远程教育流媒体特点论文

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摘要：随着Internet教育的深入发展,大数据量多媒体教学资源在网上的传输显得越来越重要和必须,如何应用新技术为网络教育资源建设与应用服务已成为人们所关注的课题。本文阐述了流媒体技术的基础、流媒体系统的构成、流媒体的主要技术方案、流媒体教学资源开发和流媒体技术在现代远程教育中的应用方式,以期对媒体技术在现代远程教育的应用作一些初步探讨。

关键词：现代远程教育;流媒体技术;多媒体数据;协议

多媒体与网络技术的迅猛发展对Internet产生了极大影响,教育、商务、娱乐已成为网络近期增长最快的三大应用领域。基于Internet的现代远程教育,即在教育领域建立互联网平台,学生通过网络进行学习的一种全新的教育方式。然而,当前的远程教育资源建设却依然存在一对矛盾。一方面是网上多媒体教学资源严重匮乏,另一方面是众多的多媒体教学资源无法上网,究其原因可以归结为网络带宽始终有限。面对有限的带宽,实现远程教育视频、音频、动画、多媒体课件和网络课程传输的最佳解决方案就是流媒体技术的应用。

一、流媒体的基本特征与结构

1.1流媒体的基本概念。流媒体(StreamingMedia)是一种可以使音频、视频和其它多媒体在Internet及Intranet上以实时的、无需下载等待的方式进行播放的技术。一般来说,流媒体包含广义和狭义两种含义。广义上的流媒体是使音频和视频形成稳定和连续的传输流和回放流的一系列技术、方法和协议的总称,我们习惯上称之为流媒体系统。狭义上的流媒体是相对于传统的下载--回放(DownloadPlayback)方式而言的一种媒体格式,能从Internet上获取音频和视频等连续的多媒体流,客户可以边接收边播放,使延时显著缩短。

1.2流媒体的基本特点。流媒体文件格式是支持采用流媒体传输及播放的媒体格式。流媒体传输方式是将动画、视音频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地、实时地传送信息。在采用流媒体传输方式的系统中,用户不必像常规视频文件播放那样等到整个文件全部下载完毕后才能看到其中的内容,而只需经过几秒或几十秒的启动延时即可在用户计算机上利用相应的播放器或其它的硬件、软件对压缩的动画、视音频等流媒体多媒体文件解压后进行播放和观看,多媒体文件的剩余部分将在后台的服务器内继续下载。与传统的下载--回放方式相比,这种边下载边播放的流媒体传输方式具有以下突出的优点:

--启动延时大幅度地缩短用户不用等待所有内容下载到本地才开始浏览,而是采取一边下载一边播放的策略,所以大幅度缩短了等待时间。

--对系统缓存容量的需求明显降低虽然流媒体传输仍需要缓存,但由于不需要把所有内容全都下载到缓存中,因此对缓存的要求大大降低。

--以特定的实时传输协议采用了RTSP等协议,更加适合动画、视音频在网上的实时传输。

1.3流媒体系统的基本结构。流媒体系统由以下六个方面构成:

①前端编码压缩工具包:用于创建、捕捉和编辑多媒体数据,形成流媒体数据格式。

②流媒体数据:流媒体数据实体。

③流媒体服务器:存放和控制流媒体数据的硬件及软件平台。

④传输网络:适合多媒体传输协议甚至是实时传输协议的网络。

⑤客户端播放器:供客户端播放、浏览流媒体文件的应用程序。

⑥流媒体传输协议:几种主要支持流媒体传输的协议有,针对多媒体数据流的实时传输协议RTP(Real-timeTransportProtocol)、与RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务的实时传输控制协议RTCP(Real-timeTransportControlProtocol),以及定义了"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的实时流式协议RTSP(Real-timeStreamingProtocol)。

二、流媒体技术的主要解决方案

到目前为止,RealNetworks公司的RealSystem、Microsoft公司的WindowsMediaTechnology和Apple公司的QuickTime仍然是网上流媒体系统的三大主力。

2.1RealSystem。RealSystem由媒体内容制作工具RealProducer、服务器RealServer、客户端RealPlayer三部分组成。其流媒体文件包括RealAudio、RealVideo、RealPresentation和RealFlash四类文件,分别用于传送不同的文件。RealSystem采用SureStream技术,自动、持续地调整数据流的流量以适应不同的网络带宽,轻松在网上实现视音频和三维动画的回放。

Real流媒体文件采用RealProducer软件进行制作,首先把源文件或实时输入变为流媒体文件,再把流媒体文件传输到服务器上供用户点播。由于其成熟、稳定的技术性能,互联网巨人--美国在线、ABC、AT&T、Sony和TimeLife等公司和网上主要电台都使用RealSystem向世界各地传送实时影音媒体信息以及实时的音乐广播。在我国,CCTV春节联欢晚会、昆明世博会开幕式和大量的影视、音乐点播的网上直播都采用了RealSystem系统。

2.2WindowsMediaTechnology。WindowsMediaTechnology是Microsoft提出的流媒体技术应用解决方案。目前,我国较多的高校和中小学网络课程开发均采用这种方案。WindowsMediaTechnology的核心是ASF(AdvancedStreamFormat)文件。ASF是一种包含音频、视频、图像以及控制命令、脚本等多媒体信息在内的数据格式,通过分成一个个的网络数据包在Internet上传输,实现流媒体多媒体内容。因此,我们把在网络上传输的内容就称为ASF流。WindowsMediaTechnology由MediaTools、MediaServer和MediaPlayer等软件构成。MediaTools是整个方案的重要组成部分,它提供了一系列的工具软件以帮助用户生成ASF格式的多媒体数据流。MediaTools按照功能的不同分为创建工具和编辑工具两种:创建工具和编辑工具。创建工具主要用于生成ASF格式的多媒体流,而编辑工具主要对ASF格式的多媒体流信息进行编辑与管理。众多的工具形成的工具集是WindowsMediaTechnology的一大优点,这些工具对于流媒体文件产生很大的扩展功能。由于它所独特的各种优点,HP、TI、GeneralInstruments等公司和组织均表示加入Microsoft的WindowsMediaBroadbandJumpstartInitiative方案。

2.3AppleQuickTime。Apple公司于1991年开始QuickTime,它几乎支持所有主流的个人计算平台和各种格式的静态图像文件、视频和动画格式。QuickTime包括服务器QuickTimeStreamingServer、带编辑功能的播放器QuickTimePlayer、制作工具QuickTime4Pro、图像浏览器PictureViewer,以及使Internet浏览器能够播放QuickTime影片的QuickTime插件。QuickTime4支持两种类型的流:实时流和快速启动流。目前,FOX新闻在线、FOX体育在线、BBCWorld、气象频道(WeatherChannel)等机构都加入QuickTime内容供应商行列,使用其技术制作实况转播节目。

除了上述流媒体技术的三种主要格式外,在多媒体课件和动画方面的流媒体技术还有Macromedia的Shockwave技术和MeataCreation公司的MetaStream技术。

三、远程教育中流式教学资源的开发

流媒体在传输过程中是分段传送,用户不必等待整个内容传送完毕,就可以观看到即时的连续的内容。但由于不同的公司发展的文件格式不同,传送的方式也有所差异。下面是远程教育中利用流媒体技术开发的几种常见的流式教学资源。

3.1Real的.rm视频资源和.ra的音频资源。rm和.ra格式分别是RealNetworks公司所开发的一种流式视频和流式音频文件格式,主要用来在低速率的网络上实时传输视、音频信息。它可以根据不同的网络带宽而采用不同的压缩比率,在数据传输过程中边下载边播放视频影像,从而实现影像数据的实时传送和播放。客户端通过RealPlayer播放器进行播放。

3.2Microsoft的.asf视音频资源。Microsoft的ASF也是一种网上流媒体格式,在远程教育中颇受欢迎。这种流媒体文件的使用与windows操作系统是分不开的,使用的播放器是MicrosoftMediaPlayer。目前Microsoft还提出了wmv等新的流媒体文件格式。

3.3AppleQuickTime的.qt动态影像资源。.qt格式是Apple公司开发的一种音频、视频文件格式,用于保存音频和视频信息,具有较为先进的音视频功能,得到包括AppleMacOS、MicrosoftWindows95/98/NT/2000在内的所有主流计算机操作系统的支持。其客户端使用QuickTimeplayer播放。

3.4MacromediaFlash的.swf动画资源。SWF是基于Macromedia公司Shockwave技术的流媒体动画格式,是用Flash软件制作的一种格式,源文件为.fla格式。由于其体积小、功能强、交互能力好、支持多个层和时间线程等特点,故越来越多地应用到网络动画中。SWF文件是Flash的其中一种格式,已广泛用于Internet上,客户端安装Shockwave的插件即可播放。公务员之家:

四、流媒体技术在远程教育的应用方式

我国现代远程教育所面临的问题主要表现在以下几个方面:一是发展规划和相应的政策、法律、法规比较薄弱;二是教学资源和网络课程严重匮乏;三是教学模式陈旧落后,不能适应网络学习的需求。

在三个方面的问题中,尤以第二个问题为最现实和迫切。资源建设虽然被列为教育部重点建设项目已多年,但仍然存在一方面网上多媒体教学资源严重匮乏而另一方面是众多的多媒体教学资源无法上网的突出矛盾。我们认为,应用当前业已成熟的流媒体技术解决这一矛盾将是一个重要的方向。

在许多学校特别是高校里,现代教育技术一线的教师们对远程教育领域资源建设作了一些尝试,取得了较好的教学效果:

①开发视频、音频、动画等多媒体教学资源,充实高校远程教育学科多媒体教学资源库,并开展基于网络资源的学科协作学习试验研究;

②用流媒体技术制作远程教育视频点播和音频点播资源库,供网络在线点播;

③实现教学视频、音频在线直播;

④实现教学视频的仿真在线直播;

⑤开发在线式多媒体交互型课件;

⑥开发各种类型的网络课程。

流媒体技术已经成为影响Internet教育应用的重要技术之一。在学习和研究的基础上,我们可以开发出各种适于现代远程教育的网络多媒体教学资源和网络课程,进一步推动基于网络教学资源的新型教学模式改革与发展。一旦如愿,新技术应用所带来的现代远程教育变革成果就会展现在我们的面前。