流媒體技術在計算機教學中的研究與應用

摘 要：目前隨著網絡帶寬的不斷提高，流媒體的應用范圍越來越廣泛。本文作者首先闡述了流媒體技術的基礎，簡單說明了什么叫流媒體。然后介紹了流式傳輸中所使用的傳輸協議以及使用的其它流媒體技術的原理，給出了流媒體技術主要解決方案。最后，提出一個流媒體技術在計算機教學中應用的解決方案，其中包括系統所使用的軟件與硬件配置，以及整個系統能夠完成的功能。

關鍵詞：流媒體；流式傳輸；計算機教學

1 引言

知識經濟的到來，對于人才培養模式和教育模式提出新的挑戰，如何發展創新教育和培養創新性人才是我們面臨的又一個新的課題。在高校教學中，傳統計算機教學已不能滿足社會發展對計算機專業人才的需求，由于計算機技術、多媒體技術與網絡通信技術的迅速發展使傳統的教育手段有了質的飛躍。由于網絡傳輸帶寬的不斷擴大和校園網的逐步完善，基于IP的流媒體技術得到了廣泛的應用，流媒體技術已逐漸成為計算機教學改革的主流

解決方案，使得教育突破了時間、空間的限制，實現隨時隨地地授課和學習。

2 流媒體技術簡介

所謂流媒體是指采用流式傳輸的方式在Internet播放的媒體格式，而流式傳輸方式則是將整個A/V及3D等多媒體文件經過特殊的壓縮方式分成一個個壓縮包，由視頻服務器向用戶計算機連續、實時傳送。借助流媒體技術，可以將連續的影像和聲音信息經過壓縮處理后放到網絡服務器上，讓瀏覽者一邊下載一邊收看、收聽，而不需要等到整個多媒體文件下載完成就可以即時觀看的技術。

3 流媒體技術原理

流式傳輸的實現需要緩存。因為Internet以包傳輸為基礎進行斷續的異步傳輸，對一個實時A/V源或存儲的A/V文件，在傳輸中它們要被分解為許多包，由于網絡是動態變化的，各個包選擇的路由可能不盡相同，故到達客戶端的時間延遲也就不等，甚至先發的數據包還有可能后到。為此，使用緩存系統來彌補延遲和抖動的影響，并保證數據包的順序正確，從而使媒體數據能連續輸出，而不會因為網絡暫時擁塞使播放出現停頓

流式傳輸的實現需要合適的傳輸協議。由于TCP需要較多的開銷，故不太適合傳輸實時數據。在流式傳輸的實現方案中，一般采用HTTP/TCP來傳輸控制信息，而用RTP/UDP來傳輸實時聲音數據。

4 流媒體技術的主要解決方案

Internet上使用較多的流媒體格式主要有Real Networks公司的Real system、Microsoft公司的Windows Media Technology和Apple公司的QuickTime，它們是網上流媒體傳輸系統的三大主流技術方案。

5 計算機教學方案設計與應用

由于計算機教學的抽象性，很多應用方面的技巧并不是教師的一次講解學生就能夠掌握的，所以利用網絡可以把教師的操作步驟給分解，學生可以根據自己的學習情況進行有選擇的細化學習。所以我們可以利用流媒體技術讓本身抽象難懂的計算機技術能形象的展示給學生。

微軟開發的Windows Media Service 是一種能適應多種網絡帶寬的流式多媒體信息的發布平臺，可以提供包括流媒體的制作、發布、播放和管理的解決方案，而且其成套產品集成在Windows 2003 Server 中，所以選取它來作為開發工具。

5.1 基于 Windows Media Service 總體技術方案設計

本系統由三部分構成：媒體服務器(Windows Media Server)、客戶端媒體播放器(Windows Media Player)、媒體文件制作工具(包括媒體編碼器-Windows Media Encoder、ASF文件制作工具-Media author 和ASF文件管理工具-Media Index)。

Windows Media Server 對外提供ASF流式媒體的網絡發布服務，有兩個模塊組成：Windows Media Unicast Service 和Windows Media Station Service。其中Unicast Service可為用戶提供用戶可控點播服務(On-denamd Unicast)和用戶不可控點播(Broadcast)功能。Windows Media Station Service對外提供廣播式服務。

5.2 系統軟、硬件配置

本系統包括一個用DELPHI 編制的網絡教學支撐環境軟件，由服務器端、教師端、學生端構成。它不但支持多個學生同時上課，而且支持多個教師端同時授課。

服務器端：Microsoft Windows 2003 Server + Microsoft Media Server + Microsoft SQL Server。服務器端用Microsoft Media Server為系統提供音/視頻廣播服務。

教師端：Microsoft Windows2003 Professtional + Microsoft Media Encoder。教師端運行Microsoft Media Encoder對教師的聲音及圖像進行編碼并發送到服務器進行廣播，同時運行討論程序服務端和白板程序服務端，為講課提供提問、白板等功能的支持。教師端運行網絡教學支撐平臺的教師端程序，驗證教師身份后，為講課提供前端支持。

學生端：Microsoft Windows2000 Professtional + Microsoft Media Player。學生端運行網絡教學支撐平臺的學生端程序，驗證學生身份并正確選課后進入網絡教學支撐平臺主界面。學生可以收聽教師的實時授課或廣播，可以點播課件內容，也可以和教師進行在線交互。

5.3 系統主要功能

同步教學 同步教學也就是實時教學，一般的情況下其實現過程如下：實時教學開始后，通過攝像頭和麥克風現場采集教師講課的視頻和音頻作為Encoder輸入，經編碼計算機編碼為ASF流，并發送到Windows Media服務器，然后Windows Media服務器啟動station Service服務模塊，通過多播發布ASF流，學生用Windows Media Player接受和播放ASF流。但是為了達到真正的“面對面”教學，課件制作中可以相應地增加所需的功能，為了達到交互性，例如在課堂上回答問題或討論問題。教師控制發言權，得到教師的允許后，學生可以回答問題或同其他同學交流來討論問題。

異步教學異步教學系統主要是課件點播，該功能使得學生可以向服務器請求特定課件數據流的播放，學生可以自行選擇學習內容，不受時間地點的限制，并且可以控制開始、暫停、前進和后退等播放過程。

結束語

本文對基于流媒體技術的計算機教學網絡平臺架構進行了有益的探索，流媒體技術在高校教學活動中的應用具有十分廣闊的前景。在不遠的將來，基于校園網的網絡視頻點播VOD(Video On Demand)、視頻實時轉播(1ivecast)、預定節目廣播、網絡課程點播COD(Course On Demand)、網絡在線電視直播(Webcast)、遠程教學等領域都會有更大的發展空間。

參考文獻

[1] 胡澤.流媒體技術與應用[M]．中國廣播電視出版社，2006．

[2] 張麗.流媒體技術大全[M]. 中國青年出版設， 2001.

[3] 孔建紅，王海濤. 基于流媒體技術的遠程教育研究 [J];河北建筑科技學院學報，2006.