流媒體技術(shù)與現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育

孫瑩瑩 (北華大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院,吉林吉林132013)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)教育需求的不斷擴(kuò)大,現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育已經(jīng)成為人們接受教育、共享教育資源的重要手段之一。由于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制,很難將結(jié)構(gòu)類型復(fù)雜、內(nèi)容龐大的教學(xué)資源文件在教師端和學(xué)生端進(jìn)行有效、實(shí)時(shí)地傳輸。但流媒體技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)解決上述問題提供了極大幫助,利用該技術(shù)可以在任意時(shí)間把各種龐大的教學(xué)資源如視頻、音頻、文本、圖像、課件、動(dòng)畫等,通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)傳輸給任意地點(diǎn)的學(xué)習(xí)者,使現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)更好的發(fā)揮其教育功用[1]。為此,筆者對(duì)流媒體技術(shù)在現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)中的作用加以闡述。

1 流媒體技術(shù)簡介

流媒體 (Streaming Media),又叫做流式媒體,即應(yīng)用流技術(shù)將連續(xù)的多媒體文件分割壓縮后在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸。

1.1 流媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理

因?yàn)镮nternet以數(shù)據(jù)包傳輸為基礎(chǔ)進(jìn)行斷續(xù)的異步傳輸,對(duì)一個(gè)實(shí)時(shí)A/V源或存儲(chǔ)的A/V文件,在傳輸中它們要被分解為許多包。由于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化的,因此各個(gè)數(shù)據(jù)包選擇的路由可能并不相同,數(shù)據(jù)包并不按照服務(wù)端發(fā)送順序先后而排序到達(dá),后發(fā)送的數(shù)據(jù)包也許最先到達(dá),因而不同數(shù)據(jù)包到達(dá)客戶端的時(shí)間延遲也是不等同的?；诖朔N情況,為了保證數(shù)據(jù)包的順序正確,使多媒體文件能連續(xù)正確輸出,必須在客戶端處使用緩存系統(tǒng)來彌補(bǔ)延遲和抖動(dòng),使得客戶端對(duì)多媒體文件的接收不會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)暫時(shí)擁塞而出現(xiàn)停頓現(xiàn)象。但不會(huì)因?yàn)樾枰彺婵臻g而強(qiáng)調(diào)用戶端接收機(jī)的性能,因?yàn)楦咚倬彺嫠枞萘坎⒉恍枰艽?。一般用戶端接收機(jī)的高速緩存使用環(huán)形鏈表結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)數(shù)據(jù),這樣當(dāng)接收到的內(nèi)容一旦播放完畢便要被丟棄,釋放出原有緩存空間重新接收緩存其他未被播放的數(shù)據(jù)包,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的實(shí)時(shí)流動(dòng)更新,直至傳輸結(jié)束。

1.2 流媒體技術(shù)傳輸方式

流媒體的主要技術(shù)特征是采用流式傳輸,即通過Internet將各種媒體數(shù)據(jù)傳送到PC機(jī)。實(shí)現(xiàn)流式傳輸有2種方式,即web服務(wù)和流媒體服務(wù)[2]。

1)Web服務(wù) Web服務(wù)采用建立在TCP協(xié)議之上的http或ftp服務(wù)器?，F(xiàn)行互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中慣用的TCP協(xié)議需要開銷較多,用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸資源開銷過大。這個(gè)特點(diǎn)決定了其不適合傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),即在給定時(shí)刻用戶只能觀看已下載的相關(guān)內(nèi)容,而不能跳到還未下載的部分。流式傳輸?shù)囊曨l文件很容易下載,用戶可以把它下載到本地機(jī)上,然后在本地機(jī)上播放,這樣就解決了播放無法拖動(dòng)的問題。但是那樣的話,如果文件較大就會(huì)占用很多磁盤空間,并且下載也需要很多的時(shí)間。因此該傳輸方式只存在理論的可能性,現(xiàn)實(shí)工作中一般不予采納。

2)流媒體服務(wù) 流媒體服務(wù)采用建立在UDP協(xié)議上的RTP/RSTP/MMS來傳輸實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù),其在傳輸中都使用緩存技術(shù),即在某一段時(shí)間內(nèi)存儲(chǔ)需要使用的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在緩存中的時(shí)間是暫時(shí)的,播放完的數(shù)據(jù)立刻被清除,新的數(shù)據(jù)被存入到緩存中。因而在播放流媒體時(shí),用戶可用快進(jìn)或快退方式觀看前面或后面的內(nèi)容,同時(shí)不需要太大的磁盤空間。理論上,實(shí)時(shí)流一經(jīng)播放就可不停地收看,但實(shí)際上還是可能會(huì)發(fā)生周期暫停現(xiàn)象。

2 流媒體技術(shù)在現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用優(yōu)勢

1)在傳輸內(nèi)容上 現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育突破了空間、時(shí)間的限制,不但實(shí)現(xiàn)異地授課教學(xué),高度整合教育資源,為教學(xué)資源均衡發(fā)展提供技術(shù)支持,而且其課程的內(nèi)容也突破了傳統(tǒng)教學(xué)中粉筆加黑板的單一模式,將視頻、音頻、動(dòng)畫、圖文等多種方式融入教學(xué)內(nèi)容,一并呈現(xiàn)給用戶端,刺激學(xué)習(xí)者利用多種感官進(jìn)行認(rèn)知,解決教學(xué)課堂形式呆板的問題,使學(xué)習(xí)者獲得良好的教學(xué)效果。在現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)中用以傳輸?shù)亩嗝襟w數(shù)據(jù)可以是著名教師的實(shí)際教學(xué)課堂影像,也可是編制完成的優(yōu)秀多媒體課件。這樣大大提高了現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的真實(shí)性與交互性,可以激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣。因此,現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育對(duì)視、音頻文件傳輸?shù)男枨蠓浅?qiáng)烈。面對(duì)有限的帶寬和擁擠的網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的視頻、音頻、動(dòng)畫傳輸?shù)淖罴呀鉀Q方案就是使用流媒體技術(shù)。

2)在傳輸方式上 流媒體文件格式是支持采用流媒體傳輸及播放的媒體格式。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)下載方式相比,其具有如下優(yōu)點(diǎn):①由于將相對(duì)較大的多媒體文件分割成小的數(shù)據(jù)包,不需要全部下載完畢便可以觀看,使得接收端用戶機(jī)的啟動(dòng)延時(shí)大幅度地縮短,節(jié)約了時(shí)間;②用戶端緩存系統(tǒng)接收到的小數(shù)據(jù)包播放后便被拋棄,及時(shí)釋放空間為其他數(shù)據(jù)服務(wù),使得系統(tǒng)緩存需求降低;③流媒體傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)采用特定的實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議,適合多媒體數(shù)據(jù)文件的網(wǎng)上實(shí)時(shí)傳輸,因而適用于以網(wǎng)絡(luò)傳輸為主要信息傳遞方式的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育。

3 流媒體技術(shù)在現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育中的作用

1)促進(jìn)新型學(xué)習(xí)模式的形成 流媒體技術(shù)運(yùn)用于現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育中,在再現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)過程中教師課程講解和對(duì)課程的說明等教學(xué)場景的同時(shí),還可增加能夠代替黑板功能的電子講稿或設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容的鏈接索引區(qū)域。這樣可以使學(xué)習(xí)者根據(jù)自身學(xué)習(xí)需要自由切換學(xué)習(xí)內(nèi)容,增進(jìn)學(xué)習(xí)者對(duì)課程內(nèi)容的理解。以流媒體技術(shù)為依托的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教學(xué)教育打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式,形成一種新型學(xué)習(xí)模式——自主學(xué)習(xí)模式,從而促進(jìn)學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。

2)提供良好的交互性 以往的遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)主要采用單向通信的方式,如通過教育網(wǎng)頁、BBS(電子公告板)、在線聊天、E-mail(電子郵件)等。這種單向通信方式使得學(xué)習(xí)者與教師不能即時(shí)溝通,教師不易獲得學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)反饋情況,不能了解學(xué)習(xí)者是否已經(jīng)達(dá)到教學(xué)預(yù)期目標(biāo),從而影響了教學(xué)效果。而流媒體技術(shù)運(yùn)用于現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)后,將視頻、音頻加入交流反饋系統(tǒng),提高了系統(tǒng)的交互能力,使得遠(yuǎn)程教育節(jié)目在任何時(shí)間和地點(diǎn)都能夠獲得較好的傳播效果。該特性促進(jìn)了學(xué)習(xí)者和教師之間的交流,增進(jìn)了學(xué)習(xí)過程中教與學(xué)的互動(dòng),解決了傳統(tǒng)遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)中交互性缺失的問題。

4 結(jié) 語

隨著數(shù)字技術(shù)的迅速發(fā)展和全面應(yīng)用,將話音、數(shù)據(jù)和圖像等信號(hào)編譯成統(tǒng)一的數(shù)碼進(jìn)行傳輸、交換和分配,已經(jīng)成為今后的發(fā)展趨勢,其中流媒體技術(shù)表現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力并運(yùn)用于現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育中。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中大容量光纖通信技術(shù)的發(fā)展,為綜合傳送信息提供了必要技術(shù)支持,給流媒體技術(shù)提供了越來越廣闊的平臺(tái),以流媒體技術(shù)為主導(dǎo)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)也將隨之進(jìn)一步完善,從而提高現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的水平。

[1]周穎,曹茜,周恕義.流媒體技術(shù)及其在遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2006,(6):1～7.

[2]趙輝,王磊,田路.流媒體技術(shù)在遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用[J].有線電視技術(shù),2005,(5):10～15.