齊國慧

（太原幼兒師范高等專科學(xué)校 山西省太原市 030000）

時代的發(fā)展與進步，使得傳統(tǒng)教學(xué)模式儼然已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代社會的教育需求，這也是現(xiàn)代教育逐漸明確個性化、智能化以及多維化發(fā)展方向的主要原因。以分布式多媒體技術(shù)為例，若能夠?qū)⑵淙谌氲秸n堂教學(xué)過程中，在加速學(xué)習(xí)感知的同時，也同樣能夠起到深化知識、促進學(xué)生主動性發(fā)揮以及有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的作用。為此，針對基于分布式多媒體技術(shù)教學(xué)系統(tǒng)的深入研究極為重要，可通過將分布式多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，配合合適的軟硬件，打造出先進且高效的教學(xué)系統(tǒng)。

1 分布式多媒體技術(shù)教學(xué)系統(tǒng)概述

1.1 DMIS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

DMIS 系統(tǒng)所采取的為三級客戶/服務(wù)器系統(tǒng)，如圖1所示。服務(wù)器端口包含了多媒體實時交互子系統(tǒng)與管理子系統(tǒng)；用戶端則包含了瀏覽器、媒體播放器等常見功能[1]。其中，交互子系統(tǒng)主要用以實現(xiàn)師生基于所提供的系統(tǒng)平臺進行線上的實時交互，其中所包含的管理子系統(tǒng)的作用，主要包括查詢需求的教學(xué)軟件、下載需要的學(xué)習(xí)資料以及定期更新整體系統(tǒng)等諸多內(nèi)容。

圖1：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.2 DMIS工作原理

作為教師需要預(yù)先展開聯(lián)系實際教學(xué)內(nèi)容的課件制作工作，既然選擇相應(yīng)的客戶端程序，將完整的課件內(nèi)容傳輸?shù)娇偡?wù)器內(nèi)。作為學(xué)生，只需要利用具有上網(wǎng)條件的設(shè)備，即可在使用相應(yīng)客戶端程序后與提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器進行對接，進而對課件教材進行查詢，并可根據(jù)自身需求選擇是否將課件下載到本地運行[2]。

此教學(xué)系統(tǒng)可提供異步與同步兩種教學(xué)方式。異步方式的使用，是用戶首先在本地運行客戶端程序，登錄后即可查詢下載課件[3]；若有同步方式的使用需求，則需要在打開相關(guān)程序后與服務(wù)器進行連接，查詢服務(wù)器中所包含的課件，并選擇運行課件后展開遠程的同步學(xué)習(xí)。同一時間段內(nèi)用戶可根據(jù)自身需求對不同課件進行學(xué)習(xí)，不會產(chǎn)生相互影響。作為DMIS 管理人員，需定期對多媒體教學(xué)課件庫進行更新與維護，提供給用戶最新的軟件版本。

2 多媒體教學(xué)管理子系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 多媒體教學(xué)軟件管理

對于多媒體教學(xué)管理子系統(tǒng)來說，若從功能角度進行分析其包含了用戶接口層、多媒體信息播放服務(wù)層、網(wǎng)絡(luò)管理層以及通信服務(wù)層共四個層級，具體如圖2所示[4]。其中，多媒體通信服務(wù)層與信息播放層為功能核心，用于處理不同的信息服務(wù)任務(wù)，并滿足用戶所發(fā)出的媒體數(shù)據(jù)傳輸指令要求。用戶接口與數(shù)據(jù)庫接口從功能角度來看可將二者劃為同一層級，其中接口層用于在接收用戶命令后，對其進行可供系統(tǒng)識別的轉(zhuǎn)化信號[5]。子系統(tǒng)中所對接的數(shù)據(jù)庫，能夠基于其預(yù)先設(shè)置的接口下發(fā)接收到的命令，進而提供給服務(wù)層更多的多媒體信息處理條件以及相應(yīng)的信息查詢、編輯服務(wù)。

圖2：DMIS 多媒體教學(xué)管理子系統(tǒng)功能模型

用戶接口層可為用戶提供全程透明服務(wù)，服務(wù)請求均基于這一層級完成后續(xù)任務(wù)，獲取到已經(jīng)確認資格的用戶的相關(guān)命令后，即可在用戶接口的協(xié)助下解釋所下發(fā)的服務(wù)請求，進而明確信息傳遞的相關(guān)途徑；

多媒體數(shù)據(jù)庫接口層存在于服務(wù)器方，扮演信息提供者的角色，除去傳統(tǒng)的信息查詢功能，其同樣支持媒體連續(xù)流并行訪問（具有時間屬性）[6]。

多媒體信息播放服務(wù)層屬于核心的媒體信息處理層級，可對信息處理細節(jié)進行隱藏，提供給用戶或數(shù)據(jù)庫相應(yīng)服務(wù)[7]。功能包括提供多媒體服務(wù)器功能；對用戶命令進行接收進而將服務(wù)對象激活，可自動對應(yīng)信息資源；下發(fā)給數(shù)據(jù)庫接口層查詢命令，并可起到過濾數(shù)據(jù)的作用。

多媒體通信服務(wù)層則主要建立在當下所使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議下，可在傳輸層級將該層級增加，保證了信息傳輸透明性。即使部分數(shù)據(jù)信息不具備時間屬性，同樣可在設(shè)定時間段內(nèi)進行信息的上下傳輸，進而確保信息的空間同步效果[8]。而關(guān)聯(lián)時間的媒體信息，則可將其延遲值予以減少，進而確保媒體信息的時間同步效果。

2.2 多用戶管理

DMIS 共設(shè)置學(xué)生、教師以及管理員對應(yīng)的三類不同的用戶權(quán)限，需求的數(shù)據(jù)信息以及相關(guān)課件資料皆能夠通過將其與DMIS 數(shù)據(jù)庫相連接進行存儲與調(diào)取。信息主要包括參與了某些課程的學(xué)生信息、教師根據(jù)教學(xué)安排的授課信息以及專業(yè)課程信息。

在服務(wù)器的應(yīng)用端口，其核心程序基于JDBC 對DMIS 教學(xué)管理子系統(tǒng)所對接的數(shù)據(jù)庫展開數(shù)據(jù)訪問，進而快速獲取需求的數(shù)據(jù)信息。授課結(jié)束后，即可將此次授課信息記錄在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中（授課資料）[9]。具體流程如圖3所示。

圖3：DMIS 管理子系統(tǒng)用戶數(shù)據(jù)訪問流程

2.3 文件服務(wù)器

文件服務(wù)器中所包含多數(shù)多媒體信息具有靜態(tài)化特征，其核心功能在于對不具備時間屬性的相應(yīng)多媒體數(shù)據(jù)進行基于分布式查詢的關(guān)鍵信息獲取。由于軟件的存儲層級具有不確定性，因此并不對信息再現(xiàn)予以硬性要求，只關(guān)注是否能夠同步空間層面的需求?，F(xiàn)階段針對具有靜態(tài)特點的多媒體信息的分布查詢方法經(jīng)由長期發(fā)展與完善已經(jīng)較為成熟，通?？墒褂幂^為傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信方式提供傳輸支持條件。

關(guān)鍵字查詢是獲取需求文本數(shù)據(jù)的主要方法。存儲文本數(shù)據(jù)的過程中通常選擇使用自動生成對應(yīng)的關(guān)鍵字集合方案，并將具有不同特點的集合信息傳輸至數(shù)據(jù)庫中。因此，只需要針對一系列的關(guān)鍵字建立索引即可實現(xiàn)將查詢信息迅速匹配需求文本數(shù)據(jù)，其本質(zhì)為針對相應(yīng)數(shù)據(jù)添加相應(yīng)關(guān)鍵字解釋；

針對基于合適關(guān)系的多媒體數(shù)據(jù)模型，在對模型進行查詢時與關(guān)系數(shù)據(jù)庫的使用模式大致相同。以面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型為例，對模型進行查詢前應(yīng)對相似層次結(jié)構(gòu)與聚合結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的影響予以考慮。而對于超文本系統(tǒng)來說，若有檢索需求，一般依賴于鏈對節(jié)點采取導(dǎo)航瀏覽方式滿足這一需求。

選擇匹配的對應(yīng)多媒體數(shù)據(jù)庫的索引機制，可基于具有非格式化特點的數(shù)據(jù)建立索引，可將相關(guān)信息內(nèi)容搜索速度予以提升，關(guān)聯(lián)信息系統(tǒng)中所對應(yīng)落實的相應(yīng)關(guān)鍵內(nèi)容搜索措施。而對于軟件維持正?；\行的專業(yè)服務(wù)器。能夠網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)勢予以充分利用，服務(wù)器硬盤可用于存儲教師上傳課件、實驗演示視頻等，確保學(xué)生能夠在相應(yīng)軟件登陸后選擇將需求文件資料下載到客戶端，即使是在脫機狀態(tài)下也可進行隨時查看，是達到遠程異步多媒體教學(xué)目的的前提條件。學(xué)生也可在登陸程序后進行課程的在線查詢或課件的在線閱讀，用以實現(xiàn)遠程同步多媒體教學(xué)目標。

3 多媒體實時交互子系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 多媒體實時交互子系統(tǒng)

教師在授課期間，一般采取視頻采集卡、攝像機、麥克風(fēng)、聲卡以及教師專用計算機等設(shè)備，將視頻、音頻等均能夠基于相應(yīng)格式的要求將信息進行轉(zhuǎn)化，并最終存儲到計算機中；而在教學(xué)過程中所產(chǎn)生的一系列數(shù)據(jù)信息，例如課件內(nèi)容以及授課期間所對應(yīng)產(chǎn)生的實時板書內(nèi)容，皆可對其進行融合處理后形成形成對應(yīng)文件。以上所存儲的信息數(shù)據(jù)，均可基于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的使用，傳輸?shù)讲煌慕K端計算機中，由于基于網(wǎng)絡(luò)進行傳輸因此可保證實時性與同步性[10]。學(xué)生在相關(guān)軟件的使用協(xié)助下，板書內(nèi)容、影像以及聲音，均可在學(xué)生的個人計算機中將相關(guān)內(nèi)容予以展示。

多媒體的信息交互，具有同時刻只能夠開放一個用戶發(fā)出需求媒體數(shù)據(jù)包的特點。此功能可基于服務(wù)器端口的用戶程序?qū)崿F(xiàn)。發(fā)言權(quán)限同樣可進行分配，例如在某個時刻只能夠由一個學(xué)生進行發(fā)言，且需要預(yù)先獲取到教師的確認信息，從而基于服務(wù)器端口進行程序分配。

對于系統(tǒng)的服務(wù)器來說，所開放的一系列端口功能的應(yīng)用主要目的是確保多媒體教學(xué)能夠展現(xiàn)出其交互性與實時性特征、多個用戶進行實時數(shù)據(jù)交互等，也就是服務(wù)器端可不經(jīng)過數(shù)據(jù)加工處理后將數(shù)據(jù)傳輸給用戶，進而保證數(shù)據(jù)獲取實時性與使用有效性；用戶端功能則主要為將獲取到的音頻與視頻信息基于下發(fā)的命令進行傳送或接收。用戶通過將自己的身份信息登錄在服務(wù)器后，即可充分利用其中所預(yù)先添加的實時交互模塊下載相應(yīng)程序到本地計算機。后續(xù)再次使用時即可基于服務(wù)器的存儲信息展開針對本地計算機包含程序的自動化檢索，若有則對其版本進行檢查，給出相應(yīng)的更新或登陸提示[11]。此類子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源均基于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的共享，基于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可對系統(tǒng)用戶數(shù)據(jù)展開維護。所使用的多媒體數(shù)據(jù)服務(wù)器，主要用于對用戶列白哦與多媒體數(shù)據(jù)進行維護，并應(yīng)在服務(wù)器端口基于用戶權(quán)限，明確是否具備多媒體數(shù)據(jù)接收與發(fā)送的權(quán)限。而用戶端則負責(zé)對需求數(shù)據(jù)進行采集與編碼，并將相應(yīng)信息傳輸?shù)椒?wù)器后，根據(jù)用戶需求進行轉(zhuǎn)發(fā)。整個傳輸過程基于RTP 協(xié)議，該協(xié)議適用于實時數(shù)據(jù)的傳輸，整體效率相對較高。

3.2 交互子系統(tǒng)服務(wù)器設(shè)計與實現(xiàn)

3.2.1 實時授課記錄管理

實時授課人員名單管理，其功能為對參與實時授課師生的記錄；針對授課進度關(guān)聯(lián)課程的整體管理，主要作用在于對上課人數(shù)以及學(xué)生上課范圍進行描述，進而把控課程的教學(xué)進度，可具體針對某個班級單獨采取此類管理方案；針對教師授課期間實時指令的管理功能，主要用于記錄教師在授課期間所發(fā)出的一系列指令，方便后續(xù)基于此類指令信息編寫電子教案；針對系統(tǒng)日志所采取的管理方案主要用于對管理員或教師授課過程中所產(chǎn)生各類事物的查看，可根據(jù)實際需求進行刪除或保存操作，并可明確日志的具體記錄范圍。

3.2.2 服務(wù)器端口數(shù)據(jù)包的接收與轉(zhuǎn)發(fā)

數(shù)據(jù)包經(jīng)由用戶端將其傳遞至服務(wù)器的前端，此類數(shù)據(jù)包通常為RTK 包。而在現(xiàn)場所收錄的所有音頻與視頻數(shù)據(jù)信息，即可確保對接用戶編碼器的實時性，更可充分發(fā)揮視頻引擎的應(yīng)用優(yōu)勢，在捕捉到相應(yīng)視頻信息后進行數(shù)字化輸入，完成一系列的壓縮處理任務(wù)后即可實現(xiàn)將需求的數(shù)據(jù)傳遞到本地計算機。此時對接的服務(wù)器可針對獲取完畢的數(shù)據(jù)包做緩存處理，為后續(xù)使用奠定基礎(chǔ)。隨后，即可根據(jù)需求對用戶列表進行查詢，找出對應(yīng)用戶資料后進行處理，可在對資源狀態(tài)以及用戶要求予以明確后，判斷是否需要對獲取到的數(shù)據(jù)包進行過濾處理。若網(wǎng)絡(luò)支持組播路由器，只需要借助服務(wù)器發(fā)送組播流，即可基于此多媒體流進行網(wǎng)路用戶的列表復(fù)制；若不存在組播服務(wù)器，則只能夠為單個用戶提供單播條件。

無論獲取了哪種權(quán)限的用戶，只要RTP 會話建立，即可在服務(wù)器的程序協(xié)助下進行全程自動化的創(chuàng)建會話管理器對象，可用于對參與到會話的參與人員與進行所發(fā)出所有媒體流的全程跟蹤處理。此外，對于會話管理者來說其同樣具備針對相應(yīng)控制通道予以管控的作用，可對RTCP 控制包進行接收與傳送。基于會話管理器，可對基于該會話所發(fā)出或接收的所有數(shù)據(jù)包進行維護，并在統(tǒng)計數(shù)據(jù)的協(xié)助下，對每個媒體流進行跟蹤。每一次所建立的會話過程均能夠表現(xiàn)出實時性的特征，在其中所產(chǎn)生的多媒體包的接收行為以及設(shè)定的多媒體包的傳輸順序，均可由會話管理器進行設(shè)定，并對所接收的數(shù)據(jù)包進行解析與處理。

多媒體綜合服務(wù)器負責(zé)對某個用戶所發(fā)送的數(shù)據(jù)包進行動態(tài)化接收，其中RTCP 用于對服務(wù)質(zhì)量與會話者信息進行全程監(jiān)視。為將RTCP 與RTP 更好區(qū)分，建議針對不同類型的數(shù)據(jù)包選擇使用不同的端口號，以免將二者混淆影響到后續(xù)的解析處理效果。

4 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代教育的發(fā)展方向具有智能化與個性化特點，而分布式多媒體技術(shù)的應(yīng)用可滿足這一發(fā)展需求?；诖思夹g(shù)所打造出的分布式多媒體教學(xué)系統(tǒng)，其優(yōu)勢主要在于打破了傳統(tǒng)的文本結(jié)構(gòu)限制，進一步豐富了教學(xué)知識結(jié)構(gòu)，在信息傳遞方面表現(xiàn)出了非線性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的特征。所打造出的分布式多媒體教學(xué)系統(tǒng)，真正創(chuàng)建了傳統(tǒng)的三點一線格局，為培養(yǎng)出能夠有效促進現(xiàn)代社會發(fā)展的優(yōu)秀人才奠定了堅實基礎(chǔ)。