隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及，計(jì)算機(jī)正在經(jīng)歷著一場網(wǎng)絡(luò)化的革命。人們不再只滿足于文字和圖片的網(wǎng)頁內(nèi)容，而是希望在網(wǎng)上看到形式多樣的節(jié)目。在教育領(lǐng)域，通過互聯(lián)網(wǎng)傳送音頻、視頻信號(hào)來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上直播課堂教學(xué)，使學(xué)員和教師雖遠(yuǎn)在天邊，但卻有身臨其境、近在眼前的感覺，正是學(xué)習(xí)者尤其是利用業(yè)余時(shí)間學(xué)習(xí)的人所期盼的。網(wǎng)上教學(xué)這種形式使得身處各地的學(xué)生都能得到一流教師的指導(dǎo)，且無時(shí)間、空間、地域的限制，是真正意義上的“遠(yuǎn)程教學(xué)”。這既符合現(xiàn)在開展的多媒體遠(yuǎn)程教學(xué)的要求，又滿足廣大學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多媒體遠(yuǎn)程教學(xué)的條件。因此，以計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為主的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育在世界各地的發(fā)展勢頭如火如荼。但是，由于傳統(tǒng)的多媒體手段其大傳輸量的特點(diǎn)與當(dāng)今低速的網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境發(fā)生了矛盾，雖然高速的網(wǎng)絡(luò)連接手段可以從根本上解決這個(gè)問題，但是由于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和使用者個(gè)體擁有成本等原因，故短期還不能大范圍普及。“流媒體”技術(shù)的出現(xiàn)使得在網(wǎng)絡(luò)上傳輸多媒體內(nèi)容成為可能，網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議、網(wǎng)上直播課堂得以實(shí)現(xiàn)。
一、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對(duì)多媒體文件的要求
在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)多媒體技術(shù)，一個(gè)重要的前提是在使用者能接受的條件下，將龐大的多媒體信息進(jìn)行最大程度的減少。
眾所周知，傳統(tǒng)的多媒體文件體積龐大，要使它在低速的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸，就必須要減少需要傳輸?shù)男畔⒘?，首選方案就是大比例的壓縮。一個(gè)典型的動(dòng)態(tài)影音文件至少需要1Mbps左右的數(shù)據(jù)傳輸，即使是達(dá)到200 : 1壓縮比的標(biāo)準(zhǔn)，MPEG-1文件也需要至少150kps，這些對(duì)于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)下4kKbps的傳輸速度而言，依然是太龐大。所以如果要在低速網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布實(shí)時(shí)的影音圖像，就必須進(jìn)行更為高端的壓縮。比如將人耳很難分辨的聲音從多媒體信息中剝離，就能進(jìn)一步減少體積；把圖像大小減少，使圖像信息的總體積減少，立體聲變?yōu)閱温暤赖鹊?。然而，雖然這些壓縮信息的方法，可以將一個(gè)活動(dòng)的影音信息的傳輸需求，從每秒上百K減少到適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)需求的40Kbps以下，但這種壓縮方法是以犧牲多媒體信息的質(zhì)量作為代價(jià)的。在影音文件的細(xì)節(jié)處理上有所取舍，在目前網(wǎng)絡(luò)帶寬間成本和流暢度等因素的綜合考慮下，這樣的妥協(xié)是必要的。這些影音文件的品質(zhì)，都在可以接受的范圍之內(nèi)。微軟公司的ASF 或WMV 文件和 RealNetworks 公司的 . RM文件格式，都是這種壓縮方式的著名代表。
二、采用“流”傳輸技術(shù)的意義
雖然目前有很多技術(shù)均可以在 Internet上發(fā)布多媒體信息，但通常要求終端用戶將多媒體信息下載到本地計(jì)算機(jī)，然后利用瀏覽器中的播放器插件或?qū)ｉT的媒體播放器來播放。這種方法雖然使 Internet上多媒體信息的傳輸成為可能，但也帶來了兩個(gè)突出的問題。首先，由于多媒體信息的數(shù)據(jù)量通常都很大，在目前普通用戶接入速率較低的情況下，一個(gè)很短的視頻片段可能都需要很長的下載時(shí)間。其次，由于必須將節(jié)目下載到本地計(jì)算機(jī)后才能播放，這必然占用本地計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)資源。比如，一個(gè)1分鐘的MPEG1 視頻節(jié)目所需的存儲(chǔ)空間約為12M，如果用戶使用 56Kbps的 Modem 接入，那么要下載這個(gè)節(jié)目至少需要 30分鐘，如此長的下載時(shí)間對(duì)普通用戶來說難以忍受。正因?yàn)槿绱耍壳熬W(wǎng)上的節(jié)目通常都是很短的片段，不可能持續(xù)很長的時(shí)間。
解決該問題的答案就是“流媒體”技術(shù)。所謂“流媒體”，是一種數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞剑闹饕康氖菫榱私鉀Q下載時(shí)間過長的問題。“流媒體”這種方式的傳輸過程是：視頻服務(wù)器給本地機(jī)發(fā)送視頻文件的第一部分，在第一部分接收完畢的時(shí)候開始播放，與此同時(shí)，本地機(jī)會(huì)在視頻服務(wù)器上下載視頻文件的第二部分，……依次類推，使視頻文件其余部分源源不斷地“流媒體”出，及時(shí)到達(dá)本地機(jī)器，以供播放使用。信息的接收者在沒有接到完整的信息前就能看到已收到的信息，然后一邊收看一邊接收，使用者可以不要太多的時(shí)間就能收看到多媒體信息。對(duì)比一下：在網(wǎng)上聽一首歌曲，用傳統(tǒng)的方法須將此文件全部下載后才能可以聽到，時(shí)間近一小時(shí)；而采用“流媒體”技術(shù)后，只須一分鐘。“流媒體”技術(shù)可以使網(wǎng)上信息傳輸連續(xù)流暢，幾乎每一種網(wǎng)絡(luò)多媒體信息解決方法都使用了“流媒體”技術(shù)來進(jìn)行信息的傳輸。因此，“流媒體”技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)多媒體的傳輸有著重要意義。
三、Windows Media系統(tǒng)的軟硬件要求
(一)視頻、音頻、源
視頻、音頻、源可以是實(shí)時(shí)的視頻、音頻、信號(hào)（攝像機(jī)、錄像機(jī)、VCD等），也可以是已經(jīng)制作好的流格式文件，如MPEG格式文件等。實(shí)現(xiàn)直播課堂的源，可分為兩種。第一種是在進(jìn)行現(xiàn)場直播，所需要的已經(jīng)制作好的各種片頭。第二種是實(shí)時(shí)的信號(hào)，由攝像機(jī)提供的視頻信號(hào)和攝像機(jī)中的MIC信號(hào)，或者其它的音頻信號(hào)和講課教師用的MIC信號(hào)經(jīng)擴(kuò)音機(jī)放大后的音頻輸出信號(hào)。在資金允許的條件下，為了產(chǎn)生更加多變和美好的效果，還需要監(jiān)視器、視頻切換器、多臺(tái)攝像機(jī)、專業(yè)型的視頻采集卡、麥克風(fēng)、調(diào)音臺(tái)、擴(kuò)音機(jī)、音響設(shè)備、燈光設(shè)備、三腳架等輔助設(shè)備，滿足對(duì)視頻、音頻的各種控制。
(二)制作“流”媒體計(jì)算機(jī)硬件配置
制作“流”媒體計(jì)算機(jī)硬件配置一般是CPU:PⅢ800以上內(nèi)存：128～512M，需要聲卡，視頻采集卡，以及攝像機(jī)、VCD 或錄像機(jī)。軟件為Windows 98 或Windows 2000 Professional ，或 Windows XP安裝 Windows Media編輯工具，Media Encoder 編碼解碼器。
（三）視頻服務(wù)器
Windows Media 服務(wù)器對(duì)外提供ASF 流式媒體的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)，包括兩大基本服務(wù)模塊：Unicast Service 和 Station Service。其中Unicast 為客戶提供了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接方式的服務(wù)，Station 對(duì)外提供了廣播式服務(wù)。服務(wù)器要有足夠的處理能力和高性能。它用來傳遞與本地機(jī)間的“流”的信息，其上存儲(chǔ)大量的視頻文件，應(yīng)采用磁盤陣列作為存儲(chǔ)介質(zhì)。根據(jù)情況可設(shè)一臺(tái)或多臺(tái)服務(wù)器，服務(wù)器硬件配置一般是CPU：PIII 800以上，內(nèi)存：128～512M 。軟件安裝Windows 2000 Server 和Windows Media 服務(wù)。如果點(diǎn)播內(nèi)容較多，可以將ASF 文件放在一個(gè)服務(wù)器上。如果是一個(gè)廣域網(wǎng)（用戶較多），可在每個(gè)局域網(wǎng)設(shè)立一個(gè)服務(wù)器，由中心服務(wù)器輸出 ASF 流，先輸出到另外一個(gè)Media Server 再向用戶提供服務(wù)。
（四）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
網(wǎng)絡(luò)要求帶寬在20K（撥號(hào)）到2M，一般的局域網(wǎng)即可，如果需要多址廣播方式，則路由器必須支持多址廣播協(xié)議。最好有一個(gè)寬帶網(wǎng)絡(luò)。流媒體對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能是很敏感的，它必須克服現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)其的限制。流媒體要求有一條高速、暢通的賽道，這意味著在服務(wù)器和終端用戶之間都必須有大量的可供使用的帶寬，任何網(wǎng)絡(luò)堵塞、下載高峰都會(huì)造成一個(gè)經(jīng)常跳動(dòng)的畫面或粗糙的聲音。
（五）客戶計(jì)算機(jī)
客戶計(jì)算機(jī)可以是PC機(jī)或網(wǎng)絡(luò)中的工作站，只要用戶端上安裝了Microsoft Windows Media Player軟件就可以享受到一個(gè)越來越豐富的流媒體內(nèi)容。對(duì)于一個(gè)工作繁忙的學(xué)習(xí)者，可以自由選擇時(shí)間，上網(wǎng)選取所需內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，而不必受到如傳統(tǒng)院校的限制。
四、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上直播課堂原理和相關(guān)技術(shù)介紹
微軟公司近年來推出的Windows Media 技術(shù)異軍突起，以其方便性、先進(jìn)性、集成性、低費(fèi)用等特點(diǎn)，逐漸被人們所認(rèn)識(shí)。Windows Media 的前身是微軟公司的 Netshow 產(chǎn)品，隨著流媒體的廣泛應(yīng)用，推出了整套的流媒體制作、發(fā)布和播放的產(chǎn)品，其服務(wù)器端的 Windows Media Server 產(chǎn)品集成在Windows 2000 Server中，不需要額外購買，勢必成為今后流媒體應(yīng)用的主流產(chǎn)品。
由微軟公司推出的 ASF 格式文件，是一種高級(jí)流媒體格式，使用MPEG-4 壓縮算法，壓縮率和圖像質(zhì)量很不錯(cuò)。ASF 應(yīng)用的主要過程是：先由獨(dú)立的編碼器將媒體信息編譯成 ASF 流后，發(fā)送到 Windows Media Server服務(wù)器，再由服務(wù)器將 ASF 流發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)上，用戶用 Windows Media Player播放。用 Windows Media Server來發(fā)布 ASF 文件，可以防止他人直接下載自己制作的ASF 文件，還可以做流媒體的實(shí)況發(fā)布和一些監(jiān)控、配置工作。
通過 Windows Media 服務(wù)器對(duì)外提供ASF 或WMV 流式媒體的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)，包括兩大基本服務(wù)模塊：單播流和多播流。
關(guān)于單播流：單播是客戶端與服務(wù)器之間的點(diǎn)到點(diǎn)連接。“點(diǎn)到點(diǎn)”指每個(gè)客戶端都從服務(wù)器接收遠(yuǎn)程流。僅當(dāng)客戶端發(fā)出請(qǐng)求時(shí)，才發(fā)送單播流?？赏ㄟ^點(diǎn)播或廣播方式，向客戶端發(fā)布單播流。
廣播單播發(fā)布點(diǎn)通過別名和到單播發(fā)布點(diǎn)目錄的路徑定義。廣播單播發(fā)布點(diǎn)有“最大客戶端”和“最大帶寬”屬性，能夠限制可連接到發(fā)布點(diǎn)的客戶端的數(shù)量和要發(fā)布的流的大小。使用點(diǎn)播單播發(fā)布點(diǎn)與使用 HTTP 和 FTP 等其他 Internet 服務(wù)一樣，Windows Media 服務(wù)使用虛擬目錄調(diào)用點(diǎn)播單播點(diǎn)來使 .asf 文件變成流。Internet 服務(wù)中的主目錄，即該服務(wù)的根目錄。在安裝 Windows Media 服務(wù)器時(shí)，創(chuàng)建了一個(gè)稱為“主發(fā)布點(diǎn)”的主目錄，作為 Windows Media 單播服務(wù)的根目錄。默認(rèn)的主發(fā)布點(diǎn)是: SystemDrive＼ASFRoot。默認(rèn)的主發(fā)布點(diǎn)嚴(yán)格地作為一個(gè)點(diǎn)播單播發(fā)布點(diǎn)。該點(diǎn)沒有別名，因此在 Microsoft Windows Media Player 中鍵入命令路徑時(shí)，服務(wù)器計(jì)算機(jī)的名稱就代表了主發(fā)布點(diǎn)。例如，從名為 Maps 服務(wù)器的主發(fā)布點(diǎn)流動(dòng) zanzibar.asf 文件（物理路徑是 SystemDrive＼ASFRoot），當(dāng)在 Windows Media Player 中打開 zanzibar.asf 時(shí)，鍵入下面的命令： mms://Maps/zanzibar.asf ，如果要幫助用戶組織ASF 內(nèi)容，可以從主發(fā)布點(diǎn)目錄中的子目錄中將 .asf 文件變成流文件。在下面的例子中，選擇了已有的主目錄點(diǎn)，要發(fā)布的文件 forecast.asf 位于 Weather 子目錄中：mms://Maps/Weather/forecast.asf ，也可以創(chuàng)建新的點(diǎn)播單播發(fā)布點(diǎn)來幫助組織內(nèi)容。要?jiǎng)?chuàng)建其它的點(diǎn)播單播發(fā)布點(diǎn)，可以使用“單播發(fā)布點(diǎn)”頁創(chuàng)建別名，并指定一條到新單播發(fā)布點(diǎn)目錄的路徑?？梢詫?.asf 文件放入任何本地驅(qū)動(dòng)器的目錄；也可以放在其它計(jì)算機(jī)上，映射驅(qū)動(dòng)器到該目錄；或者放在其它服務(wù)器上，共享服務(wù)器上的目錄。這樣就可以為該目錄創(chuàng)建點(diǎn)播單播發(fā)布點(diǎn)。需要注意是在 Windows Media 服務(wù)器上只能創(chuàng)建主發(fā)布點(diǎn)。
網(wǎng)上直播課堂的實(shí)現(xiàn)就是應(yīng)用了以上的原理，即使用了“流”技術(shù)通過視頻源在編碼解碼器（Windows Media Encoder ）中轉(zhuǎn)換為流文件，送到視頻服務(wù)器（ Windows Media Server）中，由視頻服務(wù)器再對(duì)外進(jìn)行發(fā)布。
五、運(yùn)用Windows Media Service系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上直播課堂
（一）制作ASFK或WMV流文件
將獲得的視頻、音頻信號(hào)，通過視頻采集卡輸入視頻和通過聲卡輸入音頻信號(hào)，利用 Media Tools 提供的一系列的流處理工具，可以完成視頻信號(hào)到ASF 流格式文件的轉(zhuǎn)換過程。用Media Encoder 進(jìn)行現(xiàn)場信號(hào)的實(shí)時(shí)音頻、視頻采集，生成實(shí)時(shí)的ASF 流文件，也可以存儲(chǔ)為.ASF 文件，供發(fā)布服務(wù)器使用。在實(shí)際實(shí)現(xiàn)直播課堂時(shí)，使用三臺(tái)攝像機(jī)從教室的側(cè)面、前（主要是攝學(xué)生全體）、中（主要是攝各別提問學(xué)生）、后（主要是攝教師）架設(shè)，與教師用的筆記本電腦視頻信號(hào)，形成4路視頻信號(hào)，到二個(gè)視頻切換器（4進(jìn)1出）。一個(gè)切換器用于監(jiān)視（即4路視頻在同一監(jiān)視器中顯示），另一個(gè)切換器用于4選1切換，輸出的視頻和音頻輸入到采集卡，完成在監(jiān)視器中看到的4路信號(hào)，經(jīng)切換選擇1路信號(hào)到采集卡，使用Media Encoder 9.0 版本實(shí)現(xiàn)生成實(shí)時(shí)的WMV 流文件。
（二）發(fā)布ASF或WMV“流”文件
通過 Windows Media 服務(wù)器，對(duì)外提供ASF 或WMV 流式媒體的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)，使用廣播單播發(fā)布點(diǎn)來進(jìn)行發(fā)布。廣播單播發(fā)布點(diǎn)用于發(fā)布由 Windows Media 編碼器、遠(yuǎn)程 Windows Media 廣播站或遠(yuǎn)程單路發(fā)布點(diǎn)生成的實(shí)況流。Windows Media Player 用于訪問廣播單播發(fā)布點(diǎn)以及實(shí)況流。在安裝之前，Windows Media 服務(wù)器組件并未配置為發(fā)送實(shí)況流。要做到這一點(diǎn)，必須創(chuàng)建一個(gè)廣播單播發(fā)布點(diǎn)。下面列出示例,在這些例子中，Windows Media 服務(wù)器的名稱為 Maps，別名為 Hockey。
Windows Media 編碼器 ：msbd://IP，或計(jì)算機(jī)名：端口。
例如msbd://ENCODER:7007 (實(shí)際使用http協(xié)議)，所以實(shí)際是：http://ENCODER:70007 （端口可以自定）
要播放 ASF 流鍵入: mms://計(jì)算機(jī)名稱/別名 ,即可播放流文件。
例如mms://maps/hockey，廣播單播發(fā)布點(diǎn)是從服務(wù)器到客戶端創(chuàng)建一對(duì)一的流。創(chuàng)建廣播單播發(fā)布點(diǎn)，用于來自 Windows Media 編碼器的流。創(chuàng)建一個(gè)別名，然后創(chuàng)建指向 Windows Media 編碼器的路徑，使用下列語法：
protocol://encoder_machine_name(:portnumber)。
使用 MSBD 協(xié)議，運(yùn)行 Windows Media 編碼器計(jì)算機(jī)的名稱，則使用譯碼器名稱。只在更改了 Windows Media 編碼器默認(rèn)情況下使用的端口號(hào) (7007) 時(shí)，才需要輸入端口號(hào)。例如使用端口 1480 指向名為 Zanzibar 的計(jì)算機(jī)，鍵入 msbd://Zanzibar:1480。
來自遠(yuǎn)程 Windows Media 廣播站的流，創(chuàng)建別名，然后創(chuàng)建指向站的路徑，使用下列語法：
protocol://machine_name/stationname。
使用 MSBD 協(xié)議，機(jī)器名就作為運(yùn)行 Windows Media 服務(wù)器組件計(jì)算機(jī)的名稱，工作站的名稱就作為 Windows Media 廣播站的名稱。例如要指向名為 StationServer 的計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)正在從名為 Station1 的廣播站接收流，鍵入msbd://stationserver/station1。
如果客戶端無法通過多播接收流，Windows Media 服務(wù)器將使用單播發(fā)布點(diǎn)，訪問廣播站以提供到流的單播連接。注意使用 Media Encoder 7.1 以前的版本時(shí)，使用MSBD協(xié)議；當(dāng)使用 Media Encoder 7.0 以后的版本時(shí)，不使用MSBD協(xié)議，而使用HTTP：協(xié)議。實(shí)際應(yīng)用情況如下：Http://ybdd-video(計(jì)算機(jī)名):1100(端口)。播放使用mms://218.27.199.66(IP 地址)/ybtv(別名)。
（三）學(xué)員收看ASF或WMV“流”文件
學(xué)員在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，在個(gè)人計(jì)算機(jī)上安裝Media Player 客戶端播放應(yīng)用程序（因使用Media Encoder 9.0，所以Media Player7.0以上版本才能支持，目前 Media Player 已經(jīng)集成在 IE5.0 直接使用MMS 協(xié)議格式或使用網(wǎng)頁發(fā)布格式等標(biāo)準(zhǔn)插件），使用Windows Media Service發(fā)布格式就可以上網(wǎng)收看課程了。
六、流媒體技術(shù)展望
目前，網(wǎng)絡(luò)多媒體應(yīng)用雖然出現(xiàn)了許多解決方案，但由于網(wǎng)絡(luò)本身的速度慢，而且常見的WWW瀏覽最初為文字鏈接而設(shè)計(jì)，所以多媒體的表現(xiàn)并不十分完美。比如影音媒體信息失真太大，查看多媒體信息還需要安裝指定的播放插件等；雖然Windows Media最低支持20kb/s 的傳輸速度，但對(duì) Internet 用戶來講往往達(dá)不到要求，目前可行的應(yīng)用環(huán)境是 Intranet（如校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)等）。但是網(wǎng)絡(luò)的多媒體化趨勢不可逆轉(zhuǎn)，相信在很短的時(shí)間里，隨著 Internet 速度的提高，流媒體技術(shù)必將獲得更普遍的應(yīng)用。流媒體技術(shù)一定能在網(wǎng)絡(luò)這片新天地里，找到更大的發(fā)揮空間。
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