網絡多媒體教學系統研究

◆周永福 王成光

(吉林交通職業技術學院)

網絡多媒體教學系統研究

◆周永福 王成光

(吉林交通職業技術學院)

針對吉林交通職業技術學院的計算機教學實際需要，開發了一個采用DirectX11技術實現的高速率LAN多媒體教學系統。在分析目前多媒體網絡教學需求的基礎上，對系統進行了分析，給出了教師機和學生機的設計方案和部分實現代碼。基于局域網的實驗結果表明，該網絡多媒體教學系統，該系統對網絡寬帶要求低，同時支持100個學生機時所占帶寬為1．6Mb/s左右。

多媒體教學 Direct11 視頻壓縮 網絡多播

一、引言

現代教育已經在很大程度上依賴于網絡技術和多媒體技術，網絡多媒體教學將在很大程度上彌補傳統教育方式的不足。由于網絡和多媒體的結合具有前所未有的優越性，其在未來必將得到廣泛應用，也將成為一種普遍的教學模式進一步促進教學質量的提高。

我校的計算機室只有隨機贈送的網絡多媒體教學軟件，由于這些軟件版本較早，功能通常較簡單，不能較好的提高學生們的學習興趣，無法滿足現代高水平、高質量教學的需求。因此開發了基于局域網的多媒體教學系統。

二、網絡多媒體教學系統的需求分析

網絡多媒體教學的功能大致可以分為以下幾個方面，老師示范與講解、教師遠程監視、網絡遠程教學、多媒體遠程播放、電子教鞭、屏幕內容錄制、教師遠程輔導、屏幕內容精確回放、電子式搶答、輔助點名，信息交流、傳輸文件，提交作業，考試討論和電子答題等等，其基本教學功能如圖1所示。

圖1 基本教學功能需求

三、系統總體設計

圖2 教師計算機和學生計算機功能

對于網絡多媒體教學系統而言，可以大致分成教師用計算機軟件部分和學生用計算機軟件兩個部分，原理如圖2所示。作為教師計算機，它是整個系統的核心部分，它使每個學生計算機都能收到老師講課的內容，而且還可通過命令對學生計算機進行遠程控制，啟動或關閉學生計算機端的程序。學生計算機軟件相對較簡單，主要是接收教師計算機的廣播和控制，控制指令如關機、重啟和黑屏肅靜，等等。

四、圖像信息的壓縮

圖像壓縮是網絡多媒體教學系統實時傳輸的關鍵問題，圖像壓縮分兩部分進行:鼠標信息的壓縮和圖像的壓縮。用直接傳遞鼠標位置信息的方法，也就是進行語義壓縮，減少信息傳輸量。其方法是:對鼠標圖像進行每秒30次的采樣，對采樣后的推向進行比較，如果鼠標圖像改變則傳遞鼠標的位置信息，沒有改變則不傳。另外為了避免鼠標信息丟失，學生機可能會出現鼠標不動的現象，每隔幾秒就傳一次鼠標信息。鼠標信息的傳輸格式如圖3所示，

圖3 鼠標信息的傳輸格式

其中X表示鼠標在屏幕上的橫坐標范圍0～1024，Y表示鼠標在屏幕上的縱坐標范圍0～768，當S取值為1表示時表示鼠標信息沒有發生變化，L表示后續鼠標圖像信息的長度。

本文采用局域網內優勢更大的UDP協議傳輸圖像和語音信息，一個UDP數據報的大小最大是64KB，因此要將圖像信息分塊傳輸。我們將教師計算機屏幕圖像劃分為4x4共l6塊，將每塊圖像與之前時刻的圖像比較，并判斷是否發相同，僅對發生改變的圖像塊進行壓縮和傳輸。系統通過幀的同步來防止錯誤的傳遞，每隔一定的時間就發送完整的屏幕信息。

五、結論

系統采用DirectX11技術實現了高速率LAN多媒體教學功能，基于局域網的實驗結果表明，該網絡多媒體教學系統，該系統對網絡寬帶要求低，同時支持100個學生端時所占帶寬為1．6Mb/s左右。系統改變了我校的計算機室只有隨機贈送的網絡多媒體教學軟件的狀態，較好的提高了學生們的學習興趣，滿足了現代高水平、高質量教學的需求。因此開發了基于局域網的多媒體教學系統。針對長春交通學院的計算機教學實際需要。

［1］宗緒鋒，崔奎勇．多媒體實用技術基礎教程．北京:中國電力出版社，2006．2 －5．

［2］DavidS，rubman，MiehaelW．Mareellin．JPEG200O ImageComPressiFundamentals，StadardsandPraetiee．電子工業出版社，2004．

［3］謝玉華．網絡課程中基于認知靈活性理論的非線性學習研究．教學與管理，2008，16(2):92 －93．