1 流媒体技术概述
1.1 流媒体的定义
所谓流媒体是指采用流式传输的方式在网上播放的媒体格式。流媒体又叫流式媒体, 它是指商家用一个视频传送服务器把节目当成数据包发出, 传送到网络上。用户通过解压设备对这些数据进行解压后, 内容就会像发送前那样显示出来。这个过程的一系列相关的包称为“流”。流媒体实际指的是一种新的媒体传送方式, 而非一种新的媒体。
流式传输方式则是将整个A/V及3 D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、实时传送。与单纯的下载方式相比, 这种对多媒体文件边下载边播放的流式传输方式, 不仅使启动延时大幅度地缩短, 而且对系统缓存容量的需求也大大降低。通常高速缓存所需容量并不大, 因为高速缓存使用环形链表结构来存储数据:通过丢弃已经播放的内容, 流可以重新利用空出的高速缓存空间来缓存后续尚未播放的内容。其效果如图1所示。
1.2 流式传输的两种方法
音/视频文件一般都较大, 所以需要的存储容量也较大;同时由于网络带宽的限制, 下载常常要花数分钟甚至数小时, 所以这种处理方法延迟也很大。流式传输时, 声音、影像或动画等多媒体由音、视频服务器向用户计算机连续、实时地传送, 用户不必等到整个文件全部下载完毕, 而只需经过几秒或十数秒的启动延时即可进行观看。当声音、影像或动画等多媒体在客户机上播放时, 文件的剩余部分将在后台从服务器内继续下载。流式传输避免了用户必须等待整个文件全部从网络上下载后才能观看的缺点。实现流式传输有两种方法:顺序流式传输和实时流式传输。
顺序流式传输是顺序下载, 在下载文件的同时用户可观看在线媒体, 在给定时刻, 用户只能观看己下载的那部分, 而不能跳到还未下载的部分, 顺序流式传输和实时流式传输不同, 在传输期间不会根据用户的连接速度做调整。由于标准的HTTP服务器可发送这种形式的文件, 并不需要其他特殊协议, 它经常被称作HTTP流式传输。顺序流式传输比较适合高质量的短片段, 如片头、片尾和广告, 由于该文件在播放前的部分是无损下载的, 这种方法保证了电影播放的最终质量。
网络教学系统中的实时授课的功能就要用到实时流式传输。实时流式传输指保证媒体信号带宽与网络连接匹配, 使媒体可被实时观看到。实时流与HTTP流传输方式不同, 它需要专用的流媒体服务器与传输协议。实时流式传输一般是实时传送, 特别适合现场事件, 如现场转播、实时授课等。
1.3 两种传输方式的比较
顺序流式传输比实时流式传输的视频质量更好，因为实时流式传输必须匹配连接带宽, 一旦出现传输错误, 则丢失的信息被忽略掉, 这样会降低视频质量;实时流式传输需要特定服务器, 系统设置、管理比常用的标准HTTP服务器更复杂;实时流式传输需要特殊网络协议, 如:R T S P (Real-time Streaming Protocol) 。有些防火墙与这些协议配合时会出现问题, 出现一些播放错误或无法播放，而顺序流与传输与防火墙无关。
2 流媒体在网络教学中的应用
2.1 制作专题学习的流媒体
在建设网上课堂时, 往往希望能把一些计算机软件的使用过程制作成流媒体, 然后嵌入网页中, 供用户浏览。这种动态演示的效果非常直观, 比文字描述和单纯语音讲解效果好得多。其制作步骤如下:
编写脚本。脚本是整个流媒体制作的基础与依据。脚本必须条理清楚、知识完整。最好根据现成的、比较受欢迎的教材或辅导书改编。改编时主要把操作流程细化、时序化。
在正式制作之前进行排练。看讲解与操作所需要的时间是否吻合。如果不吻合, 则需要调整讲解的内容 (如精简或补充) , 让它与实际操作时间一致。或者简化操作过程。
正式录制。使用一些工具软件来录制操作过程。目前可以使用的工具软件比较多, 国内常用的有“豪杰屏幕录像机”、“屏幕录像专家”和“Snagit”。比较发现, Snagit制作的流媒体精度最理想。值得注意的是, 制作时最好边操作、边讲解, 同时用工具软件边录制语音边记录屏幕操作过程。
2.2 利用流媒体技术实现网上视频直播教学
长期以来, 由于Internet带宽的限制, 视频教学在网络教学中的比重很小。随着流媒体等技术的发展, 网上 (直播) 视频教学已经成为现实, 学习者可以不受地点的限制, 在任何一台多媒体计算机上受到课堂教育, 创建一种“面对面”的教学环境, 缩短教学双方的空间距离, 教师采用的教学手段也不仅限于语言、文字, 而是更多地辅之以图形、图像、动画、视频等多媒体信息, 给学习者提供多重感官刺激, 激发学习兴趣, 调动学习者的深层次思维, 加深对所学内容的理解, 从而学会某种知识, 掌握某种技能。在课堂广播教学中, 使用摄像机拍摄教师的图像或板书, 并通过视频电缆送入视频采集卡, 完成模拟视频信号的数字化。使用话筒拾取教师讲课的声音并送入声卡, 完成声音信号的数字化。利用Windows media encoder将数字化的视频信号和音频信号进行实时压缩编码, 生成实时的ASF数据流。编码输出的节目流一方面直接送给Windows media server, 实现网上广播, 远程的学生启动W i n d o w s media player在网上实时收看。另一方面, 也可以保存在本地计算机中供点播使用。
2.3 流媒体方案的选择
网络上的影音服务, 不同公司提供的格式、类型及传输方式斗存在着一定差异。到目前为止, 在流媒体领域当中, 参与竞争的公司主要有三家, 分别是:RealNetworks、Microsoft和Apple公司, 其相应的流媒体解决方案分别是:RealSystem、Windows Media和QuickTime。我们不难看出, 三大主流媒体技术之间的差异并不是很大。总的来说, 如果使用Windows服务器平台, Windows Media的费用最少。QuickTime在性能价格比行更具有优势, 而RealMedia在用户数量上占有优势。另外, 我们也可以看到, 处于技术保密以及商业竞争的需要, 三家技术都具有排他性, 这给广大用户带来了极大的不便, 例如:为了观看文件格式为.MOV的文件, 我们安装了QuickTime;而在另外某个时候, 我们又可能暂时需要观看文件格式为.RM的文件。这样, 我们就不得不又安装RealPlayer。不仅在使用上带来了不便, 而且由于安装多个播放器可能造成彼此之间的冲突, 从而给系统不稳定留下了隐患。
3 结语
自从1998年国务院批准了教育部《关于发展我国现代远程教育的意见》以来, 我国的现代远程教育已经进入了一个崭新的规范化的发展阶段。然而网络教育资源的数量、质量和丰富却远远跟不上远程教育本身发展的速度, 不能满足实际教学的需要。因此, 大力开发远程教育资源就显得也发重要起来。而流媒体技术作为一种“边下载边播放”的新技术, 随着网络技术的快速发展和成熟, 正呈现出旺盛的生命力。显而易见, 加紧流媒体技术的研究, 将有助于教学质量水平的提高最终促进整个远程教育事业的发展。
摘要：在网络教学发展的进程中, 采用流媒体技术, 能够有效地突破低速接入Internet方式下带宽瓶颈, 实现视频音频信息的流式传输。本文通过对流媒体的顺序流式和实时流式传输方式的比较分析, 以及对流媒体播放形式在网络环境中应用的研究, 给出了教学流媒体的实现技术并探讨了具体应用中需要注意的问题。
关键词：流媒体,网络教学,远程教育
参考文献
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