基于遠程視頻教學的聲樂教學系統構建

高 晶（榆林學院，榆林，719000）

基于遠程視頻教學的聲樂教學系統構建

高 晶
（榆林學院，榆林，719000）

文章基于J2EE技術，結合時間戳技術、多媒體同步技術對系統進行了構建，并對系統的功能、關鍵技術和系統架構進行了分析。

聲樂教學系統；J2EE；同步技術

聲樂教學作為學生音樂基礎素質的培養，對學生音樂元素的養成具有重要的作用。而傳統的聲樂教學，如聲樂技巧、歌曲編排、美聲唱法等都是通過課堂的形式對學生進行傳授，而這種方式帶來的不足包括學時不夠、教師和學生的溝通少等問題。另一方面，互聯網技術的發展給傳統聲樂教學帶來了新的教學方式，也為聲樂教學平臺的構建提供了網絡基礎。因此，本文結合聲樂教學與互聯網技術，對遠程教學平臺進行了初步的探討構建。

1 系統功能需求分析

聲樂遠程視頻教學系統是一個功能復雜且較為龐大的工程，其涉及到不同的功能。在該系統中則選擇則主要的功能對其進行介紹。同時結合聲樂遠程視頻實現的要求，將該系統的功能分為注冊登錄、視頻直播教學、視頻點播教學等功能。

1.1 注冊登錄

注冊登錄系統其主要的功能是實現對聲樂系統用戶的使用權限的控制。而注冊登錄的主要的目的是使得用戶進行注冊，以此方便聲樂教學的系統管理對身份進行審核，并節約相應的用戶權限。而在音樂學習者在登錄到該系統當中的時候，根據權限分配，才可對其中的相應的功能進行使用。

1.2 視頻直播

視頻直播教學的主要功能是通過視頻技術和網絡技術進行聲樂教師端教學的現場直播，視頻直播中的多媒體數據主要通過攝像頭以及麥克風在教師端的信息進行現場采集，然后經過壓縮等處理之后通過網絡進行傳輸，并且在學生端通過JMF多媒體播放器進行播放。使得的教師授課不再受到空間的限制，讓優秀的課程資源和教師資源能夠被多人共享。同時在該聲樂網絡視頻教學系統中，能夠將音樂教師端的多媒體流數據進行存儲，從而方便教學資源的點播，進一步加強教學資源的共享。

1.3 視頻點播

在視頻直播教學過程中，通過將聲樂教師端以及教師與學生交互的多媒體信息進行存儲，從而學生在登錄網絡視頻教學系統后，可以根據學生的具體需求進行學習。視頻點播教學功能是一個異步的過程，可以進一步降低視頻教學的時間限制。學生可以根據自己要求，以及興趣選取合適的課程內容進行學習，從而為學生的自學提供良好的條件。同時點播系統還可以收集網絡上優秀的教學資源，從而進一步擴大優秀教學資源的共享范圍。

2 系統整體設計與實現

該聲樂視頻教學系統主要包括服務器和客戶端兩個組成部分，其中客戶端主要包括教師端計算機和學生端計算機，客戶端主要收集用戶的視頻、音頻多媒體數據，而服務器主要進行多媒體數據的轉播以及存儲。

圖1 系統整體架構設計

2.1 服務器端

服務器端是連接客戶端的橋梁，是整個網絡視頻教學系統的核心，服務器端的性能直接影響整個網絡視頻教學系統的性能。服務器端的主要功能包括用戶登錄控制、多媒體數據接收與發送、視頻數據存儲以及視頻點播管理等功能。

（1）登錄控制 登錄控制模塊主要是對用戶權限的認證，只有通過系統登錄認證的用戶才能夠使用網絡視頻教學系統中的功能。

（2）數據發送/接收模塊 由于客戶端之間存在一對多的數據傳輸模式，使用傳統的點對點通信方式，容易引起網絡由于負載過重而造成系統癱瘓。因此，在數據的傳輸時可以使用IP組播技術來進行數據的轉發，從而減少網絡中數據量，提高系統性能。

（3）數據存儲 為了提高教學資源的利用率，服務器對客戶端之間傳送的數據進行存儲，并且將存儲的多媒體數據作為視頻點播的數據資源。

（4）視頻點播 為了讓不能及時參加視頻直播課程的音樂學生有機會進行學習，同時為了讓學生在課后繼續對課程進行復習和研究。在服務器端設計了視頻點播功能，從而讓學生可以查詢以前聽過或者錯過的課程，最終提高學生的學習效率。

2.2 客戶端

網絡視頻教學系統的客戶端分成學生端和教師端兩種，雖然兩者在具體的功能的具體實現方面存在一些差異，但是從總體上來看兩者所需要實現的功能完全類似。在網絡視頻教學系統中，客戶端主要包括以下功能：

（1）登錄控制 用戶只有通過登錄控制模塊的認證才能夠接收到服務器端所發送的IP組播數據并且使用系統中相關功能。

（2）數據采集 在網絡視頻教學系統中，要求學生端通過本地音視頻多媒體數據的采集設備采集本地多媒體信息，并且通過服務器組播給相應的客戶端進行展示。在客戶端音視頻多媒體數據的采集主要通過攝像頭和麥克風進行采集，并且通過編解碼模塊進行編碼后，將數據傳輸給服務器，由服務器進行組播轉播。

（3）數據編碼/解碼模塊 在網絡視頻教學系統中，多媒體數據的數據量較大，受到現有網絡技術的限制，海量多媒體數據的傳輸無疑會降低網絡性能。因此，可以通過音頻視頻編碼/解碼模塊對多媒體數據進行壓縮，從而達到提高系統性能的目的。

（4）數據播放 客戶端接收到服務器組播的多媒體數據之后，將多媒體數據進行解碼，并且利用JMF播放器進行多媒體數據的播放。

3 系統關鍵技術

（1）基于緩沖區的多媒體同步技術 網絡的不穩定性是導致多媒體數據傳輸不同步的主要原因指引，基于緩沖區的多媒體數據同步技術的核心思想是通過在數據接收端設置緩沖區，從而使得傳輸速度不一的音頻數據和視頻數據進入緩沖區緩存，然后應用程序以固定的頻率從緩沖區中讀取數據，從而減輕網絡數據傳輸抖動對多媒體數據傳輸同步性的影響。

（2）時間戳技術 即在發送端將視頻數據和音頻數據按照時間進行排列，并且給每個即將在網絡上進行傳輸的音頻數據和視頻數據表上時間戳。然后，在多媒體數據的接收端，按照數據包上時間戳的關系，進行重新排序，并且按照時間進行播放。

（3）JMF 技術 是 IBM 公司和 SUN 公司所共同開發的基于 Java 技術的，多媒體數據獲取和顯示的類集合。通過使用JMF API 可以實現跨平臺的與設備無關的音視頻設備訪問，并且提供了在分布式環境下的多媒體回放技術，并且允許系統開發者對其定制的功能進行擴展，從而實現音視頻數據的捕獲、處理以及回放。

4 結束語

通過對上述聲樂遠程視頻系統的測試，系統在服務器端的CPU 使用率較高，而網絡帶寬的占用量較少，同時其性能基本穩定，可有效的運行。而該系統作為對聲樂教學的嘗試，為廣大的音樂教學著提供了相關的借鑒。

薛沛林.基于UDP/IP的多媒體數據傳輸[J].計算機工程與應用,2011,18(8):123-126

高晶，女，1984—，陜西榆林人。講師，主要從事聲樂教學工作。

Construction of remote video teaching system based on vocal music teaching

Gao Jing
（Yulin College Art Department，Yulin，719000）

Based on J2EE technology,combined with the time stamp technology, multimedia synchronization technology the system was built,and the function of the system,key technology and system architecture are analyzed.

vocal teaching system;J2EE;synchronization technology