王秀芳，王琳

（濟(jì)寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東濟(jì)寧272037）

基于Internet的流媒體傳輸技術(shù)在遠(yuǎn)程教學(xué)中的應(yīng)用*

王秀芳，王琳

（濟(jì)寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東濟(jì)寧272037）

本文探討了流媒體的工作原理以及流媒體傳輸技術(shù)在基于WWW遠(yuǎn)程教學(xué)中的作用，提出了當(dāng)前可以采用的兩種基于流媒體技術(shù)的遠(yuǎn)程教學(xué)解決方案，并以Shockwave技術(shù)和Media技術(shù)為例，討論了在Internet上發(fā)布、播放流媒體課件的方法。

遠(yuǎn)程教學(xué)；流媒體傳輸技術(shù)；Shockwave；Windows Media

一、引言

計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)的發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)的迅速崛起，給遠(yuǎn)程教育帶來了新的機(jī)遇。從最初的以函授為主的教育方式到基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程教育方式，經(jīng)過多年的發(fā)展，遠(yuǎn)程教育技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。如今利用網(wǎng)絡(luò)及其相關(guān)技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程教學(xué)已成為教育實(shí)施過程中不可或缺的手段，成為各類學(xué)生教育、在職與再就業(yè)培訓(xùn)及終身學(xué)習(xí)的重要途徑。但由于受當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬限制和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等的局限，目前我國基于因特網(wǎng)的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)媒體比較單調(diào)，缺乏多媒體特性，而支持實(shí)時(shí)音、視頻交互的教學(xué)系統(tǒng)一般局限于高速局域網(wǎng)內(nèi)。我們應(yīng)該從課件的技術(shù)制作進(jìn)行研究，突破這些限制，如現(xiàn)在比較流行的流媒體技術(shù)就是在課件制作中最為常用的一種技術(shù)。它在保證音頻、視頻、圖像、文字質(zhì)量的前提下，采用流媒體應(yīng)用工具，根據(jù)設(shè)定的不同網(wǎng)絡(luò)帶寬頻率進(jìn)行高度壓縮，再結(jié)合一些相關(guān)的信息整合而成多媒體形式的課件?？蛻舳嗽诓シ艜r(shí)并不等待整個(gè)文件都下載完，而是采用數(shù)據(jù)流邊傳送邊播送的方式。這樣，對(duì)于信息量大的多媒體課件，在接入速率較低的情況下，采用邊傳送邊播送的方式可以節(jié)省客戶端的網(wǎng)絡(luò)資源，播放起來也較為連貫，獲得比較理想的效果。因此，如何利用流媒體技術(shù)開發(fā)出更加豐富多彩的多媒體課件，為遠(yuǎn)程教育服務(wù)，提高遠(yuǎn)程教學(xué)的質(zhì)量，將是遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域的一個(gè)非常有意義的課題。

二、基于Internet的流媒體傳輸原理

遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)要求能夠在Internet上發(fā)布多媒體課件，因此就需要有一種突破網(wǎng)絡(luò)帶寬限制的多媒體格式來完成這一使命，那就是流式媒體。其技術(shù)的關(guān)鍵在于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸和客戶端播放并行，能夠在Internet上播放聲音、動(dòng)畫和實(shí)現(xiàn)交互控制。

流媒體在Internet上的傳輸采用流式傳輸方式。作為一種新的傳輸方式，流式傳輸已經(jīng)成為Internet上交互式多媒體傳輸?shù)幕痉绞健Ａ魇絺鬏斒菍⒄麄€(gè)多媒體文件經(jīng)過特殊方式的壓縮處理，分成一個(gè)個(gè)壓縮包，相對(duì)整個(gè)文件來說就是一些小片段，當(dāng)用戶端發(fā)出請(qǐng)求后，由服務(wù)器向用戶端連續(xù)、實(shí)時(shí)傳送這些小片段，用戶端利用解壓設(shè)備對(duì)壓縮過的片段解壓后進(jìn)行播放和觀看。在用戶端播放小片段之前，這些小片段已經(jīng)存入用戶機(jī)的緩存，而在播放前一片段的同時(shí)，后續(xù)片段繼續(xù)在后臺(tái)從服務(wù)端以穩(wěn)定的速率向用戶端發(fā)送，不影響前臺(tái)播放，所以理論上播放前的延時(shí)主要是由于接收、處理第一片段引起的，一旦開始播放就能保證連續(xù)性和穩(wěn)定性。

三、流媒體應(yīng)用軟件

目前，Internet上使用較多的流媒體主要有Rea lNetworks公司的Real Media、Apple公司的QuickTime和Microsoft公司的Windows Media以及Macromedia公司的Shockware。隨著流媒體技術(shù)在因特網(wǎng)上應(yīng)用的迅猛增加，越來越多的公司也開始踏足此行業(yè)。

（1）Microsoft Media技術(shù)支持的ASF、WMV等是目前非常流行的一種流媒體格式，這種文件采用的是MPEG4的壓縮方式進(jìn)行編碼，壓縮比高，支持動(dòng)態(tài)速率編碼（VBR—Variable Bit Rate），從而保證了影像在播放過程中有好的品質(zhì)。Microsoft Media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)布平臺(tái)，具有操作方便、媒體播放質(zhì)量好等特點(diǎn)，由于它的制作、發(fā)布和播放軟件與Windows集成在一起，并能很好地與Powerpoint等電子教案結(jié)合，所以在網(wǎng)絡(luò)教育中很受歡迎，成為目前網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中應(yīng)用得較為廣泛的一種流媒體技術(shù)。

（2）Real Media采用的是從Intel的Indeo Video Interactive編碼派生出來的小波算法，它是一種智能流(SureStream)技術(shù)。Real Media根據(jù)軟件、設(shè)備和數(shù)據(jù)傳輸速度上的判別來記錄不同速率下的媒體數(shù)據(jù)，并保存在單一文件當(dāng)中，此文件稱為智能流文件。當(dāng)用戶的連接速率低于編碼過程中所采用的速率時(shí)，服務(wù)器端會(huì)丟棄一些重要的信息，使播放器在解碼時(shí)盡可能還原視頻質(zhì)量。由于RealSystem G2的各種先進(jìn)的特點(diǎn)，Real Media被廣泛應(yīng)用在網(wǎng)上視音頻點(diǎn)播中，幾乎成為在線播放的默認(rèn)格式。

（3）QuickTime是最早的視頻工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它采用SorensonVideo技術(shù)支持動(dòng)態(tài)速率編碼，可以動(dòng)態(tài)地分配帶寬，以盡可能小的文件獲得最好的播放效果，并能在解壓縮時(shí)獲得平滑流暢的畫面。由于它需要Apple的流服務(wù)器來支持，投資成本較高，因此限制了它在教育教學(xué)領(lǐng)域里的廣泛應(yīng)用。

（4）Macromedia公司的Shockwave可以方便地在Web頁面中加入圖像、動(dòng)畫以及交互，特別適合于教育、培訓(xùn)等行業(yè)。主要有兩種流媒體格式，一種是SWF，它是Flash交互式動(dòng)畫的一種流發(fā)布格式，由于其體積小、功能強(qiáng)、交互能力好、支持多個(gè)層和時(shí)間線程等特點(diǎn)，故越來越多地應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)動(dòng)畫中，客戶端安裝Shockwave的插件即可播放；另一種是ASS，它是Authorware交互式課件的流發(fā)布格式，可以把Authorware課件發(fā)布到服務(wù)器上，在瀏覽器端中嵌入Shockwave插件Authorware Web Player就可以在客戶端播放。

四、基于流媒體技術(shù)的遠(yuǎn)程教學(xué)解決方案

基于流媒體解決方案應(yīng)該考慮的問題有運(yùn)行時(shí)占用帶寬、網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定時(shí)的斷幀現(xiàn)象、文件壓縮格式占有的硬盤空間、支持跨路由也就是支持廣域網(wǎng)傳輸。鑒于以上流媒體遠(yuǎn)程教學(xué)的要求，提出以下兩種解決方案。

第一種，流媒體與Powerpoint Automation結(jié)合實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)，利用Windows Media流媒體技術(shù)以及Powerpoint Automation解決了在網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)中傳輸視頻和Powerpoint時(shí)出現(xiàn)的延時(shí)及畫面間斷問題，可以實(shí)現(xiàn)Powerpoint講稿和教師講課視頻在網(wǎng)絡(luò)上的同步傳輸。

第二種，利用流媒體轉(zhuǎn)換工具對(duì)多媒體課件進(jìn)行壓縮分割，轉(zhuǎn)換成流媒體課件，并在服務(wù)器上發(fā)布?？蛻舳说臑g覽器在專門插件的支持下直接播放流媒體課件，實(shí)現(xiàn)交互式學(xué)習(xí)。例如利用Macromedia的Shockwave技術(shù)就可以把Authorware多媒體課件轉(zhuǎn)換成流媒體課件，也可以把Flash交互式動(dòng)畫課件轉(zhuǎn)換成流媒體課件。

第一種方案可以把教師的課堂教學(xué)情境進(jìn)行實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程傳送；第二種方案適用于智能化個(gè)別教學(xué)系統(tǒng)。下面就對(duì)這兩種方案的應(yīng)用及重要的技術(shù)問題進(jìn)行深入探討。

五、基于Macromedia的流媒體技術(shù)的遠(yuǎn)程教學(xué)中解決方案

利用Macromedia的Shockwave技術(shù)，可在Internet上發(fā)布與播放Authorware多媒體課件，從而將Authorware應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)。

1．Authorware課件網(wǎng)上發(fā)布的主要步驟

（1）在Authorware集成開發(fā)環(huán)境中：一個(gè)面向網(wǎng)絡(luò)的Authorware課件，在沒有打包和轉(zhuǎn)化前與一般Authorware課件相同，只是在打包時(shí)在Package對(duì)話框中選擇Without Runtime選項(xiàng)。Authorware Web Player將作為其運(yùn)行程序。

（2）在Authorware Web Packager環(huán)境中：Authorware Web Packager主要完成兩項(xiàng)工作：一是把作品程序分成Authorware Web Player能夠下載的程序段，稱為分段文件（擴(kuò)展名為AAS），每段包含一部分被壓縮了的節(jié)目；另一個(gè)是創(chuàng)建一個(gè)映像（MAP）文件（擴(kuò)展名為AAM），或者稱之為引導(dǎo)文件，以告訴Authorware Web Player要下載的內(nèi)容，何時(shí)下載，以及下載的程序段放置何處等信息。已被Package的作品應(yīng)該包括一個(gè)AAM文件和一個(gè)或多個(gè)AAS文件，其中AAS文件名后四位從0000開始排序。

（3）拷貝映像文件和分段文件到Web服務(wù)器：如果使用FTP協(xié)議拷貝文件，應(yīng)保證文件傳送模式是二進(jìn)制，而不是ASCII模式，這一點(diǎn)至關(guān)重要，否則Authorware作品將無法在網(wǎng)上播放。

（4）在HTML編輯器中：使用EMBED標(biāo)簽可以把面向Web打包的作品增加到一個(gè)Web頁，格式為：。其中的SRC參數(shù)指示已被Package的Authorware作品的映像文件名，WIDTH和HEIGHT參數(shù)設(shè)置顯示區(qū)域的尺寸（以像素為單位），Windows參數(shù)告知瀏覽器如何在其相對(duì)位置上顯示Authorware作品（有三種選項(xiàng)：inplace選項(xiàng)表示在瀏覽器窗口內(nèi)顯示、ontop選項(xiàng)表示在瀏覽器窗口另開一窗口顯示、ontop minimize選項(xiàng)表示最小化瀏覽器窗口），alette參數(shù)選擇使用的調(diào)色板（有兩種選擇：Foreground選項(xiàng)表示使用Authorware作品的調(diào)色板、Background選項(xiàng)表示使用瀏覽器的調(diào)色板）。

2．Authorware課件的網(wǎng)上播放

Authorware課件分發(fā)到網(wǎng)上后，必須使用Authorware Web Player下載播放，它可以按照MAP文件管理下載文件，并運(yùn)行作品程序。因此，要想播放網(wǎng)上Authorware課件，必須在瀏覽器中嵌入Shockwave插件Authorware Web Player，該插件可直接從Macromedia公司下載安裝。

Authorware課件在網(wǎng)上發(fā)布時(shí)分成許多程序段，在第一個(gè)程序段被下載時(shí)，Authorware Web Player就能夠開始運(yùn)行程序，而不必等待整個(gè)程序都被下載。因此，播放器只是在需要時(shí)下載程序段，這使得它可以運(yùn)行20MB或50MB甚至更大的應(yīng)用程序。最新版的Shockwave插件提供Authorware Advanced Streamer技術(shù)，使得播放器可提前下載用戶下一個(gè)要運(yùn)行的程序段，可以幾乎沒有等待就播放，用戶根本不會(huì)發(fā)現(xiàn)正在運(yùn)行的作品是正在下載的程序段。

六、基于于Windows Media流媒體技術(shù)的遠(yuǎn)程教學(xué)解決方案

如今大多數(shù)的教學(xué)中，特別是在高校的教學(xué)中，教師都是利用Powerpoint講稿來上課。在這種情況下，可以將Powerpoint講稿實(shí)時(shí)發(fā)布成網(wǎng)頁文件而非以前的視頻文件，與教師的視頻、聲音合并壓縮形成流媒體課課件，一同傳輸?shù)綄W(xué)生端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程課堂教學(xué)。處理的方法是先利用Windows Media技術(shù)來實(shí)現(xiàn)教師圖像、聲音的錄制和壓縮，再使用Powerpoint Automation技術(shù)來實(shí)現(xiàn)和Powerpoint講稿文件的同步網(wǎng)頁發(fā)布。

這種方案最典型的案例是三分屏網(wǎng)絡(luò)課件。所謂三分屏是指把屏幕分成了三個(gè)區(qū)域，一個(gè)區(qū)域顯示音頻或視頻，一個(gè)區(qū)域顯示標(biāo)題或索引，一個(gè)區(qū)域顯示內(nèi)容。播放的音頻或視頻是老師上課時(shí)的課堂實(shí)錄，包括老師的體態(tài)語言和聲音；標(biāo)題或索引主要存放幻燈片標(biāo)題或目錄，學(xué)員可以通過點(diǎn)擊該區(qū)的索引標(biāo)題來控制視頻和講義區(qū)的播放進(jìn)度；內(nèi)容區(qū)主要是電子講義，包括PPT幻燈片或Word文檔等形式。

制作三分屏網(wǎng)絡(luò)課件時(shí)，可以通過攝像機(jī)或視頻攝像頭獲取老師的授課畫面，和計(jì)算機(jī)上的電子講義相結(jié)合，利用三分屏課件的錄制工具，實(shí)現(xiàn)教師授課與課件制作同步進(jìn)行。更為重要的是，現(xiàn)在有很多三分屏課件的制作工具，不需要編程就可以生成適合于在Web頁面播放的網(wǎng)絡(luò)流媒體課件。比如Microsoft的免費(fèi)工具Producer for Powerpoint，它能夠快速有效地制作含有視頻、音頻、幻燈片、圖像或超文本標(biāo)識(shí)語言的三分屏課件；再比如Accordent公司Presenterone for Realone，它可以把Real格式的音視頻文件和Powerpoint演示文稿結(jié)合在一起同步播放；還有CyberLink公司的Streamauthorware（串流大師），可以結(jié)合視頻、音頻、圖像、HTML和Powerpoint幻燈片，制作出多媒體演示文稿。國內(nèi)其他公司也有許多制作工具，如北京翰波爾公司的PowerCreator課件制作系統(tǒng)、課件快手制作系統(tǒng)、北京易點(diǎn)成課件快速制作系統(tǒng)、南京易學(xué)公司的天空教室精品課程錄制系統(tǒng)等。

七、結(jié)束語

通過對(duì)流媒體技術(shù)及其遠(yuǎn)程教學(xué)應(yīng)用研究，我們認(rèn)為借助流媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)Internet上的交互式多媒體傳輸，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程教育的網(wǎng)絡(luò)化，提高遠(yuǎn)程教育質(zhì)量和效率，豐富遠(yuǎn)程教育資源，促進(jìn)遠(yuǎn)程教育的發(fā)展；另一方面豐富Internet上的信息資源，提高信息資源的利用價(jià)值和應(yīng)用效率，并開發(fā)合適于因特網(wǎng)環(huán)境的多媒體遠(yuǎn)程教學(xué)環(huán)境。它確實(shí)很好地解決了目前網(wǎng)上教學(xué)中存在的一系列問題，已經(jīng)達(dá)到了預(yù)期效果，這將有利于現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)的形成及開放學(xué)習(xí)體系、終身教育體系的構(gòu)建。☉

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（編輯：隗爽）

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G434

A

1673-8454（2010）15-0075-03

山東省高等學(xué)校優(yōu)秀青年教師國內(nèi)訪問學(xué)者項(xiàng)目（2009年）。