遠程教育中的流媒體應用探討

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

關鍵詞：現(xiàn)代遠程教育;流媒體技術;多媒體數(shù)據(jù);協(xié)議

多媒體與網(wǎng)絡技術的迅猛發(fā)展對Internet產(chǎn)生了極大影響,教育、商務、娛樂已成為網(wǎng)絡近期增長最快的三大應用領域?；贗nternet的現(xiàn)代遠程教育,即在教育領域建立互聯(lián)網(wǎng)平臺,學生通過網(wǎng)絡進行學習的一種全新的教育方式。然而,當前的遠程教育資源建設卻依然存在一對矛盾。一方面是網(wǎng)上多媒體教學資源嚴重匱乏,另一方面是眾多的多媒體教學資源無法上網(wǎng),究其原因可以歸結(jié)為網(wǎng)絡帶寬始終有限。面對有限的帶寬,實現(xiàn)遠程教育視頻、音頻、動畫、多媒體課件和網(wǎng)絡課程傳輸?shù)淖罴呀鉀Q方案就是流媒體技術的應用。

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(StreamingMedia)是一種可以使音頻、視頻和其它多媒體在Internet及Intranet上以實時的、無需下載等待的方式進行播放的技術。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、方法和協(xié)議的總稱,我們習慣上稱之為流媒體系統(tǒng)。狹義上的流媒體是相對于傳統(tǒng)的下載--回放(DownloadPlayback)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,使延時顯著縮短。

1.2流媒體的基本特點。

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畫、視音頻等多媒體文件經(jīng)過特殊的壓縮方式分成一個個壓縮包,由視頻服務器向用戶計算機連續(xù)地、實時地傳送信息。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延時即可在用戶計算機上利用相應的播放器或其它的硬件、軟件對壓縮的動畫、視音頻等流媒體多媒體文件解壓后進行播放和觀看,多媒體文件的剩余部分將在后臺的服務器內(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:

--啟動延時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間。

--對系統(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,因此對緩存的要求大大降低。

--以特定的實時傳輸協(xié)議采用了RTSP等協(xié)議,更加適合動畫、視音頻在網(wǎng)上的實時傳輸。

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)實體。

③流媒體服務器:存放和控制流媒體數(shù)據(jù)的硬件及軟件平臺。

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

⑤客戶端播放器:供客戶端播放、瀏覽流媒體文件的應用程序。

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,針對多媒體數(shù)據(jù)流的實時傳輸協(xié)議RTP(Real-timeTransportProtocol)、與RTP一起提供流量控制和擁塞控制服務的實時傳輸控制協(xié)議RTCP(Real-timeTransportControlProtocol),以及定義了"一對多"的應用程序如何有效地通過IP網(wǎng)絡傳送多媒體數(shù)據(jù)的實時流式協(xié)議RTSP(Real-timeStreamingProtocol)。

2.流媒體技術的主要解決方案

到目前為止,RealNetworks公司的RealSystem、Microsoft公司的WindowsMediaTechnology和Apple公司的QuickTime仍然是網(wǎng)上流媒體系統(tǒng)的三大主力。

2.1RealSystem。

RealSystem由媒體內(nèi)容制作工具RealProducer、服務器RealServer、客戶端RealPlayer三部分組成。其流媒體文件包括RealAudio、RealVideo、RealPresentation和RealFlash四類文件,分別用于傳送不同的文件。RealSystem采用SureStream技術,自動、持續(xù)地調(diào)整數(shù)據(jù)流的流量以適應不同的網(wǎng)絡帶寬,輕松在網(wǎng)上實現(xiàn)視音頻和三維動畫的回放。

Real流媒體文件采用RealProducer軟件進行制作,首先把源文件或?qū)崟r輸入變?yōu)榱髅襟w文件,再把流媒體文件傳輸?shù)椒掌魃瞎┯脩酎c播。

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

2.2WindowsMediaTechnology

WindowsMediaTechnology是Microsoft提出的流媒體技術應用解決方案。目前,我國較多的高校和中小學網(wǎng)絡課程開發(fā)均采用這種方案。WindowsMediaTechnology的核心是ASF(AdvancedStreamFormat)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,通過分成一個個的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包在Internet上傳輸,實現(xiàn)流媒體多媒體內(nèi)容。因此,我們把在網(wǎng)絡上傳輸?shù)膬?nèi)容就稱為ASF流。

WindowsMediaTechnology由MediaTools、MediaServer和MediaPlayer等軟件構(gòu)成。MediaTools是整個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。

MediaTools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ASF格式的多媒體流信息進行編輯與管理。眾多的工具形成的工具集是WindowsMediaTechnology的一大優(yōu)點,這些工具對于流媒體文件產(chǎn)生很大的擴展功能。由于它所獨特的各種優(yōu)點,HP、TI、GeneralInstruments等公司和組織均表示加入Microsoft的WindowsMediaBroadbandJumpstartInitiative方案。

2.3AppleQuickTime。

Apple公司于1991年開始QuickTime,它幾乎支持所有主流的個人計算平臺和各種格式的靜態(tài)圖像文件、視頻和動畫格式。QuickTime包括服務器QuickTimeStreamingServer、帶編輯功能的播放器QuickTimePlayer、制作工具QuickTime4Pro、圖像瀏覽器PictureViewer,以及使Internet瀏覽器能夠播放QuickTime影片的QuickTime插件。QuickTime4支持兩種類型的流:實時流和快速啟動流。目前,FOX新聞在線、FOX體育在線、BBCWorld、氣象頻道(WeatherChannel)等機構(gòu)都加入QuickTime內(nèi)容供應商行列,使用其技術制作實況轉(zhuǎn)播節(jié)目。

除了上述流媒體技術的三種主要格式外,在多媒體課件和動畫方面的流媒體技術還有Macromedia的Shockwave技術和MeataCreation公司的MetaStream技術。

3.遠程教育中流式教學資源的開發(fā)

流媒體在傳輸過程中是分段傳送,用戶不必等待整個內(nèi)容傳送完畢,就可以觀看到即時的連續(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。下面是遠程教育中利用流媒體技術開發(fā)的幾種常見的流式教學資源。

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)絡上實時傳輸視、音頻信息。它可以根據(jù)不同的網(wǎng)絡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,從而實現(xiàn)影像數(shù)據(jù)的實時傳送和播放?？蛻舳送ㄟ^RealPlayer播放器進行播放。

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MicrosoftMediaPlayer。目前Microsoft還提出了wmv等新的流媒體文件格式。

3.3AppleQuickTime的.qt動態(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,具有較為先進的音視頻功能,得到包括AppleMacOS、MicrosoftWindows95/98/NT/2000在內(nèi)的所有主流計算機操作系統(tǒng)的支持。其客戶端使用QuickTimeplayer播放。

3.4MacromediaFlash的.swf動畫資源。

SWF是基于Macromedia公司Shockwave技術的流媒體動畫格式,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、交互能力好、支持多個層和時間線程等特點,故越來越多地應用到網(wǎng)絡動畫中。SWF文件是Flash的其中一種格式,已廣泛用于Internet上,客戶端安裝Shockwave的插件即可播放。

4.流媒體技術在遠程教育的應用方式

我國現(xiàn)代遠程教育所面臨的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面:一是發(fā)展規(guī)劃和相應的政策、法律、法規(guī)比較薄弱;二是教學資源和網(wǎng)絡課程嚴重匱乏;三是教學模式陳舊落后,不能適應網(wǎng)絡學習的需求。

在三個方面的問題中,尤以第二個問題為最現(xiàn)實和迫切。資源建設雖然被列為教育部重點建設項目已多年,但仍然存在一方面網(wǎng)上多媒體教學資源嚴重匱乏而另一方面是眾多的多媒體教學資源無法上網(wǎng)的突出矛盾。我們認為,應用當前業(yè)已成熟的流媒體技術解決這一矛盾將是一個重要的方向。

在許多學校特別是高校里,現(xiàn)代教育技術一線的教師們對遠程教育領域資源建設作了一些嘗試,取得了較好的教學效果:

①開發(fā)視頻、音頻、動畫等多媒體教學資源,充實高校遠程教育學科多媒體教學資源庫,并開展基于網(wǎng)絡資源的學科協(xié)作學習試驗研究;

②用流媒體技術制作遠程教育視頻點播和音頻點播資源庫,供網(wǎng)絡在線點播;

③實現(xiàn)教學視頻、音頻在線直播;

④實現(xiàn)教學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)絡課程。

流媒體技術已經(jīng)成為影響Internet教育應用的重要技術之一。在學習和研究的基礎上,我們可以開發(fā)出各種適于現(xiàn)代遠程教育的網(wǎng)絡多媒體教學資源和網(wǎng)絡課程,進一步推動基于網(wǎng)絡教學資源的新型教學模式改革與發(fā)展。一旦如愿,新技術應用所帶來的現(xiàn)代遠程教育變革成果就會展現(xiàn)在我們的面前。超級秘書網(wǎng)：

參考文獻

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[2]/wmt/。