網(wǎng)絡(luò)多媒體電子教室中屏幕傳輸?shù)脑O(shè)計與實現(xiàn)

張年英

（武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢 430050）

新世紀(jì)的高職教育的發(fā)展方向是由單一的職業(yè)教育轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合性多層次的職業(yè)教育，這就需運用先進(jìn)的教學(xué)手段，將綜合性的知識教授給學(xué)生。所以，現(xiàn)在的高職院校，如果僅僅是使用原始的課堂講授＋實踐操作的授課方式，想要培養(yǎng)出高素質(zhì)的綜合型技能人才是行不通的，只有運用先進(jìn)的教學(xué)模式，才能培養(yǎng)出綜合型的高素質(zhì)人才，其中，運用多媒體技術(shù)架設(shè)多媒體電子教師進(jìn)行教學(xué)就是目前比較先進(jìn)的教學(xué)模式之一。

在多媒體的技術(shù)上發(fā)展起來的多媒體電子教室將傳統(tǒng)的課堂教授與實際操作結(jié)合起來，讓學(xué)生在上課時既能得到教師的講授又能通過多媒體更好的融入課堂，充分體現(xiàn)以教師為引導(dǎo)，學(xué)生為主體的新型教學(xué)模式。當(dāng)前多媒體電子教室主要的功能有廣播教學(xué)、遠(yuǎn)程監(jiān)控、文件傳輸、電子白板等。其中，廣播教學(xué)功能是多媒體電子教室的核心功能，而屏幕傳輸功能又是廣播教學(xué)的關(guān)鍵之一，本文采用了C／S（客戶端／服務(wù)器）結(jié)構(gòu)，以VC6.0為平臺實現(xiàn)了多媒體電子教室系統(tǒng)的屏幕傳輸功能。

1 功能需求

該功能是整個多媒體電子教室的主要功能之一。通過該功能進(jìn)行視頻傳輸，將在教師機上正在進(jìn)行的教學(xué)演示，并通過網(wǎng)絡(luò)對學(xué)生機進(jìn)行廣播。在授課時，教師使用同步視頻功能，將教師機的畫面通過網(wǎng)絡(luò)傳遞到每臺學(xué)生機，從而使每一臺學(xué)生機顯示話畫面與教師機一樣。教師可以通過各種軟件進(jìn)行教學(xué)，例如：對某種應(yīng)用軟件進(jìn)行實際操作，讓學(xué)生對操作的過程有一個詳細(xì)的了解。這樣，就能避免傳統(tǒng)教學(xué)只能在同一時間對少數(shù)學(xué)生進(jìn)行演示，其他學(xué)生無所事事的情形，同時通過廣播教學(xué)，還可以極大的避免教師的重復(fù)勞動，使教師有更多的精力投入到教學(xué)當(dāng)中。

2 設(shè)計思路

屏幕傳輸就是通過網(wǎng)絡(luò)，將一臺計算機（服務(wù)器端）上面正在顯示的畫面?zhèn)鬏數(shù)搅硪慌_或者若干臺計算機（客戶端）上，并保證客戶的端屏幕始終與服務(wù)器端的屏幕保持一致，即便在傳輸過程中發(fā)生幀丟失的狀況，也不會產(chǎn)生太大的影響。

在實現(xiàn)該功能是，大數(shù)據(jù)量的傳輸是首先需要考慮的問題，以當(dāng)前最典型的情況來考慮：屏幕分辨率為1366＊768，色彩質(zhì)量為32位。這樣一幅畫面的數(shù)據(jù)量為：1366＊768＊32＝3M，如此大的數(shù)據(jù)量，只有通過壓縮才能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。所以在本文設(shè)計的系統(tǒng)中，將服務(wù)器端與客戶端的通信分為了五個部分：屏幕抓取、壓縮屏幕、網(wǎng)絡(luò)傳輸、解壓數(shù)據(jù)、繪制屏幕。

3 屏幕傳輸功能的實現(xiàn)

3.1 屏幕抓取

本文中設(shè)計的系統(tǒng)是通過獲取顯示設(shè)備中顯示的位圖來實現(xiàn)屏幕抓取的。首先，獲取將要實施抓取的屏幕的尺寸，根據(jù)該尺寸創(chuàng)建一個位圖，然后獲取顯示設(shè)備并創(chuàng)建一個與該顯示設(shè)備兼容的緩存設(shè)備memory Device Context（memDC），將之前創(chuàng)建好的位圖放入該緩存，再用API將當(dāng)前顯示設(shè)備的內(nèi)容拷到內(nèi)存，如此，屏幕上的內(nèi)容就被抓取到了位圖中，最后，對當(dāng)前的顯示設(shè)備進(jìn)行釋放。具體的實現(xiàn)代碼如下：

3.2 壓縮屏幕

本設(shè)計的系統(tǒng)系統(tǒng)采用了VC6.0的壓縮函數(shù)來進(jìn)行屏幕壓縮。在完成了屏幕抓取后，屏幕顯示的內(nèi)容已經(jīng)抓取到了創(chuàng)建的位圖中，需要對它進(jìn)行壓縮操作。首先，將數(shù)據(jù)從位圖中取出，然后，對hMemBmp中存放的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，具體代碼如下：

3.3 網(wǎng)絡(luò)傳輸與接收

針對視頻傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量比較大的特點，在進(jìn)行屏幕數(shù)據(jù)傳輸時，使用的是UDP（數(shù)據(jù)報）的方式，該方式可以有效的降低CPU的消耗，不論有多少個客戶端，服務(wù)器只需要發(fā)送一次就足夠了，即使在傳輸過程中發(fā)送數(shù)據(jù)報少量丟失的狀況，也不會對客戶端造成太大的影響，在客戶端只會以非?？斓乃俣乳W過一些亂屏。經(jīng)過壓縮后，每一幀的數(shù)據(jù)任然有幾十K或者幾百K的大小，如果僅僅使用一個數(shù)據(jù)包來發(fā)送，在現(xiàn)有的技術(shù)情況下是不可能的，所以需要將每一幀數(shù)據(jù)拆分成數(shù)個小數(shù)據(jù)包，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至客戶端，再在客戶端將這些小的數(shù)據(jù)包拼接成原來的數(shù)據(jù)幀。因此拆分后得到的數(shù)據(jù)包必須提供必要的信息，以此表示一共傳輸多少個數(shù)據(jù)包，當(dāng)前的數(shù)據(jù)包的序列，各數(shù)據(jù)包的排列順序，數(shù)據(jù)包的長度等信息，這樣在客戶端才可以將這些數(shù)據(jù)包還原成原來的數(shù)據(jù)幀。為此，本文數(shù)據(jù)包設(shè)計了以下的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

每一幀的數(shù)據(jù)經(jīng)過壓縮之后仍然有幾十到幾百K字節(jié)不等，想要用一個數(shù)據(jù)包就發(fā)送出去是不可能的，因此必須將它拆成若干個小的數(shù)據(jù)包，廣播到網(wǎng)絡(luò)上，學(xué)生機接收到之后，在將它們拼成一個完整數(shù)據(jù)幀。因此在數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)中必須能表示出共有多少包，當(dāng)前是第幾包，有效數(shù)據(jù)的長度是多少等信息。這樣在接收端才能將它們按照順序拼接起來。為此，我們采用以下的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

3.4 數(shù)據(jù)的解壓縮

客戶端將接收到的數(shù)據(jù)包拼接成一個完整的數(shù)據(jù)幀之后，將對該數(shù)據(jù)包進(jìn)行解壓操作，具體代碼如下：

通過解壓縮后，數(shù)據(jù)就被存放在了內(nèi)存指針ip當(dāng)中，與壓縮的過程相比較，解壓縮除了方向相反以外，其余的過程都非常相似。

3.5 繪制屏幕

當(dāng)客戶段獲得解壓的數(shù)據(jù)后，需要將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為畫面的形式在客戶端的屏幕上顯示。為此，客戶端首先需要創(chuàng)建一幅位圖，然后將解壓后得數(shù)據(jù)填充進(jìn)這幅位圖，最后再將該位圖復(fù)制到客戶端的顯示設(shè)備中，這次，繪制屏幕的工作就完成了，具體代碼如下：

4 結(jié) 語

屏幕傳輸功能的實現(xiàn)，使得多媒體電子教學(xué)的關(guān)鍵問題得到解決，在多媒體電子教室中進(jìn)行系統(tǒng)測試，取得了比較好的效果，也為作者下一步的多媒體電子教室研究提供了支持。但是，因為對圖像傳輸效果產(chǎn)生影響的因素有很多方面，如何在現(xiàn)有的硬件條件下提高數(shù)據(jù)壓縮的比率，減小傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，降低圖像失真度，是下一步需要探索研究的問題。

1 何斌，馬天予，王運堅等.Visual C＋＋ 數(shù)字圖像處理［M］.北京：人民郵電出版社，2001

2 鄭阿奇，丁有和，鄭進(jìn)等.Visual C實用教程（第2版）［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2003

3 李增智，陳妍.計算機網(wǎng)絡(luò)原理（第2版）［M］.西安：西安交通大學(xué)出版社，2000

4 傅愛玲.基于校園網(wǎng)的多媒體電子教室的開發(fā)與實現(xiàn)［D］.天津大學(xué)，2005

5 吳洪才，殷人昆.屏幕捕獲技術(shù)在多媒體教學(xué)中的實現(xiàn)探討［J］.計算機工程，2003（7）

6 魏娟麗 電子教室中廣播教學(xué)功能的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.電子設(shè)計工程，2011（1）