数字视音频采编系统在语言教学中的应用

宫磊

摘要：IPTV作为一种崭新的现代教育技术在语言教学中具有便捷性和有效性。该文以北京语言大学为例，从IPTV关键技术和系统的设计构成出发，论述了以IPTV为核心的数字视音频采编系统，在高校语言教学中的应用优势和存在的问题。

关键词：IPTV；语言教学；设计构成

中图分类号：TP37 文献标识码：A 文章编号：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是随着通信技术与网络技术发展的一种新型媒体。以其丰富的内容和信息获取的便捷深受大家青睐，广泛应用于各个领域。IPTV技术如何融入高校网络，为语言教学提供技术支持已经成为现代大学信息化建设者关心的重要课题。

北京语言大学是一所以对来华留学生进行汉语和文化教育为主要任务的国际型大学，同时对中国学生进行外语教育，并承担着培养对外汉语教师以及出国留学人员的外语培训工作。多语种教学和文化传播的背景，需要丰富的教学视音频资源支持。数字视音频采编系统建设主要是在整合北京语言大学现有视音频系统设备的基础上，更新现有的卫星节目接收系统，建设基于网络直播的IPTV系统，新建高清网络非编系统，建设数字化的视音频资源存储系统，实现视音频资源的网络编辑、存储、在线点播等功能，充分实现多语种语言教学资源的共享和应用。下面以北京语言大学为例，对相关问题进行探讨。

1 实现IPTV的关键技术

数字视音频采编系统的关键技术主要包括以下3种：视音频编解码技术、流媒体技术，传输技术。

1.1 视音频编解码技术

视音频多媒体信息传输的信息量非常巨大，为了能完成传输过程，需要通过特定的视音频编码规则将多媒体文件编码成适用于网络传输的流媒体文件，当流媒体被客户端接收后，客户端播放器将编码过的流媒体数据还原成原始的视音频数据资料，就是我们说的视音频解码技术。

目前IPTV技术实现采用的主要编码技术格式有MPEG-2、MPEG-4、H.264、AVS等方式。MPEG-2分辨率可达到720*486的DVD效果，画质清晰，但是数据量太大。H.264和MPEG-4是当前主要采用的编码格式，数据量小，图像清晰。其中H.264压缩比更大，画质高。在同等画质下，H.264的压缩比是MPEG-2的2倍以上，MPEG-4的1.5倍以上，具有较强的差错处理能力，提高了视音频传输质量的可控性。AVS是我国自主研发的视音频编码技术，算法简单，编码效率高，但图像画质较H.264差。综合考虑本系统采用H.264的编码方式。

1.2 流媒体技术

流媒体技术是一种流行于网络的多媒体传输技术，专门用于网络多媒体信息传播和处理。它将连续的视音频信号经过压缩处理后，通过网络能够实现边下载、边观看，不必完成整个文件的下载。流媒体技术能够在网上同时进行传播和播放功能，能节约网络带宽，实现视音频的同步播放。

流媒体系统由前端编码器、发布服务器和终端客户的播放器组成。系统将需要播放的视音频节目的一部分内容分成多个压缩包、压缩缓存，进行数据流的传送，终端用户通过相应的播放软件对压缩包进行解压，等待短时间的延时后，就能够观看到视音频文件。同时，后台服务器将继续下载视音频文件剩余的内容。可有效的节省存储空间和下载等待时间。目前，使用较多的主流技术主要有： Microsoft（Windows Media）、Read Networks（Real System）和Apple（QuickTime）。其中最为流行的是Microsoft（Windows Media）。

1.3 传送技术

流媒体的传送技术从用户角度划分为点播和组播两种接收方式。点播具有实时性、交互性等特点，用户可根据个人爱好决定收看的时间和内容。但点播对网络带宽的需求较大。组播技术允许一个或多个组播源一次同时发送相同的数据包到多个接收者。只有属于该组播组地址的接收者才能接收到数据包。因为在整个网络的任意一条链路上只传送单一数据包，即使有大量目标地址，也可提高传输效率，减轻发送服务器负担，节省主干网带宽，减少主干网拥塞的可能性。

2 数字视音频采编系统的设计与实现

2.1 系统设计

北京语言大学目前共可接收53套卫星节目，其中包括11套外语节目。系统从中选择16套节目，实现包括直播、点播、自动录制等功能。其工作流程为卫星电视节目信号通过卫星天线接收及接收器解码后，一路通过同轴电缆传送给有线电视用户。一路以AV 模拟信号传入视音频编码设备进行采集后，分两路以单播方式的向下传输。一路传输到转发服务器进行IP的网络转播，用户可利用个人电脑对直播节目进行观看和实时录制；另一路传输到网络录制服务器，利用录制管理软件按管理者的设置要求自动录制节目，录制的节目经远程审核及在线编辑后，可自动上传到VOD系统的存储设备并自动生成VOD节目点播列表，用户可通过节目列表进行点播观看。

2.2 系统实现

数字视音频编码采集系统通常由前端、控制端和终端三部分构成。

2.2.1 前端设计

前端主要包括卫星接收器、电视机、摄像机、DVD机、录音机和视音频采集卡。视音频采集卡将DVD机、录音机等设备输入的信号进行A/D转换后传入控制端，采集卡为16路信号。卫星信号经接天线接收及接收器解码后传入控制端。

2.2.2 控制设计

控制端是数字视音频系统的核心部分，主要包括视音频编码设备、存储设备和视频直播点播设备。

视音频编码设备主要负责对采集卡送来的视音频信号进行编辑。视音频编码设备采用H.264格式的流媒体技术对输入信号进行数字编码压缩，实时编码生成H.264格式的流媒体数据。可设定组播或单播两种传输方式在校园网中进行传送，实现电视节目的实时转播，终端用户可通过电脑、电视等终端设备进行实时观看。此外，系统还配有网络录播服务器，可对网络电视节目进行自动录播，生成AVI等格式的资源文件，供无法观看直播的教师和学生使用，录制的视音频文件还可传入非线编系统进行编辑，供教师和学生根据自身需求对电视节目内容进行网络录制和保存，方便日后作为教学课件资源使用和再次观看。

网络附属存储技术，是一种将独立、分布的数据整合为集中化管理的数据中心，以便于对不同主机和服务器进行访问的技术。存储设备是一种专门用于数据存储的服务器，它以数据为中心，将存储设备与服务器分离，集中管理数据，从而提高性能、释放带宽、减少成本。其存储效率远高于服务器，但价格远低于使用服务器存储。存储器中设置有防火墙，禁止外网访问。

视音频直播点播设备和存储设备有机的结合在一起。视音频编码设备将编码后的内容存入存储设备中后，终端用户就可通过视音频直播、点播系统收看该节目。系统在设计过程中，设计了单播和组播两种传输方式。在组播方式下，网络中的每一个节点，既可接受其他节点的服务，也可当为服务器为其他节点提供服务，为用户提供利用视频资源的自由和便利，避免了少数几个节点上的流量过分集中，有效解决了视频直播服务的负载和带宽有限的问题，极大程度地提高了通信效率。此外，单播方式下系统也同时支持最多3000人并发访问。同时观看直播与点播保证图像质量传输效率不丢帧低、延时，不会造成网络拥挤与压力，提高系统使用效率。

2.2.3 终端设计

终端部分主要为用户电脑。其电脑配置最低要求为：奔腾4处理器，516M内存，内置10-100M网卡，安装有Windows操作系统及DirectX9。用户通过校园网下载一个插件，安装在用户电脑上，就可以对多套画面清晰的电视节目进行观看、录播。终端部分同时具有上传视频文件的功能，文件均可从客户端直接上传到数据库。

3 数字视音频采编系统在语言教学中的优势

现代多媒体技术对语言教学产生的影响主要包括两个方面，一是给广大师生提供了虚拟现实的网络教学环境，二是提供了比传统教学方式更加丰富多彩的教学资源。IPTV技术在语言教学上的应用，促进了语言教学模式多样式的发展，营造了真实的语言环境，突出了语言在的交际和实践中的应用。对教师、学生都产生着深远影响。

3.1 从教师的角度来说

对教师而言，数字视音频采编系统为其教学提供了丰富的教学资源。

在教学过程中， 教师可根据教学需要，随时通过系统平台的视频点播功能为学生播放优质的教学录像、视频课例、电视新闻，讲座或会议现场的实况转播。学生可通过大屏幕投影，共同收看，集体讨论。教师再也无需随身携带磁带、视频光盘、移动硬盘等存储介质，只需对所需内容进行上传、点播，不再为准备录像机、影碟机等播放设备而浪费时间；对事实电视新闻的下载上传，基本实现了视频资源的交流与分享，在丰富教学资源上有这重大意义，特别是对教学资源相对较少的小语种，作用尤为明显。网络视频点播的教学模式，一方面，减轻了教师的课堂劳动强度，为其教学提供了便利。另一方面，丰富了课堂内容，提高了教学内容的信息含量，增强了教师与学生之间的互动性，促进教学质量的提高。

3.2 从学生的角度来说

对学生而言，再也不必每节课都拷贝、传递庞大的教学课件。所需的课件内容都可随时在系统平台中点播、获取。同时，也提高了学生自主学习的能力。

学生可根据自己的学习需要， 在任何时间、地点，通过个人电脑自主地收看视频节目、课堂直播或者点播自己需要的视频内容，并充分掌握视频的播放时间和播放进度。与传统的课堂教学模式相比，这种学习模式使学生拥有更多的控制权和自主权，便于激发学生的主动精神和学习兴趣。此外，通过系统平台，学生除了可以对语言进行学习外，还可了解该国家的事实新闻、文化风俗，开阔视野，通过视频里的具体场景，了解具体语言的表达语境，特别是与本国习俗差异较大的情况，通过视听教学，使学生印象深刻。

4 系统应用过程中存在的问题及展望

虽然数字视音频采编系统在语言教学中有这极大意义，但所有的科技产品从产生到普及都有一个漫长的探索过程。数字视音频采编系统作为一种刚走入教学的新媒体，在应用中必定会存在很多问题。

4.1 系统应用过程中的存在的问题

目前该系统已试用半年的时间，发现在实际应用中存在一定的问题。

当系统采用单播传输方式时，对网络带宽的需求较大，采用组播传输方式能够有效的节约带宽和资源。但拥有众多用户的组播网络极易成为黑客的攻击目标，存在极大的网络安全隐患。因此，需要提高服务器的网络安全性。此外，目前只能对现有卫星节目选择16套进行点播、录播，今后需购进新的设备实现更多套节目的点播、录播。

带宽也是保障系统正常运行的基础，只有当速度达到 2Mbit/s 时，播放清晰度才能达到DVD效果。否则，会导致观看时出现画面不流畅，马赛克甚至是停滞的现象，极大地影响了观赏性。随着HDTV信号的普及，教学对视频质量要求越来越高， 对传输带宽将会提出更高的要求。因此，需对现有网络进行改造，提高接入带宽。

4.2 展望

利用数字视音频采编系统进行语言教学还需要不断改进和完善，在其发展完善过程中，不可避免的会遇到一些问题。但其在语言教学中的优势不言而喻。可以预见，数字视音频采编系统的普及和应用将是新时代语言教学不可避免的潮流，它必将给传统语言教学和研究带来一场影响深远的变革。作为新时代的电教工作者，我们需要针对出现的问题不断的改进、创新，为老师和学生们提供更加优质的服务。

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