【正文】 提供校內(nèi)學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)課程，也為校外人士修業(yè)提供服務(wù)?，F(xiàn)在，美國“54％的學(xué)校能夠保證學(xué)生在正規(guī)學(xué)習(xí)時間外使用這種技術(shù)，98％的學(xué)校在放學(xué)后對學(xué)生開放多媒體教室，84％的學(xué)校能夠在課前保證學(xué)生使用，16％的學(xué)校周末也對學(xué)生開放多媒體教”。在亞洲，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)也已成為許多大學(xué)的發(fā)展重點，馬來西亞正在建設(shè)該國第一所虛擬大學(xué)；韓國放送通訊大學(xué)于1997年就已經(jīng)開始進行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的實驗；日本則早在1995年就啟動了100所中小學(xué)聯(lián)網(wǎng)實驗研究的重大項目。由此可見，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)在世界各國都受到了高度重視，正在有條不紊地展開和迅速發(fā)展。我國的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)起步較晚，但發(fā)展迅速。1998年，國務(wù)院批準了教育部《關(guān)于發(fā)展我國現(xiàn)代遠程教育的意見》，教育部批準了清華大學(xué)等四所高校開展現(xiàn)代遠程教育試點，現(xiàn)代遠程教育項目啟動。時至今日，試點院校已增至68所，招生規(guī)模上百萬，現(xiàn)代遠程教育試點對我國高等教育的改革和發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。從1995年推出第一個互聯(lián)網(wǎng)流媒體播放以來，流媒體應(yīng)用了爆炸性增長。據(jù)統(tǒng)計，目前互聯(lián)網(wǎng)每周約有4萬小時的廣播節(jié)目，34個電視臺提供點播服務(wù)。有近半數(shù)的跨國公司在內(nèi)部使用流媒體實現(xiàn)Web廣播。正如幾年前的IP網(wǎng)絡(luò)和Web技術(shù)，流媒體應(yīng)用正處于持續(xù)高速增長時期。根據(jù)國際權(quán)威機構(gòu)的調(diào)查顯示，流媒體的人數(shù)在2003已經(jīng)增加了65%，占整個網(wǎng)民的1/3，同時亞洲流媒體的訪問也 在不斷的增長。與用戶增長相呼應(yīng)，去年互聯(lián)網(wǎng)上視頻流媒體技術(shù)應(yīng)用增長幅度達251%。據(jù)Jupter Communications預(yù)測，流媒體市場將呈現(xiàn)巨大的收入潛能，其中為消費者服務(wù)將創(chuàng)收90億美元。這樣巨大的市場正吸引越來越多的企業(yè)參與競爭。隨著計算機技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，遠程教育的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段。第一階段是主要以圖片和文字為只要的載體，學(xué)習(xí)者通過Web瀏覽器獲取這些信息。第二個階段主要是以web數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，增加了音頻素材、Flash課件等。學(xué)生可以通過BBS、電子郵件的方式與教師進行離線式的雙向交流，這種方式和第一階段的方式相比，具有更好的交互性、更加生動、符合遠程教育的特點，但是其交互性缺乏一定的實時性，且網(wǎng)絡(luò)狀況的變化經(jīng)常造成課件下載的時間過長。第三階段就是以流媒體技術(shù)為基礎(chǔ)的流式傳輸階段，在該階段其特征是可以使音視頻信息邊下載邊瀏覽播放，因此流媒體技術(shù)更適用于現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。相信在未來一段時間內(nèi)經(jīng)濟實用、高質(zhì)量的流媒體點播系統(tǒng)將有迅速的發(fā)展，并逐漸成為校園網(wǎng)應(yīng)用的主流。雖然在經(jīng)過20幾年的發(fā)展，我國的遠程教育無論在規(guī)模層次上還是技術(shù)層面上都取得了較大的成就，但是與發(fā)達國家相比還是存在很大的差距的。為了縮短與發(fā)達國家在現(xiàn)代遠程教育領(lǐng)域的距離，為了實施《面向21世紀教育振興行動計劃》，為了適應(yīng)我國高等教育大眾化趨勢的需要和為社會成員提供終身學(xué)習(xí)的機會，為給農(nóng)村和邊遠地區(qū)提供適應(yīng)當(dāng)?shù)氐慕逃?，進行基于流媒體技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)課件點播系統(tǒng)的研究工作是十分有必要的?；诹髅襟w技術(shù)的課件點播系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要有以下幾方面：1)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化,我們通過網(wǎng)絡(luò)人們建立了虛擬教室、虛擬圖書館、虛擬大學(xué)等。2)智能化：這樣就可以讓遠程教學(xué)也可課堂教學(xué)一樣交互自由、生動活潑，課件在設(shè)計時就能夠具備智能化的特點了。3)虛擬現(xiàn)實化和超媒體化：它能超越物理和時空的局限性，使學(xué)習(xí)者在遠程教學(xué)和實習(xí)中獲得身臨其境的感覺。它呢能夠讓越來越多的多媒體教學(xué)軟件采用超媒體的結(jié)構(gòu)來組織教學(xué)信息，超媒體是一種非線性的信息結(jié)構(gòu)?；诔襟w的課件可以在每一個結(jié)點處提供多個不同的選擇，易于實現(xiàn)“學(xué)習(xí)者控制”的個性化教學(xué)策略，將課件流程的控制權(quán)教給學(xué)生。學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自己的興趣、知識經(jīng)驗、任務(wù)需求和學(xué)習(xí)風(fēng)格來有選擇性的使用信息。4)遠程教育：將信息從教室端傳遞到遠程的學(xué)生端，需要傳遞的信息包括各種類型的數(shù)據(jù)，如音視頻、文本、圖片等。由于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)帶寬的 限制，流媒體無疑是最佳的選擇。5)寬帶視頻點播：隨著計算機的發(fā)展，VOD技術(shù)逐漸應(yīng)用于局域網(wǎng)及有線電視網(wǎng)絡(luò)中，雖然VDO技術(shù)趨于完善，但是音視頻的信息的龐大量對其發(fā)展還是有點阻礙的。6)互聯(lián)網(wǎng)直播：從互聯(lián)網(wǎng)上直接收看體育賽事、商貿(mào)展覽等。網(wǎng)絡(luò)帶寬問題一直困擾著互聯(lián)網(wǎng)直播的發(fā)展，隨著寬帶網(wǎng)的不斷普及和流媒體技術(shù)的不斷改進，互聯(lián)網(wǎng)直播已經(jīng)從試驗階段走向了實用階段，并能夠提供較滿意的音視頻效果。流媒體技術(shù)現(xiàn)在在互聯(lián)網(wǎng)中從當(dāng)?shù)慕巧絹碓街匾?。無論是從技術(shù)還是市場上考慮，互聯(lián)網(wǎng)直播是流媒體眾多應(yīng)用中最成熟的一個。7)視頻會議：視頻會議是流媒體技術(shù)使用的一個重要方面。市場上的視頻會議系統(tǒng)有很多，這些產(chǎn)品基本都支持TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，但采用流媒體技術(shù)作為核心技術(shù)的系統(tǒng)并不占多數(shù)。流媒體并不是視頻會議的必要選擇，但是流媒體及時的出現(xiàn)為視頻會議的發(fā)展起著重要的作用。流媒體技術(shù)具有如此好的優(yōu)勢以及市場活力，因此在現(xiàn)代教育手段中引進流媒體技術(shù)是一個明智的抉擇。 本文研究的主要內(nèi)容 本文主要是研究流媒體技術(shù)如何才能在最低的成本的情況下，在網(wǎng)格教學(xué)系統(tǒng)獲取最大的應(yīng)用效果。 本論文的組織結(jié)構(gòu)全文共八章，第二章是對流媒體的技術(shù)原理、播放方式、文件格式以及關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進行了闡述。第三章對流媒體技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)中應(yīng)用的總體設(shè)計，該章節(jié)中對Windows Meida Service的各組成部分進行了闡述以及其在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用中的總體設(shè)計。第四章是給出了流媒體技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)中的詳細設(shè)計，其中有組成課件流媒體子系統(tǒng)的客戶端的設(shè)計與實現(xiàn)。第五章是可視化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)在實際應(yīng)用中的測試與操作展示。最后是全文總結(jié)，并指出進一步要做的工作。 本章主要是概述了基于流媒體技術(shù)的可視化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)在實際應(yīng)用中的背景、現(xiàn)狀、意義，以及基于流媒體技術(shù)的課件點播系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。第二章 需求分析 ,分析了流媒體技術(shù)的特點,以及流媒體技術(shù)應(yīng)用于遠程教學(xué)系統(tǒng)中的優(yōu)勢,提出了基于流媒體技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的基本架構(gòu),包括系統(tǒng)的基本組成、應(yīng)具備的功能和系統(tǒng)的特點.。為此應(yīng)時代需求，教育部推出了“遠程教學(xué)支撐環(huán)境”項目，將發(fā)展起來的流媒體技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)系統(tǒng)中，為網(wǎng)上實現(xiàn)音頻、視頻的開發(fā)和傳輸提供了有力的支持。具體的應(yīng)用用例圖如下：學(xué)習(xí)管理教學(xué)管理系統(tǒng)管理網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)查詢登錄認證流媒體服務(wù)器圖21 流媒體具體應(yīng)用用例圖 經(jīng)濟可行性分析將流媒體技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)系統(tǒng)中是秉著節(jié)省成本和能夠?qū)嵱玫那疤嵯陆⒌?，這樣我們才能營造一個較好的工作環(huán)境，同時是該系統(tǒng)資源得到最合理有效的應(yīng)用。 技術(shù)可行性分析流媒體技術(shù)在教學(xué)過程中進行點播或者是進行遠程教育，提出技術(shù)運用的一個實用系統(tǒng)，所以其應(yīng)該達到以下目標：1)先進性：先進的設(shè)計思想、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、開發(fā)工具，采用市場覆蓋率高、標準化和技術(shù)成熟的軟硬件產(chǎn)品2)實用性：在設(shè)計時時應(yīng)充分考慮利用和保護現(xiàn)有資源，充分發(fā)揮設(shè)備效益，要保證系統(tǒng)和應(yīng)用軟件全中文界面，且功能完善，界面友好，兼容性強，使用戶最方便地實現(xiàn)各種功能。3)開放性：系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)采用開放技術(shù)、開放結(jié)構(gòu)、開放系統(tǒng)組件和開放用戶接口，以利于系統(tǒng)的維護、擴展升級及與外界信息的溝通。4)適應(yīng)性：采用積木式模塊組合和結(jié)構(gòu)化設(shè)計，使系統(tǒng)配置靈活，使流媒體技術(shù)在教學(xué)系統(tǒng)中運用具有強大的可增長性和強壯性，方便管理和維護。5)可擴展性：該系統(tǒng)的研發(fā)規(guī)劃設(shè)計要滿足社會不斷發(fā)展的要求，還要滿足因技術(shù)發(fā)展需要而實現(xiàn)低成本擴展和升級的需求。6)可靠性：具有容錯功能，能滿足網(wǎng)絡(luò)所在地環(huán)境、氣候條件，抗干擾能力強，對網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計、選型、安裝、調(diào)試等各環(huán)節(jié)進行統(tǒng)一規(guī)劃和分析，確保系統(tǒng)運行可靠。7)安全性：提供多層次安全控制手段，建立完善的安全管理體系，防止數(shù)據(jù)受侵擊和破壞，并有可靠的防病毒措施和阻擋不良信息進入的措施。8)經(jīng)濟性：著眼于近期目標和長期的發(fā)展，選用先進的設(shè)備進行最佳性能組合，利用有限的投資使流媒體技術(shù)在教學(xué)系統(tǒng)中發(fā)揮最大的作用。 法律可行性分析本系統(tǒng)的設(shè)計沒有違反國家的相關(guān)法律及法規(guī)，因此在法律方面具有可行性和保護性。 隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)帶給人們更多形式的信息模式。從圖片到各種形式的網(wǎng)絡(luò)視頻、三維動畫，人們的視聽感覺器官在網(wǎng)絡(luò)上得到了很大的滿足。近年來，為了解決文件下載時間過程的問題，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)多媒體化的發(fā)展趨勢，一種新興的技術(shù)應(yīng)運而生，即流媒體技術(shù)。流媒體技術(shù)就是把連續(xù)的影像和聲音信息經(jīng)過壓縮處理后放上網(wǎng)站服務(wù)器,讓用戶一邊下載一邊觀看、收聽，而不要等整個壓縮文件下載到自己的計算機上才可以觀看的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。該技術(shù)先在使用者端的計算機上創(chuàng)建一個緩沖區(qū)，在播放前預(yù)先下一段數(shù)據(jù)作為緩沖，在網(wǎng)路實際連線速度小于播放所耗的速度時，播放程序就會取用一小段緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)，這樣可以避免播放的中斷，也使得播放品質(zhì)得以保證。流媒體技術(shù)跟傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)媒體播放方式具有如下的特點：1)啟動延時短：當(dāng)用戶點擊播放連接時，只需要一段較短的預(yù)置時間，文件就可以開始播放了。2)所需帶寬?。河捎诙嗝襟w文件經(jīng)壓縮后體積大大縮小，所以傳輸?shù)膸捯笠草^低，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下甚至用ADSL撥號上網(wǎng)的用戶也可以進行視頻點播。3)存儲空間?。翰恍枰獙⒍嗝襟w文件全部下載到本地在播放，而是采用邊傳輸邊播放方式，播放過的信息即可以丟棄。因此只需在本地啟用一個很小的臨時存儲空間了。4)可以進行雙向交流：由于是流媒體服務(wù)器與用戶端媒體播放器之間的交流可以是雙向的，服務(wù)器在傳送數(shù)據(jù)時還可接受用戶發(fā)送來的反饋信息，在播放期間雙方一直保持聯(lián)系。5)保護知識產(chǎn)權(quán)：在保護知識產(chǎn)權(quán)方面，流媒體技術(shù)使得用戶不能隨意下載網(wǎng)絡(luò)媒體資料文件，不能隨意傳播獨特的媒體內(nèi)容，這對于媒體資源的產(chǎn)權(quán)達到了一定的安全保護作用。隨著新技術(shù)的發(fā)展，流媒體技術(shù)解決了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)媒體播放方式的弊端。它不僅在速度上由于傳統(tǒng)方式，更重要的是在保護知識產(chǎn)權(quán)，彌補了遠程教學(xué)方面的不足之處。流媒體的傳輸?shù)膶崿F(xiàn)需要緩存。因為Internet以分組傳輸為基礎(chǔ)進行斷續(xù)的異步傳輸，對一個實時的A/V源或存儲的A/V文件。在傳輸中它們要被分解為許多的分組，由于網(wǎng)絡(luò)是動態(tài)變化的，各個分組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(fā)的數(shù)據(jù)分組有可能后到。為此，使用緩存系統(tǒng)來彌補延遲和抖動的影響，并保證分組的順序正確，從而使媒體數(shù)據(jù)能連續(xù)輸出，而不會因為網(wǎng)絡(luò)暫時擁塞使播放出現(xiàn)停頓。流媒體傳輸?shù)膶崿F(xiàn)需要合適的傳輸協(xié)議。由于TCP需要較多的開銷，因此不太適合傳輸實時數(shù)據(jù)。在流媒體傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方案中，一般采用HTTP/TCP來傳輸控制信息，而用RTP/UDP來傳輸實時聲音數(shù)據(jù)。流式傳輸?shù)幕驹砣缦聢D所示，其具體傳輸過程如下：1)用戶選擇某一流媒體服務(wù)后，Web瀏覽器與Web服務(wù)器之間使用HTTP/TCP交換控制信息，以便把需要傳輸?shù)膶崟r數(shù)據(jù)從原始信息中檢索出來。2)在客戶機上的Web瀏覽器啟動A/V Helper程序，使用HTTP從Web服務(wù)器檢索相關(guān)參數(shù)對Helper程序初始化，A/V播放器進行初始化。這些參數(shù)可能包括目錄信息以及A/V檢索相關(guān)的服務(wù)器地址等。3)用從Web服務(wù)器檢索出來的相關(guān)服務(wù)器的地址定位A/V服務(wù)器。4)A/V播放器與A/V服務(wù)器之間交換A/V傳輸所需的實時控制協(xié)議，它與CD播放器或VCRS所提供的功能相似，RTSP提供了操縱播放、快進、暫停等功能。5)A/V服務(wù)器使用RTP/UDP協(xié)議將A/V數(shù)據(jù)傳輸給A/V客戶程序，這樣一旦A/V數(shù)據(jù)抵達客戶端的話，A/V播放器就可以播放我們所需要的數(shù)據(jù)了。但是需要注意的是在流式傳輸中，使用RTP/UDP和RTSP/TCP兩種不同的通信協(xié)議與A/V服務(wù)器建立聯(lián)系，是為了能夠把服務(wù)器的輸出重定向到一個不同于運行A/V Helper程序所在客戶機的目的地址。這樣就可以將專用服務(wù)器與播放器相結(jié)合來實現(xiàn)流式傳輸。 Web 瀏覽器Web 服務(wù)器A/V播放器A/V服務(wù)器1：HTTP/TCP3：定位2： 啟動4：RTSP/TCP(UDP)5：數(shù)據(jù)流：RTP/UDP在網(wǎng)絡(luò)上，流式傳輸定義很廣泛，現(xiàn)在主要是指通過網(wǎng)絡(luò)傳輸媒體的技術(shù)總成，其特定含義為通過Internet將影視節(jié)目傳送到PC機。流式傳輸是流媒體實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)流式傳輸有兩種方法：實時流式傳輸和順序流式傳輸。一般來說，如視頻為實時廣播或使用流式傳輸媒體服務(wù)器，或者是應(yīng)用如RTSP的實時協(xié)議，即是實時流式傳播。但是是使用HTTP服務(wù)器傳輸文件，即通過順序流發(fā)送。1)實時流式傳輸：網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)中的實時授課的功能就要用到實時流式傳輸。實時流式傳輸指保證媒體信號帶寬與網(wǎng)絡(luò)連接匹配，使媒體可被實時觀看到。實時流與HTTP流傳輸方式不同，它需要專用的流媒體服務(wù)器與傳輸協(xié)議。實時流式傳輸一般是實時傳送，特別適合現(xiàn)場時間直播，如：實時授課。理論上，實時流一經(jīng)播放就可不停止，但實際上，如果帶寬不夠則可能會發(fā)生暫停事件。實時流式傳輸必須連接帶寬，這意味著以ADSL速度連接時圖像質(zhì)量比較差。而且由于出錯丟失的信息被忽略掉，網(wǎng)絡(luò)擁擠或出現(xiàn)問題時，視頻質(zhì)量很差。如想要保證音視頻質(zhì)量，順序流式傳輸也許更好。實時流式傳輸需要特定服務(wù)器，如：Windows Media Server。這些服務(wù)器可以用來對媒體發(fā)送進行更多級別的控制，因而系統(tǒng)設(shè)置、管理比標準的HTTP服務(wù)更復(fù)雜。實時流式傳輸還需要特殊的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，在遠程教學(xué)系統(tǒng)中腰用到這些協(xié)議。如實時傳輸協(xié)議(RTP)與RTCP(Real Time Transfer Control Protocol),實時流協(xié)議RTSP以及常用的應(yīng)用層協(xié)議HTTP等。RTP是針對網(wǎng)絡(luò)上傳輸多媒體數(shù)據(jù)流的傳輸協(xié)議，適用于在一對一或者是一對多的傳輸情況下工作，可以提供時間信息并實現(xiàn)流同步；實時傳輸控制協(xié)議RTCP和RTP配合工作，提供流量控制和擁塞控制服務(wù)；RTSP是由Real Networks和Netcape共同提出的，RTSP定義了一對多應(yīng)用程序如何應(yīng)用IP網(wǎng)絡(luò)傳輸多媒體數(shù)據(jù)，RTSP在協(xié)議體系結(jié)構(gòu)上位于RTP和RTCP之上，與HTTP相比，RTSP是雙向的，使用RTSP時，客戶端和服務(wù)器都可以發(fā)出請求。2)順序流式傳輸：順序流式傳輸是順序下載，在下載文件同時用戶可觀看在線媒體，