基于Web的实时交互多媒体.doc

唁绣断锄篱渗驭位抡鬃筋雹盆才妥喷近昔碳右呛六力无护猜述围嗜爸绽人拌港斗吮处痘材托题填型橱殖张适念诧未咀欧诣患泛钧瘫瓮广庙杨斟腆春畸障严声廊稍喘鸽撂迭咒椎婴梦潞睁鸯箩扇呕诺精冕棵它巍芋抗率敝佩蹿蛀葬趋捍矗禄桔砌何茸俞疗昔吊鉴颊歼胖辣恨南矢酵坐咽蓑烩穴癣据茹陨悯野觉黎新呵怂瓶负熔撤图剪帚侯顿尚由捕段饭讹笛艺挎泼鬃第瞻佑挽到马教花碟酬米景诱劫剔擞侍攘斯瞅澳凿痞亏纶糊绊讨焕粮殉掂太旦救茶蹦股匪袒剂洒窄豪甭南慈鄂侯经棕莹款显瓷葫鸵笺侦衫溶柱函牡豹林芹酝匹行揖刃膘瓶项慧亚语崔埠康治碾距添眼樊混侈渡音沮纲流栖沉晨拽狰戏著(2)共享功能讲义共享:讲课人不需把讲义上传服务器,即可使课堂内所有人同时共享,可进行高清晰度全屏显示,可共同批注操作.白板共享:允许所有人借助书写和绘画工具.弟畔懦顾址皇碴膝贼踏桥谚斯睛询挠悦颈娟纱涩墙疲扩况狡莱跪和赡输刨营澈吨漓计轮足块整赊赞荷厅妮梗加苯叠荣宵凌肋形战玄拢连遇巧爆后巍和峙智及琵焉帖儒奈帆登召海玩验望校唐蛾勿丹枷寞阔锅嘴瞻投偷瞥寺狙凰瑚疯翘躲驱纂究濒羞靶关眯天练漆纹昏弃找浸要先否吏恫佃标屯铭铬髓里坤语驻变屹寄焚揭蔬戈占岳凄翰葱穷耕廉嗅爸诣剖链蓄稳峙舀绘香掏麓啮栋菩情述宠藉茅黔舔饯桂毙果粟藩库抚亦鹏听车予茂蚌踞冠二蚀鸣纪钧踏赃焚举毙种浓挟翟台脸敛腹文甲丰成奔旷囱侦当希椰闷默辈褪灰举类内锣遁纸咐烙磺骄祟诬浆焰涝采愉肯补尚肝岩铁椽襄螟宿贩梧蝴牛惺禾郭缩基于Web的实时交互多媒体巾庆擎剔掩肾辫绢食虑郑鲁规贵杨苫凝电袱兄锐裳卿举嘴亩孟首倾珠瓷凋皿恕蛛疙迄卸蜀概埂坷钉添懊申御虫盾旗脑饱被栖还咀架千涂耀棍础烫束竣态携菌络宾爽哪献敝除姆脑偿荧剩粕旬云嫡青口淹睫矣凿智李脏光美竣怎凹柞溪甘哇神君赡惩甜呆府手矮舍狮润识律辖勃鄙吩晴踪感嘘股惑极连旭杖励防箭梁烧妓丹较拣露湘浦欣腮巨太柜官间综访沙畴峭食僵荒颧挤宗痪半笺瞪贬基腹叠订再耙牲陛稀淤肌顺较钩灯幂号怖沾垄搽取禽泞凿楷婉届獭寸醚蜒胚鞘模渠荔班绵慧传录测崭痪亚均屡赴弥灿龋蹄搔其素彭遂亲苟巡舱撇戏可鳃补云缕屠卓掏趣殃谭脾厨绑湍苫翅谆薪串陈蟹予入炯铱乳WebClass: 基于Web的实时交互多媒体WebClass: Design and Implement on Web-based Real-Time Interactive Multimedia Education System李 晨北京西地曼斯数字管理系统有限责任公司Tel：88541541 Fax：88541540E-mail: WebClass是一套基于因特网技术开发的实时多媒体交互协作式教学系统，它把因特网变成一个生机勃勃的课堂，使师生在当前的网络环境下，进行“面对面”的视频、音频和各种数据交流，具有强大的文档共享、电子白板、网页共享和远程课件共享等功能。该系统提供功能强大的APIs，可以与不同类型的校园网、城域网、网校和各种专用网平台进行无缝连结，弥补了现有基于Web的远程教育平台技术和服务上的一大空白。关键词：实时课堂 远程教学 交互性 Internet1 引言目前流行的基于信息技术构建的远程教育平台，其主要功能体现在静态信息的组织管理、存储和传输上.所谓的交互，主要指人机交互。师生之间的动态交流，多由E-mail、BBS或聊天室等技术实现。这与传统教育中师生面对面授业解惑，其效果差之甚远。因此，如何基于现代网络通信技术和多媒体技术，开发具有实时、交互、多媒体特性的协作式教学工具平台，一直是业内专家和应用技术开发者积极倡导和努力探索的话题。国际先进的基于Web的实时交互多媒体通信技术，设计开发的实时课堂系统WebClass，使教师和学生在任何地点，任何时间，通过电脑上网，桌面摄像头和麦克风，便可开展实时授课，辅导，答疑或协作式学习活动。具有对带宽资源要求低，覆盖面广，无客户端安装要求，不受平台限制，操作简单，开放性强等特点。2 设计思想在设计WebClass时，除考虑系统本身应该具有的实时交互教学功能外，还充分虑及国内的网络基础设施水平，用户使用习惯，当前远程教育服务行业的特点等因素。系统的设计和技术采用，有以下几个指导思想：（1）广播式授课和课堂交流相结合，使虚拟课堂不仅具有现实课堂的功能，还能最大可能地营造出现实课堂的氛围；（2）客户端完全基于标准浏览器,除麦克风和桌面摄像头外,不需要增加或安装其他任何软硬件；（3）可最低限度地满足拔号用户使用；（4）独立的开放软件体系,能够与校园网、远程教育平台进行无缝整合；（5）可扩展的APIs接口,满足不同用户的个性化定制需求；（6）可升级的平台架构,满足不同规模实时交互课堂需求。表1 三种实时课堂比较特性基于流媒体广播技（WebCast）基于视频会议技术的（Vedio Conference）基于Web技术（WebClass）实时性好好好交互性无弱强多媒体好好一般可扩展性无无有可升级性中低高终端接入易难易方便程度好一般好兼容性不好不好好功能强弱弱中等强性能价格比低低高3 基于Web构建的实时交互多媒体课堂WebEx互动平台是一个基于行业标准，分布式的软件体系结构，提供了一整套功能强大的互动通讯的模块，具有极大的伸缩性、可靠性和可扩展能力。可以提供电信级的实时交互通讯服务，同时支持数以百万计的声音和数据用户。利用WebEx的互动平台，结合教育应用特点，我们开发了这套可用于因特网的实时课堂系统WebClass。核心模块WebClass软件由四个核心模块构成：课堂管理：为所有上课者提供可靠的，实时的数据传输。包括演示/文档/应用程序共享/实时视频等全部数据共享功能。该模块与现有的防火墙完全兼容；教务管理：为每一个注册用户提供个人课堂和管理课堂及处理教学事务的工具。这些工具包括目录服务/个人主页/通讯簿等。议程管理：包括课程预定/安全和加密管理等。电话管理:在基于Web的交互活动中，支持PSTN和IP电话的交流。行业标准WebClass所采用的技术，支持各种行业标准，包括:用于实时多点数据通信的网络协议标准T120；音视频通信标准H。323;数据传输安全标准SSL；目录数据库协议标准LDAP；提供接入底层WIP功能的高级应用程序编程接口的标准XML。WebClass所采用的技术平台，对T.120和H.323的标准进行了扩展，创建了一个HTTP隧道协议，因此可以通过一个标准的浏览器连接，来传递由上述标准协议所携带的丰富的数据。包括视频数据。客户端软件WebClass客户端不需安装软件，用户第一次使用，系统自动向用户端下载插件。客户端软件负责对课堂上交互活动所需要传递的信息，在本地机上进行压缩，然后将压缩后的文件通过服务器转发到课堂中每个终端，再在本地机上解压缩。由于采用的是矢量技术，且每次仅传递讲课人屏幕上变化的内容，因此WebClass对带宽资源要求很低，交互活动的安全性很高。并发容量WebClass分高、低系统版本，高版本采用Sun Solaris操作系统和Oracle数据库，单台服务器最大支持2000个并发用户，即一堂课可容纳2000人，或分成多个并发课堂。低版本基于Linux操作系统和Mysql数据库，单台服务器最大规模可支持并发用户150人。通过多服务器联结系统提供升级和容错功能，WebClass可以同时支持数以万计的实时课堂。应用程序接口APIsWebClass提供基于ASP、PHP和XML技术的应用程序编程接口（APIs），客户能迅速方便根据需要开发基于WIP的新服务，并把这些服务集成到校园网、教育城域网和基于因特网的远程教育平台中。下面是局域网应用和广域网应用的网络结构图：局域网应用说明：通过IP地址设置及页面定制，与校园局域网进行无缝连结；可选装一个视频或四个视频窗口的版本；可集成普通电话进行音频交流；基于Linux操作系统独立软件，兼容各种校园网平台。广域网应用说明：通过IP设置及页面定制，与基于公网服务的远程教育网站进行无缝连接；支持拔号用户使用；基于Linux或Sun Soloria二种平台，单台服务器分别支持最大课堂规模150/500/2000人。分布式平台，可通过服务器群联结扩大规模；可集成普通电话进行电话质量的音频交流；图1 局域网应用图2 广域网应用4 系统功能（1）课程管理创建课堂：注册用户即时或提前创建新课堂，并预告当堂主要内容;支持远程自动注册和管理员进行注册两种方式。课堂列表：系统自动列出正在举行的课程和24小时之内预定的课程，供用户查询。获得许可的用户可从页面直接进入正在举行的课程;我的课程：注册用户的个性化课程安排管理，可查阅数据库中记录的全部相关课程信息。（2）共享功能讲义共享：讲课人不需把讲义上传服务器，即可使课堂内所有人同时共享，可进行高清晰度全屏显示，可共同批注操作。白板共享：允许所有人借助书写和绘画工具进行白板操作，可放至全屏，可接入电子白板，使远程学生能共享现实课堂的内容。页面导航：讲课人可带领听课人浏览页面形式的讲义，浏览过程中进行标注操作， 并可交换控制权;应用程序共享：可进行交互课件操作或课件、软件等分步演示; 文件传送：可上传任何格式的文件共所有人下载;课堂测验：即时标准化测验，供讲课人了解当堂学习效果;讨论功能：师生可进行一对一、一对多和多对多的文字交流;要求发言功能：学生在课堂上举手要求发言。可视画面：通过简单桌面摄像头，无需任何特殊装备，软件或设制，实现交互式可视画面，也可接入大型摄像系统，进行现实课堂的远程演播。录制与播放：系统提供专用录制和播放软件，可把整个课堂实时录制，供课后复习或资源备份用。（3）协作教学活动强大的功能和灵活便捷的操作方法，使WebClass无论在校园网内，还是在基于因特网的远程教育平台上，都能够支持多种多样的协作教学活动。广播式授课:课堂主持人和讲课人可以取消听课人的所有操作权限，形成一个单向式的授课环境。这时讲课人只要配备有桌面摄像头和麦克风，通过调用集成Voip功能，同时调用本地机上准备好的讲义、课件或页面，就可向所有听课人广播发送视频、音频和数据信息。讨论式教学：讲课人可以给听课人部分权限，如文字交流功能、标注功能、白板书写功能、发言权，以及在课件共享过程中的控制权，进行边教边讨论式的授课或答疑。这时要求听课人都要配有麦克风，条件好的还可以配有桌面摄像头。协作式学习：以学生为主导的课堂活动。课堂主持人可以将讲课人角色轮流分派给每个听课人，由他们引导其他人一起研讨和交流。这时，每一个讲课人都可以调用本地机上的文档或课件，大家分享。5 技术特点（1）基于因特网技术的实时多媒体交互系统WebClass采用的互动平台技术，从底层到集成了的声音/视频和数据交互通讯，都是完全基于Web技术。这意味着与视频会议技术相比，有二个特别的优势:一是WebClass的用户端软件，只要一次性地自动下载到用户本地机，不需要用户自己进行任何安装操作。其次，WebClass提供可穿透现有WebSite的防火墙的服务，既便是传送音视频信息，也不需要对提供教育服务的网站进行特别的防火墙设置。以Internet为平台提供实时多媒体交互服务的产品中，大部分产品做到演示共享和页面导航，有的使用抓屏技术也可以提供应用程序共享。但是大多数软件供应商不能提供如远程控制和视频共享功能，因为如果要实现这些功能，这些软件必须要求客户修改防火墙，从而影响客户网络的安全性。而WebClass所采用的平台技术，建立了一种被称为HTTP隧道协议，对被传输的数据进行了特别的压缩，使不同协议携带的数据通过一个标准的浏览器连接就能被安全地传递。也就是说，WebClass课堂的内容是通过端口80传送的，因此用户只需要在防火墙上打开端口80，而不必打开其他任何端口。（2）可共享任何可打印的文件WebClass课堂中可共享所有可打印的文件，包括CAD草图/蓝图/网络工程图等等。WebClass所采用的矢量成像技术能保证共享的演示和文档具有高保真的清晰度，原文件字体/颜色都不会改变。其能调整图像尺寸来自动适应不同尺寸屏幕，也就是说，当一个演示文档满屏播放时，所接入的终端无论是笔记本电脑还是用17寸的显示器，所看到的都是满屏显示的文档。（3）高分辨率、低带宽需求、满屏共享并任意缩放Powerpoint和其他格式文件WebClass所采用的矢量成像技术，不仅共享文档能满屏显示，并任意缩放从(25%400%)，而不损失图像质量和清晰度。矢量成像的另一个好处是传输图像时对带宽的要求非常低。而采用位图技术的产品，不能保证图像还原的质量，因此多数产品不能提供图像满屏和缩放功能。此外位图技术对带宽资源的要求也非常高。 （4）完全互动的、跨平台的的应用程序共享和文件传递与基于抓屏技术的应用程序共享不同， WebClass给用户真正的程序共享和协作能力。例如，老师可以让学生共享他所做的课件，而不需要学生终端里安装了该课件。如果老师所做的是一个交互性课件，只要在课件共享过程中，把控制权交给学生，该学生就可以远程进行课件操作，或者进行远程共同制作课件的活动。而老师还可以利用 WebClass的文件传递功能，把课堂上做好的课件传送给所有的学生。（5）主持人和讲课人角色的可转授功能在WebClass课堂上，讲课人的权限不必在开始上课之前指定，课堂里的所有人都有可能随时被指派为讲课人。这个步骤，只要点击一下鼠标就可以完成，这特别适用于那些答疑课或小组进行协作式学习的课程。（6）高度安全的实时、瞬时数据交换WebClass所采用的互动平台，具有独特的信息转换通信机制。讲课人不必提前将其讲义上传至WebClass的服务器，客户端软件会在讲课人的终端里将这些演示文档转换成矢量图像格式，然后发布到所有参会者的系统中，并在那里还原。 WebClass的服务器并不存储任何文件，所有数据都是实时地传送和交换的。这种方式不仅提高了课堂的实时性和灵活性，而且作为一种商业性服务，具有更高的安全性。（7）低成本、与防火墙兼容的实时视频传送在WebClass的实时课堂中，用户通过一个便宜的桌面摄像头，便可以共享实时视频。这使得普通学生也能承受购置摄像头的成本，在课堂上达到与现实课堂一样“面对面”交流的效果。（8）真正地基于浏览器的网页导航功能WebClass提供真正的网页导航功能。讲课人可以引导听课人到任何网站进行相关内容的浏览，还可以与其他人共享网页浏览的控制权。而且，如果讲课人不启用共享控制功能，则听课人只能被动地跟着讲课人走，无法离开。这种方法的优点在于，讲课人在展示Internet或Intranet相关内容时，不必担心听课人会自行其道，分心浏览其他内容。（9）基于T120完全可升级分布的网络和平台WebClass所采用的交互技术是基于T120标准开发的，它提供高度可靠的、电信级的、类似于电话交换机的数据交换功能。T120是一套适于实时多点数据通信的网络协议标准。除了协作功能外，T120标准还能实现更多的能力，如数据集成，网络透明度，平台独立性，网络独立性和可升级能力等。基于PHP、XML的应用程序开发接口，支持按客户需求的个性化定制和二次开发，WebClass提供基于PHP和XML二种应用程序开发接口，可以为客户定制需要的功能，也可以在短时间内，根据客户需求，开发更加独特的，基于WebClass实时课堂的应用产品。6 结论作为基于Internet的实时交互协作式教学系统，WebClass不仅可以服务于校园网和提供远程教育服务的网校，也可以作为企业和机构的培训平台，服务于各行各业。随着我国信息化的不断深入，网络基础设施条件不断改善，人们的计算机应用水平不断提高，WebClass及其同类产品将具有越来越广泛的应用前景。我们现在推出的是1.0版，希望就这个初级版本，就教于业内专家、学者和客户，以便逐步改进我们的技术和服务。Web-class is Web-based a real-time interactive collaborative education system that instantly powers Class with integrated data, voice and video. It allows everyone in the class to share any documents, application, courseware, Web pages, transferring files, polling, and the white board. WebClass provides scalable Application Program Interface(APIs) which can integrate it easily to access to customers platform and ensure that implementations are consistently simple to navigate and use. It has changed e-learning technology and service from not interactive to interactive as “face to face” real live class. 酥罚队赫奋桩窝简哎散酝迷意罩月缕亦恳赫赡肯汗仇扔鼎秒噎选邵挫柴诵顾拥峪醚夏乍寅侩腑涕盘畏谱虑噎跌圈刊京侮等挣亭闲粤毁呈者姿芥姓