流媒體技術(shù)與教育

張 勇

1 流媒體技術(shù)

在當(dāng)今社會(huì),人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都有了一些感性的認(rèn)識(shí),流媒體技術(shù)是一種依附于網(wǎng)絡(luò)的傳輸技術(shù)。早期的多媒體文件需要從服務(wù)器上下載后才能播放。由于多媒體文件一般比較大,一個(gè)典型的MPEG-1編碼視頻節(jié)目,1分鐘的數(shù)據(jù)為11.3 MB,由于受到網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制,很難滿(mǎn)足視頻信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求,從而限制人們?cè)诨ヂ?lián)網(wǎng)上使用多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行交流,導(dǎo)致難以推動(dòng)Internet視頻信息的全面應(yīng)用。在這種情況下,更直觀、更豐富的信息表現(xiàn)形式-——流媒體技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。

流媒體是一種可以使音頻、視頻和其他多媒體在Internet上以實(shí)時(shí)的、無(wú)需下載等待的方式進(jìn)行播放的技術(shù)。流媒體文件格式是支持采用流式傳輸及播放的媒體格式。流式傳輸方式是將動(dòng)畫(huà)、音頻、視頻等多媒體文件經(jīng)過(guò)特殊的壓縮方式分成一個(gè)個(gè)壓縮包,由視頻服務(wù)器向用戶(hù)計(jì)算機(jī)連續(xù)地、實(shí)時(shí)地傳送信息。在采用流式傳輸方式的系統(tǒng)中,用戶(hù)不必像非流式播放那樣等到整個(gè)文件全部下載完畢后才能看到其中的內(nèi)容,而只需經(jīng)過(guò)幾秒或者幾十秒的啟動(dòng)即可在用戶(hù)的計(jì)算機(jī)上利用相應(yīng)的播放器或者其他的硬件、軟件對(duì)壓縮的動(dòng)畫(huà)、視頻、音頻等流式多媒體文件解壓后進(jìn)行播放和觀看,多媒體文件的剩余部分將在臺(tái)后從服務(wù)器繼續(xù)下載。

1.1 流媒體系統(tǒng)的組成流媒體是由不同的軟件組成的,這些軟件在各個(gè)不同的層面上互相通信?；镜牧髅襟w系統(tǒng)包括3個(gè)組件:編碼器(Encoder),用來(lái)將原始音頻視頻轉(zhuǎn)換為流格式數(shù)據(jù)的軟件;服務(wù)器(Server),用來(lái)向用戶(hù)發(fā)送流媒體的軟件;播放器(Player),用來(lái)觀看或者收聽(tīng)流媒體的軟件。編碼器、服務(wù)器和播放器作為流媒體系統(tǒng)的3大基石,相互之間通過(guò)特定的協(xié)議互相通信,按照特定格式相互交換文件數(shù)據(jù)。

1)編碼器,在觀看或收聽(tīng)流媒體之前,把原始的音頻、視頻文件先轉(zhuǎn)換為流格式,以便在因特網(wǎng)上傳播,這就是所謂的“編碼”。編碼過(guò)程包括兩部分工作。一是要在盡可能保證文件原有聲音影像質(zhì)量的情況下,降低文件的數(shù)據(jù)量;二是要按照容錯(cuò)格式將轉(zhuǎn)換后的文件打包,以避免數(shù)據(jù)傳輸時(shí)發(fā)生丟失。

2)服務(wù)器,文件在編碼之后,即被存放在流媒體服務(wù)器上。流媒體服務(wù)器同普通的Web服務(wù)器一樣,都是在處理來(lái)自客戶(hù)端的請(qǐng)求。但是,與普通Web服務(wù)器不同的是,普通Web服務(wù)器在將網(wǎng)頁(yè)發(fā)送到瀏覽器上之后,彼此之間的通信便結(jié)束了。而流媒體服務(wù)器在流媒

體傳輸期間,則必須同用戶(hù)的播放器保持雙向通信。因?yàn)橛脩?hù)很有可能會(huì)暫停或者快放該文件,因此,這種雙向通信是必須的。

3)播放器,流媒體播放器是一種能夠與流媒體服務(wù)器通信的軟件,這種軟件能夠播放或丟棄收到的流媒體。流媒體播放器既可以像應(yīng)用程序那樣獨(dú)立運(yùn)行,也可以作為Web瀏覽器的插件。流媒體播放器通常都提供對(duì)流的交互式操作,比如播放、暫停、快放等。某些播放器還提供一些額外功能,比如錄制、調(diào)整音頻或視頻,甚至提供文件系統(tǒng)記錄你喜歡的流媒體文件。

1.2 流媒體的傳輸過(guò)程流媒體傳輸?shù)亩x很廣泛,現(xiàn)在主要是指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送媒體(如音頻、視頻)的技術(shù)總稱(chēng)。其特定含義為通過(guò)Internet將視、音頻節(jié)目傳送到PC機(jī)。由于在Internet上的信息傳輸是以包為基礎(chǔ)進(jìn)行斷續(xù)的異步傳輸,對(duì)一個(gè)實(shí)時(shí)視頻/音頻源或者存儲(chǔ)的視頻/音頻文件,在傳輸中它們要被分解為許多包,由于網(wǎng)絡(luò)是動(dòng)態(tài)變化的,各個(gè)包選擇的路由可能不盡相同,故到達(dá)客戶(hù)端的時(shí)間延遲也就不等,甚至先發(fā)的數(shù)據(jù)包可能后到。為此,流式傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)需要使用緩存系統(tǒng)來(lái)彌補(bǔ)延遲和抖動(dòng)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(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)暫時(shí)擁塞使播放出現(xiàn)停頓。

1.3 流媒體的播送根據(jù)客戶(hù)端從流媒體服務(wù)器接收數(shù)據(jù)包的方式可以分為單播和多播,根據(jù)客戶(hù)端與流媒體服務(wù)器之間的關(guān)系可以分為點(diǎn)播和廣播。

1)單播。單播是客戶(hù)端與服務(wù)器之間建立一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的單獨(dú)數(shù)據(jù)通道,在流媒體播放的過(guò)程中,從一臺(tái)服務(wù)器送出的數(shù)據(jù)包只能傳遞給一個(gè)客戶(hù)機(jī),所以,只有當(dāng)客戶(hù)端發(fā)出請(qǐng)求時(shí),流媒體服務(wù)器才向客戶(hù)端發(fā)送數(shù)據(jù)。

2)多播。多播也稱(chēng)為組播,多播是一種多地址廣播,服務(wù)器與客戶(hù)端之間是一對(duì)多的關(guān)系,在流媒體播放的過(guò)程中,服務(wù)器只向一組特定的用戶(hù)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包,組中的各個(gè)用戶(hù)可以共享這個(gè)數(shù)據(jù)包,而組外的用戶(hù)則無(wú)法接收。在使用多播方式時(shí),原來(lái)由服務(wù)器承擔(dān)的重復(fù)的數(shù)據(jù)分發(fā)工作被轉(zhuǎn)移到路由器中完成,路由器將從服務(wù)器接收的數(shù)據(jù)包向一組特定的用戶(hù)轉(zhuǎn)發(fā),每個(gè)用戶(hù)組只有一個(gè)多播流。在這種方式下,客戶(hù)端在接收多播流時(shí)只需要向本地的路由器發(fā)送請(qǐng)求就可以了。

3)點(diǎn)播。點(diǎn)播是客戶(hù)端與服務(wù)器之間的主動(dòng)連接,是用戶(hù)的主動(dòng)行為。在點(diǎn)播的過(guò)程中,用戶(hù)可以對(duì)影音文件進(jìn)行開(kāi)始、停止、快放等控制。點(diǎn)播是通過(guò)單播的方式從服務(wù)器接收數(shù)據(jù)。

4)廣播。與點(diǎn)播中用戶(hù)的主動(dòng)行為不同,廣播是一種客戶(hù)端被動(dòng)接收數(shù)據(jù)的播放方式。在廣播的過(guò)程中,用戶(hù)不可以對(duì)影音文件進(jìn)行開(kāi)始、停止、快放等控制。廣播可以分為兩類(lèi),分別是廣播單播和廣播多播,兩種都是被動(dòng)的。

2 流媒體技術(shù)在教育中的應(yīng)用

2.1 網(wǎng)上在線(xiàn)直播課堂 流媒體技術(shù)可以利用網(wǎng)絡(luò)來(lái)直播課堂教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)的內(nèi)容,學(xué)生可以在網(wǎng)絡(luò)的任何一個(gè)接入點(diǎn)都能實(shí)時(shí)觀看到現(xiàn)場(chǎng)直播教學(xué)?；诹髅襟w的在線(xiàn)直播教學(xué)不需要事先錄制媒體文件,而是采用實(shí)時(shí)生成的多媒體流的方式直接進(jìn)行廣播,而且還可以實(shí)時(shí)直播電子文檔和電子屏幕信息,做到視頻/音頻信息和電子文檔直播信息完全同步。

2.2 網(wǎng)上點(diǎn)播自主學(xué)習(xí)對(duì)于不能參加網(wǎng)上在線(xiàn)直播課堂參加學(xué)習(xí)的學(xué)生,可以將各種教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)換成流式媒體文件并存儲(chǔ)在流媒體服務(wù)器中,組成教學(xué)資源庫(kù)。學(xué)生可以根據(jù)自己的實(shí)際情況,選擇合適的時(shí)間,通過(guò)上網(wǎng)瀏覽進(jìn)行自主學(xué)習(xí),方便、快捷地調(diào)用所需的流媒體教學(xué)信息。同時(shí),學(xué)生可以根據(jù)自己的具體情況控制個(gè)人的學(xué)習(xí)進(jìn)程,例如對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行快倒、快進(jìn)、暫停等多種交互控制。

2.3 雙向視頻交流在傳統(tǒng)的遠(yuǎn)距離教育中,因?yàn)闀r(shí)間與空間的間隔,教師與學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間無(wú)法進(jìn)行有效的交流與討論,與一般的在校教育相比教學(xué)效果會(huì)受到很大的限制。而利用流媒體的視頻會(huì)議或可視電話(huà)功能,使得異地教師、學(xué)生也可以進(jìn)行網(wǎng)上交流、討論等活動(dòng),教師與學(xué)生之間可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的交互式學(xué)習(xí),從而營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍,激發(fā)他們的創(chuàng)造性靈感,培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性思維。

3 小結(jié)

流媒體技術(shù)作為一種新的媒體傳播技術(shù),給我們生活帶來(lái)了新的變化。而其在教育領(lǐng)域特別是遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用,已給傳統(tǒng)教育注入新的生命力?，F(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育是現(xiàn)代教育的重要手段,而網(wǎng)絡(luò)、流媒體技術(shù)則是現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育必不可少的應(yīng)用技術(shù)。相信隨著寬帶流媒體技術(shù)的發(fā)展,流媒體這種集多媒體與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢(shì)于一體的新型媒體技術(shù),必將成為重要的現(xiàn)代教育媒體傳輸技術(shù),對(duì)推動(dòng)現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育的發(fā)展普及起到重要的作用。