流媒體技術(shù)在計算機教學(xué)中的研究與應(yīng)用

摘 要：目前隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬的不斷提高，流媒體的應(yīng)用范圍越來越廣泛。本文作者首先闡述了流媒體技術(shù)的基礎(chǔ)，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(xié)議以及使用的其它流媒體技術(shù)的原理，給出了流媒體技術(shù)主要解決方案。最后，提出一個流媒體技術(shù)在計算機教學(xué)中應(yīng)用的解決方案，其中包括系統(tǒng)所使用的軟件與硬件配置，以及整個系統(tǒng)能夠完成的功能。

關(guān)鍵詞：流媒體；流式傳輸；計算機教學(xué)

1 引言

知識經(jīng)濟(jì)的到來，對于人才培養(yǎng)模式和教育模式提出新的挑戰(zhàn)，如何發(fā)展創(chuàng)新教育和培養(yǎng)創(chuàng)新性人才是我們面臨的又一個新的課題。在高校教學(xué)中，傳統(tǒng)計算機教學(xué)已不能滿足社會發(fā)展對計算機專業(yè)人才的需求，由于計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展使傳統(tǒng)的教育手段有了質(zhì)的飛躍。由于網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬的不斷擴(kuò)大和校園網(wǎng)的逐步完善，基于IP的流媒體技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，流媒體技術(shù)已逐漸成為計算機教學(xué)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(xiàn)隨時隨地地授課和學(xué)習(xí)。

2 流媒體技術(shù)簡介

所謂流媒體是指采用流式傳輸?shù)姆绞皆贗nternet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(jīng)過特殊的壓縮方式分成一個個壓縮包，由視頻服務(wù)器向用戶計算機連續(xù)、實時傳送。借助流媒體技術(shù)，可以將連續(xù)的影像和聲音信息經(jīng)過壓縮處理后放到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)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(shù)。

3 流媒體技術(shù)原理

流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)需要緩存。因為Internet以包傳輸為基礎(chǔ)進(jìn)行斷續(xù)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(wǎng)絡(luò)是動態(tài)變化的，各個包選擇的路由可能不盡相同，故到達(dá)客戶端的時間延遲也就不等，甚至先發(fā)的數(shù)據(jù)包還有可能后到。為此，使用緩存系統(tǒng)來彌補延遲和抖動的影響，并保證數(shù)據(jù)包的順序正確，從而使媒體數(shù)據(jù)能連續(xù)輸出，而不會因為網(wǎng)絡(luò)暫時擁塞使播放出現(xiàn)停頓

流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)需要合適的傳輸協(xié)議。由于TCP需要較多的開銷，故不太適合傳輸實時數(shù)據(jù)。在流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)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(shù)據(jù)。

4 流媒體技術(shù)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(wǎng)上流媒體傳輸系統(tǒng)的三大主流技術(shù)方案。

5 計算機教學(xué)方案設(shè)計與應(yīng)用

由于計算機教學(xué)的抽象性，很多應(yīng)用方面的技巧并不是教師的一次講解學(xué)生就能夠掌握的，所以利用網(wǎng)絡(luò)可以把教師的操作步驟給分解，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行有選擇的細(xì)化學(xué)習(xí)。所以我們可以利用流媒體技術(shù)讓本身抽象難懂的計算機技術(shù)能形象的展示給學(xué)生。

微軟開發(fā)的Windows Media Service 是一種能適應(yīng)多種網(wǎng)絡(luò)帶寬的流式多媒體信息的發(fā)布平臺，可以提供包括流媒體的制作、發(fā)布、播放和管理的解決方案，而且其成套產(chǎn)品集成在Windows 2003 Server 中，所以選取它來作為開發(fā)工具。

5.1 基于 Windows Media Service 總體技術(shù)方案設(shè)計

本系統(tǒng)由三部分構(gòu)成：媒體服務(wù)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(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)，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(wù)(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(wù)。

5.2 系統(tǒng)軟、硬件配置

本系統(tǒng)包括一個用DELPHI 編制的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支撐環(huán)境軟件，由服務(wù)器端、教師端、學(xué)生端構(gòu)成。它不但支持多個學(xué)生同時上課，而且支持多個教師端同時授課。

服務(wù)器端：Microsoft Windows 2003 Server + Microsoft Media Server + Microsoft SQL Server。服務(wù)器端用Microsoft Media Server為系統(tǒng)提供音/視頻廣播服務(wù)。

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(jìn)行編碼并發(fā)送到服務(wù)器進(jìn)行廣播，同時運行討論程序服務(wù)端和白板程序服務(wù)端，為講課提供提問、白板等功能的支持。教師端運行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)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(xué)生端：Microsoft Windows2000 Professtional + Microsoft Media Player。學(xué)生端運行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支撐平臺的學(xué)生端程序，驗證學(xué)生身份并正確選課后進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支撐平臺主界面。學(xué)生可以收聽教師的實時授課或廣播，可以點播課件內(nèi)容，也可以和教師進(jìn)行在線交互。

5.3 系統(tǒng)主要功能

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

異步教學(xué)異步教學(xué)系統(tǒng)主要是課件點播，該功能使得學(xué)生可以向服務(wù)器請求特定課件數(shù)據(jù)流的播放，學(xué)生可以自行選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，不受時間地點的限制，并且可以控制開始、暫停、前進(jìn)和后退等播放過程。

結(jié)束語

本文對基于流媒體技術(shù)的計算機教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺架構(gòu)進(jìn)行了有益的探索，流媒體技術(shù)在高校教學(xué)活動中的應(yīng)用具有十分廣闊的前景。在不遠(yuǎn)的將來，基于校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)視頻點播VOD(Video On Demand)、視頻實時轉(zhuǎn)播(1ivecast)、預(yù)定節(jié)目廣播、網(wǎng)絡(luò)課程點播COD(Course On Demand)、網(wǎng)絡(luò)在線電視直播(Webcast)、遠(yuǎn)程教學(xué)等領(lǐng)域都會有更大的發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡澤.流媒體技術(shù)與應(yīng)用[M]．中國廣播電視出版社，2006．

[2] 張麗.流媒體技術(shù)大全[M]. 中國青年出版設(shè)， 2001.

[3] 孔建紅，王海濤. 基于流媒體技術(shù)的遠(yuǎn)程教育研究 [J];河北建筑科技學(xué)院學(xué)報，2006.