1、612流媒体技术与远程教育Streaming Media Technology and Distance Education郭建才华南师范大学教育信息技术学院 E-mail: 多媒体与网络技术的飞速发展，产生了新型的传播媒体流媒体。流媒体的出现彻底改变了传统因特网只能表现文字和图片的缺陷，它集音频、视频及图文于一体，使之成为未来因特网应用的主流。流媒体技术的产生与发展，必将对远程教育的发展产生重要影响。本文简要介绍了流媒体技术的基本原理、三种流行的流媒体格式，并介绍了流媒体技术的教学特点以及它在远程教育中的应用。关键词：流媒体 远程教育1 引言随着多媒体、网络技术的迅猛发展，新的传播媒体不断涌
2、现，继多媒体、网络技术之后，又出现了一个新的传播媒体，这就是流媒体。流媒体是指采用流式传输方式在因特网上播放的媒体格式，流媒体通过将动态多媒体文件分成小数据包进行压缩传输，用户不必等待整个文件下载完毕，只须经过几个数据包的缓冲便可在后台的下载过程中开始文件播放，大大缩短了等待的时间。和常规视频媒体不同，流媒体可边下载边播放。以宽带为基础，流媒体不仅可以进行视频点播，还能够提供真正互动的视频节目，如互动游戏、三维动画等。宽带流媒体彻底改变了传统因特网只能表现文字和图片的缺陷，它集音频、视频及图文于一体，使之成为未来因特网应用的主流。目前流媒体技术的应用主要有基于宽带和窄带两种方式。窄带方式包括多
3、媒体新闻的直播、远程教学、远程医疗等。宽带方式包括视频点播、电子商务、网络电视、KTV、企业内部公告广播、培训、多媒体 IDC 等。流媒体技术的飞速发展，必将对远程教育的发展产生极其重要影响。2 流媒体技术2.1 流媒体技术原理流媒体是指采用流式传输的方式在 Internet 上播放的媒体格式。流式媒体在播放前并不下载整个文件，只将开始部分内容存入内存，流式媒体的数据流随时传送随时播放，只是在开始时有一些延迟。流媒体实现的关键技术就是流式传输。流式传输方式是将整个视音频及 3D 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、实时传送。在采用流式传输方式的系统中，
4、用户不必像采用下载方式那样等到整个文件全部下载完毕，只需经过几秒或十几秒的启动延时，即可在用户的计算机上对压缩的视音频、3D 等多媒体文件解压后进行播放，当视音频文件在用户机上播放时，文件的剩余部分在后台从服务器继续下载，流式传输避免了用户必须等待整个文件全部从 Internet 上下载才能观看的缺点。流媒体传输的主要协议有：实时传输协议 RTP（Real-time Transport Protocol） 、实时传输控制协议 RTCP（Real-time Transport Control Protocol） 、实时流协议 RTSP（Real-time Streaming Protocol）
5、。 6132.2 流媒体格式目前使用较多的流媒体格式主要有 Real Networks 公司的 Real Media、Apple 公司的 QuickTime 和Microsoft 公司的 Windows Media。2.2.1 Real systemReal System 由媒体内容制作工具 Real Producer、服务器端 Real Server、客户端软件（Client Software）三部分组成。其流媒体文件包括 RealAudio、Real Video、Real Presentation 和 Real Flash 四类文件，分别用于传送不同的文件。Real System 采用 S
6、ure Stream 技术，自动地并持续地调整数据流的流量以适应实际应用中的各种不同网络带宽需求，轻松在网上实现视音频和三维动画的播放。Real System采用的是 REAL 专用压缩算法，最近又增加了 RA8 压缩算法。由于其成熟稳定的技术性能，因特网巨人美国在线（AOL） 、ABC 、AT&T、Sony 和 Time Life 等公司和网上主要电台都使用 Real System 向世界各地传送实时影音媒体信息以及实时的音乐广播 1。2.2.2 Windows Media TechnologyWindows Media Technology 是 Microsoft 提出的信息流式播放方案。
7、其核心是 ASF（Advanced Stream Format）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数据格式。ASF 支持任意的压缩/解压缩编码方式，并可以使用任何一种底层网络传输协议，具有很大的灵活性。Microsoft 已将 Windows Media 技术捆绑在 Windows2000 中。Windows Media Technology 由 Media Tools、Media Server 和 Media Player 工具构成。Media Tools 则由创建工具和编辑工具组成，创建工具主要用于生成 ASF 格式的多媒体流，包括 Media En
8、coder、Author 、Vid To ASF、Wav To ASF、Presenter 五个工具；编辑工具主要对 ASF 格式的多媒体流信息进行编辑与管理，包括后期制作编辑工具 ASF Indexer 与 ASF Chop，以及对 ASF 流进行检查并改正错误的 ASF Check。Media Server 可以保证文件的保密性，不被下载，并具有多种文件发布形式和监控管理功能。Media Player 则提供流信息的播放功能。Windows Media WM8 格式采用 MPEG4 压缩编码。2.2.3 QuickTimeApple 公司的 QuickTime 由服务器 QuickTime
9、 Streaming Server、带编辑功能的播放器 QuickTime Player（免费） 、制作工具 QuickTime 4Pro、图像浏览器 Picture Viewer 以及使 Internet 浏览器能够播放QuickTime 影片的 QuickTime 插件等组成。 QuickTime4 支持两种类型的流：实时流和快速启动流。使用实时流的 QuickTime 影片必须从支持 QuickTime 流的服务器上播放，是真正意义上的 Streaming Media，它使用实时传输协议（ RTP）来传输数据。快速启动影片可以从任何 Web Server 上播放，使用超文本传输协议（HT
10、TP）或文件传输协议（FTP）来传输数据。QuickTime 压缩编码可以选择包括H.263 在内的多种编码，但以 Sorenson Video 为主，由 5.0 开始已经采用了 MPEG-4 压缩技术。除了上述三种流媒体格式外，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 Meta Stream 技术。3 流媒体系统的组成流媒体教学系统大致由下面五个功能模块组成：（1）教学内容的采集：教学节目源可以是摄像机、录象机、DVD、VCD 光盘、卫星信号等。 （2）视音频教学内容的捕获和压缩编码：硬件一般为视音频捕获卡
11、，编码软件可采用 Real Producer、MS Media Encoder 等。 （3）教学内容的编辑与索引：对采集的视音频教学内容进行编辑修改、归档、做索引。例如可以采用 Virage Video Logger 对视频文件做索引。 （4）教学内容的存储和播放：对于少量教学节目可使用文件系统，如果教学节目量很大，就必须采用数据库管理系统，用数据库存储视音频教学节目。视频服务器软件可采用 real server 或 MS Media Service 等。 614（5）教学内容管理、发布：发行模块负责将教学节目提交到网页，或将视频流地址邮寄给用户。教学内容管理主要完成视音频教学节目的存储、查询
12、；用户管理包括用户的登记和授权。4 流媒体技术的教学特点4.1 教学信息的交互性我国远程教学的最大特点是，师生异地分离，学生的学习是以电视、文字教材为主要媒体，教学信息的传输是单向传播，是点对面的广播，学生无法控制教学媒体，教师与学生缺乏及时的沟通渠道。流媒体技术则可以解决上述问题，因为流媒体信息不仅可以点对面的传播，而且可以点对点的传播。学生可以对流媒体中的视/音频流进行快倒、快进或暂停等交互操作。利用流媒体的视频会议和视频点播功能，教师与学生、学生与学生、学生与媒体之间可以进行全方位的交互3。4.2 教学信息的实时性利用流媒体可以在网络上实时直播视频/音频教学信息，也可以实时直播电子文档和
13、电子屏幕信息，远处的学生可以同步获得直播课堂的教学内容。4.3 教学资源的丰富性流媒体技术为学生提供丰富教学资源，通过流媒体的网络课程直播、点播功能，学生可以在网上获取知识，从而达到资源共享的目的。如果将现有的各学科的教学录像带、VCD、DVD 教学资料转成流媒体数据存放在服务器中，则可以组成庞大的教学资源库，学生足不出门便可方便、快捷地调用所需的流媒体教学信息。 4.4 教学系统的开放性首先，教学时空是开放的。流媒体彻底打破了时、空的限制，在学习时间上，学生可以根据自己的实际情况，选择合适的时间进行学习，这比传统的远程教学要求学生在同一时间内收视学习要灵活得多。在学习地点上，只要有 PC 机
14、及可上网的地方，都是学习的场所，学生无论在单位、学校、宿舍或家里，都可以利用计算机选择合适的教学内容进行学习。其次，学习对象的开放。网络对每一个学习者来说，都是公平、平等的，无论职位高低、贫富贵贱、年龄大小，种族不同，都可以利用流媒体进行学习。5 流媒体技术在远程教育中的应用流媒体技术在远程教育中的应用有以下三个方面：（1）在线直播教学流媒体技术可以利用网络来现场直播课堂教学的内容，学生在网络的任何一个接入点都能实时观看到现场直播教学。基于流媒体的在线直播教学不需要事先存储流媒体文件，即可将视/音频数字化后直接广播，而且还可以实时直播电子文档和电子屏幕信息，做到视频/音频信息和电子文档直播信息
15、完全同步。学生在看到教师的图像、听到他的声音的同时，也可以看到教师讲课的 PPT（PowerPoint ）图片 2。在教师翻转 PPT 的时候，学生的 PPT 图片也自动翻转。其制作方法是用摄像机拍摄教师讲课的图像和声音，然后将教师的讲课的视音频信号及 PPT 文件，利用 Windows Media 提供的 Encoder(压缩)工具，在声音中插入 Marker，在声音播放的过程中，这些 Marker 就会同步地翻转 PPT 图片，使声音和 PPT 图片保持同步。现场直播的教学过程结束后，可以生成基于流媒体方式的教学节目，存储到服务器上，学生可以随时从服务器上点播在课堂上没听明白的内容，直至完
16、全理解教学内容为止。615（2）点播自主学习将各种教学内容转换成流式文件存储在流媒体服务器中。学生可以根据自己的实际情况，选择合适的时间，通过上网访问相应的服务器，进行自主学习。学生可以自主控制学习进程，例如对学习内容进行快倒、快进、暂停等多种交互控制。在这种学习方式中，学生完全掌握学习的主动权，可以根据自己的情况，自由选择教学内容、教学进度，学生不再是被动地接受知识，而是积极主动地参与到学习过程中。（3）异地协作学习利用流媒体的视频会议或可视电话功能，异地教师、学生可以通过交流、讨论等活动，进行协作式学习。远程教育与学校教育之间明显的差别是：在传统的远程教育中，师生之间、学生之间缺乏交流讨论
17、，无法营造良好的学习氛围，从而影响了教学效果。情感和思想的交流是教育的一个重要方面，一个好的教师不仅用他的才学来教育学生，也用他的思想来影响学生。流媒体的视频会议功能为异地师生之间、学生之间的交流、讨论提供了条件。学生在学习过程中，可以就大家感兴趣的问题进行讨论，交流自己学习的心得体会，供其他同学借鉴，使大家相互促进、相互启发、开阔思路、共同提高，从而营造良好的学习氛围，激发他们的创造性灵感，培养他们的创造性思维。通过协作学习，使他们的知识得到重新建构，从而产生新的知识，拼发出创造性火花。6 结论尽管目前由于 Internet 带宽限制，利用流媒体技术在 Internet 上传输的实时视频质量
18、还不是很高，但是，随着网络带宽的增加尤其是接入速率的提高，会出现具有全屏幕电视质量的流媒体视频节目。最近，微软公司在“东部流媒体”会展发上公布了其新一代的流媒体播放软件Corona 的测试版。据称，Corona 可以以接近家庭影院系统的质量在因特网上播放影音内容。我们相信，随着宽带流媒体技术的发展，流媒体这一集多媒体与网络技术的优势于一体的新型媒体，必将成为重要的远程教育媒体。参考文献1 网络流媒体技术大全. http:/2 郭建才.交互电视与远程教学.电化教育研究.2000.（3）.3 何平.流媒体技术在校园网中的应用.天津职业技术师范学院学报.2000.（12）.The rapid dev
19、elopment of multimedia and network technology has given birth to streaming media, which is a new type of spreading medium. And the birth of streaming media has completely changed the limitation of the traditional internet which can only present characters and pictures .It will possibly become a main
20、 stream of the internet-using field in the future due to its perfect functions equipped with not only audio and visual frequency but also with picture and word effects. Obviously, the birth and development of streaming media technology will have an important effect on distance education. This paper briefly explains the basic theory of streaming media technology, and three most popular video formats based on technology, Also elaborated its peculiarity of teaching and the applications in the distance education.
