丁 劍

（北方民族大學(xué)計算機(jī)學(xué)院,寧夏 銀川 750021）

基于 Flex和 FMS的遠(yuǎn)程教學(xué)直播系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

丁 劍

（北方民族大學(xué)計算機(jī)學(xué)院,寧夏 銀川 750021）

結(jié)合 Flex流技術(shù)、W eb技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù),采用 Flash Media server構(gòu)建一套能夠在校園網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行流暢直播的教學(xué)系統(tǒng),并給出具體的實現(xiàn)方法,同時也對今后的遠(yuǎn)程教育工作提供一種新的思路。使用該系統(tǒng),可以在網(wǎng)絡(luò)直播的同時,將需要的教學(xué)片段、節(jié)目錄制下來,結(jié)合校園網(wǎng)的 VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng),供校園網(wǎng)內(nèi)的師生隨時點(diǎn)播觀看。

Flex；FM S；遠(yuǎn)程教學(xué)；直播

Flash Media Server（簡稱 FM S）服務(wù)器是用于用戶之間相互通訊的新平臺,不僅集成了Flash多媒體交互的特性,又添加了實時音頻、實時視頻和實時數(shù)據(jù)流等新特色,使用該平臺,可以通過網(wǎng)絡(luò)存儲錄制下來的音頻、視頻,也可以共享數(shù)據(jù)對象,并且可以將這些音頻、視頻和共享數(shù)據(jù)對象傳遞給多個客戶端,實現(xiàn)實時同步共享[1]。

本文結(jié)合 Flex流技術(shù)、W eb技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)[2-5],采用 Flash M ed ia server構(gòu)建了一套在校園網(wǎng)內(nèi)在線直播的教學(xué)系統(tǒng)。圍繞遠(yuǎn)程教學(xué)這個主題從視頻錄制、視頻服務(wù)器、視頻播放三個主要方面論述實現(xiàn)視頻直播的方法與步驟。

1 關(guān)鍵技術(shù)研究

1.1 Flex技術(shù)

Flex與 Flash實際上是同一平臺的兩種不同的編程模型,通過共有的 ActionScrip t語言和基礎(chǔ)類庫,可以構(gòu)建 R IA應(yīng)用取代現(xiàn)有 Internet應(yīng)用。Flex提供了 RPC Service、Data Manage Service和Message Service 3種方式與服務(wù)端通信,通過強(qiáng)大的 Flash Media Service和 Flash Cast Service可以構(gòu)建出包含視頻、音頻及更強(qiáng)數(shù)據(jù)協(xié)作的應(yīng)用。

1.2 FM S流媒體技術(shù)

Flash Media Server（FM S）將傳統(tǒng)的流媒體功能與靈活的開發(fā)環(huán)境結(jié)合起來,為最廣泛的群體創(chuàng)建和提供創(chuàng)新的、交互式媒體應(yīng)用。作為支持Flash在流媒體服務(wù)方面具有強(qiáng)大功能的 FM S,具有以下各方面的優(yōu)點(diǎn):可以自定義視頻流實現(xiàn)直播和錄播；通過編程方式動態(tài)設(shè)置緩沖區(qū),可以根據(jù)視頻的長度和比特率以及客戶端連接速度,精確設(shè)置最快的啟動時間；使用多種方式、多用戶流以及用于同步多個用戶之間數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程共享對象技術(shù),創(chuàng)建新的視頻通信應(yīng)用；流事件日志記錄能夠使發(fā)布者看到和捕獲最終用戶觀看的確切視頻數(shù)量文件對象；強(qiáng)大的日志記錄功能提供給管理員對系統(tǒng)的運(yùn)行的細(xì)節(jié)信息；管理控制臺可以實時監(jiān)控系統(tǒng)性能,實時了解系統(tǒng)運(yùn)行的負(fù)載。

1.3 視頻直播技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)視頻直播主要是通過視頻采集客戶端、流媒體服務(wù)器和流媒體播放客戶端來實現(xiàn)。視頻采集客戶端可以連接入視頻采集設(shè)備,如攝像機(jī)、攝像頭等；流媒體服務(wù)器用來存儲和處理視頻流,如目前比較常見的 Windows Media Server,Real Media Server,Flash Media Server；流媒體播放客戶端可以通過現(xiàn)有的產(chǎn)品,也可以根據(jù)自己應(yīng)用的需求編程實現(xiàn)。

2 遠(yuǎn)程教學(xué)直播系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 體系結(jié)構(gòu)

遠(yuǎn)程教學(xué)直播系統(tǒng)主要有三個核心部分組成:視頻采集客戶端、流媒體服務(wù)器和視頻播放客戶端。體系結(jié)構(gòu)如圖 1。

圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖

視頻采集客戶端:主要功能是由攝像機(jī)將直播音視頻信號通過編碼器進(jìn)行編碼后傳送給 FM S服務(wù)器,其中主要的設(shè)備包括攝像機(jī),編碼直播機(jī)（普通 PC機(jī)即可）,要求高的直播節(jié)目可以添加直播切換臺、音視頻高清編碼器。

FM S流媒體服務(wù)器:主要功能是將由編碼器傳送來的音視頻信號進(jìn)行相應(yīng)的處理保存,并提供實時的流媒體服務(wù)。

視頻播放客戶端:主要功能是提供給用戶用來瀏覽視頻節(jié)目,以及與其他用戶進(jìn)行實時的文字、視頻互動與交流。

2.2 FM S服務(wù)器搭建與配置

FM S服務(wù)器的安裝與配置非常簡單,首先可以從 Adobe的網(wǎng)站下載免費(fèi)的開發(fā)者版本,然后進(jìn)行一步步安裝,安裝時要記得用戶名和密碼。安裝完畢后,如果安裝到了 c盤,可以找到目錄 C:Program FilesMacro mediaFlash Media Server 2。

在安裝目錄 C:Program FilesMacromediaFlashM edia Server 2下有一個 App lications文件夾,如果要新建一個視頻應(yīng)用,就在該文件夾下新建一個文件夾,如新建文件夾 L ive,該文件夾下可以存放服務(wù)器端腳本、視頻文件、配置文件等。這樣就建立和配置了一個最簡單的 FM S服務(wù)器流媒體服務(wù)應(yīng)用,視頻采集客戶端和視頻播放客戶端就可以通過 FM S服務(wù)地址 rtmp:∥localhost/live進(jìn)行視頻信息的發(fā)布和視頻信息的播放。

2.3 視頻采集

要實現(xiàn)教學(xué)視頻信息的遠(yuǎn)程直播[6],首先要將多媒體教室教師講課的視頻信息進(jìn)行采集并發(fā)布到 FM S服務(wù)器。常見的視頻采集是將攝像機(jī)、錄像機(jī)、電視機(jī)輸出的視頻信號,通過專用的模擬、數(shù)字轉(zhuǎn)換設(shè)備,轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)字信息的過程。本系統(tǒng)采用普通的高清攝像頭作為視頻采集設(shè)備,通過視頻采集軟件 FM E（Flash Media Encoding）將視頻信息及時傳送至 FM S服務(wù)器。

具體步驟是:在多媒體教室的教師 PC機(jī)上安裝高清攝像頭,并安裝采集軟件 FM E,打開 FM S,在URL中輸入 FM S流媒體服務(wù)器的地址和節(jié)目名稱,如:rtmp:∥192.168.1.8/live,live這個參數(shù)是在配置 FM S服務(wù)應(yīng)用時配置的,也可以在管理界面找到；點(diǎn)擊 Save to File選擇一個本地文件夾來保存直播生成的 flv格式的文件,配置完畢后最后點(diǎn)擊 Connect連接 FM S服務(wù)器,如果連接成功,將出現(xiàn) Connec ted,如圖 2。如果顯示 Connected,點(diǎn) Start按鈕就開始采集視頻了。FM E會一邊把采集到的文件保存到本地硬盤上的一個文件,同時把數(shù)據(jù)上傳到 FM S上,進(jìn)行實時轉(zhuǎn)播。

圖2 視頻采集控制圖

2.4 視頻直播客戶端的實現(xiàn)

在教學(xué)直播系統(tǒng)中最關(guān)鍵、應(yīng)用最廣泛的是教學(xué)視頻播放客戶端,通常分為兩種,一種是基于A IR的桌面客戶端,一種是基于 W eb瀏覽器的Flash視頻客戶端。無論哪一種客戶端軟件,都可以通過 Flex builder3可視化開發(fā)環(huán)境,結(jié)合 FM S相關(guān)技術(shù)并根據(jù)教學(xué)系統(tǒng)的各種需求開發(fā)出適合自己的視頻播放客戶端,要開發(fā)的視頻客戶端主要功能包括:視頻播放,視頻交流,白板,應(yīng)用共享等。本文以視頻播放為例,講述主要的開發(fā)過程。首先,打開 Flex Builder3,新建工程命名為 video,按照向?qū)J(rèn)執(zhí)行下一步,完成向?qū)?然后打開src目錄下 video.m xm l,在編輯器窗口中選擇 Design標(biāo)簽,打開可視化編輯窗口,從組件視圖窗口下控件列表中選擇 videodisp lay控件到編輯窗口中,然后點(diǎn)擊轉(zhuǎn)換到 source標(biāo)簽,在代碼編輯模式下輸入相關(guān)代碼,部分關(guān)鍵代碼如下:

private function onPlayVideo（event:MouseEvent）:void{

nc=new NetConnection（）；

nc.connect（"rtmp://localhost/live","adm in","123456"）；

nc.addEventListener（NetStatusEvent.NET_STATUS,onPlayNetStautsHandler）；

nc.client=this；}

private function onPlayNetStautsHandler（event:NetStatusEvent）:void{

if（event.info.code=="NetConnection.Connect.Success"）

{

ns=new NetStream（this.nc）；

ns.client=this；

var video:Video=new Video（）；

video.width= 320；

video.height= 240；

video.attachNetStream（this.ns）；

this.myVideo.addChild（video）；

this.ns.p lay（）；

}}

在 Flex左邊視圖中選擇 video.m xm l點(diǎn)擊右鍵,選擇 Run App lication,將出現(xiàn)一個運(yùn)行窗口,等待幾秒鐘后將出現(xiàn)正在直播的教學(xué)視頻,其效果如圖 3。

圖3 教學(xué)直播播放

2.5 視頻監(jiān)控

在 FM S安裝環(huán)境下有一個文件 fm s2_conso le.sw f,這是 FM S的管理服務(wù)控制臺。通過控制臺可以管理用戶,監(jiān)控應(yīng)用程序中共享對象、流,執(zhí)行的情況以及內(nèi)存、CPU等占用情況。每當(dāng)有客戶端連接服務(wù)器時,左邊就會列出連接的是哪個 app。當(dāng)視頻直播時,通過該控制臺可以監(jiān)控直播流量,服務(wù)器負(fù)荷,直播時間,同時還可以通過該控制臺統(tǒng)計直播期間的網(wǎng)絡(luò)流量,用戶數(shù)等參數(shù)?？刂婆_如圖 4。

圖4 FM S的管理服務(wù)控制臺

3 結(jié) 語

該系統(tǒng)在北方民族大學(xué)校園網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行了測試,測試環(huán)境采用一臺 HPDL380（cpu 2GHZ,內(nèi)存4G,硬盤 460G）的 PC服務(wù)器作為 FM S服務(wù)器,采用一臺 HPCompad dx2355（cpu酷睿 2雙核,內(nèi)存2G,硬盤 500G）作為教師端視頻采集和發(fā)布客戶端計算機(jī),采用羅技 C910高清攝像頭作為視頻采集設(shè)備,測試了系統(tǒng)在 20用戶、50用戶、100用戶、200用戶、500用戶下 FM S負(fù)載的情況,同時測試了系統(tǒng)在 1個教學(xué)點(diǎn)、5個教學(xué)點(diǎn)、10個教學(xué)點(diǎn)下的 FM S負(fù)載情況。測試發(fā)現(xiàn),隨著用戶數(shù)增加到 200以上和教師授課采集端增加到 5個以上,視頻播放的質(zhì)量沒有出現(xiàn)衰減和卡的情況,但視頻播放有較小的時延。通過測試說明系統(tǒng)比傳統(tǒng)的MM S流媒體服務(wù)器更好的性能,能夠滿足目前校園網(wǎng)內(nèi)視頻直播教學(xué)的要求,達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。隨著今后用戶數(shù)逐漸增加大和教學(xué)點(diǎn)的增多,可以通過增加 FM S服務(wù)器數(shù)量或搭載集群的方法進(jìn)行系統(tǒng)的升級和擴(kuò)充。

[1]倪宇斌,劉波.一個基于多 Agent的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[J].海南大學(xué)學(xué)報,2007（25）:178.

[2]趙國安,魏東曉,王曉軍.基于 W eb的遠(yuǎn)程教學(xué)管理系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn) [J].北京郵電大學(xué)學(xué)報,2007（4）:15-16.

[3]劉運(yùn)龍,黃煙波,黃海.一種基于雙 MVC架構(gòu)的遠(yuǎn)程教學(xué)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2006（5）:2-3.

[4]杜選.多媒體遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J],計算機(jī)應(yīng)用,2006（12）:353-354.

[5]胡寧靜,岳永恒.遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)中幾個關(guān)鍵模型研究[J],計算機(jī)工程與科學(xué),2008（30）:139.

[6]楊強(qiáng)根.遠(yuǎn)程教學(xué)資源管理與分發(fā)系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J],計算機(jī)工程與設(shè)計,2007（28）:2957.

（責(zé)任編輯 劉敏）

Research and Implementation of Remote Teaching System Based on Flex and FM S

DING Jian
（College of Computer Science,North University for Nationalities,Yinchuan Ningxia 750021,China）

A teaching system in live on line,which base on Combination of Flex,Web and database technology,and build using Flash Media server within a campus network,are developed.The system realization method are given.A new idea on the future of distance education works are also proposed.

Flex；FMS；distance learning；live telecast

TP311 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

A

1009-315X（2011）01-0056-04

收稿日期:2010-09- 17；

2010-10-29

北方民族大學(xué)基金資助項目 （2010Y035）。

丁劍 （1977-）,男,回族,寧夏銀川人,講師,主要從事計算機(jī)應(yīng)用、人工智能研究。