流媒體技術(shù)的研究及在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用

1、流媒體技術(shù)的研究及在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用摘要流媒體采用"邊下載、邊輸出"的流方式傳輸，這不僅使啟動延時(shí)大幅的縮短，而且對系統(tǒng)緩存的需求也大大降低，另外它還可以進(jìn)行同步、標(biāo)識、控制等。正由于流媒體技術(shù)具有這些優(yōu)點(diǎn)，所以流媒體技術(shù)自真正誕生至今天不過短短幾年時(shí)間就被廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)多媒體新聞發(fā)布、在線直播、網(wǎng)絡(luò)廣告、電子商務(wù)、視頻點(diǎn)播、遠(yuǎn)程醫(yī)療、網(wǎng)絡(luò)電臺、遠(yuǎn)程教育、實(shí)時(shí)視頻會議等互聯(lián)網(wǎng)信息效勞的方方面面。流媒體的應(yīng)用系統(tǒng)、國際規(guī)范和根底研究正成為目前產(chǎn)業(yè)界和科研機(jī)構(gòu)密切關(guān)注的焦點(diǎn)。通過設(shè)計(jì)一套流媒體應(yīng)用系統(tǒng)，從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面對流媒體技術(shù)進(jìn)行研究具有重要的意義。本文在對流媒體技術(shù)

2、的根本原理及其在多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用方式、流式教學(xué)系統(tǒng)的組成特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀等幾個(gè)方面進(jìn)行闡述的根底上，根據(jù)教學(xué)構(gòu)件劃分的思想，設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠在現(xiàn)有低本錢條件下使用的流式教學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用純軟件實(shí)現(xiàn)方式，以WindowsMedia流媒體技術(shù)為撐持，依據(jù)教學(xué)構(gòu)件劃分的思想對流式教學(xué)系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行了合理劃分，并分析了將流媒體應(yīng)用到該系統(tǒng)時(shí)，需要解決的幾類技術(shù)問題，由各個(gè)教學(xué)子系統(tǒng)向用戶提供效勞。利用現(xiàn)有的校園網(wǎng)設(shè)施，使用純軟件的方式，為師生提供教學(xué)效勞。在闡述系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)、工作流程和功能模塊劃分、數(shù)據(jù)庫表設(shè)計(jì)的根底上，重點(diǎn)介紹了在.NET平臺下，教學(xué)管理子系統(tǒng)和教程點(diǎn)播子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程

3、。關(guān)鍵詞：流媒體，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，WindowsMedia，流媒體效勞器,集群ABSTRACTStreamingmediatechnologyadoptsstreamingtransportmethodwhichmeans"playingwhiledownloading".Thismakesnotonlystartupdelaytimeshorter,butalsocacherequirementless.What"smore,itownsothercharacterssuchassynchronization,identity,andcontrollability.B

4、ecauseofallofthemeritsabove,streamingmediatechnologyarewidelyusedininternetmultimedianewsrelease,on-linebroadcast,internetadvertisement,electroniccommercial,video-on-demand,distancemedical,internetstation,distanceeducationandrealtimevideomeeting.Applicationsystem,internationalstandardandfundamentalr

5、esearchofstreamingmediaarebeingfocusofindustryandscientificresearchinstitutionrecently.Therefore,it"ssignificanttoresearchonboththeoryandapplicationofstreamingmediatechnologythroughdesigninganapplicationsystem.Inthispaper,aStreamingEducationSystemwhichcouldusedinlow-costconditionwasestablished,

6、basedonthethoughtofTeachingComponentsDivision,accordingtothediscussofbasicprincipleandapplicationinmultimedianetworkteachingofstreamingmediatechnology,aswellasthecharacteristicsanddevelopingconditionofStreamingEducationSystem.Suchsystem,usingpure-softwareimplementalmethodandWindowsMediaTechnologyast

7、hesupportingtechnology,couldprovideteachingservicetousersbydifferentsubsystems.Streamingmediaserveristhemostimportantpartofstreamingmediasystem,wepaymoreattentiontoit"sdesign.ThroughcomparingthecurrentseveralsystemsolutionsoftheStreamingMediaserver,weselecttheclustersystemsolutiontobuildourcour

8、sewarestreammediaserver.Inourclusterstreammediaserver,wejointheserverclustertechnologyandSANtechnologytogether,andusetheNetworkLoadBalance(NLB)technologytobalancetheworkloadinthecluster,andusetheWindowsMediaTechnologytoaccomplishthestreammediamanagement.KEYWORDS：Streaming,E-learning,WindowsMedia,Str

9、eamingMediaServer,Cluster目錄摘要IABSTRACTII1緒論11.1研究現(xiàn)狀11.2課題研究的意義31.3課題主要研究工作及章節(jié)安頓42網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)52.1流媒體在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)中的播放方式62.2流媒體實(shí)例格式62.3流媒體現(xiàn)狀83系統(tǒng)的開發(fā)工具WindowsMediaService113.1WindowsMedia的特點(diǎn)113.2WindowsMedia視頻技術(shù)組成113.3WindowsMedia效勞器組件123.4WindowsMedia效勞協(xié)議123.5WindowsMedia工具134基于WindowsMedia的流式教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)164.1系統(tǒng)需

10、求分析164.2總體設(shè)計(jì)164.3系統(tǒng)的開發(fā)平臺和工具215流式教學(xué)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)225.1設(shè)備流媒體效勞器管理225.2用戶管理235.3教程管理255.4教程點(diǎn)播子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)295.5系統(tǒng)測試346.1本文總結(jié)376.2進(jìn)一步工作37參考文獻(xiàn)39致謝421緒論1.1研究現(xiàn)狀隨著流媒體技術(shù)的日益成熟和完善，國內(nèi)外針對流式多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的研究和應(yīng)用方興未艾，取得了許多研究成果。一些成果己經(jīng)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，在眾多高校的教學(xué)建設(shè)和遠(yuǎn)程教育事業(yè)中得到了應(yīng)用。流媒體技術(shù)是當(dāng)前多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)得以順利實(shí)施的關(guān)鍵技術(shù)。流媒體技術(shù)指在網(wǎng)絡(luò)中傳輸使用流式傳輸技術(shù)，其所傳輸?shù)拿襟w稱為流媒體，靜態(tài)的媒體有文字和圖片，動

11、態(tài)的媒體有音頻、視頻和動畫等孫力，錢維瑩，2008；陸瓊，2008。"流媒體"這個(gè)詞首先出現(xiàn)在美國，英文為"StreamingMedia"，按字面理解就是像溪流一樣的媒體席慧剛，黃莉，2008。流媒體實(shí)例格式是支持采用流式傳輸及播放的媒體格式。如果說傳統(tǒng)多媒體的播放方式像是在浴缸中洗澡，必須水放滿后再洗澡的話，那流媒體播放就像淋浴，翻開開關(guān)就能洗澡，水是邊洗邊傳過來的林柏青，2008。流媒體最顯著的特征就是"邊下載，邊播放"楊曼等，2008。流媒體實(shí)現(xiàn)原理簡單地說就是首先通過采用高效的壓縮算法，在降低實(shí)例大小的同時(shí)伴隨質(zhì)量的損失，讓原

12、有的龐大的多媒體數(shù)據(jù)適合流式傳輸。然后通過架設(shè)流媒體效勞器，修改MIME標(biāo)識，通過各種實(shí)時(shí)協(xié)議傳輸流數(shù)據(jù)吳國勇，邱學(xué)剛，萬燕仔，2008；Marques，2008。1.1.1國外研究現(xiàn)狀流媒體技術(shù)起源于窄帶互聯(lián)網(wǎng)時(shí)期，自1995年推出第一個(gè)Internet流媒體播放器以來，流媒體應(yīng)用有了爆炸性增長。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前互聯(lián)網(wǎng)每周約有4.5萬小時(shí)的播送節(jié)目，58個(gè)美國電視臺提供Web播送，34個(gè)電視臺提供點(diǎn)播效勞。有近半數(shù)的跨國公司在內(nèi)部使用流媒體實(shí)現(xiàn)Web播送。流媒體技術(shù)廣泛用于網(wǎng)上新聞發(fā)布、在線直播、網(wǎng)絡(luò)廣告、遠(yuǎn)程教育、實(shí)時(shí)視頻會議等。商業(yè)網(wǎng)站利用流媒體播放新聞，開展音、視頻直播和點(diǎn)播效勞。企業(yè)和機(jī)

13、構(gòu)采用點(diǎn)播和流媒體進(jìn)行員工培訓(xùn)、信息發(fā)布、公司介紹等，從而提高效率，節(jié)約開支。基于流媒體的應(yīng)用不僅轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)呆板的內(nèi)容表現(xiàn)形式，使傳統(tǒng)影視媒體市場與寬帶網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用效勞相融合，還產(chǎn)生了寬帶VOD、在線音樂、遠(yuǎn)程教育、寬帶收費(fèi)電視等新的應(yīng)用。具有強(qiáng)視覺沖擊力的視頻節(jié)目成了人們進(jìn)入寬帶網(wǎng)絡(luò)的最重要的應(yīng)用之一，多媒體互動成了人們對寬帶網(wǎng)絡(luò)未來發(fā)展的期待?！?】【2】【3】【4】【5】【6】下一頁流媒體技術(shù)自問世以來在美國教育界受到極大歡送，滿足了各級教育層次的需求。在高等教育方面，斯坦福大學(xué)的"斯坦福在線"遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)方案最初使用QuickTimemovies傳統(tǒng)方式傳送課程，長

14、時(shí)間下載實(shí)例夾給學(xué)生帶來很大不便。在1996-1997學(xué)年，該方案轉(zhuǎn)而使用視頻流媒體技術(shù)把課程資料傳輸給學(xué)生的計(jì)算機(jī)，并用微軟媒體效勞器實(shí)現(xiàn)流式實(shí)況授課和討論，且把課程資料存檔，保證學(xué)生日后能隨時(shí)使用，給學(xué)生學(xué)習(xí)帶來很大方便。北卡羅來納州立大學(xué)的圖像通訊效勞處通過流媒體技術(shù)提高網(wǎng)絡(luò)連接速度，進(jìn)行包括電子商務(wù)系列研討方案、美國環(huán)保署的大氣污染遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)方案和各種項(xiàng)目學(xué)院課程等工作和教學(xué)。里海大學(xué)的里海教育衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)在線(LESN-Online)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)方案也通過實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)視頻流媒體傳輸各種課程，不僅豐盛了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，而且增強(qiáng)了個(gè)性色彩。康奈爾大學(xué)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)部也開設(shè)了科目種類繁多的由多種傳

15、輸速率連接的流視頻課程。俄克拉荷馬大學(xué)的項(xiàng)目媒體實(shí)驗(yàn)室、阿拉巴馬大學(xué)教學(xué)和學(xué)習(xí)中心等也采用實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)視頻流媒體傳授課程和開展視頻圖書館教育方案。英國國家航空和宇宙航行局(NASA)的探索教育技術(shù)在數(shù)學(xué)和科學(xué)中的作用的"未來的教室"方案中采用了視頻流媒體技術(shù)。美國海軍研究生院等也都采用了這種技術(shù)幫忙教學(xué)和研究。由美國波斯特(PrankBoscer)博士領(lǐng)導(dǎo)的Cometrika研究公司2008年發(fā)表的一份"關(guān)于聯(lián)合流媒體應(yīng)用程序在教育中所起作用的報(bào)告"顯示：那些接受視頻流媒體應(yīng)用技術(shù)教學(xué)的學(xué)生取得了巨大的學(xué)習(xí)成就。監(jiān)控小組通過對弗吉尼亞三個(gè)學(xué)區(qū)中1400多名中

16、小學(xué)生的調(diào)查指出，"接受聯(lián)合流媒體軟件教學(xué)的學(xué)生比單純接受傳統(tǒng)方式教學(xué)的學(xué)生平均成績提高了12.6"。網(wǎng)絡(luò)教育委員會副主席JohnnyIsakson說，"聯(lián)合學(xué)習(xí)流媒體應(yīng)用程序，是一個(gè)杰出的展示如何通過技術(shù)進(jìn)一步提高學(xué)生成就的例子"。現(xiàn)在美國"54的學(xué)校能夠保證學(xué)生在正規(guī)學(xué)習(xí)時(shí)間外使用這種技術(shù)，98的學(xué)校在放學(xué)后對學(xué)生開題多媒體教室，84的學(xué)校能夠在課前保證學(xué)生使用，16的學(xué)校周末也對學(xué)生開題多媒體教室"。1.1.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的傳媒公司、教育、科研和遠(yuǎn)程教育網(wǎng)站等領(lǐng)域開始運(yùn)用流媒體技術(shù)。在中國

17、的寬帶網(wǎng)絡(luò)市場上，已推出不少基于MPEG-1、MPEG-2、REAL、WMT、QUICKTIME等各種流媒體編解碼技術(shù)的產(chǎn)品，推動著寬帶應(yīng)用的發(fā)展。在數(shù)字化內(nèi)容的發(fā)布平臺方面，我國已經(jīng)有不少開發(fā)商涉足了流媒體領(lǐng)域。思華科技的流媒體平臺已經(jīng)在全國各地寬帶網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用，包括：杭州網(wǎng)通寬帶城域網(wǎng)、上海網(wǎng)通寬帶城域網(wǎng)、揚(yáng)州廣電寬帶城域網(wǎng)、常州廣電寬帶城域網(wǎng)等等。思華還與杭州網(wǎng)通、Intel、微軟、威盛、TCL等多家廠家聯(lián)合，推出了適合中國現(xiàn)階段寬帶網(wǎng)絡(luò)的IP機(jī)頂盒解決計(jì)劃，使傳統(tǒng)的電信運(yùn)營商能夠在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)上推出適合電視機(jī)終端市場的計(jì)劃。并且成立了寬帶流媒體實(shí)驗(yàn)室，為寬帶流媒體應(yīng)用市場提供良好的技

18、術(shù)支持。思華科技與微軟合作，選擇了以MPEG-4為根底的MicrosoftMediaTechnology，向市場推出了從視頻采集到播出系統(tǒng)一整套的解決計(jì)劃，這也是中國第一套應(yīng)用在全城域?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)上的端到端的流媒體解決計(jì)劃。由于傳統(tǒng)的多媒體實(shí)例需要從效勞器高低載之后才能播放，而流媒體和常規(guī)視頻媒體不同，可邊下載邊播放。流媒體運(yùn)用可變帶寬技術(shù)，以"流"的傳輸方式在因特網(wǎng)上播放的媒體格式，如音頻、視頻或多媒體實(shí)例，使人們可以從28kbit/s到1200kbit/s的帶寬環(huán)境下在線觀賞連續(xù)的高品質(zhì)音頻和視頻節(jié)目。與單純的下載方式相比，這種對多媒體實(shí)例邊下載邊播放的流式傳輸方式使啟動延

19、時(shí)大幅度地縮短，而且對系統(tǒng)緩存容量的需求也大大降低。而且流媒體不僅可以進(jìn)行單向的視頻點(diǎn)播，還能夠提供真正互動的視頻節(jié)目，如互動游戲、三維動畫等，可以實(shí)時(shí)觀看電影或收聽播送，給網(wǎng)上生活增添色彩。隨著全國流媒體平臺的參與者的越來越多，支持大量用戶的流媒體視頻效勞器、具有流媒體解碼能力的硬件芯片、機(jī)頂盒等產(chǎn)品，在今后幾年內(nèi)也將會有巨大的市場需求。隨著越來越多競爭者的參與，最終會推動寬帶流媒體應(yīng)用效勞真正融入到用戶的生活中去。1.2課題研究的意義以計(jì)算機(jī)為核心的信息技術(shù)作為當(dāng)代最富革命性的社會生產(chǎn)力正在日益廣泛和深刻地滲透到教育領(lǐng)域，使得教育體制、模式、觀念、內(nèi)容、伎倆、方式等各方面都發(fā)生了基本性的變

20、革。當(dāng)前以多媒體和Internet為標(biāo)志的新的信息技術(shù)革命己經(jīng)引起教育領(lǐng)域的深刻變革，使教育體制與教學(xué)模式產(chǎn)生新的重大飛躍，多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)就是這樣一種新型教學(xué)模式。它是一種利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)綜合傳播、處理多種多媒體信息(如文字、圖形、圖像、音頻、視頻、動畫等)，使多種教學(xué)信息建立聯(lián)系的交互性教學(xué)活動。由于多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)具有其它技術(shù)伎倆無可比較的優(yōu)越性，世界各國尤其是興旺國家對此無不給予高度重視，并投入大量資金，開展這一領(lǐng)域的根底與應(yīng)用研究。而流式媒體傳輸技術(shù)作為多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)得以順利實(shí)施的關(guān)鍵技術(shù)，近年來一直是研究的熱點(diǎn)所在。利用流媒體技術(shù)與其它網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合建立流式多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)，是多媒體網(wǎng)

21、絡(luò)教學(xué)發(fā)展的新方向。與此同時(shí)，流式教學(xué)系統(tǒng)的研究與建設(shè)，也是高校信息化建設(shè)的重要組成局部，不能脫離實(shí)際需求而存在。在合理規(guī)劃教學(xué)系統(tǒng)功能的根底上，如何更好地整合現(xiàn)有教學(xué)資源，提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可重用性，是流式教學(xué)系統(tǒng)研建中需要解決的重要課題。教育部面向21世紀(jì)教育振興行動方案提出，要形成高等教育面向社會的開題教育網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建包括校內(nèi)課堂教學(xué)和校外社會教育在內(nèi)的終身學(xué)習(xí)體系，使現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育成為我國高等教育在21世紀(jì)發(fā)展的新領(lǐng)域。建設(shè)流式多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)，是高校實(shí)施多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的一個(gè)新模式，也是遠(yuǎn)程教育發(fā)展的主要方向。對流式教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念、實(shí)現(xiàn)辦法和功能完善的研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.

22、3課題主要研究工作及章節(jié)安頓本文的研究目標(biāo)是:根據(jù)教學(xué)需求，搭建出一個(gè)能夠在現(xiàn)有低本錢條件下使用的流式教學(xué)系統(tǒng)，并使用適宜的工具實(shí)現(xiàn)其功能。在此根底上，針對系統(tǒng)在應(yīng)用層次的集成方面存在的缺乏尋找適宜的解決計(jì)劃，并就計(jì)劃的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用狀況進(jìn)行探討。本研究的內(nèi)容將圍繞上述目標(biāo)展開，具體的研究內(nèi)容如下：針對流式教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用需要，對網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)進(jìn)行了需求分析和概要設(shè)計(jì)，對其中使用到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究；使用流媒體技術(shù)搭建出一個(gè)流式教學(xué)系統(tǒng)并劃分其功能模塊，結(jié)合該教學(xué)系統(tǒng)中教學(xué)管理子系統(tǒng)與教程點(diǎn)播子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)，對其設(shè)計(jì)理念、實(shí)現(xiàn)方式和功能特點(diǎn)進(jìn)行表明。采用效勞器集群計(jì)劃的課件流媒體效勞器的設(shè)計(jì)

23、本文共分六大局部。第一局部緒論，介紹研究現(xiàn)狀、課題研究意義及其研究的主要內(nèi)容；第二局部，簡述網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)流媒體技術(shù)，其中包括播放方式，實(shí)例格式以及發(fā)展現(xiàn)狀等；第三局部，闡述了系統(tǒng)需求分析、總體設(shè)計(jì)及其系統(tǒng)的開發(fā)平和工具。第四局部，使用WindowsMedia流媒體技術(shù)搭建出一個(gè)流式教學(xué)系統(tǒng)并劃分其功能模塊，結(jié)合該教學(xué)系統(tǒng)中教學(xué)管理子系統(tǒng)與教程點(diǎn)播子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)，對其設(shè)計(jì)理念、實(shí)現(xiàn)方式和功能特點(diǎn)進(jìn)行表明；第五局部，詳細(xì)論述了采用效勞器集群計(jì)劃的課件流媒體效勞器的設(shè)計(jì)；第六局部總結(jié)，就本文討論的問題進(jìn)行總結(jié)，并闡明下一步的工作。2網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)以前，由于受到網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制，互聯(lián)

24、網(wǎng)上的數(shù)據(jù)都是以文字、圖片之類的靜態(tài)內(nèi)容為主，而那些音頻、視頻數(shù)據(jù)很難在網(wǎng)上發(fā)布，因?yàn)橐话惴菈嚎s的播送級品質(zhì)視頻需要160Mbps的網(wǎng)絡(luò)帶寬；非壓縮CD音質(zhì)的音頻那么需要大約2.8Mbps的網(wǎng)絡(luò)帶寬。目前，局部網(wǎng)絡(luò)用戶的帶寬還只是56Kbps，這與音頻、視頻的傳播要求相差甚遠(yuǎn)。網(wǎng)絡(luò)帶寬很難在短期內(nèi)得到迅速提升，因此要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上音頻、視頻傳播就必須在傳播實(shí)例本身下功夫，這樣就出現(xiàn)了流媒體技術(shù)Streaming，即把音頻、視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過壓縮寄存在網(wǎng)絡(luò)效勞器上，然后其他計(jì)算機(jī)就可以邊下載解壓縮邊播放。流媒體技術(shù)的核心在于所采用的編解碼系統(tǒng)Codec，Codec起源于"compressor&qu

25、ot;和"Decompressor"兩個(gè)概念，它主要實(shí)現(xiàn)對音頻、視頻實(shí)例的壓縮和解壓縮，從而實(shí)現(xiàn)在低速網(wǎng)絡(luò)上的傳播。由于采用了流媒體這一最新的網(wǎng)絡(luò)多媒體形式，近期瀏覽一些比擬出名的傳媒網(wǎng)站，如美國的NBC、ABC以及我國的中央電視臺www.cctv 等，你會發(fā)現(xiàn)，它們所提供的在線視頻點(diǎn)播的播放效果要比原來好得多，播放前的等待時(shí)間也沒有則長了。同樣，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，我們也可以引入流媒體技術(shù)在網(wǎng)上傳輸多媒體課件信息，可以到達(dá)更好的播放效果。與多媒體播放相比，流媒體技術(shù)更注重實(shí)時(shí)性。在流媒體出現(xiàn)之前，用戶只能將音、視頻實(shí)例完全下載才能播放，遲緩的網(wǎng)速讓用戶無法接受。采用了流媒體技術(shù)

26、就可以邊下載邊播放，用戶端與流媒體效勞器建立連接后，只需等待很短的數(shù)據(jù)緩沖時(shí)問，用戶就可以收看或收聽在線節(jié)目了。流媒體，即無須下載，可在線即時(shí)收聽收看的媒體。它有很大的壓縮比，因此可耗費(fèi)更少的帶寬和存儲空間，并且有很大的壓縮范圍。從幾kbps到幾mbps，可適應(yīng)從窄帶到寬帶任意的網(wǎng)絡(luò)帶寬。流媒體技術(shù)StreamingMediaTechnology是為解決以Internet為代表的中、低帶寬網(wǎng)絡(luò)上多媒體信息以視音頻信息為重點(diǎn)傳輸問題而產(chǎn)生、發(fā)展起來的一種網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)。采用流媒體技術(shù)，能夠有效地突破低比特率接入Internet方式下的帶寬瓶頸，克服實(shí)例下載傳輸方式的缺乏，實(shí)現(xiàn)多媒體信息在Intern

27、et上的流式傳輸。流媒體技術(shù)是一個(gè)綜合的技術(shù)，它包括采集、編碼、傳輸、儲存、解碼等多項(xiàng)技術(shù)。流媒體應(yīng)用系統(tǒng)一般由編碼端、效勞器端和用戶終端三局部組成。流媒體技術(shù)在學(xué)校的應(yīng)用前景廣大，可用于課件點(diǎn)播、交互教學(xué)、電視轉(zhuǎn)播、遠(yuǎn)程監(jiān)控、視頻會議等，尤其在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方面有著極大的優(yōu)勢。2.1流媒體在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)中的播放方式2.1.1單播單播是指在客戶端與媒體效勞器之間需要建立一個(gè)獨(dú)自的數(shù)據(jù)通道，從一臺效勞器送出的每個(gè)數(shù)據(jù)包只能傳送給一個(gè)客戶機(jī)。每個(gè)用戶必須分別對媒體效勞器發(fā)送獨(dú)自的查詢，而媒體效勞器必須向每個(gè)用戶發(fā)送所申請的數(shù)據(jù)包拷貝。這種方式易給效勞器造成巨大負(fù)擔(dān)，且浪費(fèi)鏈路帶寬。2.1.2點(diǎn)播與播送點(diǎn)

28、播連接是客戶端與效勞器之間的主動連接，是點(diǎn)播連接提供了對流的最大控制。播送連接指的是用戶被動接收流，但用戶不能控制流.這兩種辦法對網(wǎng)絡(luò)帶寬都要求較高。在播送過程中，客戶端接收流，但不能控制流。示例，用戶不能暫停、快進(jìn)或后退該流。播送方式中數(shù)據(jù)包的獨(dú)自一個(gè)拷貝將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)上的所有用戶。2.1.3組播IP組播技術(shù)構(gòu)建一種具有組播能力的網(wǎng)絡(luò)，允許路由器一次將數(shù)據(jù)包復(fù)制到多個(gè)通道上。這樣單臺效勞器能夠?qū)Ρ姸嗟目蛻魴C(jī)同時(shí)發(fā)送連續(xù)數(shù)據(jù)流而無延時(shí)。媒體效勞器只需要發(fā)送一個(gè)信息包，而不是多個(gè):所有發(fā)出請求的客戶端共享同一信息包。這大大提高了網(wǎng)絡(luò)的利用效率。組播吸收了上述兩種發(fā)送方式的長處，克服了上述兩種發(fā)送方

29、式的弱點(diǎn)，將數(shù)據(jù)包的獨(dú)自一個(gè)拷貝發(fā)送給需要的那些客戶。組播不會復(fù)制數(shù)據(jù)包的多個(gè)拷貝傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)上，也不會將數(shù)據(jù)包發(fā)送給不需要它的那些客戶，保證了網(wǎng)絡(luò)上多媒體應(yīng)用占用網(wǎng)絡(luò)的最小帶寬。但技術(shù)實(shí)現(xiàn)也相應(yīng)復(fù)雜些。組播技術(shù)構(gòu)建一種具有組播能力的網(wǎng)絡(luò)，允許路由器一次將數(shù)據(jù)包復(fù)制到多個(gè)通道上。采用組播方式，單臺效勞器能夠?qū)资f臺客戶機(jī)同時(shí)發(fā)送連續(xù)數(shù)據(jù)流而無延時(shí)。媒體效勞器只需要發(fā)送一個(gè)信息包，而不是多個(gè)；所有發(fā)出請求的客戶端共享同一信息包。信息可以發(fā)送到任意地址的客戶機(jī)，減少網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男畔目偭俊＞W(wǎng)絡(luò)利用效率大大提高，本錢大為下降。2.2流媒體實(shí)例格式2.2.1壓縮媒體實(shí)例格式壓縮格式有時(shí)被稱為壓縮媒體

30、格式，包含了描述一段聲音和圖象的同樣信息，盡管它的實(shí)例大小被處理得更小。很明顯，壓縮過程改變了數(shù)據(jù)位的編排。在壓縮媒體實(shí)例再次成為媒體格式前，其中數(shù)據(jù)需要解壓縮。由于壓縮過程自動進(jìn)行，并內(nèi)嵌在媒體實(shí)例格式中。表2-1列舉一些常用視頻、音頻壓縮實(shí)例類型。表2-1常用視頻、音頻壓縮實(shí)例類型實(shí)例格式擴(kuò)展名(Video/Audio)媒體類型與名稱壓縮情況movQuickTimeVideo2.0可以mpgMPEG1Video有Mp3MPEGLayer3Audio有wavWaveAudio沒有aifAudioInterchangeFormat沒有auAudioFileFormat(SunOS)沒有aviA

31、udioVideointerleavedv1.0(MicrosoftWin)可以2.2.2流式實(shí)例格式流式實(shí)例格式經(jīng)過特殊編碼，使其適合在網(wǎng)絡(luò)上邊下載邊播放，而不是等到下載完整個(gè)實(shí)例才能播放?？梢栽诰W(wǎng)上以流的方式播放規(guī)范媒體實(shí)例。表2-1列舉了常用的流式實(shí)例類型。表2-2列舉了常用的流式實(shí)例類型。表2-2常用流式實(shí)例格式實(shí)例格式擴(kuò)展名(Video/Audio)媒體類型與名稱asfAdvancedStreamingFormat(Microsoft)rmRealAudio/Video實(shí)例(ProgressiveNetworks)raRealAudio實(shí)例(ProgressiveNetworks)r

32、pRealPix實(shí)例(ProgressiveNetworks)rtRealText實(shí)例(ProgressiveNetworks)2.2.3媒體發(fā)布格式媒體發(fā)布格式不是流實(shí)例格式，它可以用文本來編輯，一般包括音頻視頻的播放順序、版權(quán)和所有人信息等信息。其本身并不描述視聽數(shù)據(jù)，也不提供編碼辦法。媒體發(fā)布格式是視聽數(shù)據(jù)安頓計(jì)時(shí)的唯一途徑，物理數(shù)據(jù)無關(guān)緊要，我們僅需要知道數(shù)據(jù)類型和安頓方式。實(shí)際視聽數(shù)據(jù)可位于多個(gè)實(shí)例中，而由媒體發(fā)布實(shí)例包含的信息控制流的播放。媒體發(fā)布格式是視聽數(shù)據(jù)安頓的唯一途徑，并不包括媒體的物理數(shù)據(jù)，我們僅需要知道數(shù)據(jù)類型和安頓方式。大多數(shù)的這種實(shí)例都可以用文本編輯器隨意翻開和修改

33、。這樣就為應(yīng)用不同壓縮規(guī)范和媒體實(shí)例格式的媒體發(fā)布提供了一個(gè)事實(shí)上的規(guī)范辦法。以特定方式安頓數(shù)據(jù)有助于流式多媒體的發(fā)展，因?yàn)槲覀兿Ｍ幸粋€(gè)開題的媒體發(fā)布格式為所有商業(yè)流式產(chǎn)品應(yīng)用，為應(yīng)用不同壓縮規(guī)范和媒體實(shí)例格式的媒體發(fā)布提供一個(gè)事實(shí)上的規(guī)范辦法。我們也可從以相同格式同步不同類型流中獲益。目前，媒體發(fā)布格式的形式多樣，還沒有一個(gè)權(quán)威的規(guī)范，將來，單個(gè)媒體發(fā)布格式應(yīng)該包含不同類型媒體的所有信息，如計(jì)時(shí)、多個(gè)流同步、版權(quán)和所有人信息。實(shí)際視聽數(shù)據(jù)可位于多個(gè)實(shí)例中，而由媒體發(fā)布實(shí)例包含的信息控制流播放。常用媒體發(fā)布格式如表2-3所示。表2-3常用媒體發(fā)布格式媒體發(fā)布格式擴(kuò)展媒體類型與名稱asfAdv

34、ancedStreamingFormatSmilSynchronizedMultimediaIntegratedLanguageramRAMfilerpmEmbeddedRAMfileasxxml2.3流媒體現(xiàn)狀隨著流媒體技術(shù)的日益成熟和完善，一些成果已經(jīng)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，在眾多高校的教學(xué)建設(shè)和遠(yuǎn)程教育事業(yè)中得到了應(yīng)用。目前來看，我國流式教學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展具有下列特點(diǎn)：1功能進(jìn)一步完善，操作越來越簡化。除了現(xiàn)有的功能外，當(dāng)前的系統(tǒng)都追求更完善的功能，更簡便的操作。多視頻通道，分組討論，單鍵操作0ne-touch等成為研究的熱點(diǎn)，有些系統(tǒng)已具有其中某些功能。2由課件向積件發(fā)展。所謂積件就是由積件庫和積件組

35、合平臺兩局部組成的，可根據(jù)教學(xué)需要，由教師和學(xué)生自己組合運(yùn)用的教學(xué)信息和教學(xué)處理策略庫與工作平臺。積件具有基元性、可積性、開題性和可繼承性等特點(diǎn)，比課件更靈活，更通用。3由局域網(wǎng)向廣域網(wǎng)發(fā)展。隨著互聯(lián)網(wǎng)在我國的遍及，中國教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)CERNET的進(jìn)一步推廣，人們對聯(lián)機(jī)教育的需求日益增大。通過網(wǎng)絡(luò)效勞，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程資源共享，到達(dá)"開題和遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)"的目標(biāo)，使學(xué)生能按自己的水平和能力控制學(xué)習(xí)進(jìn)度，做到真正交互式的學(xué)習(xí)。按實(shí)施計(jì)劃分，目前的流式教學(xué)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式可分為三類：純軟件方式、純硬件方式和軟硬件結(jié)合方式：1基于純硬件的系統(tǒng)：需要專門硬件設(shè)備撐持，每個(gè)用戶機(jī)都需添加影音

36、傳輸卡與傳輸通道；支持任何網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，無需任何驅(qū)動程序，無內(nèi)存駐留程序，兼容性好，能到達(dá)影音的實(shí)時(shí)同步傳輸；但系統(tǒng)功能較單一，維護(hù)和升級難度較大。2基于純軟件的系統(tǒng)：只需將開發(fā)好的軟件安裝到網(wǎng)絡(luò)效勞器上，即可實(shí)現(xiàn)多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的全部功能；無需添加任何硬件設(shè)備和額外布線，系統(tǒng)安裝和維護(hù)方便，易于擴(kuò)充功能和升級；但在已建成的低速網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)時(shí)實(shí)時(shí)性較差，系統(tǒng)兼容性不好。3基于軟硬件的系統(tǒng)：其主要控制功能通過教師機(jī)控制臺完成，學(xué)生機(jī)內(nèi)有駐留的程序完本錢機(jī)的某些控制功能，使用外置式影音傳輸盒與相應(yīng)通道；較好地將軟硬件的優(yōu)勢結(jié)合在一起，但學(xué)生機(jī)內(nèi)的駐留程序未充沛考慮與不同操作系統(tǒng)的兼容性，一定程度上增大了工

37、作量。目前的流式教學(xué)系統(tǒng)，其硬件組成方式根本類似，只是軟件體系開發(fā)模式和系統(tǒng)軟件的應(yīng)用有所不同。流式教學(xué)系統(tǒng)的硬件組成分為三個(gè)局部：效勞器系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、客戶端/瀏覽器系統(tǒng)即傳統(tǒng)的C/S模式和B/S模式。效勞器系統(tǒng)又可分為流媒體效勞器、編碼/制作效勞器、Web效勞器、數(shù)據(jù)庫效勞器等。其中流媒體效勞器為系統(tǒng)提供流媒體效勞，包括點(diǎn)播、直播流的發(fā)送等；編碼/制作效勞器負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)傳送的流媒體實(shí)例的壓縮編碼以及非實(shí)時(shí)傳送的流媒體實(shí)例的編輯加工；Web效勞器和數(shù)據(jù)庫效勞器分別提供web訪問效勞和數(shù)據(jù)存儲效勞。以上幾類效勞器可以根據(jù)實(shí)際情況，由一臺或多臺計(jì)算機(jī)充當(dāng)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要依托高速校園網(wǎng)及其交換機(jī)，延伸至

38、整個(gè)Internet。客戶端系統(tǒng)又可分為下列4類：1多媒體教室。多媒體教室內(nèi)設(shè)備由計(jì)算機(jī)、攝影儀、攝像頭、電動幕布、無線擴(kuò)音器及含有中央控制器的講臺組成，配有有線電視接口。2多媒體機(jī)房。配置裝有網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)，按課程需求，可為每臺計(jì)算機(jī)配備攝像頭、耳機(jī)或麥克風(fēng)。3電子閱覽室。主要使用方向?yàn)閳D書檢索及電子書的閱讀。一般配置較高。4遠(yuǎn)程學(xué)生機(jī)?？梢允菍W(xué)生的個(gè)人計(jì)算機(jī)，由登錄的學(xué)生自行配置。從實(shí)例傳輸?shù)牟l(fā)流考慮，要注意效勞器的性能。流式教學(xué)系統(tǒng)的軟件，可以使用當(dāng)前市場上由廠商提供的眾多商業(yè)解決計(jì)劃，也可以根據(jù)自身需要自主開發(fā)而成。C/S模式和B/S模式下的軟件設(shè)計(jì)辦法有所不同，但必須具備下列幾個(gè)局部

39、：流媒體傳輸相關(guān)組件、流媒體制作相關(guān)組件、流媒體播放相關(guān)組件、其它教學(xué)功能相關(guān)組件。此外，流式教學(xué)系統(tǒng)還應(yīng)包含成熟的課件群Ozcan，Akarun，2008。課件群的思想可以簡述如下：相關(guān)教師工程組從教學(xué)需要出發(fā)，融合教學(xué)思想、教學(xué)格調(diào)和辦法，對包括所需的文本、視圖、音像等教學(xué)媒體資源進(jìn)行合理組合、設(shè)計(jì)和制作，使其成為一套完整的課堂網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)，儲存到資源庫中，以備教學(xué)時(shí)調(diào)用及供學(xué)生自學(xué)時(shí)參考。3系統(tǒng)的開發(fā)工具WindowsMediaService3.1WindowsMedia的特點(diǎn)由于流式教學(xué)對教程點(diǎn)播和直播功能的需求較高，需要專門的流式傳輸協(xié)議來保證流媒體效勞的質(zhì)量，配備專用的流媒體效勞器

40、是有必要的鄭菁，2000。這就要特別考慮流媒體效勞的系統(tǒng)選型。對于純軟件方式實(shí)現(xiàn)的流媒體效勞，無論是采用第三方提供的完整解決計(jì)劃還是自己動手設(shè)計(jì)開發(fā)，當(dāng)前國內(nèi)的流式多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的系統(tǒng)選型可以歸為兩大陣營：RealMedia系統(tǒng)或是WindowsMedia系統(tǒng)周杭霞，於可廣，2008；白煜，辛向暉，2008。Real流媒體技術(shù)所提供的媒體格式、制作軟件、集成工具語言、媒體發(fā)布和播放技術(shù)等是目前最為完整、功能最為強(qiáng)大的流媒體技術(shù)系列，能夠橫跨多種操作系統(tǒng)，在上下帶寬均可提供良好的視音頻質(zhì)量，但其免費(fèi)版本功能較弱，全功能版本價(jià)格不菲。WindowsMedia的制作端與播放端的視音頻質(zhì)量都上佳，

41、并且易于使用。它在微軟視窗平臺上是免費(fèi)的，其效勞器端與WindowsNT和Windows2000Server系列的微軟操作系統(tǒng)緊密集成，客戶端使用Windows系統(tǒng)自帶的MediaPlayer播放器錢國富，2008；陸其明，2008。3.2WindowsMedia視頻技術(shù)組成由于WindowsMedia產(chǎn)品的易獲得性所有構(gòu)成WindowsMedia流媒體效勞系統(tǒng)的軟件均可從互聯(lián)網(wǎng)上免費(fèi)下載得到，且提供了免費(fèi)的SDK可供二次開發(fā)，我們選擇WindowsMedia流媒體效勞組件作為本系統(tǒng)的流式效勞軟件。MicrosoftWindowsMedia技術(shù)是一個(gè)能適應(yīng)多種網(wǎng)絡(luò)帶寬條件的流式多媒體信息的發(fā)布

42、平臺，提供密切結(jié)合的一系列效勞和工具用以發(fā)明、管理、播送和接收通過Internet和企業(yè)Intranet傳送的極其豐盛的流式化多媒體演示內(nèi)容，包括了流式媒體的制作、發(fā)布、播放和管理的一整套解決計(jì)劃。WINDOWSMEDIA視頻效勞器系統(tǒng)包括下列幾個(gè)局部：WINDOWSMEDIA效勞器組件;WINDOWSMEDIA工具;WINDOWSMEDIA播放器。使用WindowsMedia大致有下面六個(gè)方面的內(nèi)容：1WindowsMedia工具創(chuàng)立asf實(shí)例2WindowsMedia編碼器創(chuàng)立asf實(shí)例3.WindowsMedia編碼器將實(shí)況流發(fā)布到WindowsMedia中，用作單播或組播內(nèi)容4Wind

43、owsMedia效勞器使用asf實(shí)例作為單播或組播內(nèi)容源5WindowsMedia效勞器通過單播方式把內(nèi)容播放到客戶端6WindowsMedia效勞器通過組播方式把內(nèi)容播放到客戶端3.3WindowsMedia效勞器組件在安裝MicrosoftWindowsServer時(shí)選擇安裝"WindowsMedia效勞"，就可以將現(xiàn)有計(jì)算機(jī)變?yōu)橐慌_流媒體效勞器，可以對外提供WindowsMedia流媒體效勞。WindowsMedia效勞所需的其它組件均可以從互聯(lián)網(wǎng)上免費(fèi)下載得到，包括WindowsMedia編碼器、WindowsMedia播放器、WindowsMedia編輯工具等St

44、eveMack，2008。這些效勞通過單播和組播播送視頻和音頻內(nèi)容給客戶端。組件效勞是指WindowsMedia監(jiān)視器、節(jié)日、播送站和單播效勞。WindowsMedia監(jiān)視器效勞提供效勞，以監(jiān)視客戶端和效勞器與WindowsMedia效勞的連接。WindowsMedia流組合至WindowsMedia播送站效勞連續(xù)節(jié)目內(nèi)。WindowsMedia播送站效勞為傳輸WindowsMedia內(nèi)容提供組播和分發(fā)效勞。WindowsMedia單播效勞將WindowsMedia流點(diǎn)播內(nèi)容提供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)客戶，為客戶提供了點(diǎn)對點(diǎn)連接方式的效勞。WindowsMedia管理器是一系列運(yùn)行于MicrosoftInte

45、rnetExplorer瀏覽器窗口的Web頁，用來管理WindowsMedia組件效勞。通過WindowsMedia管理器您可以控制本地效勞器，也可以控制一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程WindowsMedia效勞器。假設(shè)要管理多個(gè)效勞器，需將這些效勞器添加到效勞器清單，并連接到您想要管理的效勞器。3.4WindowsMedia效勞協(xié)議WindowsMedia效勞系統(tǒng)各組件之間使用多種協(xié)議進(jìn)行通信。下列是其中一些協(xié)議：1實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議RTP實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議RTP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(shí)間信息和實(shí)現(xiàn)流同步;RTP通常使用UDP來傳送數(shù)據(jù)，但RTP也可以在TCP或ATM等其他協(xié)議之上工作:

46、當(dāng)應(yīng)用程序開始一個(gè)RTP會話時(shí)將使用兩個(gè)端口:一個(gè)給RTP一個(gè)給RTCP。RTP本身并不能為按順序傳送數(shù)據(jù)包提供可靠的傳送機(jī)制，也不提供流量控制或擁塞控制，它依靠RTCP提供這些效勞;通常RTP算法并不作為一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)層來實(shí)現(xiàn)，而是作為應(yīng)用程序代碼的一局部。2實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議RTCP實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議RTCP和RTP一起提供流量控制和擁塞控制效勞;在RTP會話期間，各參與者周期性地傳送RTCP包;RTCP包中含有已發(fā)送的數(shù)據(jù)包的數(shù)量、喪失的數(shù)據(jù)包的數(shù)量等統(tǒng)計(jì)資料，因此，效勞器可以利用這些信息動態(tài)地改變傳輸速率，甚至改變有效載荷類型。RTP和RTCP配合使用，它們能以有效的反應(yīng)和最小的開銷使傳輸

47、效率最正確化，因而特別適合傳送網(wǎng)上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。3實(shí)時(shí)流協(xié)議RTSP實(shí)時(shí)流協(xié)議RTSP定義了一對多應(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);RTSP在體系結(jié)構(gòu)上位于RTP和RTCP之上，它使用TCP或RTP完成數(shù)據(jù)傳輸;HTTP與RTSP相比，HTTP傳送HTML超鏈接文檔，而RTSP傳送的是多媒體數(shù)據(jù);HTTP請求由客戶機(jī)發(fā)出，效勞器做出響應(yīng);使用RTSP時(shí)，客戶機(jī)和效勞器都可以發(fā)出請求，即RTSP可以是雙向的。(趙進(jìn)，2004)4MMS協(xié)議MicrosoftMedia效勞器(MMS)協(xié)議是Microsoft為WindowsMediaServices的早期版本開發(fā)的專有流式媒體協(xié)議。在以單

48、播流方式傳遞內(nèi)容時(shí)，可以使用MMS協(xié)議。此協(xié)議支持快進(jìn)、倒回、暫停、啟動和停止索引數(shù)字媒體實(shí)例等播放機(jī)控制操作。如果要支持使用WindowsMediaPlayer早期版本的客戶端，需要使用MMS或HTTP協(xié)議滿足其流請求。3.5WindowsMedia工具3.5.1WindowsMedia編碼器WindowsMedia編碼器用于將音頻和視頻內(nèi)容編碼成ASF流，發(fā)布到WindowsMedia效勞器或?qū)懭胍粋€(gè).asf實(shí)例中。該內(nèi)容可以從一個(gè)實(shí)況源或現(xiàn)有.avi、.wav或.mp3實(shí)例得到。WindowsMedia編碼器的輸出是一個(gè)信息流，可以使用MicrosoftWindowsMediaPlaye

49、r來收聽或觀看，也可以發(fā)送到WindowsMedia效勞器以供多播、單播或存儲。由于編碼和壓縮視頻及音頻內(nèi)容需要占用較多的計(jì)算機(jī)處理能力，我們一般在運(yùn)行WindowsMedia效勞器組件的獨(dú)自計(jì)算機(jī)上運(yùn)行WindowsMedia編碼器。編碼通常采用MPEG系列規(guī)范如MPEG-2、MPEG-4、H.264，或在此根底上一些改良的第三方廠商產(chǎn)品如微軟的WMV、realnetworks的RM、On2的VP6等。對于這幾種編碼規(guī)范的選擇是關(guān)鍵，除了針對不同應(yīng)用比擬各編碼規(guī)范的質(zhì)量，還要考慮流媒體效勞器、播放終端的license費(fèi)用，并且，從長遠(yuǎn)看要合乎將來行業(yè)和市場的趨勢走向，因?yàn)槊鎸ヂ?lián)互通的需求，

50、將來的視頻流數(shù)據(jù)肯定會在行業(yè)內(nèi)得到統(tǒng)一。編碼和解碼這兩者是一個(gè)對應(yīng)的過程，在流媒體系統(tǒng)中，編碼是效勞端進(jìn)行后臺壓縮的，編碼過程不受時(shí)間和效率的限制，一般用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)，中間需要許多復(fù)雜的壓縮轉(zhuǎn)換工序和加工步驟，并且其中根據(jù)不同應(yīng)用的編碼參數(shù)也很重要，如字幕、尺寸等。常見的轉(zhuǎn)換工具有：dvd2avi、dvdripper、encoder、realproducer等。編碼后的實(shí)例質(zhì)量取決于原始片源的質(zhì)量和編碼工序。對于解碼過程那么是在用戶終端內(nèi)實(shí)現(xiàn)，用戶終端必須內(nèi)置與編碼規(guī)格相一致的codec。用最簡單的話說，Codec(編碼解碼器，或壓縮解碼器)是一種軟件算法，它將數(shù)據(jù)由一種格式轉(zhuǎn)化為另一種格式

51、。在流媒體處理過程中，編碼解碼器用來降低原始實(shí)例的數(shù)據(jù)量，使這些實(shí)例能夠被流化并在因特網(wǎng)上傳播，而且在目的地被接收后，能夠重新轉(zhuǎn)化回原來的格式。流媒體的編碼人員，在流媒體實(shí)例制作時(shí)，利用編碼解碼器進(jìn)行編碼處理。流媒體的使用者，在播放流媒體實(shí)例時(shí)，利用編碼解碼器進(jìn)行解碼處理。用編碼解碼器壓縮的實(shí)例，必須由它來解壓縮。編碼解碼器主要有兩種:無損編碼解碼器和有損編碼解碼器。許多我們熟知的實(shí)例可能都采用了編碼解碼器。ZIP實(shí)例采用了無損編碼解碼器大規(guī)模壓縮數(shù)據(jù)；JPEG和GIF實(shí)例采用了有損的編碼解碼器，所以它們解碼后得到的時(shí)對原始圖像得近似顯示。3.5.2WindowsMedia寫作工具Window

52、sMediaAuthor是Microsoft與DigitalRenaissance，Incorporated合作開發(fā)的一種工具。此工具用以裝配、同步和壓縮視頻和圖像實(shí)例為單一的.asf實(shí)例。WindowsMediaAuthor創(chuàng)立的內(nèi)容稱為"演示音頻"，因?yàn)樗愃坡曇羟康幕脽粞菔尽indowsMediaAuthor也可新增腳本命令和URL到.asf實(shí)例中。3.5.3其他WindowsMedia工具lWindowsMediaPresenterforMicrosoftPowerPoint97是一種與PowerPoint并用的附加工具，連同WindowsMedia編碼器一起，

53、幫忙把PowerPoint演示轉(zhuǎn)換成ASF流。2.WindowsMediaPublishtoASFforMicrosoftPowerPoint97是一種將帶旁白的PowerPoint演示轉(zhuǎn)換成.asf實(shí)例的工具。3.WindowsMediaPlugInforAdobePremiere可在AdobePremier中方便地壓縮和轉(zhuǎn)換視頻實(shí)例為ASF實(shí)例。4.WindowsMediaASFIndexer是編輯.asf實(shí)例的開始和結(jié)束時(shí)間并將其編為索引的工具。它也可用于為.asf實(shí)例提供標(biāo)記、屬性和腳本命令。5VidToAsf和WavToAsf是從效勞器的命令行運(yùn)行的轉(zhuǎn)換實(shí)用工具。它們用于轉(zhuǎn)換現(xiàn)有的聲

54、音和電影實(shí)例為ASF格式。6ASFCheck和ASFChop是從效勞器的命令行運(yùn)行的實(shí)例實(shí)用工具。ASFCheck用于檢驗(yàn).asf的格式，假設(shè)可能的話也修復(fù)實(shí)例。ASFChop可用來向.asf實(shí)例新增屬性、標(biāo)記、索引和腳本命令，以及刪除asf實(shí)例的時(shí)間字段。4基于WindowsMedia的流式教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)需求分析網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)是以網(wǎng)絡(luò)課件為核心，在教學(xué)管理系統(tǒng)的支持下，合理有效地利用學(xué)科教學(xué)資源，為實(shí)施全方位的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教學(xué)提供效勞，它將網(wǎng)絡(luò)課件與學(xué)校的遠(yuǎn)程教學(xué)效勞進(jìn)行了有機(jī)的集成。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)不僅是先進(jìn)計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)水平的體現(xiàn)，更重要的是要合乎現(xiàn)代化教育的一般規(guī)律，能夠?yàn)檫h(yuǎn)程教育提

55、供一個(gè)真正高效的現(xiàn)代化教育伎倆。擬建設(shè)一個(gè)流式教學(xué)系統(tǒng)作為教師課堂教學(xué)的輔助伎倆，考慮到節(jié)約本錢和系統(tǒng)的易擴(kuò)容性，選用基于純軟件的方式來設(shè)計(jì)本系統(tǒng)，不需要購置額外的硬件設(shè)備。該系統(tǒng)應(yīng)具備用戶管理、教程點(diǎn)播與直播、師生交流、在線測試等根本功能。4.2總體設(shè)計(jì)采用現(xiàn)有的校園網(wǎng)及相應(yīng)設(shè)備，包括配置較高的效勞器計(jì)算機(jī)、學(xué)生PC機(jī)及配套多媒體視聽設(shè)備、100M可劃分VLAN的交換機(jī)等。4.2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在搭建流式教學(xué)系統(tǒng)時(shí)，首先波及到系統(tǒng)選型的問題，即使用何種流媒體技術(shù)作為該系統(tǒng)的撐持技術(shù)。由于流式教學(xué)對教程點(diǎn)播和直播功能的需求較高，需要專門的流式傳輸協(xié)議來保證流媒體效勞的質(zhì)量，配備專用的流媒體效勞器是

56、有必要的。這就要特別考慮流媒體效勞的系統(tǒng)選型。對于純軟件方式實(shí)現(xiàn)的流媒體效勞，無論是采用第三方提供的完整解決計(jì)劃還是自己動手設(shè)計(jì)開發(fā)，當(dāng)前國內(nèi)的流式多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的系統(tǒng)選型可以歸為兩大陣營：RealMedia系統(tǒng)或是WindowsMedia系統(tǒng)。Real流媒體技術(shù)所提供的媒體格式、制作軟件、集成工具語言、媒體發(fā)布和播放技術(shù)等是目前最為完整、功能最為強(qiáng)大的流媒體技術(shù)系列，能夠橫跨多種操作系統(tǒng)，在上下帶寬均可提供良好的視音頻質(zhì)量，但其免費(fèi)版本功能較弱，全功能版本價(jià)格不菲。WindowsMedia的制作端與播放端的視音頻質(zhì)量都上佳，并且易于使用。它在微軟視窗平臺上是免費(fèi)的，其效勞器端與Windo

57、wsNT和Windows2000Server系列的微軟操作系統(tǒng)緊密集成，客戶端使用Windows系統(tǒng)自帶的MediaPlayer播放器。我們對二者進(jìn)行了簡單的比擬，結(jié)果如表3.1所示。表3.1Real與WindowsMedia的主要指標(biāo)比擬比擬工程RealWindowsMedia效勞器Windows、Unix平臺Windows平臺實(shí)例大小小大音頻清晰，音量大較清晰，音量較小視頻清晰，色彩鮮明較清晰，有時(shí)有色塊緩沖延遲小，幾秒大，十幾秒幀速率較連貫很連貫實(shí)現(xiàn)同步的工具可視化工具和標(biāo)記語言可視化工具課件形式PPTPPT，WWW應(yīng)用工具的獲得局部免費(fèi)下載，局部購置全部免費(fèi)下載考慮到WindowsMe

58、dia產(chǎn)品的易獲得性所有構(gòu)成WindowsMedia流媒體效勞系統(tǒng)的軟件均可從互聯(lián)網(wǎng)上免費(fèi)下載得到，且提供了免費(fèi)的SDK可供二次開發(fā)，我們選擇WindowsMedia流媒體效勞組件作為本系統(tǒng)的流式效勞軟件。WindowsMedia效勞系統(tǒng)各組件之間使用多種協(xié)議進(jìn)行通信。其中：MMSMicrosoftMediaServer，微軟媒體效勞協(xié)議用于客戶端訪問WindowsMedia發(fā)布的單播內(nèi)容，是連接WindowsMedia單播效勞的默認(rèn)辦法；MSBDMediaStreamBroadcastDistribution，媒體流播送分發(fā)協(xié)議用于在WindowsMedia編碼器和WindowsMedia效

59、勞器組件之間分發(fā)流，并在效勞器間傳遞流。HTTP協(xié)議用于WindowsMedia效勞器穿越防火墻向客戶端和WindowsMedia效勞器傳遞流。在安裝Windows2000Server時(shí)選擇安裝"WindowsMedia效勞"，就可以將現(xiàn)有計(jì)算機(jī)變?yōu)橐慌_流媒體效勞器，可以對外提供WindowsMedia流媒體效勞。WindowsMedia效勞所需的其它組件均可以從互聯(lián)網(wǎng)上免費(fèi)下載得到，包括WindowsMedia編碼器、WindowsMedia播放器、WindowsMedia編輯工具等。我們使用如下的配置計(jì)劃。效勞器系統(tǒng)：Windows2000ServerWindowsMe

60、dia效勞器組件制作計(jì)算機(jī)：Windows2000ProWindowsMedia編輯工具用戶端系統(tǒng)：IE瀏覽器WindowsMedia播放器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：依托校園網(wǎng)4.2.2系統(tǒng)工作流程首先，我們將使用該系統(tǒng)的用戶身份分為下列4類。A類超級管理員：有權(quán)使用所有功能。B類各子系統(tǒng)的管理員，須由超級管理員批準(zhǔn)：可以對相應(yīng)子系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)操作。C類在教學(xué)系統(tǒng)注冊的教師：有權(quán)使用教師專用功能，如上傳教案、批改論文等。D類在教學(xué)系統(tǒng)注冊的學(xué)生：有權(quán)使用學(xué)生專用功能，如點(diǎn)播教程、在線測試等。系統(tǒng)的工作流程如圖4.3所示。圖4.3流式教學(xué)系統(tǒng)的工作流程4.2.3功能模塊設(shè)計(jì)我們按照2.1.2節(jié)中闡述的教學(xué)子系統(tǒng)劃分的思想，劃分出本流式教