摘要：隨著計算機網(wǎng)絡(luò)計算的高速發(fā)展，大大促進了遠(yuǎn)程教育的推廣，而流媒體技術(shù)的應(yīng)用使得網(wǎng)絡(luò)教學(xué)注入了新的活力，它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)異步教學(xué)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)具有實時交互功能的同步教學(xué)。本文首先闡述了遠(yuǎn)程教育的發(fā)展過程以及遇到的問題，在此基礎(chǔ)上引入流媒體技術(shù)。文章著重介紹了流媒體的原理以其關(guān)鍵技術(shù)，并提出如何實現(xiàn)基于Windows Media技術(shù)平臺的遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程教育；流媒體技術(shù)；Windows Media ；同步教學(xué)；異步教學(xué)
1 引言
隨著信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的日益發(fā)展，它為現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育注入了新的生機和活力，也帶來了遠(yuǎn)程教育中教學(xué)觀念和方法的深刻變革。網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育突破了傳統(tǒng)教育在時間和空間上的局限，擴展了教育環(huán)境，從真正的意義上實現(xiàn)了教育資源的共享。
網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)可分為同步、異步兩種教學(xué)模式。異步教學(xué)模式也就是采用Web瀏覽技術(shù)，工作人員先將多媒體課件放到服務(wù)器上，用戶只需將其下載到本地計算機上需要觀看時再進行播放。這種模式下學(xué)生可以選擇自己認(rèn)為合適的時間學(xué)習(xí)。目前大部分教育網(wǎng)站都是采用異步教學(xué)模式，由于多媒體信息的數(shù)據(jù)量大，在目前網(wǎng)絡(luò)接入速度較低的情況下需要很長的時間將課件下載到本地計算機上，而且需要占用大量硬盤存儲空間，給用戶帶來很大不便；同時容易造成課件資料廣泛傳播，這涉及到了知識版權(quán)的問題。而同步教學(xué)模式就是讓每個學(xué)員都能感受“面對面”教學(xué)，即可以和其他學(xué)員協(xié)作學(xué)習(xí)、討論問題，又可以和授課老師實時交流。這種模式要求教師授課場景、授課文字、圖片、聲音、動畫等內(nèi)容都要實時通過網(wǎng)絡(luò)傳向單機，學(xué)員的問題和意見也要實時反饋給遠(yuǎn)方的教師。但是如何能做到在同步教學(xué)模式中實時傳播課件；如何解決異步教學(xué)模式中的不足之處呢?技術(shù)人員根據(jù)其特點引進了一種新的技術(shù)——流媒體技術(shù)。
2 流媒體技術(shù)
2.1 流媒體的基本原理
流媒體又稱流式媒體，它是指在計算機網(wǎng)絡(luò)（尤其是中、低帶寬的Internet/Intranet）中使用流式傳輸技術(shù)傳輸連續(xù)的時基媒體。瀏覽者可以一邊下載一邊收聽、收看多媒體文件，而無需等待整個文件下載完畢后才能播放，并且不占用客戶硬盤空間。整個過程的實現(xiàn)涉及到流媒體數(shù)據(jù)的采集、壓縮、存儲、傳輸以及網(wǎng)絡(luò)通信等多項技術(shù)。
流媒體對網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求并不是沒有，而是在原來的基礎(chǔ)上小多了。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)帶寬低于流媒體帶寬時或網(wǎng)絡(luò)堵塞時會造成圖像和聲音的停頓和不連貫。為了達(dá)到流暢的效果，通常都會采用壓縮編碼工具對音頻和視頻進行壓縮編碼。在影音品質(zhì)可以接受的范圍內(nèi)，降低其品質(zhì)以減小文件，保證流媒體傳播的順暢。再者，流媒體傳輸?shù)膶崿F(xiàn)需要緩存。因為Internet是以包傳輸為基礎(chǔ)進行斷續(xù)的異步傳輸。數(shù)據(jù)在傳輸中要被分解為許多包，由于網(wǎng)絡(luò)是動態(tài)變化的，各個包選擇的路由可能不盡相同，故到達(dá)客戶端的時間延遲也就不等。為此，使用緩存技術(shù)來彌補延遲和抖動的影響，并保證數(shù)據(jù)包順序的正確性，從而使媒體數(shù)據(jù)能連續(xù)輸出，而不會因網(wǎng)絡(luò)暫時擁塞使播放出現(xiàn)停頓的現(xiàn)象。
2.2 流媒體的開發(fā)方案
目前，在市場中應(yīng)用比率最高的三種流媒體技術(shù)方案有Microsoft的Windows Media Technology(WMT)、RealNetworks的Real system和Apple的Quicktime,它們實網(wǎng)絡(luò)流媒體傳輸系統(tǒng)的三大主流技術(shù)。
1） 三者相的軟件內(nèi)容都覆蓋了服務(wù)器端、制作端、客戶端，可以說從制作、發(fā)布到播放都提出了解決方案。
b. 三種解決方案都提供了基本版和增強版，適合不同類型客戶的使用。
c. 均支持兩種流式傳輸，一種是智能流，即可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度自動改變流媒體的質(zhì)量，從而產(chǎn)生最適合網(wǎng)絡(luò)傳輸情況的流媒體數(shù)據(jù)；另一種是固定一種傳輸速率。
2） 三者不同點：
RealNetworks在流媒體方面的研究應(yīng)該算得上是元老了，產(chǎn)品線相當(dāng)齊全，從開始的創(chuàng)造、傳送、伺候、到后端的下載、播放，RealNetworks在每一個環(huán)節(jié)都有相對應(yīng)的產(chǎn)品，而且每個產(chǎn)品都有兩個版本，Basic版為免費下載，具有有限的基本功能，如果要完整的功能就要購買Plus版，Plus的功能完整，足夠提供專業(yè)的使用者的使用。RealNetworks的平臺可以保證最高的相容性，同時RealServer提供的流媒體格式也是最多的。雖然優(yōu)點多多，但由于價格的原因， RealNetworks作為流媒體平臺并不是中小型網(wǎng)站以及個人使用的最佳選擇。
Microsoft的WMT與Microsoft的Windows操作系統(tǒng)相互捆綁，不但免費附送而且操作方便。RealNetworks與它相比在完整性、跨平臺性上可能略勝一籌，但對一個完全免費的流媒體平臺，它具有現(xiàn)有的功能已經(jīng)是難能可貴了。而且WindowMedia還比RealNetworks多提供了伺候負(fù)載模擬程序（Load Simulator）,可以讓系統(tǒng)模擬實際上線的負(fù)載情況，測試系統(tǒng)伺候能力的極限，避免太多使用者涌入時系統(tǒng)無法負(fù)荷。WindowsMedia Encoder另外也多提供了熒幕捕捉的功能。此項熒幕捕捉的功能可以將大小視窗的所有內(nèi)容及游標(biāo)移動的過程全部記錄在高度壓縮的串流視訊檔案中，對于有教育訓(xùn)練等需求的使用者是個很好用的工具。因此它具有很大的誘惑力，目前我國較多的網(wǎng)絡(luò)課程采用這套解決方案。
Apple的Quicktime所支持的操作平臺和文件格式非常廣泛。能支持Apple公司的操作系統(tǒng)Mac Os和系統(tǒng)Windows操作系統(tǒng)。Quicktime Pro支持傳喚的文件格式有AVI、MOV、MP3、MAV等。而常用的播放器Quicktime Player支持40多種文件格式。Quicktime在交互性方面也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其他兩個對手。但由于在功能上的不完整，在實用上顯得遜色一點，不過如果您是Mac使用者，Quicktime還是有它獨特的魅力。
3 流媒體技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的具體應(yīng)用
由于基于Microsoft 的Windows Media Service建立遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)投入少，建設(shè)時間短，使用簡單，易于維護。目前國內(nèi)大部分遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)中的課件都是選擇Microsoft公司提供的Windows Media直接進行制作或利用它提供的SDK進行二次開發(fā)。Windows Media Service系統(tǒng)使用的流媒體格式是ASF(Advanced Streaming Format),系統(tǒng)由三部分構(gòu)成：媒體服務(wù)器（Windows Media Server）、客戶端媒體播放器（Windows Media Player）、媒體文件制作工具Windows Media Tools(包括媒體編碼器——Windows Media Encoder、ASF文件制作工具——Media author和ASF文件編輯工具——Media ASF Indexer)。其網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的具體實現(xiàn)如下：
3.1 同步教學(xué)
同步教學(xué)也就是實時教學(xué)，一般的情況下其實現(xiàn)過程如下：實時教學(xué)開始后，通過攝像頭和麥克風(fēng)現(xiàn)場采集教師講課的視頻和音頻作為Encoder輸入，經(jīng)編碼計算機編碼為ASF流，并發(fā)送到Windows Media服務(wù)器，然后Windows Media服務(wù)器啟動station Service服務(wù)模塊，通過多播發(fā)布ASF流，學(xué)生用Windows Media Player接受和播放ASF流。但是為了達(dá)到真正的“面對面”教學(xué)，課件制作中可以相應(yīng)地增加所需的功能，為了達(dá)到交互性，例如在課堂上回答問題或討論問題。教師控制發(fā)言權(quán)，得到教師的允許后，學(xué)生可以回答問題或同其他同學(xué)交流來討論問題。
此外，Microsoft的NetMeeting 3 SDK提供了開發(fā)NetMeeting的客戶端的應(yīng)用程序接口。NetMeeting實現(xiàn)了ITU-T的實時多點數(shù)據(jù)鏈接和會議的T.120協(xié)議和實時多媒體視頻會議的H.323協(xié)議?？梢赃x擇使用NetMeeting的COM API,COM API提供了視頻會議的控制管理、視頻和音頻傳輸、用戶界面等COM對象。采用COM API可以根據(jù)實際需要定制NetMeeting的客戶端，實現(xiàn)更加靈活的實時授課系統(tǒng)。
3.2 異步教學(xué)
異步教學(xué)系統(tǒng)主要是課件點播，該功能使得學(xué)生可以向服務(wù)器請求特定課件數(shù)據(jù)流的播放，學(xué)生可以自行選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，不受時間地點的限制，并且可以控制開始、暫停、前進和后退等播放過程。其實現(xiàn)如下：首先要制作課件，課件的制作有兩種方式，一種是在教師端用Windows Media Encoder將教師的授課實況直接制作成ASF文件；另一種是在裝有Media Tools三計算機上用Media Author將錄制好的音頻信息和圖片等媒體信息編輯在一起形成ASF文件，生成ASF文件后，接著用Media ASF Indexer對ASF流中加入流的名稱（Title）、描述（Description）等信息，它們在ASF流播放時會顯示在播放器的信息窗口之中；對ASF文件進行編輯管理，設(shè)置文件的長短；在ASF流中添加標(biāo)志（Marker）,通過標(biāo)志瀏覽器可以快速地跳轉(zhuǎn)到指定的位置；本文來自范文中國網(wǎng)www.fw789.com。在ASF流中添加URL類型的描述（Script）,當(dāng)播放器播放到該ASF文件時的Script位置時，播放器會自動地啟動Internet的瀏覽器并連接到指定的URL。把處理好的ASF文件放到媒體服務(wù)器的發(fā)布點上，然后就可以發(fā)布ASF文件。這時，媒體服務(wù)器啟動Media Unicast Serrlice服務(wù)模塊，并且工作在On Demand Unicast模式下，用MMS協(xié)議發(fā)布ASF文件。最后，學(xué)生端可以使用Windows Media Player和相關(guān)媒體播放器接收和播放信息。
4 結(jié)論
流媒體技術(shù)作為一種新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，現(xiàn)已表現(xiàn)出強大的生命力，給我們生活帶來了新的變化。它在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，已給傳統(tǒng)教育注入了新的生命力。網(wǎng)絡(luò)教育的流媒體化能大力發(fā)展現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育，對于促進我國教育的普及和建立終生學(xué)習(xí)體系，實現(xiàn)教育的跨越式發(fā)展，具有重大的現(xiàn)實意義。
參考文獻(xiàn)：
[1] 張麗 《流媒體技術(shù)大全》 中國青年出版社 2001.11
[2] 孫力、錢維瑩 《流媒體技術(shù)與創(chuàng)作》 中國青年出版社 2002.1
[3] http://www.fw789.com/ 遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)應(yīng)用
http://www.fw789.com/article/sort085/sort0218/info-8836.html
