基于Internet的流媒體傳輸技術在遠程教學中的應用*

王秀芳，王琳

（濟寧職業技術學院，山東濟寧272037）

基于Internet的流媒體傳輸技術在遠程教學中的應用*

王秀芳，王琳

（濟寧職業技術學院，山東濟寧272037）

本文探討了流媒體的工作原理以及流媒體傳輸技術在基于WWW遠程教學中的作用，提出了當前可以采用的兩種基于流媒體技術的遠程教學解決方案，并以Shockwave技術和Media技術為例，討論了在Internet上發布、播放流媒體課件的方法。

遠程教學；流媒體傳輸技術；Shockwave；Windows Media

一、引言

計算機技術、多媒體技術的發展以及互聯網的迅速崛起，給遠程教育帶來了新的機遇。從最初的以函授為主的教育方式到基于計算機網絡的遠程教育方式，經過多年的發展，遠程教育技術已經取得了很大的進步。如今利用網絡及其相關技術進行遠程教學已成為教育實施過程中不可或缺的手段，成為各類學生教育、在職與再就業培訓及終身學習的重要途徑。但由于受當前網絡傳輸帶寬限制和網絡協議等的局限，目前我國基于因特網的遠程教學系統媒體比較單調，缺乏多媒體特性，而支持實時音、視頻交互的教學系統一般局限于高速局域網內。我們應該從課件的技術制作進行研究，突破這些限制，如現在比較流行的流媒體技術就是在課件制作中最為常用的一種技術。它在保證音頻、視頻、圖像、文字質量的前提下，采用流媒體應用工具，根據設定的不同網絡帶寬頻率進行高度壓縮，再結合一些相關的信息整合而成多媒體形式的課件。客戶端在播放時并不等待整個文件都下載完，而是采用數據流邊傳送邊播送的方式。這樣，對于信息量大的多媒體課件，在接入速率較低的情況下，采用邊傳送邊播送的方式可以節省客戶端的網絡資源，播放起來也較為連貫，獲得比較理想的效果。因此，如何利用流媒體技術開發出更加豐富多彩的多媒體課件，為遠程教育服務，提高遠程教學的質量，將是遠程教育領域的一個非常有意義的課題。

二、基于Internet的流媒體傳輸原理

遠程網絡教學系統要求能夠在Internet上發布多媒體課件，因此就需要有一種突破網絡帶寬限制的多媒體格式來完成這一使命，那就是流式媒體。其技術的關鍵在于網絡數據傳輸和客戶端播放并行，能夠在Internet上播放聲音、動畫和實現交互控制。

流媒體在Internet上的傳輸采用流式傳輸方式。作為一種新的傳輸方式，流式傳輸已經成為Internet上交互式多媒體傳輸的基本方式。流式傳輸是將整個多媒體文件經過特殊方式的壓縮處理，分成一個個壓縮包，相對整個文件來說就是一些小片段，當用戶端發出請求后，由服務器向用戶端連續、實時傳送這些小片段，用戶端利用解壓設備對壓縮過的片段解壓后進行播放和觀看。在用戶端播放小片段之前，這些小片段已經存入用戶機的緩存，而在播放前一片段的同時，后續片段繼續在后臺從服務端以穩定的速率向用戶端發送，不影響前臺播放，所以理論上播放前的延時主要是由于接收、處理第一片段引起的，一旦開始播放就能保證連續性和穩定性。

三、流媒體應用軟件

目前，Internet上使用較多的流媒體主要有Rea lNetworks公司的Real Media、Apple公司的QuickTime和Microsoft公司的Windows Media以及Macromedia公司的Shockware。隨著流媒體技術在因特網上應用的迅猛增加，越來越多的公司也開始踏足此行業。

（1）Microsoft Media技術支持的ASF、WMV等是目前非常流行的一種流媒體格式，這種文件采用的是MPEG4的壓縮方式進行編碼，壓縮比高，支持動態速率編碼（VBR—Variable Bit Rate），從而保證了影像在播放過程中有好的品質。Microsoft Media技術是一個能適應多種網絡帶寬條件的流式多媒體信息的發布平臺，具有操作方便、媒體播放質量好等特點，由于它的制作、發布和播放軟件與Windows集成在一起，并能很好地與Powerpoint等電子教案結合，所以在網絡教育中很受歡迎，成為目前網絡教學中應用得較為廣泛的一種流媒體技術。

（2）Real Media采用的是從Intel的Indeo Video Interactive編碼派生出來的小波算法，它是一種智能流(SureStream)技術。Real Media根據軟件、設備和數據傳輸速度上的判別來記錄不同速率下的媒體數據，并保存在單一文件當中，此文件稱為智能流文件。當用戶的連接速率低于編碼過程中所采用的速率時，服務器端會丟棄一些重要的信息，使播放器在解碼時盡可能還原視頻質量。由于RealSystem G2的各種先進的特點，Real Media被廣泛應用在網上視音頻點播中，幾乎成為在線播放的默認格式。

（3）QuickTime是最早的視頻工業標準，它采用SorensonVideo技術支持動態速率編碼，可以動態地分配帶寬，以盡可能小的文件獲得最好的播放效果，并能在解壓縮時獲得平滑流暢的畫面。由于它需要Apple的流服務器來支持，投資成本較高，因此限制了它在教育教學領域里的廣泛應用。

（4）Macromedia公司的Shockwave可以方便地在Web頁面中加入圖像、動畫以及交互，特別適合于教育、培訓等行業。主要有兩種流媒體格式，一種是SWF，它是Flash交互式動畫的一種流發布格式，由于其體積小、功能強、交互能力好、支持多個層和時間線程等特點，故越來越多地應用到網絡動畫中，客戶端安裝Shockwave的插件即可播放；另一種是ASS，它是Authorware交互式課件的流發布格式，可以把Authorware課件發布到服務器上，在瀏覽器端中嵌入Shockwave插件Authorware Web Player就可以在客戶端播放。

四、基于流媒體技術的遠程教學解決方案

基于流媒體解決方案應該考慮的問題有運行時占用帶寬、網絡不穩定時的斷幀現象、文件壓縮格式占有的硬盤空間、支持跨路由也就是支持廣域網傳輸。鑒于以上流媒體遠程教學的要求，提出以下兩種解決方案。

第一種，流媒體與Powerpoint Automation結合實現遠程教學，利用Windows Media流媒體技術以及Powerpoint Automation解決了在網絡遠程教學中傳輸視頻和Powerpoint時出現的延時及畫面間斷問題，可以實現Powerpoint講稿和教師講課視頻在網絡上的同步傳輸。

第二種，利用流媒體轉換工具對多媒體課件進行壓縮分割，轉換成流媒體課件，并在服務器上發布。客戶端的瀏覽器在專門插件的支持下直接播放流媒體課件，實現交互式學習。例如利用Macromedia的Shockwave技術就可以把Authorware多媒體課件轉換成流媒體課件，也可以把Flash交互式動畫課件轉換成流媒體課件。

第一種方案可以把教師的課堂教學情境進行實時或非實時的遠程傳送；第二種方案適用于智能化個別教學系統。下面就對這兩種方案的應用及重要的技術問題進行深入探討。

五、基于Macromedia的流媒體技術的遠程教學中解決方案

利用Macromedia的Shockwave技術，可在Internet上發布與播放Authorware多媒體課件，從而將Authorware應用于網絡遠程教學。

1．Authorware課件網上發布的主要步驟

（1）在Authorware集成開發環境中：一個面向網絡的Authorware課件，在沒有打包和轉化前與一般Authorware課件相同，只是在打包時在Package對話框中選擇Without Runtime選項。Authorware Web Player將作為其運行程序。

（2）在Authorware Web Packager環境中：Authorware Web Packager主要完成兩項工作：一是把作品程序分成Authorware Web Player能夠下載的程序段，稱為分段文件（擴展名為AAS），每段包含一部分被壓縮了的節目；另一個是創建一個映像（MAP）文件（擴展名為AAM），或者稱之為引導文件，以告訴Authorware Web Player要下載的內容，何時下載，以及下載的程序段放置何處等信息。已被Package的作品應該包括一個AAM文件和一個或多個AAS文件，其中AAS文件名后四位從0000開始排序。

（3）拷貝映像文件和分段文件到Web服務器：如果使用FTP協議拷貝文件，應保證文件傳送模式是二進制，而不是ASCII模式，這一點至關重要，否則Authorware作品將無法在網上播放。

（4）在HTML編輯器中：使用EMBED標簽可以把面向Web打包的作品增加到一個Web頁，格式為：。其中的SRC參數指示已被Package的Authorware作品的映像文件名，WIDTH和HEIGHT參數設置顯示區域的尺寸（以像素為單位），Windows參數告知瀏覽器如何在其相對位置上顯示Authorware作品（有三種選項：inplace選項表示在瀏覽器窗口內顯示、ontop選項表示在瀏覽器窗口另開一窗口顯示、ontop minimize選項表示最小化瀏覽器窗口），alette參數選擇使用的調色板（有兩種選擇：Foreground選項表示使用Authorware作品的調色板、Background選項表示使用瀏覽器的調色板）。

2．Authorware課件的網上播放

Authorware課件分發到網上后，必須使用Authorware Web Player下載播放，它可以按照MAP文件管理下載文件，并運行作品程序。因此，要想播放網上Authorware課件，必須在瀏覽器中嵌入Shockwave插件Authorware Web Player，該插件可直接從Macromedia公司下載安裝。

Authorware課件在網上發布時分成許多程序段，在第一個程序段被下載時，Authorware Web Player就能夠開始運行程序，而不必等待整個程序都被下載。因此，播放器只是在需要時下載程序段，這使得它可以運行20MB或50MB甚至更大的應用程序。最新版的Shockwave插件提供Authorware Advanced Streamer技術，使得播放器可提前下載用戶下一個要運行的程序段，可以幾乎沒有等待就播放，用戶根本不會發現正在運行的作品是正在下載的程序段。

六、基于于Windows Media流媒體技術的遠程教學解決方案

如今大多數的教學中，特別是在高校的教學中，教師都是利用Powerpoint講稿來上課。在這種情況下，可以將Powerpoint講稿實時發布成網頁文件而非以前的視頻文件，與教師的視頻、聲音合并壓縮形成流媒體課課件，一同傳輸到學生端實現遠程課堂教學。處理的方法是先利用Windows Media技術來實現教師圖像、聲音的錄制和壓縮，再使用Powerpoint Automation技術來實現和Powerpoint講稿文件的同步網頁發布。

這種方案最典型的案例是三分屏網絡課件。所謂三分屏是指把屏幕分成了三個區域，一個區域顯示音頻或視頻，一個區域顯示標題或索引，一個區域顯示內容。播放的音頻或視頻是老師上課時的課堂實錄，包括老師的體態語言和聲音；標題或索引主要存放幻燈片標題或目錄，學員可以通過點擊該區的索引標題來控制視頻和講義區的播放進度；內容區主要是電子講義，包括PPT幻燈片或Word文檔等形式。

制作三分屏網絡課件時，可以通過攝像機或視頻攝像頭獲取老師的授課畫面，和計算機上的電子講義相結合，利用三分屏課件的錄制工具，實現教師授課與課件制作同步進行。更為重要的是，現在有很多三分屏課件的制作工具，不需要編程就可以生成適合于在Web頁面播放的網絡流媒體課件。比如Microsoft的免費工具Producer for Powerpoint，它能夠快速有效地制作含有視頻、音頻、幻燈片、圖像或超文本標識語言的三分屏課件；再比如Accordent公司Presenterone for Realone，它可以把Real格式的音視頻文件和Powerpoint演示文稿結合在一起同步播放；還有CyberLink公司的Streamauthorware（串流大師），可以結合視頻、音頻、圖像、HTML和Powerpoint幻燈片，制作出多媒體演示文稿。國內其他公司也有許多制作工具，如北京翰波爾公司的PowerCreator課件制作系統、課件快手制作系統、北京易點成課件快速制作系統、南京易學公司的天空教室精品課程錄制系統等。

七、結束語

通過對流媒體技術及其遠程教學應用研究，我們認為借助流媒體技術實現Internet上的交互式多媒體傳輸，一方面能夠實現遠程教育的網絡化，提高遠程教育質量和效率，豐富遠程教育資源，促進遠程教育的發展；另一方面豐富Internet上的信息資源，提高信息資源的利用價值和應用效率，并開發合適于因特網環境的多媒體遠程教學環境。它確實很好地解決了目前網上教學中存在的一系列問題，已經達到了預期效果，這將有利于現代遠程教育網絡的形成及開放學習體系、終身教育體系的構建。☉

[1]朱勇.Shockwave技術在遠程網絡教學中的應用[J].電化教育研究,2002(12).

[2]衣學勇,李文杰.用Microsoft Producer制作網絡課程[J].中國現代教育裝備,2006(11).

[3]劉暢.遠程教育系統流媒體設計[J].計算機工程與設計,2003(24).

[4]俊波,牛建偉.基于Internet的視頻流技術研究[J]．航空學報,2003(24).

[5]林豐,張峰.多媒體技術Authorware7.0中文版[M].武漢大學出版社,2006(9).

[6]王平根.基于流媒體技術的多媒體遠程教學實現與應用[J].中國科技信息,2009(31).

[7]王慧慧.流媒體技術及其在遠程教學中的研究[J].科技資訊,2009(36).

[8]高原,楊改學.流媒體在遠程教育中應用研究的綜述[J].中國遠程教育,2008(6).

（編輯：隗爽）

book=75,ebook=100

G434

A

1673-8454（2010）15-0075-03

山東省高等學校優秀青年教師國內訪問學者項目（2009年）。