流媒體技術與教育

張 勇

1 流媒體技術

在當今社會,人們對網絡技術都有了一些感性的認識,流媒體技術是一種依附于網絡的傳輸技術。早期的多媒體文件需要從服務器上下載后才能播放。由于多媒體文件一般比較大,一個典型的MPEG-1編碼視頻節目,1分鐘的數據為11.3 MB,由于受到網絡帶寬的限制,很難滿足視頻信息傳輸的實時性要求,從而限制人們在互聯網上使用多媒體數據進行交流,導致難以推動Internet視頻信息的全面應用。在這種情況下,更直觀、更豐富的信息表現形式-——流媒體技術便應運而生。

流媒體是一種可以使音頻、視頻和其他多媒體在Internet上以實時的、無需下載等待的方式進行播放的技術。流媒體文件格式是支持采用流式傳輸及播放的媒體格式。流式傳輸方式是將動畫、音頻、視頻等多媒體文件經過特殊的壓縮方式分成一個個壓縮包,由視頻服務器向用戶計算機連續地、實時地傳送信息。在采用流式傳輸方式的系統中,用戶不必像非流式播放那樣等到整個文件全部下載完畢后才能看到其中的內容,而只需經過幾秒或者幾十秒的啟動即可在用戶的計算機上利用相應的播放器或者其他的硬件、軟件對壓縮的動畫、視頻、音頻等流式多媒體文件解壓后進行播放和觀看,多媒體文件的剩余部分將在臺后從服務器繼續下載。

1.1 流媒體系統的組成流媒體是由不同的軟件組成的,這些軟件在各個不同的層面上互相通信?；镜牧髅襟w系統包括3個組件:編碼器(Encoder),用來將原始音頻視頻轉換為流格式數據的軟件;服務器(Server),用來向用戶發送流媒體的軟件;播放器(Player),用來觀看或者收聽流媒體的軟件。編碼器、服務器和播放器作為流媒體系統的3大基石,相互之間通過特定的協議互相通信,按照特定格式相互交換文件數據。

1)編碼器,在觀看或收聽流媒體之前,把原始的音頻、視頻文件先轉換為流格式,以便在因特網上傳播,這就是所謂的“編碼”。編碼過程包括兩部分工作。一是要在盡可能保證文件原有聲音影像質量的情況下,降低文件的數據量;二是要按照容錯格式將轉換后的文件打包,以避免數據傳輸時發生丟失。

2)服務器,文件在編碼之后,即被存放在流媒體服務器上。流媒體服務器同普通的Web服務器一樣,都是在處理來自客戶端的請求。但是,與普通Web服務器不同的是,普通Web服務器在將網頁發送到瀏覽器上之后,彼此之間的通信便結束了。而流媒體服務器在流媒

體傳輸期間,則必須同用戶的播放器保持雙向通信。因為用戶很有可能會暫?；蛘呖旆旁撐募?因此,這種雙向通信是必須的。

3)播放器,流媒體播放器是一種能夠與流媒體服務器通信的軟件,這種軟件能夠播放或丟棄收到的流媒體。流媒體播放器既可以像應用程序那樣獨立運行,也可以作為Web瀏覽器的插件。流媒體播放器通常都提供對流的交互式操作,比如播放、暫停、快放等。某些播放器還提供一些額外功能,比如錄制、調整音頻或視頻,甚至提供文件系統記錄你喜歡的流媒體文件。

1.2 流媒體的傳輸過程流媒體傳輸的定義很廣泛,現在主要是指通過網絡傳送媒體(如音頻、視頻)的技術總稱。其特定含義為通過Internet將視、音頻節目傳送到PC機。由于在Internet上的信息傳輸是以包為基礎進行斷續的異步傳輸,對一個實時視頻/音頻源或者存儲的視頻/音頻文件,在傳輸中它們要被分解為許多包,由于網絡是動態變化的,各個包選擇的路由可能不盡相同,故到達客戶端的時間延遲也就不等,甚至先發的數據包可能后到。為此,流式傳輸的實現需要使用緩存系統來彌補延遲和抖動的影響,并保證數據包的順序正確,從而使媒體數據能連續輸出,而不會因為網絡暫時擁塞使播放出現停頓。

1.3 流媒體的播送根據客戶端從流媒體服務器接收數據包的方式可以分為單播和多播,根據客戶端與流媒體服務器之間的關系可以分為點播和廣播。

1)單播。單播是客戶端與服務器之間建立一個點到點的單獨數據通道,在流媒體播放的過程中,從一臺服務器送出的數據包只能傳遞給一個客戶機,所以,只有當客戶端發出請求時,流媒體服務器才向客戶端發送數據。

2)多播。多播也稱為組播,多播是一種多地址廣播,服務器與客戶端之間是一對多的關系,在流媒體播放的過程中,服務器只向一組特定的用戶發送一個數據包,組中的各個用戶可以共享這個數據包,而組外的用戶則無法接收。在使用多播方式時,原來由服務器承擔的重復的數據分發工作被轉移到路由器中完成,路由器將從服務器接收的數據包向一組特定的用戶轉發,每個用戶組只有一個多播流。在這種方式下,客戶端在接收多播流時只需要向本地的路由器發送請求就可以了。

3)點播。點播是客戶端與服務器之間的主動連接,是用戶的主動行為。在點播的過程中,用戶可以對影音文件進行開始、停止、快放等控制。點播是通過單播的方式從服務器接收數據。

4)廣播。與點播中用戶的主動行為不同,廣播是一種客戶端被動接收數據的播放方式。在廣播的過程中,用戶不可以對影音文件進行開始、停止、快放等控制。廣播可以分為兩類,分別是廣播單播和廣播多播,兩種都是被動的。

2 流媒體技術在教育中的應用

2.1 網上在線直播課堂 流媒體技術可以利用網絡來直播課堂教學現場的內容,學生可以在網絡的任何一個接入點都能實時觀看到現場直播教學?；诹髅襟w的在線直播教學不需要事先錄制媒體文件,而是采用實時生成的多媒體流的方式直接進行廣播,而且還可以實時直播電子文檔和電子屏幕信息,做到視頻/音頻信息和電子文檔直播信息完全同步。

2.2 網上點播自主學習對于不能參加網上在線直播課堂參加學習的學生,可以將各種教學內容轉換成流式媒體文件并存儲在流媒體服務器中,組成教學資源庫。學生可以根據自己的實際情況,選擇合適的時間,通過上網瀏覽進行自主學習,方便、快捷地調用所需的流媒體教學信息。同時,學生可以根據自己的具體情況控制個人的學習進程,例如對學習內容進行快倒、快進、暫停等多種交互控制。

2.3 雙向視頻交流在傳統的遠距離教育中,因為時間與空間的間隔,教師與學生之間、學生與學生之間無法進行有效的交流與討論,與一般的在校教育相比教學效果會受到很大的限制。而利用流媒體的視頻會議或可視電話功能,使得異地教師、學生也可以進行網上交流、討論等活動,教師與學生之間可以進行實時的交互式學習,從而營造良好的學習氛圍,激發他們的創造性靈感,培養他們的創造性思維。

3 小結

流媒體技術作為一種新的媒體傳播技術,給我們生活帶來了新的變化。而其在教育領域特別是遠程教育中的應用,已給傳統教育注入新的生命力?，F代遠距離教育是現代教育的重要手段,而網絡、流媒體技術則是現代遠距離教育必不可少的應用技術。相信隨著寬帶流媒體技術的發展,流媒體這種集多媒體與網絡技術優勢于一體的新型媒體技術,必將成為重要的現代教育媒體傳輸技術,對推動現代遠距離教育的發展普及起到重要的作用。