流媒体技术在多媒体远程教学支撑环境系统中的应用

摘要: 远程教学经历了传统的两个阶段，即以印刷品为媒介的函授阶段和以广播集电视为主要媒介的广播电视阶段，发展到了今天的以计算机网络为主要媒介的现代远程教育阶段。随着计算机网络软硬件技术的发展和普及，远程教育将逐渐向网上教学的方向发展。

一、 前言
远程教学经历了传统的两个阶段，即以印刷品为媒介的函授阶段和以广播集电视为主要媒介的广播电视阶段，发展到了今天的以计算机网络为主要媒介的现代远程教育阶段。随着计算机网络软硬件技术的发展和普及，远程教育将逐渐向网上教学的方向发展。
应时代需求，教育部推出了“远程教学支撑环境”项目。不久前发展起来的流媒体技术为网上实现音频、视频的开发和传输提供了有力的支持，我们开发的这套远程教学支撑环境系统中成功地应用了该技术。

二、基于流媒体技术的多媒体远程教学支撑环境系统
我们利用流媒体技术开发了这套多媒体远程教学支撑环境系统。它由服务器端、教师端、学生端构成，具有实时授课，点播和在线交互等功能。
1、 系统组成
本系统包括一个主要用VC 编制的网络教学支撑环境，由服务器端、教师端、学生端构成。它不但支持多个学生同时上课，而且支持多个教师端同时授课。
2、硬件配置
由于本系统具备音视频功能，所以至少要在教师端配备摄像头、视频采集卡、麦克风、声卡等设备，要实现教师和学生、学生和学生之间的交互，学生端也要配备相应设备。
3、软件配置
系统运行在TCP/IP网络上，如果要使用多播方式还需要相应的路由器支持。同时系统需要访问数据库来获得用户身份信息，故还需要相应Microsoft SQL Server数据库支持。
4、系统各部分功用
1) 服务器端用Microsoft Media Server为系统提供音/视频广播服务。
2) 教师端运行Microsoft Media Encoder对教师的声音及图像进行编码并发送到服务器进行广播。教师端同时运行讨论程序服务端和白板程序服务端，为讲课提供提问、白板等功能的支持。教师端运行网络教学支撑平台的教师端程序，通过ODBC数据源验证教师身份后，为讲课提供前端支持。
3) 网络教学支撑平台主界面的最顶端是主菜单和工具栏。左上角的较大区域是教案区，教师的超文本教案可以在这里方便的浏览，在教师浏览的同时学生端会自动同步。左下角是提问和讨论区，提供学生讨论和提问以及教师发布信息用。右上角是几个功能按钮。第一个是“电子白板”。第二个按钮是“补充/回主教案”，教师可以随时从这里转到临时补充的教案页面或回到主教案。第三个按钮是“允许提问”按钮，在缺省状态下学生只能听课，不能提问，当教师点击该按钮后学生端的“举手提问”按钮会自动打开，学生此时才可以向教师提问。右边中部的列表框显示的是在线用户，同时用“教师”、“学生”区分用户身份。右下区域是Media区，显示的是教师的实时授课图像，并播放相应声音。
d) 学生端运行网络教学支撑平台的学生端程序，通过ODBC数据源验证学生身份并正确选课后进入网络教学支撑平台主界面，为讲课提供前端支持。学生可以收听教师的实时授课或广播，可以点播课件内容，也可以和教师进行在线交互。
5、系统主要功能的其实现
1）点播单播
该功能使得学生可以向服务器请求特定课件数据流的播放，学生可以自行选择学习内容，不受时间地点的限制，并且可以控制开始、暂停、前进和后退等播放过程。其实现如下：
首先要制作课件。这里，课件的制作有两种方式，一种是在教师端用Windows Media Encoder 将教师的授课实况直接制作成ASF文件；另一种是在任意配备相关软件的PC机上用Windows Media Author 将录制好的其它格式的音视频数据文件转换成ASF文件。这两种方式都需要用Mdia ASF Indexer 对ASF 添加标记(Marker)和描述(Script)，并在事后将其放到媒体服务器的发布点上。然后，发布ASF文件。这时，媒体服务器启动Media Unicast Service服务模块，并且工作在On-Demand Unicast 模式下，用MMS协议发布ASF文件。最后，客户端用内嵌的Windows Media Player接受和播放信息。
2）实时授课
服务器端预先发布教学安排，按安排播发教学内容。学生定时被动的听课。教师端用摄像机和麦克风等采集教师的实时授课现场信息，并用Windows Media Encoder直接制作成ASF流，用MSBD协议送到媒体服务器的广播站上进行实时广播。同时，Media Server的启动Station Service服务模块，直接发布ASF流；客户端用内嵌的Windows Media Player接受和播放ASF流。
3）在线交互
学生可以进行电子举手，教师可以向学生发出和收回发言权。由于实时答疑涉及到网上音视频交互问题，本系统采用了与H.323协议有关的其它技术，在此不再详述。

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