高校中多媒體技術(shù)課程設(shè)計(jì)方案研究

文章編號(hào)：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(duì)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(shí)踐。

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

中圖分類(lèi)號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1引言

華東師范大學(xué)自1979年計(jì)算機(jī)系成立以來(lái)，就開(kāi)設(shè)了“多媒體技術(shù)”課程，長(zhǎng)期以來(lái)由于學(xué)生人數(shù)眾多及實(shí)踐條件的限制，這門(mén)課程主要以理論知識(shí)的教學(xué)為主。隨著PC機(jī)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(duì)多媒體技術(shù)課程實(shí)踐方面也提出了更高的要求。筆者總結(jié)多年來(lái)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并借鑒國(guó)外同類(lèi)課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)目前的教學(xué)條件，針對(duì)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)本科高年級(jí)學(xué)生的實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，提出了下面的課程設(shè)計(jì)方案。

2課程設(shè)計(jì)方案

多媒體技術(shù)方面國(guó)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(jì)的內(nèi)容如表1課堂實(shí)驗(yàn)考察的內(nèi)容列所示。以往教學(xué)主要強(qiáng)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(yùn)算和復(fù)雜的概率問(wèn)題。查閱以往的調(diào)查表，學(xué)生反應(yīng)該課程內(nèi)容過(guò)于枯燥，而且比較抽象和深?yuàn)W。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(guò)課堂實(shí)驗(yàn)來(lái)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于多媒體概念的理解，并在課時(shí)安排上壓縮了以往對(duì)某些算法及公式的詳細(xì)推導(dǎo)，而采用實(shí)驗(yàn)對(duì)比方式讓學(xué)生對(duì)這些算法及公式有一個(gè)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(guò)程，也鼓勵(lì)他們研究與改進(jìn)算法。

3實(shí)施方案

多媒體技術(shù)課程由教師授課和學(xué)生課堂實(shí)踐兩部分組成。實(shí)踐方面的實(shí)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(shí)驗(yàn)演示系統(tǒng)，架設(shè)Helix Server流媒體服務(wù)器，并利用SMIL語(yǔ)言進(jìn)行布局和管理，編寫(xiě)簡(jiǎn)單的PHP腳本，以WEB的方式來(lái)遠(yuǎn)程管理流媒體服務(wù)器。

3.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

針對(duì)表1中的教學(xué)安排設(shè)想，針對(duì)應(yīng)該完成的十大主題內(nèi)容，相應(yīng)的實(shí)踐內(nèi)容設(shè)計(jì)如下。

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

② 通過(guò)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(guò)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(duì)視頻和音頻進(jìn)行編碼；

⑧ 配置Helix服務(wù)器，編寫(xiě)SMIL文本，實(shí)現(xiàn)多媒體動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)，及了解流媒體的傳輸機(jī)制；

⑨ 利用Ekiga和Skype進(jìn)行視頻會(huì)議，考察手機(jī)接受多媒體的同步化、吞吐量、延遲、抖動(dòng)和錯(cuò)誤率指標(biāo)；

⑩ 編寫(xiě)簡(jiǎn)單PHP腳本，實(shí)現(xiàn)內(nèi)容管理系統(tǒng)，自動(dòng)生成個(gè)性化的流媒體文件。

3.2硬件環(huán)境設(shè)計(jì)

NAS是一種將分布、獨(dú)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(lèi)似簡(jiǎn)單的個(gè)人電腦，只需電源與簡(jiǎn)單的控制鈕，適合作為課堂實(shí)驗(yàn)硬件環(huán)境中重要的流媒體服務(wù)器和存儲(chǔ)控制設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)攝像頭作為廉價(jià)的視頻采集工具，可通過(guò)路由器直接將視頻信號(hào)存儲(chǔ)在NAS中。話(huà)筒和音響設(shè)備作為音響的采集和重現(xiàn)工具，通過(guò)數(shù)字媒體適配器，將音頻信號(hào)送入NAS中，并可以通過(guò)電視機(jī)觀看最終的影音效果。掃描儀和打印機(jī)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(pán)和閃存可以作為鏡像服務(wù)器，在NAS崩潰時(shí)進(jìn)行恢復(fù)。USB不間斷電源可以保證視頻和音頻采集過(guò)程不被中斷，也可以確保NAS崩潰時(shí)恢復(fù)過(guò)程不被中斷。通過(guò)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(guò)任何一臺(tái)手機(jī)/PC/Mac，在互聯(lián)網(wǎng)上采用IE或Firefox瀏覽器就可以對(duì)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(jiàn)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(gè)流媒體架設(shè)平臺(tái)的核心軟件，通過(guò)Helix Server的建立，可以使瀏覽者訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器上的影音文件，由此實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上在線(xiàn)視聽(tīng)。通過(guò)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(hào)，啟用緩存管理，添加用戶(hù)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(hù)的不同網(wǎng)速(如撥號(hào)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(shí)具有良好的可擴(kuò)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(xiàn)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(yǔ)言的使用

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

3.5內(nèi)容管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

多媒體課程的實(shí)驗(yàn)演示系統(tǒng)如圖2所見(jiàn)，學(xué)生使用PHP開(kāi)發(fā)內(nèi)容管理系統(tǒng)(CMS)，后臺(tái)運(yùn)行的WEB服務(wù)器是Apache，數(shù)據(jù)庫(kù)是MySQL，學(xué)生需要擴(kuò)展他的系統(tǒng)使其適應(yīng)交互式多媒體對(duì)象的演示。在CMS中，樣板參數(shù)預(yù)先存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)有請(qǐng)求需要時(shí)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(lái)自WEB服務(wù)器端的CGI呼叫請(qǐng)求。由客戶(hù)端提交的XHTML表單文件，最終生成SMIL文檔。樣板是SMIL文檔，通過(guò)樣板處理器從MySQl數(shù)據(jù)庫(kù)中收集的樣板參數(shù)，通過(guò)CGI請(qǐng)求中收集多媒體對(duì)象ID參數(shù)。基于效率的考慮，多媒體對(duì)象直接以二進(jìn)制文件方式存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)上(而非以BLOB的方式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)上)，通過(guò)SMIL文檔調(diào)用，以URL鏈接的方式嵌入用戶(hù)瀏覽的頁(yè)面中。

圖2 內(nèi)容管理系統(tǒng)

這個(gè)項(xiàng)目建議用戶(hù)端采用RealPlayer，RealPlayer比其他播放器有更多的優(yōu)勢(shì)：RealPlayer能安裝在各類(lèi)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(yè)頁(yè)面是生成的SMIL演示文檔的屏幕截圖，該頁(yè)面的布局、內(nèi)容等都可以通過(guò)用戶(hù)提交的表單來(lái)定義。

隨著時(shí)間或者通過(guò)用戶(hù)的交互，演示頁(yè)面不停的變化，可以通過(guò)底部導(dǎo)航欄來(lái)設(shè)置自己想看的圖片、聲音或視頻。可以通過(guò)向左(\"<<\")和向右(\">>\")按鈕來(lái)選擇所需要的多媒體對(duì)象，標(biāo)題欄的信息通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)取出顯示在網(wǎng)頁(yè)上，并且會(huì)隨時(shí)間變化而產(chǎn)生變化的。通過(guò)這個(gè)Web版的管理工具，可以自由展示各種圖片、音樂(lè)、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(píng)價(jià)

通過(guò)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(píng)和用戶(hù)體驗(yàn)投票，使考評(píng)結(jié)果趨向公正。學(xué)生期末設(shè)計(jì)和制作的演示系統(tǒng)將面向普通用戶(hù)，用戶(hù)對(duì)該系統(tǒng)體驗(yàn)后，將對(duì)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(hù)體驗(yàn)投票采用匿名方式，而同學(xué)互評(píng)采用記名方式。同學(xué)互評(píng)由選修該課程的其他同學(xué)進(jìn)行評(píng)估，采用評(píng)估結(jié)果的平均值作為該考核方式的最終結(jié)果。同時(shí)，每位學(xué)生都要面對(duì)其他學(xué)生的提問(wèn)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(duì)自己的考核分?jǐn)?shù)是否能體現(xiàn)其課堂實(shí)踐的相應(yīng)水平，而所有評(píng)估資料(包含同學(xué)的評(píng)語(yǔ)等)都將被存檔一段時(shí)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(wèn)方式(老師通過(guò)向?qū)W生提問(wèn))，變成以學(xué)生為主的課堂提問(wèn)方式(學(xué)生可以向老師或其他同學(xué)提問(wèn))。在課堂實(shí)踐過(guò)程中，學(xué)生可以自由地向教師或其他學(xué)生提問(wèn)，該問(wèn)題和相應(yīng)答案作為FAQ備份下來(lái)，以便以后選修該課程的學(xué)生查看。教師可對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)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(jiàn)，可給予該生較高的評(píng)價(jià)。多媒體技術(shù)課程課堂實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方案如表2所示。