和帶寬來(lái)保證一定的服務(wù)質(zhì)量。

（2）組播。IP組播技術(shù)構(gòu)建一種具有組播能力的網(wǎng)絡(luò)，允許路由器一次將數(shù)據(jù)包復(fù)制到多個(gè)通道上。采用組播方式，單臺(tái)服務(wù)器能夠?qū)资f(wàn)臺(tái)客戶機(jī)同時(shí)發(fā)送連續(xù)數(shù)據(jù)流而無(wú)延時(shí)。媒體服務(wù)器只需要發(fā)送一個(gè)信息包，而不是多個(gè)；所有發(fā)出請(qǐng)求的客戶端共享同一信息包。信息可以發(fā)送到任意地址的客戶機(jī)，減少網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男畔目偭?。網(wǎng)絡(luò)利用效率大大提高，成本大為下降。

（3）點(diǎn)播。點(diǎn)播連接是客戶端與服務(wù)器之間的主動(dòng)的連接。在點(diǎn)播連接中，用戶通過(guò)選擇內(nèi)容項(xiàng)目來(lái)初始化客戶端連接。用戶可以開(kāi)始、停止、后退、快進(jìn)或暫停流。點(diǎn)播連接提供了對(duì)流的最大控制，但這種方式由于每個(gè)客戶端各自連接服務(wù)器，卻會(huì)迅速用完網(wǎng)絡(luò)帶寬。

（4）廣播。廣播指的是用戶被動(dòng)接收流。在廣播過(guò)程中，客戶端接收流，但不能控制流。例如，用戶不能暫停、快進(jìn)或后退該流。廣播方式中數(shù)據(jù)包的單獨(dú)一個(gè)拷貝將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)上的所有用戶。使用單播發(fā)送時(shí)，需要將數(shù)據(jù)包復(fù)制多個(gè)拷貝，以多個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式分別發(fā)送到需要它的那些用戶，而使用廣播方式發(fā)送，數(shù)據(jù)包的單獨(dú)一個(gè)拷貝將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)上的所有用戶，而不管用戶是否需要，這種傳輸方式會(huì)非常浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)帶寬。

三、流媒體技術(shù)在遠(yuǎn)程教學(xué)直播中應(yīng)用

利用流媒體技術(shù)制作流媒體課件,能解決遠(yuǎn)程教育中大數(shù)據(jù)量多媒體文件傳輸困難的問(wèn)題，同時(shí)豐富了教學(xué)資源建設(shè)。流媒體課件其時(shí)效性較強(qiáng)，傳輸速度快，能流暢地運(yùn)行于網(wǎng)絡(luò)，對(duì)遠(yuǎn)程教育的學(xué)習(xí)提供了保障，有利于遠(yuǎn)程教育中的在線個(gè)性化學(xué)習(xí)，可以在遠(yuǎn)程教育中發(fā)揮重要的作用。這樣既方便了學(xué)生又節(jié)省了成本，而且還推動(dòng)了遠(yuǎn)程教育的普及。

采用流媒體技術(shù)完全可以將教師的授課過(guò)程音視頻，用高清音視頻流媒體采集卡采集計(jì)算機(jī)屏幕，合成多媒體課件，然后對(duì)多媒體課件進(jìn)行編碼制成流媒體格式的多媒體文件，再將課件放到我們的流媒體服務(wù)器中，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)直播。這種實(shí)時(shí)教學(xué)可使學(xué)生與教師在線交互，實(shí)現(xiàn)了“虛擬課堂”，達(dá)到“面對(duì)面”的良好的教學(xué)效果。

四、流媒體技術(shù)在課件錄制中應(yīng)用

流媒體課件制作一般經(jīng)過(guò)腳本編寫、素材準(zhǔn)備、集成編排等步驟，對(duì)開(kāi)發(fā)工具選擇上主要是強(qiáng)調(diào)易用性和通用性，將所有的媒體都轉(zhuǎn)化成網(wǎng)絡(luò)上通用格式以便于快速下載?？蛻舳酥灰邆浠镜木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備和軟件，就可以接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

流媒體課件錄制將授課電腦VGA信號(hào)、老師授課和師生互動(dòng)場(chǎng)景以及課堂板書等進(jìn)行多種模式的整合錄制，生成流媒體課件。同時(shí)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的多畫面直播，保證高清晰的課堂畫面和音視頻精確同步的實(shí)況效果。系統(tǒng)生成的高質(zhì)量視頻素材文件又可以通過(guò)非線編輯平臺(tái)進(jìn)行后期編輯，提高精品課程資源使用的靈活性。

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