數(shù)字視音頻采編系統(tǒng)在語言教學中的應用

宮磊

摘要：IPTV作為一種嶄新的現(xiàn)代教育技術在語言教學中具有便捷性和有效性。該文以北京語言大學為例，從IPTV關鍵技術和系統(tǒng)的設計構成出發(fā)，論述了以IPTV為核心的數(shù)字視音頻采編系統(tǒng)，在高校語言教學中的應用優(yōu)勢和存在的問題。

關鍵詞：IPTV；語言教學；設計構成

中圖分類號：TP37 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）27-6477-03

Abstract： As a brand new modern education technology， IPTV owns much convenience and effectiveness in language teaching. Starting from key technologies of IPTV and design constitutes of the system， this paper takes Beijing Language and Culture University as an example， discusses the application advantages and existing problems in university language teaching with the IPTV as the core of the digital audio editing system.

Key words： IPTV； language teaching； design constitutes

IPTV是隨著通信技術與網絡技術發(fā)展的一種新型媒體。以其豐富的內容和信息獲取的便捷深受大家青睞，廣泛應用于各個領域。IPTV技術如何融入高校網絡，為語言教學提供技術支持已經成為現(xiàn)代大學信息化建設者關心的重要課題。

北京語言大學是一所以對來華留學生進行漢語和文化教育為主要任務的國際型大學，同時對中國學生進行外語教育，并承擔著培養(yǎng)對外漢語教師以及出國留學人員的外語培訓工作。多語種教學和文化傳播的背景，需要豐富的教學視音頻資源支持。數(shù)字視音頻采編系統(tǒng)建設主要是在整合北京語言大學現(xiàn)有視音頻系統(tǒng)設備的基礎上，更新現(xiàn)有的衛(wèi)星節(jié)目接收系統(tǒng)，建設基于網絡直播的IPTV系統(tǒng)，新建高清網絡非編系統(tǒng)，建設數(shù)字化的視音頻資源存儲系統(tǒng)，實現(xiàn)視音頻資源的網絡編輯、存儲、在線點播等功能，充分實現(xiàn)多語種語言教學資源的共享和應用。下面以北京語言大學為例，對相關問題進行探討。

1 實現(xiàn)IPTV的關鍵技術

數(shù)字視音頻采編系統(tǒng)的關鍵技術主要包括以下3種：視音頻編解碼技術、流媒體技術，傳輸技術。

1.1 視音頻編解碼技術

視音頻多媒體信息傳輸?shù)男畔⒘糠浅＞薮螅瑸榱四芡瓿蓚鬏斶^程，需要通過特定的視音頻編碼規(guī)則將多媒體文件編碼成適用于網絡傳輸?shù)牧髅襟w文件，當流媒體被客戶端接收后，客戶端播放器將編碼過的流媒體數(shù)據還原成原始的視音頻數(shù)據資料，就是我們說的視音頻解碼技術。

目前IPTV技術實現(xiàn)采用的主要編碼技術格式有MPEG-2、MPEG-4、H.264、AVS等方式。MPEG-2分辨率可達到720*486的DVD效果，畫質清晰，但是數(shù)據量太大。H.264和MPEG-4是當前主要采用的編碼格式，數(shù)據量小，圖像清晰。其中H.264壓縮比更大，畫質高。在同等畫質下，H.264的壓縮比是MPEG-2的2倍以上，MPEG-4的1.5倍以上，具有較強的差錯處理能力，提高了視音頻傳輸質量的可控性。AVS是我國自主研發(fā)的視音頻編碼技術，算法簡單，編碼效率高，但圖像畫質較H.264差。綜合考慮本系統(tǒng)采用H.264的編碼方式。

1.2 流媒體技術

流媒體技術是一種流行于網絡的多媒體傳輸技術，專門用于網絡多媒體信息傳播和處理。它將連續(xù)的視音頻信號經過壓縮處理后，通過網絡能夠實現(xiàn)邊下載、邊觀看，不必完成整個文件的下載。流媒體技術能夠在網上同時進行傳播和播放功能，能節(jié)約網絡帶寬，實現(xiàn)視音頻的同步播放。

流媒體系統(tǒng)由前端編碼器、發(fā)布服務器和終端客戶的播放器組成。系統(tǒng)將需要播放的視音頻節(jié)目的一部分內容分成多個壓縮包、壓縮緩存，進行數(shù)據流的傳送，終端用戶通過相應的播放軟件對壓縮包進行解壓，等待短時間的延時后，就能夠觀看到視音頻文件。同時，后臺服務器將繼續(xù)下載視音頻文件剩余的內容?？捎行У墓?jié)省存儲空間和下載等待時間。目前，使用較多的主流技術主要有： Microsoft（Windows Media）、Read Networks（Real System）和Apple（QuickTime）。其中最為流行的是Microsoft（Windows Media）。

1.3 傳送技術

流媒體的傳送技術從用戶角度劃分為點播和組播兩種接收方式。點播具有實時性、交互性等特點，用戶可根據個人愛好決定收看的時間和內容。但點播對網絡帶寬的需求較大。組播技術允許一個或多個組播源一次同時發(fā)送相同的數(shù)據包到多個接收者。只有屬于該組播組地址的接收者才能接收到數(shù)據包。因為在整個網絡的任意一條鏈路上只傳送單一數(shù)據包，即使有大量目標地址，也可提高傳輸效率，減輕發(fā)送服務器負擔，節(jié)省主干網帶寬，減少主干網擁塞的可能性。

2 數(shù)字視音頻采編系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)設計

北京語言大學目前共可接收53套衛(wèi)星節(jié)目，其中包括11套外語節(jié)目。系統(tǒng)從中選擇16套節(jié)目，實現(xiàn)包括直播、點播、自動錄制等功能。其工作流程為衛(wèi)星電視節(jié)目信號通過衛(wèi)星天線接收及接收器解碼后，一路通過同軸電纜傳送給有線電視用戶。一路以AV 模擬信號傳入視音頻編碼設備進行采集后，分兩路以單播方式的向下傳輸。一路傳輸?shù)睫D發(fā)服務器進行IP的網絡轉播，用戶可利用個人電腦對直播節(jié)目進行觀看和實時錄制；另一路傳輸?shù)骄W絡錄制服務器，利用錄制管理軟件按管理者的設置要求自動錄制節(jié)目，錄制的節(jié)目經遠程審核及在線編輯后，可自動上傳到VOD系統(tǒng)的存儲設備并自動生成VOD節(jié)目點播列表，用戶可通過節(jié)目列表進行點播觀看。

2.2 系統(tǒng)實現(xiàn)

數(shù)字視音頻編碼采集系統(tǒng)通常由前端、控制端和終端三部分構成。

2.2.1 前端設計

前端主要包括衛(wèi)星接收器、電視機、攝像機、DVD機、錄音機和視音頻采集卡。視音頻采集卡將DVD機、錄音機等設備輸入的信號進行A/D轉換后傳入控制端，采集卡為16路信號。衛(wèi)星信號經接天線接收及接收器解碼后傳入控制端。

2.2.2 控制設計

控制端是數(shù)字視音頻系統(tǒng)的核心部分，主要包括視音頻編碼設備、存儲設備和視頻直播點播設備。

視音頻編碼設備主要負責對采集卡送來的視音頻信號進行編輯。視音頻編碼設備采用H.264格式的流媒體技術對輸入信號進行數(shù)字編碼壓縮，實時編碼生成H.264格式的流媒體數(shù)據?？稍O定組播或單播兩種傳輸方式在校園網中進行傳送，實現(xiàn)電視節(jié)目的實時轉播，終端用戶可通過電腦、電視等終端設備進行實時觀看。此外，系統(tǒng)還配有網絡錄播服務器，可對網絡電視節(jié)目進行自動錄播，生成AVI等格式的資源文件，供無法觀看直播的教師和學生使用，錄制的視音頻文件還可傳入非線編系統(tǒng)進行編輯，供教師和學生根據自身需求對電視節(jié)目內容進行網絡錄制和保存，方便日后作為教學課件資源使用和再次觀看。

網絡附屬存儲技術，是一種將獨立、分布的數(shù)據整合為集中化管理的數(shù)據中心，以便于對不同主機和服務器進行訪問的技術。存儲設備是一種專門用于數(shù)據存儲的服務器，它以數(shù)據為中心，將存儲設備與服務器分離，集中管理數(shù)據，從而提高性能、釋放帶寬、減少成本。其存儲效率遠高于服務器，但價格遠低于使用服務器存儲。存儲器中設置有防火墻，禁止外網訪問。

視音頻直播點播設備和存儲設備有機的結合在一起。視音頻編碼設備將編碼后的內容存入存儲設備中后，終端用戶就可通過視音頻直播、點播系統(tǒng)收看該節(jié)目。系統(tǒng)在設計過程中，設計了單播和組播兩種傳輸方式。在組播方式下，網絡中的每一個節(jié)點，既可接受其他節(jié)點的服務，也可當為服務器為其他節(jié)點提供服務，為用戶提供利用視頻資源的自由和便利，避免了少數(shù)幾個節(jié)點上的流量過分集中，有效解決了視頻直播服務的負載和帶寬有限的問題，極大程度地提高了通信效率。此外，單播方式下系統(tǒng)也同時支持最多3000人并發(fā)訪問。同時觀看直播與點播保證圖像質量傳輸效率不丟幀低、延時，不會造成網絡擁擠與壓力，提高系統(tǒng)使用效率。

2.2.3 終端設計

終端部分主要為用戶電腦。其電腦配置最低要求為：奔騰4處理器，516M內存，內置10-100M網卡，安裝有Windows操作系統(tǒng)及DirectX9。用戶通過校園網下載一個插件，安裝在用戶電腦上，就可以對多套畫面清晰的電視節(jié)目進行觀看、錄播。終端部分同時具有上傳視頻文件的功能，文件均可從客戶端直接上傳到數(shù)據庫。

3 數(shù)字視音頻采編系統(tǒng)在語言教學中的優(yōu)勢

現(xiàn)代多媒體技術對語言教學產生的影響主要包括兩個方面，一是給廣大師生提供了虛擬現(xiàn)實的網絡教學環(huán)境，二是提供了比傳統(tǒng)教學方式更加豐富多彩的教學資源。IPTV技術在語言教學上的應用，促進了語言教學模式多樣式的發(fā)展，營造了真實的語言環(huán)境，突出了語言在的交際和實踐中的應用。對教師、學生都產生著深遠影響。

3.1 從教師的角度來說

對教師而言，數(shù)字視音頻采編系統(tǒng)為其教學提供了豐富的教學資源。

在教學過程中， 教師可根據教學需要，隨時通過系統(tǒng)平臺的視頻點播功能為學生播放優(yōu)質的教學錄像、視頻課例、電視新聞，講座或會議現(xiàn)場的實況轉播。學生可通過大屏幕投影，共同收看，集體討論。教師再也無需隨身攜帶磁帶、視頻光盤、移動硬盤等存儲介質，只需對所需內容進行上傳、點播，不再為準備錄像機、影碟機等播放設備而浪費時間；對事實電視新聞的下載上傳，基本實現(xiàn)了視頻資源的交流與分享，在豐富教學資源上有這重大意義，特別是對教學資源相對較少的小語種，作用尤為明顯。網絡視頻點播的教學模式，一方面，減輕了教師的課堂勞動強度，為其教學提供了便利。另一方面，豐富了課堂內容，提高了教學內容的信息含量，增強了教師與學生之間的互動性，促進教學質量的提高。

3.2 從學生的角度來說

對學生而言，再也不必每節(jié)課都拷貝、傳遞龐大的教學課件。所需的課件內容都可隨時在系統(tǒng)平臺中點播、獲取。同時，也提高了學生自主學習的能力。

學生可根據自己的學習需要， 在任何時間、地點，通過個人電腦自主地收看視頻節(jié)目、課堂直播或者點播自己需要的視頻內容，并充分掌握視頻的播放時間和播放進度。與傳統(tǒng)的課堂教學模式相比，這種學習模式使學生擁有更多的控制權和自主權，便于激發(fā)學生的主動精神和學習興趣。此外，通過系統(tǒng)平臺，學生除了可以對語言進行學習外，還可了解該國家的事實新聞、文化風俗，開闊視野，通過視頻里的具體場景，了解具體語言的表達語境，特別是與本國習俗差異較大的情況，通過視聽教學，使學生印象深刻。

4 系統(tǒng)應用過程中存在的問題及展望

雖然數(shù)字視音頻采編系統(tǒng)在語言教學中有這極大意義，但所有的科技產品從產生到普及都有一個漫長的探索過程。數(shù)字視音頻采編系統(tǒng)作為一種剛走入教學的新媒體，在應用中必定會存在很多問題。

4.1 系統(tǒng)應用過程中的存在的問題

目前該系統(tǒng)已試用半年的時間，發(fā)現(xiàn)在實際應用中存在一定的問題。

當系統(tǒng)采用單播傳輸方式時，對網絡帶寬的需求較大，采用組播傳輸方式能夠有效的節(jié)約帶寬和資源。但擁有眾多用戶的組播網絡極易成為黑客的攻擊目標，存在極大的網絡安全隱患。因此，需要提高服務器的網絡安全性。此外，目前只能對現(xiàn)有衛(wèi)星節(jié)目選擇16套進行點播、錄播，今后需購進新的設備實現(xiàn)更多套節(jié)目的點播、錄播。

帶寬也是保障系統(tǒng)正常運行的基礎，只有當速度達到 2Mbit/s 時，播放清晰度才能達到DVD效果。否則，會導致觀看時出現(xiàn)畫面不流暢，馬賽克甚至是停滯的現(xiàn)象，極大地影響了觀賞性。隨著HDTV信號的普及，教學對視頻質量要求越來越高， 對傳輸帶寬將會提出更高的要求。因此，需對現(xiàn)有網絡進行改造，提高接入帶寬。

4.2 展望

利用數(shù)字視音頻采編系統(tǒng)進行語言教學還需要不斷改進和完善，在其發(fā)展完善過程中，不可避免的會遇到一些問題。但其在語言教學中的優(yōu)勢不言而喻。可以預見，數(shù)字視音頻采編系統(tǒng)的普及和應用將是新時代語言教學不可避免的潮流，它必將給傳統(tǒng)語言教學和研究帶來一場影響深遠的變革。作為新時代的電教工作者，我們需要針對出現(xiàn)的問題不斷的改進、創(chuàng)新，為老師和學生們提供更加優(yōu)質的服務。

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