流媒体技术及其在远程教学中的研究
王慧慧
（盐城纺织职业技术学院机电工程系江苏盐城 2 2 4 0 0 0 ）
摘要：受网络带宽的限制，许多网络课件下载耗时长，而且下载时需占用本机的大量存储空间，所以很多课件都以静态文本的形式放在网上，比较乏味。借助于流媒体技术边下载边播放，可以实现高效的远程教学。
关键词：流媒体点播 单播 远程教学
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2009)12(c)-0011-01
目前，我国基于网络的远程教学模式主要是在一些静态网页的基础上，以脚本语言编写动态控制的形式发布网络教育信息，但这已不能满足人们的最新需要，人们希望能在师生之间不受时空限制地进行对话，能进行视/音频课件的播放。流媒体技术的迅速发展使远程教学的发展上了一个新的台阶。流媒体技术出现之前，网上提供的用于娱乐或远程教学用的视/音频文件都要从相应的服务器上下载后才能播放，但因受网络带宽的限制，下载时间较长，延迟较大，对于视频点播、远程教学等对实时性要求较高的相关应用来说不实用，而流媒体技术具有一边接收一边播放的特点，用户不需要等到文件全部下载完毕，只要经过很短的启动延时就能观看或收听，大大节约了用户计算机上的存储空间。
1 流媒体技术简介现今有很多技术都能在网络上发布视/音频信息，但一般都要求用户先将相应文件下载到本地磁盘，然后用媒体播放器进行播放。这些文件所包含的数据量一般都比较大，当用户接入网络的速度较低时，即使是一个很短的视/音频文件，下载时都可能要经过很长的时间，而且，下载后还要占用大量的本地资源。流媒体技术是一种可以将视/音频文件在网络上以实时、在线的方式进行观看或收听的技术，是集流媒体数据的采集、压缩、存储、传输，以及网络通信等技术为一体的新兴技术。采用这种技术之后，用户在播放之前没有必要下载整个视频或音频文件，只要把开头涉及的相关内容装到内存中，经过极短的启动延时之后就可以进行观看或收听。当声音、图像等实时信息在客户机上播放时，后续部分会在后台从服务器端继续下载，另外，流媒体数据在客户端播放结束之后，用户不会将它保存在自己的电脑中，这也有利于对媒体数据版权的保护。任何一个实时视/音频（A/V）源或已存储的A/V文件，在网上进行传输的过程中都会被分解为许多包，而每个数据包选择的路由有可能不同，因而到达客户端的时间也有可能会造成错乱。为此，在进行流式传输时要引入高速缓存，并保证数据包到达客户端的正确次序，从而使相应数据连续输出，而不会因为网络的暂时拥塞而影响播放效果。在采用缓存技术时会减少传输过程中的数据延迟，从一定程度上保证了数据播放的实时性，满足了客户的要求。通常，高速缓存所需的空间并不大，因为可以通过丢弃已经播放的内容，空出一部分高速缓存的空间，从而继续缓存将要播放的内容。流媒体传输采用了特殊的压缩/解压缩技术，流媒体文件在播放时，相应的播放器对文件进行解压。文件在进行压缩时，在不影响播放质量的前提下，可以舍弃一些不必要的数据，因此流媒体文件会比其他类型的媒体文件小得多。
2 流媒体的播放方式流媒体的播放主要可以采用以下几种方式：（1）单播：客户机与服务器之间用点对点的连接，需要建立独立的数据传输通道。在这种方式下，服务器要向各个用户发送所申请的数据包拷贝。这样必将造成服务器沉重的压力，用户的等待时间通常也较长。（2）组播：允许路由器一次将数据包复制在多个通道上。一个服务器能对多个客户机同时发送连续数据流而不产生延时。而且，服务器只要发送一个数据包，所有发出请求的客户端都能共享这个数据包，减少了网上传输的数据包总量，提高了网络资源的利用率。（3）点播与广播：点播是客户与服务器之间的主动连接，用户可以暂停、后退、或快进，提供了对数据流的最大控制，但每个客户端必须分别向服务器提出请求，会迅速用完带宽；广播是指用户被动地接收数据流，而不能控制流。在广播方式下，单独一个数据包的拷贝将被发送到网络中的所有用户，不管用户是否需要。
3 流媒体技术在远程教学中的研究以前，远程教学中的大部分资源都以静态文本的形式存在服务器上，缺乏交互性，效果不理想。现在，学生可以借助流媒体技术，边下载边播放，实现高效的远程教学。流媒体技术的核心是ASF，ASF是一种数据格式。音频、视频以及控制命令脚本等多媒体信息通过ASF格式以数据包的形式在网络上传输，实现流媒体内容的发布。网络上传输的内容被称为ASF Stream。ASF支持任意的压缩/解压缩编码方式，并能采用任意的网络传输协议，灵活性好。远程教学中的流媒体课件可以由流媒体和老师的课件组成，流媒体的采集制作可以通过Windows Media、Quicktime等工具加工生成ASF流文件。流媒体课件制作的关键在于流媒体与讲稿的配套与同步。流媒体课件可以采用框架网页的形式，在左框架中嵌入WindowsMediaplayer接收ASF流，右框架中导入教师制作的课件。使流媒体与相关课件同步的方法有很多，最简单的方法是给ASF流加入一些标记，再根据标记定位到相应的课件，使流媒体与课件之间能够同步。流媒体远程教学平台一般含远程教学中心、网络和远程教室三部分。
其中，远程教学中心的Web服务器主要负责网上教学事务的管理和网络课件的传输，Media服务器负责对流式课件进行存储和发布。对流式课件的发布可以采用点播的方式，同时支持讲座的实时广播和单播。远程教室学生机需装有Windows MediaPlayer插件。学生机在网页上通过相应资源的URL，向服务器发出请求，服务器收到请求后进行回应并传输网络资源，用户在客户端启动相应的媒体播放器进行观看和收听。远程教学系统采用流媒体技术可提供以下功能：（1）多媒体教室：学生在多媒体教室里，能在资源库中任意点播自己感兴趣的内容进行自学。在播放视频或音频文件时，可以控制实现暂停，快进等功能。（2）辅助教学：教师在授课前，可预先将与学习内容相关的视/音频文件存储在服务器中，授课时通过点播的方式给全体学生播放，同时，可以提供多个教室同时点播的功能。（3）在线答疑：学生遇到问题时，可通过系统中提供的多媒体技术，实现“面对面”的答疑。（4）数字图书馆：教师和学生可查询网络图书馆里包含的视频或音频文件，并通过网络借阅观看。
4 结语当前，我国的远程教学已进入以因特网为基础的新时代，在现代远程教学中结合流媒体技术已经成为在Internet上学生进行自主学习的迫切需求。流媒体技术已日渐成熟，随着网络技术的进一步发展，因特网上流媒体技术的应用前景将更为广阔。