流媒体技术及其教育应用

第５期（总第９２期）　机械管理开发　ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ　ＡＮＤ　ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ　２００６年１０月　０ｃｔ、２００６　Ｎｏ、５（ＳＵＭ　Ｎｏ、９２）　六工程技术教育－ｈ＂　流媒体技术及其教育应用　白慧香　ｆ太原理工大学科技股份有限公司　山西　太原０３００２４）　【摘　要１　流媒体技术的应用为网络信息交流带来性变化，对人们的工作和生活产生深远的影响。为在教育　方面应用流媒体技术．阐述了流媒体的技术基础、媒体服务器、应用中的相关问题。　【关键词】　流媒体　流式传输　媒体服务器　【文章编号】　１００３－７７３Ｘ（２００６）０５—０１４７—０３　【中图分类号】ＴＰ３９３、４　【文献标识码】Ｂ　引　言　进行断续的异步传输．对一个实Ｈ￣Ａ／Ｖ源或存储的Ａ／Ｖ　文件，在传输中它要被分解为许多包，由于网络是动态　变化的．各个包选择的路由不尽相同，到达客户端的时　刻也就不等（先发的数据包可能后到）。为此，使用缓存　系统来弥补延迟和抖动的影响．保证数据包的顺序正　长期以来．由于受到网络带宽的，互联网上的　数据都以文字、图片类的静态内容为主，对音频、视频　数据很难在网上发布。因为一般非压缩的广播级品质　视频所需网络带宽１６０　Ｍｂｐｓ；非压缩ＣＤ音质的音频则　需网络带宽２．８　Ｍｂｐｓ。目前多数网络用户的带宽只是　５６　ｋｂｐｓ．这与音频、视频要求相差甚远；网络带宽又难　确．使媒体数据能连续输出．不因网络暂时拥塞而使播　放出现停顿。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．可以重新利用空出的高速缓存空间，缓存后　续的尚未播放的内容。　在短期内迅速提升。因此要实现音频、视频网上传播，　就必须在传播文件本身下功夫，这就出现了流媒体　（Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ　ＩＴＩｅｄｉａ）。流媒体是指在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上以数据流的　方式实时发布音频、视频内容的多媒体；流媒体技术是　指ＩＰ网络上发布多媒体数据流的技术。流媒体技术有　别于传统播放技术（由客户端从服务器下载完整的文　件后进行播放）．是用流式传输方式，将整个多媒体文　件压缩解析成多个压缩包．向客户端实时地顺序传送，　用户可以一边解压播放前面传送过来的压缩包．一边　下载后续的压缩包．从而节省了时间。流媒体技术是　综合的技术．包括采集、编码、传输、储存、解码等多项　技术。流媒体应用系统一般由分编码端、服务器端、用　户终端三部分组成。流媒体技术在教育或学校的应用　前景广阔，可用于课件点播、交互教学、电视转播、远程　监控、视频会议等。　１流媒体技术的原理　流式传输过程一般是这样的：用户选择某流媒体　服务后．Ｗｅｂ浏览器与Ｗｅｂ服务器之间使用ＨＴｒＰ／ＴＣＰ　交换控制信息，把需要传输的实时数据从原始信息中　检索出来：然后客户机上的Ｗｅｂ浏览器启动Ａ／ＶＨｅｌｐｅｒ　程序．使用ＨＴＴＰ从Ｗｅｂ服务器检索相关参数Ｘ￣Ｈｅｌｐｅｒ　程序初始化。这些参数可能包括目录信息、Ａ／Ｖ数据的　编码类型或与Ａ／Ｖ检索相关的服务器地址。　ＶＨｅｌｐｅｒ程序及Ａ／Ｖ服务器运行实时流控制协议（ＲＴ—　ＳＰ）．以交换Ａ／Ｖ传输所需的控制信息。与ＣＤ播放机或　ＶＣＲｓ所提供的功能相似．ＲＴＳＰ提供了操纵播放、快　进、快倒、暂停及录制等命令的方法。Ａ厂ｖ服务器使用　ＲＴＰ／ＵＤＰ协议将Ａ／Ｖ数据传输给Ａ／Ｖ客户程序（一般可　认为客户程序等同于Ｈｅｌｐｅｒ程序），一旦Ａ／Ｖ数据抵达　客户端．Ａ厂ｖ客户程序即可播放输　。　需要说明的是，在流式传输中，使用ＲＴＰ／ＵＤＰ和　ＲＴＳＰ／ＴＣＰ两种不同的通信协议与Ａ厂ｖ服务器建立联　系．是为了能够把服务器的输　重定向到一个不同于　运行Ａ／ＶＨｅｌｐｅｒ程序所在客户机的目的地址　实现流式　流媒体技术的开发创意是从传统的ＴＣＰ／ＩＰ协议对　通过网络传送信息的控制方法中得到的。当我们通过　ＴＣＰ／ＩＰ协议下载文件时．服务器会按照一定的次序将　文件分成若干个的数据包．然后依次发送出去。客　户端的程序会将这些数据包重新组装起来．最终形成　与原来一样的完整文件。这时我们就可对这个文件进　行操作了。但是流媒体技术则不然。流技术能按特定的　顺序将文件发送出去．而播放程序则可边接收数据、边　播放它们。　传输一般需要专用服务器和播放器．其原理见图ｌ。（１）　实时传输协￣．ＲＴＰ（Ｒｅａｌ—ｔｉｍｅＴｒａｎｓｐ０ｒｔＰｒ０ｔ０ｃ０１）一种用　于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上针对多媒体数据流的一种传输协议。（２）　实时传输控制协议ＲＰＣＰ（Ｒｅａｌ—ｔｉｍｅＴｒａｎｓｐ０ｒｔＣ０ｎｔｒ０ｌＰｒ０一　ｔｏｃｏ１）￣＇ｌｌＲＴＰ－－起提供流量控制和拥塞控制服务。（３）实　流式传输需要缓存。因为Ｉｎｔｅｒｎｅｔ以包传输为基础　作者简介：白慧香，女，１９７７年生，２０００年安徽准北煤炭师范学院计算机科学与技术专业毕业，助理工程师。　・ｌ４７・　维普资讯 http://www.cqvip.com

第５期（总第９２期）　机械管理开发　时流协Ｌ￣ＲＴＳＰ（ＲｅａｌＴｉｍｅＳｔＩ１ｅａｍｉｎｇＰｒ０ｔ０ｃ０１）定义了一　先制作课件，将教师讲的课程用摄像机拍摄下来，并用　采集卡采集进计算机后编码成流媒体格式；之后，将教　材输入计算机，利用ＦＬＡＳＨ制作动向演示。然后，利用　ＳＭＩＬ语言将教师讲课的录像、教材文本、ＦＬＡＳＨ演示和　对多的应用程序如何有效地通过ＩＰ网络传送多媒体数　据。（４）资源预订协议ＲＳＶＰ（ＲｅｓｏｕｒｃｅＲｅｓｅｒｖｅＰｒｏｔｏｃｏ１）　正在开发的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上的资源预订协议。　图１　流式传输的原理图　由于音频和视频数据流比传统数据对网络的延时　更敏感，要在网络中传输高质量的音频、视频信息，除　带宽要求之外，还需其它更多的条件。使用ＲＳＶＰ预留　一部分网络资源（即带宽）．能在一定程度上为流媒体　的传输提供方便　２媒体服务器　２．１　媒体服务器的硬件平台　视频服务器的工作模式是当服务器响应客户的视　频流后，从存储系统读人一部分视频数据到对应于这　个视频流的特定的缓存中．然后此缓存中的内容送入　网络接口发送到客户。当一个新的客户请求视频服务　时，服务器根据系统资源的使用情况，决定是否响应此　请求。系统的资源包括存储Ｉ／Ｏ的带宽、网络带宽、内存　大小和ＣＰＵ的使用率　２．２媒体服务器的软件平台　网络视频平台包括媒体内容制作、发行与管理模　块、用户管理模块、视频服务器。内容制作涉及视频采　集、编码。发行模块负责将节目提交到网页．或将视频　流地址邮寄给用户。内容管理主要完成视频存储、查　询；当节目不多时可用文件系统，当节目量大时就须编　制数据库管理系统。用户管理可能包括用户的登记和　授权。视频服务器将内容通过点播或直播的方式播放。　对范围广用户多的播放，可在不同区域的中心（如中国　华东上海、华北北京、华中武汉等）建立相应的分发中　心，协同完成播放。此外，对商业站点，还应包括计费系　统等。　３流媒体技术的应用　流媒体技术广泛用于多媒体新闻发布、在线直播、　网络广告、电子商务、视频点播、远程教育、远程医疗、　网络电台、实时视频会议等互联息服务等方面。　下面仅介绍流媒体技术在教育方面的两个应用实　例。　３．１课件点播生动活泼　课件点播是远程教育的主要形式：它的优势是多　媒体课件具有更丰富的表现力．学生可在方便的时候　学习，形式更加灵活自由。课件点播的实现方式是：　・】４８・　搜集到的其它素材集成在一起，制作ｍ表现力丰富的　多媒体课件。将多媒体课件放在流媒体服务器上，然后　再集成到网站里，如果需要对学生收费，还要加上身份　认证及计费的功能　３．２　交互教学　冲破障碍　为了实现交互教学，需将一台摄像机放在教师授　课的教室，摄像机拍摄的教师授课过程实时地被传输　到流媒体编码机，经过采集卡的采集、编码后再实时地　上传给流媒体服务器，再由流媒体服务器实时发布到　其它教室的终端计算机，并利用投影仪将名师的授课　过程实时地播放出来，供这个教室的学生观看　其原理　见图２　图２交互教学的原理图　为了方便与授课老师不在同一个教室的学生能与　老师在授课过程中实时地交流问题，可在学生所在教　室安装摄像机和编码计算机，用来拍摄并上传提问学　生的影像，并在授课老师所在教室安装一台终端计算　机和投影仪，用来播放提问学生的视频，从而达到老师　和异地学生的实时交互　４未来属于流媒体　宽带网络的竞争最终将是宽带应用的竞争，由此　诞生的基于中速网络的流媒体（ＳｔｒｅａｍｉｎｇＭｅｄｉａ）技术　正在日益受到人们的关注。流媒体增值业务平台的构　筑将使其应用更加广泛，潜在的客户群体包括电信、广　电、智能小区、智能楼宇、校园网、酒店、企业、等　应用领域涵盖教育、金融、证券、会议、电子商务、娱乐、　监控等。它们推动了互联网整体架构的革新，转变了传　统互联网呆板的表现形式，赋予宽带应用更多的娱乐　性和互动性，必将成为未来宽带网络的主流技术　日前　从微软、思华、威盛、杭州网通等厂商在杭州联合举办　的关于流媒体技术与运营策略的论坛再次传来了令人　惊喜的信息——流媒体，够得着的金苹果。　参考文献　ＩＩ１张　丽．流媒　技术大全【Ｍ１．中国青年出版｝　，２００１　【２】孙力，钱维莹．流媒体技术与创作【Ｍ】．巾围青年　版社，２００２．　（收稿日期：２００６一ｏ４—１０）　（修回日期：２００６—０７—０８）　（下转第１５０页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

第５期（总第９２期）　机械管理开发　和运行速度比．ＤＷＧ图形要快，而且具有较高的缩放精　度．还可利用Ａｕｔｏ　ＣＡＤ的Ｅｐｌｏｔ功能，把图形文件发布　到Ｉｎｔｅｍｅｔ上。（３）．ＤＸＦ格式：是Ａｕｔｏ　ＣＡＤ主要的交换　制图形用户界面和数据处理算法，通过ＯＤＢＣ应用程序　接口实现对数据库的操作。根据对考试系统的综合分　析．为数据库Ｅｘａｍｄｂ设计如下表：登陆表（见表１）、题库　表（见表２）、客观题库表（见表３）、主观题库表（见表４）、　格式．是包括图形信息的文件格式，能被其他ＣＡＤ系统　和程序所识别，其创建方法仅仅在保存．ＤＷＧ时选择　．　ＤＸＦ即可。　学生信息表、教师信息表、班级信息表、答案表、成绩表　等。客观题库表用于存放客观题信息，图片字段用于存　放客观题中的图形，没有图形时，该字段为空；主观题　由Ａｕｔ０　ＣＡＤ绘制的试题，一个试题一个文件，试　卷由多个试题文件组成，要求用ＶＢ编写应用程序，将　几个试题文件合并成一个文件，形成试卷。　４系统数据库的设计　数据库是软件的灵魂，数据库设计的好坏直接关　库表用于存放主观题信息．其中学生可以通过下载．　ＤＷＧ文件进行作题，对应的图片供题库管理时调用，由　于作答主观题的过程开放，就会给作弊带来方便，为　此．在开发过程中．最好将主观题的作答过程用ＶＢ组件　封装起来，这就要求对ＶＢ进行二次开发。　表１　登陆表的设计　名称　字段　类型　系到系统的开发难度。针对工程图学的特点，数据库必　须能对图形进行有规律的存储，并能在ＶＢ开发的考试　系统中很好地调用。对数据库的访问是通过其内置的　用户名　ｕｎａｍｅ　ｃｈａｒ　密码　ｐａｓｓｗｏｒｄ　ｃｈａｒ　权限　Ｉｄ　ｃｈａｒ　ＡｃｔｉｖｅＸ服务器组件ＡＤＯ完成，并结合ＳＱＬ操作完成对　数据库的查询、增加、修改、删除等操作，同时利用该组　件建立关于数据库信息的网页。在设计数据库的表结构　表２题库表的设计　名称　题号　ｌ　ｉｎｔ　之前，首先要创建一个数据库（Ｅｘａｍｄｂ），利用ＳＱＬ　ＳＥＲＶＥＲ的企业管理器来创建，利用ＶＢ开发平台来绘　题目　类型ｅ章节　难度Ｊ分值　字段类型ＴｈＩｄ　ｔｍ　１ｘ　Ｊ　ｚｊ　ｎｄ　ｖａｗｈａｒ　ｆｚ　ｉｎｔ　ｖａｒｅｈａｒ　ｖａｒｃｈａｒ　ｌ　ｉｎｔ　表３客观题库表的设计　１名称　１　题号　１　内容　选项１　选项２　选项３　选项４　１　答案　章节　１　冈片　１　同名　１　分值　ｌ字段Ｉ　ｏｂｊｌｄ　Ｉ　ｏｂｊｔｉ　ＯｂｊｏｐｔＩ　Ｏｂｊｏｐｔ２　０ｂｊｏｐｔ３　Ｏｂｊｏｐｔ４　ｊ　ｏｂ　ａｎＳ　ｉｂｊｚｈａ　Ｉ　ｇｒａｐｈ　Ｉ　ｇｒａｐｈｎａ　Ｉ。ｂｊＦ　ｌ类型Ｉ　ｉｎｔ　Ｉ　ｖａｒｃｈａｒ　ｖａｒｃｈａｒ　ｖａｒｃｈａｒ　ｖａｒｃｈａｒ　ｖａｒｃｈａｒ　ｌ　ｃｈａｒ　ｃｈａｒ　Ｊ　ｔｉｎｙｉｎｔ　ｌ　ｖａｒｃｈａｒ　ｌ　ｉｎｔ　表４主观题库表的设计　１名称　题号　内容　答案　ＤＷＧＦ　章节　图片　分值　作为考试使用，还可作为练习、测试系统，对提高网络　环境下教学的交互性、学生检验学习效果，有很好的促　Ｉ字段　ｓｕｂｌｄ　ｓｕｂｔｉ　ｓｕｂａｎｓ　Ｄｗｓ￣ｆ　ｓｕｂｚｈａ　Ｄ椭１　ｓｕｂｓｃｏｒｅ　ｌ类型　１●　ｎｔ　ｖａｒｅｈａｒ　ｃｈａｒ　ｖａｉ￣ｈａｒ　ｃｈａｒ　ｖａｒｅｈａｒ　ｌｎｔ　进作用。目前教学及各项工作也逐步趋于计算机化．不　仅提高了教学效率，而且更重要的是提高了学习兴趣，　变被动学习为主动学习，既培养了学生的实际应用能　力，又激发了学习热情，计算机考试是未来发展的必然　趋势，是实现以学生为中心的开放型教育的有效途径。　（收稿日期：２００６—０３—１６）　５　总　结　工程图学考试系统的设计是一个多学科的综合］二　作，其内容多、分类细，需要反复推敲，才能设计出得心　应手的考试系统。本系统如果设计完成并投入教学，可　Ａｐｐｒｏａｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｗｉｔｈ　ＶＢ　ｏｆ　Ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃａｒｔｏｇｒａｐｈｙ　Ｈａｎ　Ｊｉａｏｅ　Ｙａｎｇ　Ｓｈｅｎｇｑｉａｎｇ　［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｃａｒｔｏｇｒａｐｈｙ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｅｘｐａｔｉａｔｅｄ　ａｎｄ　ａｌｓｏ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｒｏｍ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｑｕｅｓｔｉｏｎｓ　ｂａｓｅ，ｄａｔａｂａｓｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ．　（Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ￣　Ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　Ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｑｕｅｓｔｉｏｎｓ　ｂａｓｅ　Ｄａｔａｂａｓｅ　ＶＢ　；　．岔　．；　；　ｆ上接第１４８页１　Ｔｈｅ　Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ　Ｍｅｄｉａ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｂａｉ　Ｈｕｉｘｉａｎｇ　［Ａｂｓｔｒａｃｔ）Ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔｒｅａｍｉｎｇ　ｍｅｄｉａ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｂｒｉｎｇｓ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ　ｃｈａｎｇｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｅｘｃｈａｎｇｅ，ｈａｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｆｏｕｎｄ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｎ　ｐｅｏｐｌｅ’Ｓ　ｗｏｒｋ　ａｎｄ　ｌｉｆｅ．Ｆｏｒ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｂａｓｅ　ｏｆ　ｓｔｒｅａｍｉｎｇ　ｍｅｄｉａ，ｍｅｄｉａ　ｓｅｒｖｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．　［Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　３　Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ　ｍｅｄｉａ　・Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ　ｔｙｐｅ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｍｅｄｉａ　ｓｅｒｖｅｒ　ｌ５０・