流媒体技术在远程教育中的应用

齐丽君 阿迪雅

内蒙古自治区气象培训中心

流媒体技术在远程教育中的应用

齐丽君 阿迪雅

内蒙古自治区气象培训中心

随着大数据时代的到来和Internet技术的不断发展，流媒体信息在Internet网上的传输显得越来越重要，流媒体技术（Streaming Media Technology）在远程教育课件中的应用越来越广泛。本文主要阐述了流媒体传输的基本特点，流媒体系统的组成，网络教育中常见流媒体传输格式和流媒体播放方式；流媒体技术在远程教育中的应用。

流媒体技术 远程教育 应用

一、引言

远程教育的发展，需要丰富的流媒体课件作为其教育资源。随着网络时代信息化社会的到来，计算机以及信息技术的快速发展，Internet应用的不断深入，正在逐步推动着远程教育教学改革，新型的远程教学模式正在形成，在这种新型模式下的课件设计和开发与传统的课件设计和开发已经有了较大的更新与完善，教学和学习领域正进行着一场深刻的变革。在这种形势下发展起来的基于网络的流媒体课件系统在教学等方面越来越体现出它无可比拟的优势，流媒体已逐渐改变着传统的信息传播方式。

传统教学已向网络教学转型，已经成为信息时代的必然趋势。随着教育改革的风起云涌，大多数的远程教育由于受到网络带宽的限制,多采用异步教学模式,也就是采用Web浏览技术,先将事先制作完成的流媒体课件放到服务器上,用户需要时进行点播学习。这种教学模式的实时交互性差，学生和老师基本没有直接交流，使学习的生动性大打折扣。

在线教育是一种全新的现代教育方式。在美国，超过70％的青少年使用互联网进行学习，91.2％的美国教师认为网络学习是21世纪不可缺少的学习方式。在各大高校的网络教育中，同学们可以通过电脑网络登入相应的教室，开展课程培训。而某些课程需要相关专业其他学校老师的授课时，老师也再不用驱车赶往外校，只需登入视频教室授课即可。

二、流媒体系统概述

流媒体(StreamingMedia)是一种以音视频数据流的方式在网络上传递多媒体信息的技术。与传统的多媒体不同，流媒体传输具有实时性和连续性的特点。

1.流媒体传输的基本特点

流媒体是从英语Streaming Media中翻译过来，它是一种可以使音频、视频和其它多媒体能在Internet上以实时的、无需下载等待的方式进行播放的技术。流媒体文件格式是支持采用流媒体传输及播放的媒体格式。流媒体传输方式是将动画、音视频等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包，由视频服务器向用户计算机连续地、实时地传送信息。在采用流媒体传输方式的系统中，用户不必像常规视频文件播放那样等到整个文件全部下载完毕后才能看到当中的内容，而只需经过几秒或几十秒的启动延时即可在用户的计算机上利用相应的播放器或其它的硬件、软件对压缩的动画、音视频等多媒体文件解压后进行播放和观看，多媒体文件的剩余部分将在后台的服务器内继续下载。

2.流媒体系统的组成

流媒体系统由以下6个方面构成：

（1）前端编码压缩工具包：用于创建、捕捉和编辑多媒体数据，形成流媒体数据格式。

（2）流媒体数据：流媒体数据实体。

（3）流媒体服务器：存放和控制流媒体数据的硬件及软件平台。

（4）传输网络：适合多媒体传输协议及实时传输协议的网络。

（5）客户端播放器：供客户端播放、浏览流媒体文件的应用程序。

（6）流媒体传输协议：流媒体在因特网上的传输必然涉及到网络传输协议，其中包括Internet本身的多媒体传输协议，以及一些实时流媒体传输协议等，只有采用合适的协议才能更好的发挥流媒体的作用，保证传输质量。IETF（Internet工程任务组）是Internet规划与发展的主要标准化组织，已经设计出几种支持流媒体传输的协议。它们主要有：用于Internet上针对多媒体数据流的实时传输协议RTP（Real-time Transport Protocol）、与RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务的实时传输控制协议RTCP（Real-time Transport Control Protocol）和定义了“一对多”的应用程序如何有效地通过IP网络传送多媒体数据的实时流协议RTSP（Real-time Streaming Protocol）。

3.网络教育中常见流媒体传输格式

在Internet上所传输的多媒体格式中，基本上只有文本、图形可以照原格式在网上传输。动画、音频、视频等虽然可以直接在因特网上播放，但文件偏大，即使使用专线上网，也要等完全下载后才能观看，这三种类型的媒体均要采用流媒体技术来进行处理以便于在网上传输。另外，还有一些如PowerPoint文件、多媒体课件等内容也需要用流媒体技术进行传输。

流媒体（Streaming Media）在传输过程中是分段传送，用户不必等待整个内容传送完毕，就可以观看到即时的连续的内容，甚至可以随时的暂停、快进、快倒。但由于不同的公司发展的文件格式不同，传送的方式也有所差异，下面是几种网络教育中常见的流媒体文件的格式。

（1）RealVideo的.rm视频影像格式和.ra的音频格式。rm和ra格式分别是RealNetworks公司所开发的一种流媒体视频Real Vedio和流媒体音频Real Audio文件格式。主要用来在低速率的网络上实时传输活动视频影像，可以根据网络数据传输速率的不同而采用不同的压缩比率，在数据传输过程中边下载边播放视频影像，从而实现影像数据的实时传送和播放。客户端通过Real Player播放器进行播放。

（2）Microsoft Media technology的.asf格式。Microsoft Media technology的ASF也是流行一种网上流媒体格式，在网络教育中更大受欢迎。这种流媒体文件的使用与windows操作系统是分不开的，使用的播放器是Microsoft Media Player。目前微软还提出了wmv等新的流媒体格式。

（3）QuickTime的.qt格式。QuickTime Movie的.qt格式是Apple公司开发的一种音频、视频文件格式，用于保存音频和视频信息，具有先进的音频和视频功能，由包括Apple Mac OS，Microsoft Windows在内的所有主流计算机操作系统支持。Quicktime文件格式支持25位彩色，支持RLC、JPEG等领先的集成压缩技术，提供150多种视频效果。

（4）Flash的.swf格式。SWF是基于Macromedia公司Shockwave技术的流媒体动画格式，是用Flash软件制作的一种格式，源文件为.fla格式，由于其体积小、功能强、交互能力好、支持多个层和时间线程等特点，故越来越多地应用到网络动画中。SWF文件是Flash的其中一种发布格式，已广泛用于Internet上，客户端安装Shockwave的插件即可播放。

（5）Metastream的.mts格式。MetaCreations公司的网上流媒体三维技术MetaStream实现英特网上流媒体三维网页的浏览，它是一种新兴的网上3D开放文件标准（基于Intel构架），主要用于创建、发布及浏览可以放缩的3D图形和开发电脑游戏。

（6）Authorware的.aam多媒体教学课件格式。计算机辅助教学 （简称CAI）课件，我国多采用像Authorware等多媒体制作工具，这类课件利用Shockwave技术和Web Package软件可以把Authorware生成的文件压缩为.aam和.aas流媒体文件格式播放；也可以用Director生成后，利用Shockwave技术改造为网上传输的流媒体多媒体课件。

4.流媒体播放方式

（1）单播。在客户端与媒体服务器之间需要建立一个单独的数据通道，从一台服务器送出的每个数据包只能传送给一个客户机，这种传送方式称为单播。每个用户必须分别对媒体服务器发送单独的查询，而媒体服务器必须向每个用户发送所申请的数据包拷贝。这种巨大冗余首先造成服务器沉重的负担，响应需要很长时间，甚至停止播放；管理人员也被迫购买硬件和带宽来保证一定的服务质量。

（2）组播。IP组播技术构建一种具有组播能力的网络，允许路由器一次将数据包复制到多个通道上。采用组播方式，单台服务器能够对几十万台客户机同时发送连续数据流而无延时。媒体服务器只需要发送一个信息包，而不是多个；所有发出请求的客户端共享同一信息包。信息可以发送到任意地址的客户机，减少网络上传输的信息包的总量。网络利用效率大大提高，成本大为下降。

（3）点播。点播连接是客户端与服务器之间的主动的连接。在点播连接中，用户通过选择内容项目来初始化客户端连接。用户可以开始、停止、后退、快进或暂停流。点播连接提供了对流的最大控制，但这种方式由于每个客户端各自连接服务器，却会迅速用完网络带宽。

（4）广播。广播指的是用户被动接收流。在广播过程中，客户端接收流，但不能控制流。例如，用户不能暂停、快进或后退该流。广播方式中数据包的单独一个拷贝将发送给网络上的所有用户。使用单播发送时，需要将数据包复制多个拷贝，以多个点对点的方式分别发送到需要它的那些用户，而使用广播方式发送，数据包的单独一个拷贝将发送给网络上的所有用户，而不管用户是否需要，这种传输方式会非常浪费网络带宽。

三、流媒体技术在远程教学直播中应用

利用流媒体技术制作流媒体课件,能解决远程教育中大数据量多媒体文件传输困难的问题，同时丰富了教学资源建设。流媒体课件其时效性较强，传输速度快，能流畅地运行于网络，对远程教育的学习提供了保障，有利于远程教育中的在线个性化学习，可以在远程教育中发挥重要的作用。这样既方便了学生又节省了成本，而且还推动了远程教育的普及。

采用流媒体技术完全可以将教师的授课过程音视频，用高清音视频流媒体采集卡采集计算机屏幕，合成多媒体课件，然后对多媒体课件进行编码制成流媒体格式的多媒体文件，再将课件放到我们的流媒体服务器中，实现远程教学直播。这种实时教学可使学生与教师在线交互，实现了“虚拟课堂”，达到“面对面”的良好的教学效果。

四、流媒体技术在课件录制中应用

流媒体课件制作一般经过脚本编写、素材准备、集成编排等步骤，对开发工具选择上主要是强调易用性和通用性，将所有的媒体都转化成网络上通用格式以便于快速下载。客户端只要具备基本的网络设备和软件，就可以接入网络进行学习。

流媒体课件录制将授课电脑VGA信号、老师授课和师生互动场景以及课堂板书等进行多种模式的整合录制，生成流媒体课件。同时，系统实现基于网络环境的多画面直播，保证高清晰的课堂画面和音视频精确同步的实况效果。系统生成的高质量视频素材文件又可以通过非线编辑平台进行后期编辑，提高精品课程资源使用的灵活性。

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