流媒体课件点播系统在气象远程教学中的应用

·48·2010120103第30卷总第121期流媒体课件点播系统在气象远程教学中的应用250031摘要：关键词：中图分类号：TN915文献标识码：B文章编号：1005–0582（2010）01–0048–03引言随着计算机技术、多媒体技术、通信技术等高新技术的发展以及Internet的使用，成人教育也从函授教育、广播电视教育阶段，发展到以计算机网络为主要媒介的现代远程教育阶段。流媒体技术的发展，为现代远程教育在网上实现音频、视频的开发和传输提供了有力的支持。借助流媒体技术，远程教学中的视频或音频媒体被压缩成流式文件，存放在流媒体服务器中，配合Web服务器上的图文教学信息，通过Web浏览器查询与点播，有效解决文件传输延迟较大的问题。流式传输因其良好的实时性和交互性，较多应用流媒体技术开展课件点播和音、视频实时课堂等教学活动。下面主要介绍中国气象远程教学网应用流媒体技术构建的课件点播系统。1流媒体概述1.1流媒体技术就是应用流技术在网络上传输的多媒体文件，而流技术就是把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放上网站服务器，让用户一边下载一边观看、收听[1]，而不需要等整个压缩文件下载到自已机器后才可以观看的网络传输技术。1.2（1）单播方式：一台服务器传送的数据包只能传递给一个客户机，媒体服务器必须向每个用户发送所申请的数据包，多个点对点方式结合。（2）组播方式：允许路由器将数据包复制到多个通道，客户端共享一个数据包，按需提供。（3）点播与广播方式[2]：点播连接是客户端与服务器之间的主动的连接。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昀大控制，但这种方式由于每个客户端各自连接服务器，却会迅速用完网络带宽。广播指的是用户被动接收流。在广播过程中，客户端接收流，但不能控制流。现在中国气象远程教学平台应用的就是流媒体课件点播方式的系统。2009-11-11作者简介：周超（1978－），男，山东济南人，助理工程师，本科，学士，主要从事培训管理、多媒体教学、计算机应用工作。·49·2课件点播系统的系统结构课件点播系统分为课件制作、课件发布、课件点播三部分。2.1课件制作过程包括课件录制、编辑等，采用Powercreator进行录制、编辑，如下所示（图1）。图1课件实时录制系统示意图该系统具有以下功能特点：（1）捕获动态屏幕、图像与语音能够将计算机屏幕内容，包括鼠标运动轨迹、电子白板内容等完全录制下来。PowerCreator软件在录制屏幕内容时，具有三个特点：只占用非常少的CPU资源，不影响其他程序的运行；压缩率很高，占用磁盘空间小；屏幕捕获帧率高，可以达到30帧每秒。实时采集教师的图像与声音，并进行压缩处理后存盘，占用磁盘空间小。（2）课件剪切用PowerCreator录制好课件后，可以对课件进行任意的剪切，删除无用的部分，而且视频与讲稿是同步剪切。（3）图像与声音的监视功能在录制课件之前以及录制课件的过程之中，都提供了图像以及声音的预览与监视功能，这样能够保证课件的录制效果，不会出现“静音课件”现象。（4）操作简单要求授课老师能将教案编写成电子文档，并能够用计算机授课。无需学习其他软件，无需改变教学习惯。采用PowerCreator是因为它集课件录制、编辑于一体，简洁易用，可以快速满足培训需要。2.2本系统选择MicrosoftMediaServer作为课件发布平台，WindowsMediaServices9加入了新设计，使服务器更加灵活，统一了核心组件并简化了管理过程。服务器操作系统安装WindowsServer2003，集成WindowsMediaService管理单元，可以完全控制服务器，并使用MMC管理控制台管理多组WindowsMedia服务器。它具有单播和组播两种发布方式，根据客户端要求又可分为点播和广播。当采用组播技术时，将一个现场直播流同时传递给多个客户端，而不需要为每一个客户端的连接发送一个单独的数据流，客户端只需连接到这个数据流，而不是连接到服务器上，就可观看直播，从而降低了使用带宽。2.3系统对客户端要求较低，可以通过两种方式点播课件[3]。一是在客户端可以通过安装好的WindowsMediaPlayer连接WindowsMedia服务器，点播需要的流媒体课件。在WindowsMediaPlayer中打开URL对话框并键入“mms：//WindowsMediaserver/file.asf”地址即可，也可在浏览器的地址栏中键入文件地址，实现课件点播。如果WindowsMedia服务器为使用http传送流式内容，则通过URL地址也可以连接服务器。通常情况是在html页面嵌入MicrosoftActiveX播放控件，用户可以通过浏览器打开服务器提供的页面[4−5]，直接播放流媒体文件，实现课件点播。3系统改进在实际应用课件系统过程中，发现随着用户访问量增加，系统效率降低，音视频传输延迟较大，甚至部分出现无限传输等待现象。原因在于WindowsMediaServices不能及时处理用户响应，导致用户等待，可以从以下两方面进行改进。3.1本系统使用的课件将屏幕分为三部分：教师·50·视频窗口、教师授课内容窗口、课件内容索引窗口（图2）。音视频文件约占整个课件大小的50%，而在实际播放课件时，因为教师是通过计算机授课，授课内容通过音频和计算机屏幕展示，很少有肢体语言，用户关注的主要内容是教师的声音和通过计算机屏幕展示的教案，因此在实际应用中弱化视频流传输甚至完全去掉视频流。分流方法是通过WindowsMedia工具对录制好的课件中音视频文件进行处理，保留音频，这样在进行流传输时，只传输音频，减少系统负载。正常情况下，一段500MB的课件经过分流后，大小约为200MB，可以将容量压缩50%左右，大大减少系统负载。实际应用中为保持课件的美观，可以将视频部分用教师授课图片代替。图2分流后的课件示意图3.2应用服务方面采用分布式课件服务器作负载均衡。气象远程教学网中员工ID分配是根据员工所在省份进行设计，各省有独立的ID识别码，通过ID可以区分员工所在省份。基于此一方面在部分省份设置分布式课件服务器作为试点，另一方面在主站增加课件服务器作负载均衡，分担远程教学网压力。设置分布式课件服务器前，员工登录教学平台后，由主站服务器提供课件访问服务，员工与主站服务器直接交互，负载集中在主站服务器上；设置分布式课件服务器后，员工访问远程教学网与设置前发现没有区别，实质的流程是员工登录教学平台后，系统根据员工ID判断员工所属省份，指向相应的课件服务器，在员工学习过程中，员工与分布式课件服务器交互，由分布式服务器提供课件访问服务，主站服务器压力减小（图3）。图3应用分布式课件服务器前后员工学习流程示意图对于没有设置分布式课件服务器的省份，由主站服务器群提供服务。因此，基于流媒体的课件点播系统可以描述为，由主站提供应用服务，各省设置的分布式课件服务器和主站分布式服务器群组成的流媒体课件点播系统。通过以上两方面的改进，远程教学网传输的是经过分流的流媒体课件，相同课件内容，传输流量减小，同时分布式课件服务器承担了主服务器部分负载，在整体系统性能方面有了一定程度提高。从各地学员的反应来看，大大减少了延迟，提高了系统效率，达到了预期目的。参考文献：[1][J]2006121−22[2][J]200277−8.[3][J]2003917−19.[4][J]2002714−16.[5]Windows[J]2004618−20.员工登陆进入教学平台学习……选择A省服务器学习选择N省服务器学习员工所属省份流媒体课件点播系统在气象远程教学中的应用作者：周超，于金源，任年民作者单位：山东省气象科学研究所,济南,250031刊名：山东气象英文刊名：JOURNALOFSHANDONGMETEOROLOGY年，卷(期)：2010，30(1)被引用次数：0次参考文献(5条)1.贺乾格流媒体技术及其在课件点播系统中的应用2006(1)2.邓文新远程中流媒体应用研究2002(7)3.王秋云.俄燕流媒体技术在远程教育中的应用2003(9)4.李华.曾珂.戴琼海流媒体技术浅议2002(7)5.赵新跃基于Windows平台的网络直播实时传输系统的实现2004(6)相似文献(10条)1.期刊论文高原.杨改学流媒体在远程教育中应用研究的综述-中国远程教育（综合版）2008,(6)远程教育是流媒体应用的一个重要领域,近年来国内关于流媒体在远程教育中应用的研究取得了不少成果,但对流媒体在远程教育中应用总体状况的研究却很少,笔者对相关资料进行了定量和定性分析研究,以求了解流媒体在远程教育中应用的现状,并把握其变化、发展的趋势.2.学位论文张胜兵远程教育中流媒体管理器的设计与实现2004远程教育是师生凭借现代信息网络技术与多媒体手段所进行的非面对面的教育.其中网络教育是现代远程教育的一个重要方面,它利用Internet的功能特性和丰富的资源来建立学习环境,以支持和促进学生的学习活动.流媒体可以通过Internet/Intranet实现对音像资料的点播或实时访问.当客户申请的内容回放时,在机器上不会留下内容的本地拷贝.在现代远程教育中,流媒体技术得到了大量应用,如何有效地管理数量正在不断增加的流媒体课件成为网络课程开发者必须面对的问题.微软的ASP.NET技术为Web程序与流媒体课件数据库的交互提供了完整的技术基础架构.该文提出了采用ASP.NET实现网络流媒体解决方案的具有普遍性的方法,设计和实现了一个应用于远程教育中的基于ASP.NET技术的流媒体管理器.该系统具有优秀的扩展性和可维护性,不但可以应用于远程教育中,而且可以移植到其他与流媒体相关的Web程序中而并不需要大的修改,这样的系统具有很强的实用价值.文章的研究内容主要包括以下几个方面:流媒体管理器的具体设计与实现;采用ASP.NET与流媒体服务器相结合的方法来建立流媒体管理器;通过扩展.NETFramework用户处理机制的方法实现站点的用户管理机制.3.期刊论文邓军.邱晨鹰远程教育中的重要角色--流媒体-职教论坛2005,(23)随着网络的发展,各种各样的流媒体在网络世界中扮演着越来越重要的角色,现在流媒体已被应用于远程教育中.介绍关于流媒体的基本概念及其技术原理.讨论流媒体的一些新格式以及它们对远程教育的影响.4.学位论文鄢小平基于网络的流媒体课件写作系统的设计与实现2005中央广播电视大学及其各级地方电大自成立以来，就是我国从事远程教育的主要机构。1999年，教育部高校开展现代远程教育试点，至今参加试点的高校已经达到68所，它们通过网络的形式为学生提供基于多媒体教学资源的学习，并通过网络进行交互。本文的主要工作就是围绕构建一个基于网络流媒体的课件写作系统，以支持广播电视大学和试点高校开展远程教育课程资源制作，并使学生通过网络浏览音视频资源，学习课程知识。本文着重阐述了该写作系统的设计、开发过程。首先对流媒体写作系统的核心技术——流媒体及其技术进行了详细阐述，并根据流媒体课件，主要是三分屏课件的功能需求提出了系统设计目标，对流媒体课件系统的整体框架进行了总体设计和功能说明，对流媒体课件写作系统、写作系统与电大在线教学平台的数据接口进行了详细地分析与设计。最后进行系统开发，包括界面设计，视、音频文件的处理，各种格式讲稿的处理、转换；视、音频与讲稿的同步实现等。解决了音、视频与Flash同步，音视频与HTML文件同步，视频与PPT同步，音视频与PPT同步的同时保留PPT原有显示效果等技术重点和难点。流媒体课件写作系统投入使用，大大降低了流媒体课件开发难度，尤其是三分屏课件的制作难度，为开展远程教育或网络教学的教师、培训人员自己制作出符合课程特点的三分屏课件提供了方便。本文共分5章，第1章绪论；第2章介绍远程教育多媒体教学资源简介；第3章介绍流媒体技术；第4章介绍系统总体设计；第5章介绍系统实现。5.期刊论文陈丽远程教育中流媒体课件的设计与制作-中国医