基于Web的网上直观教学--流媒体及其应用

网上直观教学――流媒体及其应用

本文着重讨论了流媒体技术的基本理论及在网上教学中如何应用该技术，同时介绍了基于该技术的一个产品—Windows Media Service，并简要的介绍了南开大学教学网站利用流媒体技术实现网上直观教学的技术实现

关键词 流媒体 多媒体 远程教学 ASF 点播 单播 广播

Intuitionistic Teaching on the Web--The Application of Streaming Media Technology

In this paper ,we introduce the elementary conception of streaming media technology and the way how the technology to be used in teaching on the Web. We also introduce a production – windows media service. And show how we implement intuitionistic teaching on the Nankai University Teaching Web with streaming media technology

key words streaming media；multimedia；distance education；ASF(Advanced Streaming Format)；order programme；unicast；broadcast

1 前言

现代远程教育做为传统学校教育方式的延伸，充分利用计算机网络技术和多媒体技术，打破了传统教学模式中时间、空间等条件的限制，极大限度地实现了教学资源的共享，已成为构建终身教育体系的重要途径。尤其近些年各大学纷纷组建各自的教学网站，用以实现基于Internet/Intranet的网上教学。而在目前网络带宽有限、网络传输品质不稳定的情况下，流媒体（Real media）技术已逐渐成为网上多媒体交互教学的最佳技术手段。

本文着重讨论了流媒体技术的基本理论及其如何在网上教学中得以应用，并在最后简要的介绍了南开大学教学网站利用流媒体技术实现网上直观教学的技术实现。

2 流媒体在远程教学中的应用

随着知识经济时代的到来，人们正逐渐认识到终身教育的重要性，只有不断地学习新的知识、技能，才能跟上时代前进的步伐。网上远程教学突破了传统“面授”教学模式的局限，为求知者提供了时间分散、资源共享、地域广阔、交互式的新型教学模式。

而流媒体做为一种可以边下载边播放的媒体格式，可以充分利用带宽，并提供一定的传输品质，并且能够以点播、广播、单播、组播等多种播放方式进行播放，在宽带的基础上，还可以提供真正互动的视频。目前流媒体在远程教学中主要应用于教学课件的点播（VOD）、教学直播、网络课堂等。

3 流媒体与流媒体技术

3.1 什么是流媒体

流媒体是指在Internet/Intranet上采用流式传输方式播放的音频、视频、图片、文本等多媒体文件。

3.2 流媒体技术原理：

以往在网络上传输多媒体信息，主要是采取先将多媒体数据压缩成文件，然后将其存储在服务器中；当用户有需要时，他可在客户端通过Web浏览器从服务器端将压缩的多媒体文件完全下载，然后再在本地进行播放。但由于多媒体文件一般较大，所以文件传输时间通常会很长，而且会占用客户端较大的存储空间。

而流媒体技术却是把连续的音频、视频等多媒体数据压缩处理后放在流媒体服务器上；当用户需要播放网上的流媒体文件时，客户端首先在本地创建一个缓冲区，然后在播放之前预先下载媒体文件开始部分的一段数据，并将其存储于新建的缓冲区内，这以后即可在客户端进行播放，该文件的剩余部分将在后台继续下载，当网络的实际传输速率小于播放所耗用数据的速率时，客户端的播放程序就会从缓冲区内读取数据用于播放，避免播放中断，并保证一定的播放品质。这样用户只需经过几秒或几十秒的启动延时即可边下载边播放，而不再需要等整个压缩文件下载到本地后才可以播放，极大地减少了用户的等待时间和对客户端存储容量的需求。 3．流媒体播放方式[1]：

按照播放模式可分为“点播”和“广播”；按照通信方式可分为“单播”和“组播”。 点播（On-demand streaming）：以点播模式播放时，客户端主动连接到服务器上。在点播连接中，用户通过选择内容项目来初始化客户端连接。用户可以开始、停止、后退、快进或暂停流。点播连接提供了对流的最大控制。

广播（Live streaming）：以广播模式播放时，客户端被动地接收流。在广播过程中，客户端只能接收流，而不能像在点播中那样暂停、快进或后退来控制流。使用广播模式是，在网络上只传输着数据包的一个备份，网络上的所有用户都会收到数据包。

单播（Unicast）：是指，媒体服务器要同每一个客户端都建立一个单独的数据通道，每个客户端都必须分别对媒体服务器发送单独的查询，服务器需要将数据包复制多个备份，以多个点对点的方式分别发送到需要它的那些用户。

组播（Multicast）：采用组播方式，媒体服务器只需要发送一个信息包，而不是多个，由路由器一次将数据包复制到多个通道上，所有发出请求的客户端共享同一信息包。 4．支持流媒体传输的网络协议[2]：

实时传输协议RTP（RealtimeTransportProtocol）：一种用于Internet上针对多媒体数据流的传输协议。工作于一对一或一对多的传输情况下，其目的是提供时间信息和实现流同步。

实时传输控制协议RTCP（RealtimeTransportControlProtocol）：和RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务。

实时流协议RTSP（RealTimeStreamingProtocol），定义了一对多的应用程序如何有效地通过IP网络传送多媒体数据。

资源预订协议RSVP（ResourceReserveProtocol）：正在开发的Internet上的资源预订协议，能在一定程度上为流媒体的传输提供QoS。 5．流媒体文件格式：

流式文件格式经过特殊编码，使其适合在网络上边下载边播放。可以在网上以流的方式播放标准媒体文件，但效率不高。将压缩媒体文件编码成流式文件，必须加入一些附加信息，如计时、压缩和版权信息。到目前为止，Internet上使用较多的流媒体格式主要是以下三种：

RealMedia：由RealNetworks公司制定，是目前在Internet上相当流行的跨平台的客户/服务器结构的多媒体应用标准，它包括三类文件：RealAudio、RealVideo及RealFlash。RealAudio用来传输接近CD音质的音频数据，RealVideo用来传输连续视频数据，而RealFlash则是一种高压缩比的动画格式。

QuickTime：由Apple公司制定，可通过Internet提供实时的数字化信息流、工作流与文件回放功能，它包括三个不同部分：QuickTime电影(Movie)文件格式、QuickTime媒体抽象层以及QuickTime内置媒体服务系统。

ASF（AdvancedStreamingFormat）：由Microsoft公司制定，是一个独立于编码方式的，在Internet上实时传播多媒体的技术标准。其主要优点包括：本地或网络回放、可扩充的媒体类型、部件下载、可伸缩的媒体类型、流的优先级化、多语言支持、环境独立性、丰富的流间关系以及扩展性等。两

种常见的流媒体视频平台：

RealNetworks公司的RealSystem、微软公司的WidowsMedia。

? RealSystem系统是可跨平台的，其由服务器端流播放引擎(realserver)、内容制作、客户端播

放三部分组成： ? 服务器端产品：服务器端软件RealServer用于提供流式服务，可分为basic、plus、intranet

?

和professional几种版本。

? 客户端产品：客户端播放器RealPlayer用来在客户端进行流媒体的播放，分为Basic和

Plus两种版本。

? 制作端产品：RealProducer是将普通格式的音频、视频或动画媒体文件通过压缩转换为

RealServer能进行流式传输的流格式文件，实质上就是RealSystem的编码器（encoders）。分为Basic和Plus两种版本。

Microsoft Windows Media是有Microsoft开发的一个能适应多种网络带宽条件的流式多媒体信息的发布平台，提供了流式媒体的制作、发布、播放和管理的一整套解决方案。但其目前只能应用于Windows操作系统。WINDOWS MEDIA视频服务器系统包括WINDOWS MEDIA服务器组件、WINDOWS MEDIA工具和WINDOWS MEDIA Player三部分。

二、 基于Win2000的Windows Media视频平台： 1．Windows Media服务器的安装：

首先通过“添加/删除Windows组件”安装Windows Media服务，然后启动Windows Media服务，这些服务包括：

Windows Media 监视器服务（Windows Media Monitor Service）：监视客户端和服务器与Windows Media服务的连接

Windows Media节目服务（Windows Media Program Service）：将Windows Media流组合至Windows Media广播站服务连续节目内

Windows Media广播站服务（Windows Media Station Service）：为传输Windows Media内容提供多播和分发服务

Windows Media 单播服务（Windows Media Unicast Service）：将Windows Media流点播内容提供给网络客户

此时就可以通过Windows Media系统提供的一套主页形式的管理工具――Windows Media管理器――配置Windows Media流媒体服务器了。通过Windows Media管理器还可以对服务器进行远程管理，监控运行时的各种事件、流量，控制客户访问日志记录。 2．Windows Media基本工作方式

Windows Media服务器包括两大基本服务模块：Unicast Service和Station Service。其中Unicast提供了客户端到服务器的点对点连接服务，Station提供了广播服务。而Unicast服务又可以根据用户的参与程度分为On-Demand Unicast和Broadcast Unicas两种方式。 ? On-Demand Unicast（点播服务）：此方式适合多媒体信息的点播服务。ASF技术支持任意的压

缩/解压缩编码，可以使用任何一种底层网络传输协议，它既能应用于高速的局域网环境内，也可以应用于拨号上网的低带宽Internet环境。点播服务方式下，用户相互之间互不干扰，可以对点播内容的播放进行控制。

? Broadcast Unicast/Multicast（单点或多点广播服务）：多应用于实时的多媒体内容，通过视频捕

捉卡把摄像机、麦克风记录的内容输入到Media Encoder，编码生成ASF流，然后送到Media Server上发布。采用广播服务时，用户对播放的内容只能观看，不能进行控制。在支持广播的网络中，可以使用Station Service节约网络带宽，减轻服务器负载，在不支持广播的网络中，可以使用Broadcast Unicast Service，用Unicast的方式实现广播。 ? Distribution（服务器扩展）：通过Distribution方式可以把一个Media Server输出的ASF流输出

到另外一个Media Server ，再向用户提供服务。

三、 基于Win2000的Windows Media视频平台的课件点播实现：

目前南开大学教学网站中，就是利用Windows Media视频平台提供的点播服务实现了流媒体课件的点播播放。利用嵌入了MediaPlayer控件的Web网页定制播放画面，当用户点击要观看得内容时，弹出播放画面，只需延时十几秒钟即可进行播放，其余内容会在后台继续下载。在流媒体课件数量不大时，可将Web服务器与流媒体服务器置于同一台机器上。随着流媒体课件数量增多，可以再添加一台流媒体服务器，用于专门存储和播放流媒体课件。

进一步发展将利用Window Meida视频平台提供的多点广播服务，配以视频采集卡进行网上教学直播，并可将直播内容制作成流媒体课件，存储于流媒体服务器，便于用户课下复习，反复多次观看。 四、 充分发挥流媒体在远程教学中的作用：

现代远程教育的优势在于它突破了时空限制，增加了学习机会，有利于扩大教学规模、提高教学质量、降低教学成本。流媒体（Real media）技术由于其在网络带宽有限、网络传输品质不稳定的

情况下，依然可以提供较理想的播放效果，故而成为目前网上教学最有力的交互教学技术手段。随着计算机网络的进一步发展，网络带宽的不断扩大，流媒体技术必将会在未来的网络应用中发挥更大的作用。在远程教学中，应当充分利用流媒体课件点播、网上教学直播等方式，以充分发挥远程教育的优势。

参考文献：

[1] ISBN 7-5635-0514-8，吴国勇等编著，《网络视频流媒体技术与应用》，北京，北京邮电大学出版社，2001.7

[2] ISBN 7-5053-5879-0，蔡安妮、孙景鳌编著，《多媒体通信技术基础》，北京，电子工业出版社，2000.8

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/cnag.html