遠(yuǎn)程教育中的流媒體應(yīng)用研究

劉巧玲

【摘要】隨著Internet教育的深入發(fā)展,大數(shù)據(jù)量多媒體教學(xué)資源在網(wǎng)上的傳輸顯得越來越重要和必須,如何應(yīng)用新技術(shù)為網(wǎng)絡(luò)教育資源建設(shè)與應(yīng)用服務(wù)已成為人們所關(guān)注的課題。本文闡述了流媒體技術(shù)的基礎(chǔ)、流媒體系統(tǒng)的構(gòu)成、流媒體的主要技術(shù)方案、流媒體教學(xué)資源開發(fā)和流媒體技術(shù)在現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用方式,以期對(duì)媒體技術(shù)在現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的應(yīng)用作一些初步探討。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育;流媒體技術(shù);多媒體數(shù)據(jù);協(xié)議

In long range education of flow medium application study

Liu Qiao-ling

【Abstract】Along with Internet education of thorough development, big data quantity multimedia the teaching resources is on the net of deliver to seem to be more and more importance with have to, how application new technique is network education resources construction and application service have become the topic pay attention to by people.This text elaborated to flow medium technique of foundation, flow medium system of constitute, flow the main technique project of medium and flow the resources development of the medium teaching and flow a medium technique in modern long range education of application way, with period to medium technique at modern long range education of application make some first step study.

【Key words】Modern long range education;Flow a medium technique;Multimedia data; Agreement

多媒體與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展對(duì)Internet產(chǎn)生了極大影響,教育、商務(wù)、娛樂已成為網(wǎng)絡(luò)近期增長最快的三大應(yīng)用領(lǐng)域?；贗nternet的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育,即在教育領(lǐng)域建立互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)的一種全新的教育方式。然而,當(dāng)前的遠(yuǎn)程教育資源建設(shè)卻依然存在一對(duì)矛盾。一方面是網(wǎng)上多媒體教學(xué)資源嚴(yán)重匱乏,另一方面是眾多的多媒體教學(xué)資源無法上網(wǎng),究其原因可以歸結(jié)為網(wǎng)絡(luò)帶寬始終有限。面對(duì)有限的帶寬,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教育視頻、音頻、動(dòng)畫、多媒體課件和網(wǎng)絡(luò)課程傳輸?shù)淖罴呀鉀Q方案就是流媒體技術(shù)的應(yīng)用。

1.流媒體的基本特征與結(jié)構(gòu)

1.1流媒體的基本概念。

流媒體(Streaming Media)是一種可以使音頻、視頻和其它多媒體在Internet及Intranet上以實(shí)時(shí)的、無需下載等待的方式進(jìn)行播放的技術(shù)。一般來說,流媒體包含廣義和狹義兩種含義。廣義上的流媒體是使音頻和視頻形成穩(wěn)定和連續(xù)的傳輸流和回放流的一系列技術(shù)、方法和協(xié)議的總稱,我們習(xí)慣上稱之為流媒體系統(tǒng)。狹義上的流媒體是相對(duì)于傳統(tǒng)的下載--回放(Download Playback)方式而言的一種媒體格式,能從Internet上獲取音頻和視頻等連續(xù)的多媒體流,客戶可以邊接收邊播放,使延時(shí)顯著縮短。

1.2流媒體的基本特點(diǎn)。

流媒體文件格式是支持采用流媒體傳輸及播放的媒體格式。流媒體傳輸方式是將動(dòng)畫、視音頻等多媒體文件經(jīng)過特殊的壓縮方式分成一個(gè)個(gè)壓縮包,由視頻服務(wù)器向用戶計(jì)算機(jī)連續(xù)地、實(shí)時(shí)地傳送信息。在采用流媒體傳輸方式的系統(tǒng)中,用戶不必像常規(guī)視頻文件播放那樣等到整個(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)過幾秒或幾十秒的啟動(dòng)延時(shí)即可在用戶計(jì)算機(jī)上利用相應(yīng)的播放器或其它的硬件、軟件對(duì)壓縮的動(dòng)畫、視音頻等流媒體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后臺(tái)的服務(wù)器內(nèi)繼續(xù)下載。與傳統(tǒng)的下載--回放方式相比,這種邊下載邊播放的流媒體傳輸方式具有以下突出的優(yōu)點(diǎn):

--啟動(dòng)延時(shí)大幅度地縮短 用戶不用等待所有內(nèi)容下載到本地才開始瀏覽,而是采取一邊下載一邊播放的策略,所以大幅度縮短了等待時(shí)間。

--對(duì)系統(tǒng)緩存容量的需求明顯降低 雖然流媒體傳輸仍需要緩存,但由于不需要把所有內(nèi)容全都下載到緩存中,因此對(duì)緩存的要求大大降低。

--以特定的實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議 采用了RTSP等協(xié)議,更加適合動(dòng)畫、視音頻在網(wǎng)上的實(shí)時(shí)傳輸。

1.3流媒體系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。

流媒體系統(tǒng)由以下六個(gè)方面構(gòu)成:

①前端編碼壓縮工具包:用于創(chuàng)建、捕捉和編輯多媒體數(shù)據(jù),形成流媒體數(shù)據(jù)格式。

②流媒體數(shù)據(jù):流媒體數(shù)據(jù)實(shí)體。

③流媒體服務(wù)器:存放和控制流媒體數(shù)據(jù)的硬件及軟件平臺(tái)。

④傳輸網(wǎng)絡(luò):適合多媒體傳輸協(xié)議甚至是實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。

⑤客戶端播放器:供客戶端播放、瀏覽流媒體文件的應(yīng)用程序。

⑥流媒體傳輸協(xié)議:幾種主要支持流媒體傳輸?shù)膮f(xié)議有,針對(duì)多媒體數(shù)據(jù)流的實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議RTP(Real-time Transport Protocol)、與RTP一起提供流量控制和擁塞控制服務(wù)的實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議RTCP(Real-time Transport Control Protocol),以及定義了"一對(duì)多"的應(yīng)用程序如何有效地通過IP網(wǎng)絡(luò)傳送多媒體數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)流式協(xié)議RTSP(Real-time Streaming Protocol)。

2.流媒體技術(shù)的主要解決方案

到目前為止,Real Networks公司的Real System、Microsoft公司的Windows Media Technology和Apple公司的Quick Time仍然是網(wǎng)上流媒體系統(tǒng)的三大主力。

2.1Real System。

Real System由媒體內(nèi)容制作工具Real Producer、服務(wù)器Real Server、客戶端Real Player三部分組成。其流媒體文件包括Real Audio、Real Video、Real Presentation和Real Flash四類文件,分別用于傳送不同的文件。Real System采用Sure Stream技術(shù),自動(dòng)、持續(xù)地調(diào)整數(shù)據(jù)流的流量以適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)帶寬,輕松在網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)視音頻和三維動(dòng)畫的回放。

Real流媒體文件采用Real Producer軟件進(jìn)行制作,首先把源文件或?qū)崟r(shí)輸入變?yōu)榱髅襟w文件,再把流媒體文件傳輸?shù)椒?wù)器上供用戶點(diǎn)播。

由于其成熟、穩(wěn)定的技術(shù)性能,互聯(lián)網(wǎng)巨人--美國在線、ABC、AT&T;、Sony和Time Life等公司和網(wǎng)上主要電臺(tái)都使用Real System向世界各地傳送實(shí)時(shí)影音媒體信息以及實(shí)時(shí)的音樂廣播。在我國,CCTV春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)、昆明世博會(huì)開幕式和大量的影視、音樂點(diǎn)播的網(wǎng)上直播都采用了Real System系統(tǒng)。

2.2Windows Media Technology

Windows Media Technology 是Microsoft提出的流媒體技術(shù)應(yīng)用解決方案。目前,我國較多的高校和中小學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程開發(fā)均采用這種方案。Windows Media Technology的核心是ASF(Advanced Stream Format)文件。ASF是一種包含音頻、視頻、圖像以及控制命令、腳本等多媒體信息在內(nèi)的數(shù)據(jù)格式,通過分成一個(gè)個(gè)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包在Internet上傳輸,實(shí)現(xiàn)流媒體多媒體內(nèi)容發(fā)布。因此,我們把在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)膬?nèi)容就稱為ASF流。

Windows Media Technology由Media Tools、Media Server和Media Player等軟件構(gòu)成。Media Tools是整個(gè)方案的重要組成部分,它提供了一系列的工具軟件以幫助用戶生成ASF格式的多媒體數(shù)據(jù)流。Media Tools按照功能的不同分為創(chuàng)建工具和編輯工具兩種:創(chuàng)建工具和編輯工具。創(chuàng)建工具主要用于生成ASF格式的多媒體流,而編輯工具主要對(duì)ASF格式的多媒體流信息進(jìn)行編輯與管理。

眾多的工具形成的工具集是Windows Media Technology的一大優(yōu)點(diǎn),這些工具對(duì)于流媒體文件產(chǎn)生很大的擴(kuò)展功能。由于它所獨(dú)特的各種優(yōu)點(diǎn),HP、TI、General Instruments等公司和組織均表示加入Microsoft的Windows Media Broadband Jumpstart Initiative方案。

2.3Apple Quick Time。

Apple公司于1991年開始發(fā)布Quick Time,它幾乎支持所有主流的個(gè)人計(jì)算平臺(tái)和各種格式的靜態(tài)圖像文件、視頻和動(dòng)畫格式。QuickTime包括服務(wù)器QuickTime Streaming Server、帶編輯功能的播放器QuickTime Player、制作工具QuickTime 4 Pro、圖像瀏覽器PictureViewer,以及使Internet瀏覽器能夠播放QuickTime影片的QuickTime插件。QuickTime 4支持兩種類型的流:實(shí)時(shí)流和快速啟動(dòng)流。目前,FOX新聞在線、FOX體育在線、BBC World、氣象頻道(Weather Channel)等機(jī)構(gòu)都加入QuickTime內(nèi)容供應(yīng)商行列,使用其技術(shù)制作實(shí)況轉(zhuǎn)播節(jié)目。

除了上述流媒體技術(shù)的三種主要格式外,在多媒體課件和動(dòng)畫方面的流媒體技術(shù)還有Macromedia的Shockwave技術(shù)和MeataCreation公司的Meta Stream技術(shù)。

3.遠(yuǎn)程教育中流式教學(xué)資源的開發(fā)

流媒體在傳輸過程中是分段傳送,用戶不必等待整個(gè)內(nèi)容傳送完畢,就可以觀看到即時(shí)的連續(xù)的內(nèi)容。但由于不同的公司發(fā)展的文件格式不同,傳送的方式也有所差異。下面是遠(yuǎn)程教育中利用流媒體技術(shù)開發(fā)的幾種常見的流式教學(xué)資源。

3.1Real的.rm視頻資源和.ra的音頻資源。

.rm和.ra格式分別是RealNetworks公司所開發(fā)的一種流式視頻和流式音頻文件格式,主要用來在低速率的網(wǎng)絡(luò)上實(shí)時(shí)傳輸視、音頻信息。它可以根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)帶寬而采用不同的壓縮比率,在數(shù)據(jù)傳輸過程中邊下載邊播放視頻影像,從而實(shí)現(xiàn)影像數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送和播放?？蛻舳送ㄟ^Real Player播放器進(jìn)行播放。

3.2Microsoft的.asf視音頻資源。

Microsoft的ASF也是一種網(wǎng)上流媒體格式,在遠(yuǎn)程教育中頗受歡迎。這種流媒體文件的使用與windows操作系統(tǒng)是分不開的,使用的播放器是Microsoft Media Player。目前Microsoft還提出了wmv等新的流媒體文件格式。

3.3Apple QuickTime的.qt動(dòng)態(tài)影像資源。

.qt格式是Apple公司開發(fā)的一種音頻、視頻文件格式,用于保存音頻和視頻信息,具有較為先進(jìn)的音視頻功能,得到包括Apple Mac OS、Microsoft Windows95/98/NT/2000在內(nèi)的所有主流計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的支持。其客戶端使用QuickTime player播放。

3.4Macromedia Flash的.swf動(dòng)畫資源。

SWF是基于Macromedia公司Shockwave技術(shù)的流媒體動(dòng)畫格式,是用Flash軟件制作的一種格式,源文件為.fla格式。由于其體積小、功能強(qiáng)、交互能力好、支持多個(gè)層和時(shí)間線程等特點(diǎn),故越來越多地應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)動(dòng)畫中。SWF文件是Flash的其中一種發(fā)布格式,已廣泛用于Internet上,客戶端安裝Shockwave的插件即可播放。

4.流媒體技術(shù)在遠(yuǎn)程教育的應(yīng)用方式

我國現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育所面臨的問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:一是發(fā)展規(guī)劃和相應(yīng)的政策、法律、法規(guī)比較薄弱;二是教學(xué)資源和網(wǎng)絡(luò)課程嚴(yán)重匱乏;三是教學(xué)模式陳舊落后,不能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的需求。

在三個(gè)方面的問題中,尤以第二個(gè)問題為最現(xiàn)實(shí)和迫切。資源建設(shè)雖然被列為教育部重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目已多年,但仍然存在一方面網(wǎng)上多媒體教學(xué)資源嚴(yán)重匱乏而另一方面是眾多的多媒體教學(xué)資源無法上網(wǎng)的突出矛盾。我們認(rèn)為,應(yīng)用當(dāng)前業(yè)已成熟的流媒體技術(shù)解決這一矛盾將是一個(gè)重要的方向。

在許多學(xué)校特別是高校里,現(xiàn)代教育技術(shù)一線的教師們對(duì)遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域資源建設(shè)作了一些嘗試,取得了較好的教學(xué)效果:

①開發(fā)視頻、音頻、動(dòng)畫等多媒體教學(xué)資源,充實(shí)高校遠(yuǎn)程教育學(xué)科多媒體教學(xué)資源庫,并開展基于網(wǎng)絡(luò)資源的學(xué)科協(xié)作學(xué)習(xí)試驗(yàn)研究;

②用流媒體技術(shù)制作遠(yuǎn)程教育視頻點(diǎn)播和音頻點(diǎn)播資源庫,供網(wǎng)絡(luò)在線點(diǎn)播;

③實(shí)現(xiàn)教學(xué)視頻、音頻在線直播;

④實(shí)現(xiàn)教學(xué)視頻的仿真在線直播;

⑤開發(fā)在線式多媒體交互型課件;

⑥開發(fā)各種類型的網(wǎng)絡(luò)課程。

流媒體技術(shù)已經(jīng)成為影響Internet教育應(yīng)用的重要技術(shù)之一。在學(xué)習(xí)和研究的基礎(chǔ)上,我們可以開發(fā)出各種適于現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)資源和網(wǎng)絡(luò)課程,進(jìn)一步推動(dòng)基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的新型教學(xué)模式改革與發(fā)展。一旦如愿,新技術(shù)應(yīng)用所帶來的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育變革成果就會(huì)展現(xiàn)在我們的面前。

參考文獻(xiàn)

[1]Http://www.real.com;

[2]Http://www.microsoft.com/wmt/。

收稿日期:2009-03-17

作者地址:鄭州信息技術(shù)學(xué)校450000