初探多媒體網絡教學環(huán)境下的關鍵技術

摘 要 隨著計算機技術，多媒體技術和網絡技術的快速發(fā)展，網絡和多媒體技術在教育教學中得到廣泛的應用。多媒體技術和網絡技術為現代教育構建了一個全新的教學環(huán)境一多媒體網絡教學環(huán)境。計算機網絡教學作為傳統(tǒng)教學模式的補充，擺脫了傳統(tǒng)教學所受的時空限制，使教學資源得到更充分的利用，已經成為現代教育教學中一種流行的教學模式，探討基于網絡環(huán)境下的教學模式和手段也在學校中引起越來越多的關注。

關鍵字 計算機網絡；網絡教學；關鍵技術

中圖分類號G4 文獻標識碼A 文章編號1673—9671—(2009)12—0081—01

1 引言

計算機技術及網絡通信技術的空前發(fā)展，為多媒體技術的發(fā)展奠定了堅定的基礎和創(chuàng)造了良好的運用環(huán)境。而多媒體技術的發(fā)展和進步又反過來促進了和推動了計算機技術和網絡通信技術的更進一步的發(fā)展。多媒體技術在教育教學方面近年來得到了非常迅猛的發(fā)展。 隨著網絡技術的普及和廣泛應用，各大院校都紛紛建設了校園計算機網絡，通過校園網實現教學資源和信息的共享。如何利用高帶寬的校園網絡，在提供高質量的傳統(tǒng)網絡服務的同時，進行或加強豐富多彩的多媒體應用，更好的服務于教學和科研，提高教學效率和效果，已經成為校園網絡建設的中心任務之一。

2 多媒體網絡教學環(huán)境下的關鍵技術

基于校園網的多媒體教學系統(tǒng)的構建涉及到多種計算機技術，包括數據庫技術、通信技術、多媒體技術、流媒體技術等等。在本系統(tǒng)中，多媒體技術、流技術和數據庫技術是系統(tǒng)實現的關鍵，這里主要介紹前兩種技術。

2.1 多媒體技術

多媒體的出現是計算機領域的一場革命，它利用計算機技術把多種媒體的功能，比如文本、圖像、動畫、音頻、視頻等信號有機的結合起來，提供給人們一個全方位的感知空間，大大改善人機界面，提高計算機的應用水平。多媒體技術指的是多媒體的采集生成、傳輸、使用、存儲的全部處理過程中所涉及的技術，多媒體技術包括多媒體制作技術、多媒體信息處理技術等。

2.1.1 多媒體制作技術

多媒體制作技術主要是指通過多媒體制作工具，對各種多媒體素材進行處理和組織，使之成為系統(tǒng)的課件和教學資源。根據多媒體的呈現方式，多媒體制作技術包括了動畫制作技術、圖像處理技術、音頻處理技術、視頻編輯技術等等。

2.1.2 多媒體信息處理技術

一般情況下，多媒體信息的數據量要遠比其他的信息要大，這使得不管是對多媒體信息的存貯，傳輸和處理都提出更高的要求。特別是在網絡的環(huán)境下，如果不對多媒體信息進行處理，壓縮成容量更小的格式，將很難得到有效的傳輸。比如傳輸NTSC制式的視頻信號(640X480象素／24位／30幀)，如果不經過壓縮處理，將需要211Nbps的傳輸速率。如果用磁盤保存，650MB的光盤只能記錄不到25秒的信號，對于音頻而言，兌情況與視頻類似。因此壓縮技術是非常重要和關鍵的。

2.2 流媒體技術

2.2.1 流媒體定義

流媒體的概念來自英語Streaming Media的翻譯，流技術的開發(fā)創(chuàng)意是從傳統(tǒng)的TCP／IP協(xié)議對通過網絡傳遞信息的方法中獲得的。當在網絡中通過TCP／IP協(xié)議下載文件時，服務器會按照一定的次序將文件分成若干個獨立的數據包，然后依次發(fā)送出去。在客戶端再將這些數據包重新組裝起來，最終形成和原來完全一樣的完整文件。傳統(tǒng)的下載方式下，只有當文件被完整下載后，才能對文件進行操作。流技術也是按照特定的順序將文件分成若干部分進行發(fā)送，而在客戶端則不用等到文件完全被下載后才能操作。這個技術對于音頻、視頻這樣龐大的文件的傳輸而言是非常高效的，因為在音頻、視頻文件的下載過程中，播放程序就可以播放它們，也就是說，可以一邊下載一邊播放，而不需要等到整個文件都被下載到本地才能播放。為了使播放的過程更加穩(wěn)定連貫，通常客戶端會為數據的接收開辟一個緩存區(qū)，用戶只需要在緩存充滿前等待很短的時間(通常是幾秒鐘)就可以播放和欣賞音頻、視頻文件了。這種在Intemet／Intranet中使用流式傳輸技術的連續(xù)實時媒體就稱為流媒體。

2.2.2 流媒體的傳輸協(xié)議 MMS協(xié)議(Multiple l ledia Sever Protocl)是微軟公司的流傳輸協(xié)議，它主要用于在互聯網上連續(xù)傳輸多媒體廣播、視頻文檔、音頻文檔、現場直播以及所有實時或預先錄制好的節(jié)目素材。通過該協(xié)議，用戶可以通過電腦，使用微軟公司免費提供的播放軟件(目前最新版本是klediaP]ayer 10)來播放位于專用流服務器上的視頻、音頻等多媒體文件。 MMS協(xié)議是建立在UDP~TCP傳輸協(xié)議之上的應用層協(xié)議，被廣泛的應用在WindowsNTServer和Windows2000Server平臺的流式服務上。 RTP協(xié)議(Real Time Protoc01)是用于IntemetJz~對多媒體數據流的一種傳輸協(xié)議。R耶被定義為在一對一或一對多的傳輸情況下工作，其目的是提供時間信息和實現流同步。RTP通常使用UD睞傳送數據，但RTP也可以在TCP，~ATM等其他協(xié)議之上工作。UDP傳輸是無時間順序的，通過RTP協(xié)議可以達到時間同步的目的。RTP議主要完成對數據包進行編號、加蓋時間戳、丟包檢查、安全與內容認證等工作

RTCP(RealTimeControlProtoc01)通常和RTP一起協(xié)同工作，提供網絡流量控制和擁塞控制服務。當應用程序開始一個RTP會話時將使用兩個端口：一個給RTP一個給RTCP。RTP本身并不能為接順序傳送數據包提供可靠的傳送機制，也不提供流量控制或擁塞控制，它依靠RTCP提供這些服務。通常R胛算法并不作為一個獨立的網絡層來實現，而是作為應用程序代碼的一部分。RTP會話期間，各參與者周期性地傳送RTCP包，RTC咆中含有已發(fā)送的數據包的數量、丟失的數據包的數量等統(tǒng)計資料。

RTSP協(xié)議(Real Time Stream Protoc01)是由美國RealNetwork公司和Netscape公司共同提出的，該協(xié)議定義了一對多的應用程序如何有效地通過IP網絡傳送多媒體數據。目前微軟最新版本的流媒體服務平臺已經提供了對RTSP的支持。

RTSP協(xié)議也是應用級協(xié)議，用于控制實時數據的傳送。RTSP在體系結構上位于RTP和RTCP之上，它使用TCP或RTP完成數據傳輸，使用RTSP時，客戶機和服務器都可以發(fā)出請求，即RTSP可以是雙向的。RTSP還提出了一個可擴展的框架，使實時數據(視頻、音頻等)的受控、點播成為可能。

2.2.3 流媒體的文件格式

為了便于多媒體文件在互聯網上傳輸，通常除了根據不同的壓縮標準進行壓縮外，還可以經過特殊的編碼，轉換成流式媒體文件格式再網上進行流式傳輸。用戶經過短暫的緩存填充等待后，便可以邊下載邊播放多媒體文件，還可以實現拖動進度條和實現快進、快退等操作。

2.2.4 流媒體文件格式

在網上以流的方式傳輸標準媒體文件，但是因為文件巨大，效率不高，一般都是將壓縮媒體文件編碼成流式文件，加入一些特定的附加信息，比如計時、版本和壓縮信息等。流式文件格式經過特殊編碼，使其可以在網絡中邊下載邊播放。

2.2.5 流媒體發(fā)布格式

媒體發(fā)布格式是視聽數據安排的唯一途徑，物理數據無關緊要，我們只需要知道數據類型和安排方式。媒體發(fā)布格式不是壓縮格式，也不是傳輸協(xié)議，其本身并不描述視聽數據，也不提供編碼方法。媒體發(fā)布格式文件可以包含不同類型的媒體的信息，實際的視聽數據可以位于多個文件當中，而由媒體發(fā)布文件包含的信息控制流的播放。以特定方式安排數據有助于流式媒體的發(fā)展，因為我們希望有—個開放媒體發(fā)布格式為所有的商品流式產品使用，為使用不同壓縮標準和媒體文件格式的媒體發(fā)布提供一個事實上的標準。

3 小結

構造多媒體網絡教學系統(tǒng)所涉及到的主要技術，包括多媒體技術，流媒體技術和數據庫技術等。所用到的多媒體技術主要包括多媒體制作技術和多媒體處理技術。多媒體處理技術主要是對多媒體信息的編碼和壓縮技術，目前常見的多媒體信息的編碼和壓縮方法有圖像壓縮常用的JPEG，數字音頻壓縮常用的時域壓縮、子帶壓縮、變換壓縮、混合壓縮和數字視頻壓縮常用的MPEG-I、MPEC-2、MPEG--4、MPEG-7等。流媒體技術是多媒體教學系統(tǒng)中采用的另一項主要技術，它有其獨特的文件格式和傳輸方式，適用于在網絡環(huán)境下進行數據的傳輸。常用流媒體傳輸協(xié)議有MMS、RTP、RTCP、RTSP等。目前使用最廣泛的流媒體技術和解決方案有MicrosoftMediaTechnology、Real system~QuickTime等，它們各有不同的特點和應用范圍。