（教育技术学专业论文）多媒体课件实时生成系统的研究与实现.pdf

多媒体课件实时生成系统的研究与实现 教育技术专业 研究生张雪指导教师黎明 摘要随着信息技术的飞速发展和多媒体技术的普及，给教育领域带来了蓬勃 发展的生机，多媒体课件在教育中的有效应用受到了越来越广泛的重视。因此， 本文研究的主要目的就是将多媒体技术和计算机应用技术相结合，从而推动多 媒体课件在课堂教学中的普及和应用，优化教学过程和教学效果，达到良好的 教学目的。 本文对国内外多媒体课件制作系统的现状进行了分析，设计并开发了一个 低成本且实用性强的多媒体课件制作平台。在文中，首先简单地介绍了开发本 系统所涉及到的关键技术，比如流媒体技术、w i n d o w sm e d i as e r v i c e 、a s f 文件结构等；然后根据系统的主要功能介绍了系统的设计目标，并进行总体设 计和界面设计；最后详细介绍了本系统具体实现过程，包括音视频的采集和压 缩、白板功能的实现、音视频与电子讲稿的同步实现、音视频与讲稿的整合等， 特别是白板功能，增加了课堂教学过程中的灵活性。其中，多媒体文件之间的 同步工作是本文研究的重点，文中就同步实现的细节作了详细描述，并给出了 具体地实现流程。经过反复测试，本系统实现了最初的预期效果，为课件制作 者提供一个操作简单的课件制作平台，缩短制作周期，提高工作效率，适用于广 大授课教师。 本系统具有开发成本低、兼容性高和易用性强等特点，因此具有广泛的应 用前景。 关键词：流媒体技术、多媒体、多媒体课件、a s f t h er e s e a r c ha n d g e n e r a t i o no fm i m p l e m e n t a t i o no nr e a lt i m e u l t i m e d i ac o u r s e w a r e s ；y s t e m u l t i m eac o n r s e w a r e ss ys r e m a j o r ：e d u c a t i o nt e c h n o l o g y p o s t g r a d u a t e ：z h a n gx u e t u t o r ：l im i n g a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g i e sa n dp o p u l a r i z a t i o no f m u l t i m e d i at e c h n o l o g i e sb r i n gm o r ev i t a l i t yt o e d u c a t i o nf i e l d a n di nt h i s f i e l d m u l t i m e d i ac o u r s e w a r e sa r eu s i n gm o r ew i d e l ya n dg e tm o r ea t t e n t i o n t h e r e f o r e ， t h em a i np u r p o s eo ft h i sp a p e r i st oc o m b i n et h em u l t i m e d i at e c h n o l o g i e sa n d c o m p u t e ra p p l i e dt e c h n o l o g i e s ，t h e ni tc a ni m p e lt h em u l t i m e d i a c o u r s e w a r e si nt h e c l a s s r o o mi n s t r u c t i o np o p u l a r i z a t i o na n da p p l i c a t i o n ，o p t i m i z et e a c h i n gp r o c e s sa n d t e a c h i n ge f f e c ta n da c h i e v et h eb e t t e rt e a c h i n gg o a l s t h e p a p e rd e s i g n s a n d d e v e l o p s ap l a t f o r mw i t hl o wc o s ta n ds t r o n g p r a c t i c a b i l i t y f o rm u l t i m e d i ac o u r s e w a r e s i nt h i sp a p e r ，f i r s t o fa l l ，i s i m p l y i n t r o d u c et h ek e yt e c h n o l o g i e so ft h i ss y s t e m ，s u c h a ss t r e a mm e d i a ，w i n d o w s m e d i as e r v i c e ，a s ff i l e sf r a m e w o r k ，a n dt h e ni n t r o d u c et h ed e s i g na i mo ft h i s s v s t e m ，t h ew h o l ed e s i g na n di n t e r f a c ed e s i g na c c o r d i n gt ot h em a i nf u n c t i o n s a t l a s t ii n t r o d u c et h ed e t a i l e d r e a l i z a t i o n p r o c e s s ，i n c l u d i n g c o l l e c t i n g a n d c o m p r e s s i n gs o u n d v i d e of r e q u e n c y , r e a l i z a t i o no fw h i t e - b o a r df u n c t i o n ，i n - p h a s e r e a l l z a t i o no f s o u n d v i d e of r e q u e n c y a n de l e c t r o n i cl e c t u r e ，c o n f o r m i t y o f s o u n d v i d e of r e q u e n c ya n de l e c t r o n i cl e c t u r e e s p e c i a l l y ，t h ew h i t e b o a r df u n c t i o n e n r i c h e sf l e x i b i l i t yo fc l a s s r o o mt e a c h i n gd u r i n gr e a l i z i n gp r o c e s s t h ek e yp o i n to f t h i ss y s t e mi si n p h a s er e a l i z a t i o na m o n gd i f f e r e n tm u l t i m e d i af i l e s s o t h e r ea r e d e t a i l e di n t r o d u c t i o no fi n p h a s er e a l i z a t i o na n dc o n c r e t er e a l i z a t i o nf l o wi nt h i s p a p e r a f t e rr e p e a t e d l yt e s t i n g , i ti sp r o v e dt h a tt h i ss y s t e mh a di m p l e m e n t a t e d t h e e x p e c t e de f f e c t s t h e n ，i tp r o v i d e sa ne a s yo p e r a t i n gf l a tt oc o u r s e w a r em a k e r s t h e r e f o r e ，i tw i l ls h o r t e np r o d u c i n gp e r i o da n di m p r o v ew o r ke f f i c i e n c y t h i s s y s t e mc a nb eu s e db yc o m m o nt e a c h e r s t h es y s t e mh a sm a n yo t h e rg o o df e a t u r e s ，s u c ha sl o we x p l o i t i n gc o s t ，s t r o n g c o m p a t i b i l i t ya n du s a b i l i t y , s oi th a saw i d e l ya p p l i c a t i o nf u t u r e k e yw o r d s ：s t r e a m i n gm e d i at e c h n o l o g i e s ；m u l t i m e d i a ；m u l t i m e d i ac o u r s e w a r e s ； a s f 四川师范大学学位论文独创性及 使用授权声明 本人声明：所呈交学位论文，是本人在导师 鍪监 指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其 他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的 个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人承诺：已提交的学位论文电子版与论文纸本的内容一致。如因不符而 引起的学术声誉上的损失由本人自负。 本人同意所撰写学位论文的使用授权遵照学校的管理规定： 学校作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者须授权所在大学拥 有学位论文的部分使用权，即：1 ) 已获学位的研究生必须按学校规定提交印刷 版和电子版学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库供检 索；2 ) 为教学、科研和学术交流目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的 学付论文作为咨料在图书馆、资料室等场所或在有关网络上供阅读、浏览。 论文作者签名： 畴丘月 旁钦亏 9e l f 第1 章绪论 1 1 选题背景 有史以来，就没有一种技术的发展速度能够像计算机应用技术这样让人惊 叹不已。正是因为它的迅速发展，使多媒体技术也日益成熟，计算机强大的信 息处理能力，多媒体生动而丰富的表现能力带给教学领域有着传统教学方法不 可比拟的优势。在教育教学中，这两种技术的结合，可以将大容量的学习知识、 图片、视频以及声音等信息融合在一起，从而更为生动形象地营造活跃的课堂 气氛，达到良好的教学目的。 一般来说，多媒体集成了文字、图像、动画、影视、音乐等多种特点，与 计算机应用技术相结合，使得整个集合生动而又活泼。其丰富的信息和强大的 交互式功能可以满足客户的各种信息需求。“多媒体”一词译自英文 “m u l t i m e d i a ”，它是由m u t i p l e 和m e d i a 复合而成的，核心词是媒体，媒体 ( m e d i u m ) 在计算机领域有两种含义：一是指存储信息的实体，如磁盘、光盘、 磁带、半导体存储器等，中文常译作媒质；二是指传递信息的载体，如数字、 文字、声音、图形等，中文常译作媒介n 1 。因此从字面上看，多媒体就是由多 种单媒体复合而成的。 所谓多媒体技术，就是计算机交互综合处理多种媒体信息一文、图、声、像 等，使多种信息建立逻辑链接，并集成为一个系统且具有交互性心1 。多媒体技术 的特点就是具有媒体的多样性、集成性、交互性、控制性、实时性和非线性等。 在教育中它主要应用于计算机辅助教学( m c a i ，m u l t i m e d i ac o m p u t e ra s s i s t e d i n s t r u c t i o n ) 。它是教学和多媒体技术相结合的产物，其核心内容是指以多媒体 技术持下的各种教学活动。它将声音、文字、图片以及动画融合在一起，探究 各学科内容，使抽象的概念更易接受，但并不足以替代传统的教学模式，因为 课堂气氛，授课教师的手势、表情都足以影响到最后的教学效果。比如语言类 课程教师口型的再现，舞蹈类课程形体示范者动作的再现等等都是必不可少的。 同时，利用多媒体技术的形象性为学习者提供更合适的学习机会和更灵活的学 习方式，使学习者学得快、理解深、记得住，学习效率大大提高。 因此，本文提出了软件工具多媒体课件实时生成系统方案，它可以应 用于多媒体课堂教学，远程教学，精品课程制作等，操作方便，供需求者通过 i n t e m e t 下载学习。课堂的录制可以随着教师的讲课，录制授课现场，包括视频、 音频以及计算机屏幕内容，自动生成w e b 网页形式的多媒体课件，缩短课件的 制作周期。生成的课件既可刻成光盘，也可以放在网站上供浏览。同时，课件 只需占用较小的磁盘空间，让学生的学习不受时间和空间的限制，可以无限次 的进行学习，最大程度的利用教学资源。 1 2 国内外现状 ( 1 ) 国内外常见的多媒体课件制作软件有以下几种： ( 堇) a s y m e t r i x 公司的t o o l b o o k t o o l b o o k 是美国a s y m e t r i x 公司开发的一种面向对象的多媒体开发工具， 用t o o l b o o k 制作多媒体课件的过程就像写一本书：首先建立一本书的整体框 架，然后把页加入书中，再把文字、图像、按钮等对象放入页中，最后使用系 统提供的程序设计语言o p e n s c r i p t 对每个对象编写脚本。但是，其制作颇为复 杂，较适合用于儿童教育。 ( 至) m a c o r m e d i a 公司的a u t h o r w a r e a u t h o r w a r e 是m a c r o r n e d i a 公司推出的交互功能强大且基于图标的创作方 式的开发工具，其流程清晰。但是在操作过程中，需要加入相应的脚本语言和 程序设计，这样就需要我们的授课教师必须有一定的计算机编程基础，因此， 这类课件制作软件的使用范围也受到了极大的限制，不具备使用的普遍性。 北大青鸟的j b m t 此软件提供了一个灵活的数学环境，以使学习者能动态地在该环境下探索 和研究数学问题。它提供了强大的数学处理能力和多媒体播放功能，以及可视 化的开发界面。局限性：主要针对数学课件和基于数学的理工类课件。 其它常见的多媒体课件制作系统 洪图多媒体编著系统、方正奥思、银河、摩天等国产多媒体创作工具，其优 点是贴近国内用户习惯，操作简便，各自都有特色功能，但价格偏高。缺点： 在于兼容度低，支持的媒体格式少，稳定性不太好。 ( 2 ) 国内较知名多媒体课件录播系统的有以下几种： 目前，市面上的一些课件录播系统，如“易录通”、“网视宝”等，都可以 2 将教师的视频、声音和电子讲稿结合并实现同步，课件成品可以发布到互联网， 供用户使用。 “易录通” “易录通”的课程实时录制系统，它的操作简单，功能强大；其课件索引定 义丰富：课件成品压缩率很高，占用磁盘空间小等等。但是界面美工不够友好。 “网视宝” 此软件操作方便，不仅自动生成章节段索引，也可进行后期添加、修改、删 除；课程可以自动录制，之后自动生成电子教案和学生笔记框架；检索功能强 大，可以根据课程分类和关键字，就可以查询到对应章节等等。但是价格比较 虫 贝0 综上所述，现在市面上的多媒体课件制作系统都各具特色，主要存在以下 问题：有些软件对使用者计算机操作能力要求较高；有些软件则操作复杂，用 户需先经过深入学习才能掌握；另外还有一些软件价格昂贵，不具备普遍的使 用性。所以，设计一个拥有自主知识产权，且使用相对简单，对计算机操作能 力要求不高的多媒体课件制作系统就成了当务之急，这也是本系统设计时最初 的动力所在。 1 3 研究内容和意义 本文研究的主要内容如下： ( 1 ) 采集、压缩音视频文件，并将其制作成含有音频、视频和图片的多媒 体信息流。 ( 2 ) 音频文件、视频文件、白板以及讲稿四者之间的同步工作。 ( 3 ) 各个媒体文件的整合，生成课件成品。 ( 4 ) 必须考虑到不同授课教师计算机操作能力的差异，设计一个制作简单、 方便的大众课件制作平台，而不是仅仅针对某一门学科。 ( 5 ) 开发出个成本较低的多媒体课件实时生成系统，同时支持多种电子 文档格式，使开发的课件平台具有更强大的功能。 多媒体课件实时生成系统是将流媒体相关技术和网页制作技术相结合，应 用于实际教学过程中，研究意义主要有： 3 ( 1 ) 开发成本低：本系统采用个人电脑搭建开发平台，选用微软公司免费 提供的流媒体解决方案w i n d o w sm e d i a 系列产品。为经费不足的教学机构 或培训组织提供一套性价比较高的多媒体课件制作工具。 ( 2 ) 兼容多种媒体格式：多媒体课件实时生成系统可以兼容p p t 、w o r d 、 e x c e l 、f l a s h 等格式，对常见的电子讲稿格式没有太大限制，因此制作者可以 自由选择讲稿格式，以达到良好的教学目的。 ( 3 ) 易用性高：本系统的操作简单，降低了多媒体课件的制作门槛，对使 用者的计算机编程能力不做要求，易用性高，适合于大多数用户，具有一定的 推广意义。 1 4 预期效果 本文综合使用流媒体技术、网页制作技术等，构建一个多媒体课件实时生 成系统，预期实现效果如下： ( 1 ) 操作灵活，图像清晰质量较高，画面流畅，学习者可以通过内嵌播放 器提供的播放、暂停、扬声器等功能按钮进行操作。 ( 2 ) 分章节的电子讲稿以树型结构的菜单形式展现，学习者可以根据实际 所需进行点播学习。 ( 3 ) 声音、图像、白板、电子讲稿四者同步，为学习者营造协调的学习氛 围。 ( 4 ) 课件成品自动生成w e b 页面，所占存储空间较小，便于保存，学习 者用i n t e m e te x p l o r e r 即可访问。 1 5 本文的组织结构 第一章：绪论，分析了本文的选题背景、国内外现状；确定了主要的工作 内容和研究意义。从而进一步阐述多媒体课件实时生成系统所达到的预期效果。 第二章：主要是运用教育学相关理论作为本系统开发的指导依据，从混合 式学习模式一生动课堂教学、教育心理学角度一激发学生学习兴趣、多元智能理 论一促进学生智能发展、沉浸理论一为学生提供良好的学习情景这四个方面阐述 4 多媒体课件的运用。最后，介绍了开发本系统时所需要的软件工具。 第兰章：本章主要概括了开发本系统所涉及到的关键技术。首先，对流媒 体的文件格式、播放方式、传输协议、编解码技术以及流媒体的应用都做了详 细介绍：其次，针对性地概括了w i n d o w sm e d i as e r v i c e 中的三个主要工具；最 后，介绍了w i n d o w sm e d i a 的核心一a s f 文件结构。 第四章：主要围绕系统的总体设计来进行阐述，进一步介绍系统的主要功 能，确定了总体的操作流程，为接下来的工作做铺垫。同时，本着界面设计原 则，合理地设计了系统的运行界面，以及主页面中各区域对应显示的内容。 第五章：重点讨论了在系统实现中的关键技术和内容，包括将w i n d o w s m e d i ap l a y e r 嵌入到w e b 页的实现方法，音视频的采集压缩过程，白板功能的 实现、各功能模块之间的同步实现以及广播功能的实现。并介绍系统的运行环 境和分析系统的测试结果，这些数据为今后更近一步的研究打下了坚实的基础。 第六章：总结本文所做的工作，对系统中存在的不足之处提出了进一步设 想。 5 第2 章多媒体课件应用的理论依据 2 1 教学指导依据 2 1 1 混合式学习模式生动课堂教学 在现代教育中，各种教育模式和教学手段层出不穷，但是课堂教学依然占 据绝对的地位。混合式学习( b l e n d e d 1 e a r n i n g ) 是由北京师范大学的何克抗教 授于2 0 0 3 年1 2 月9 日在第七届全球华人计算机教育应用大会上首次正式提出 并倡导的概念，其原意是指在传统的课堂教学中，除了应用各种基于教室的学 习形式，例如会议、实验室、书籍等外，还结合其他多种学习方式，例如应用 视听媒体( 幻灯投影、录音录像) 的学习方式与应用黑板粉笔的传统学习方式相 结合，计算机辅助学习方式与传统学习方式相结合，自主学习方式与协作方式 相结合等o ”。 课堂教学中的一个重要环节是生动活跃课堂气氛。美国著名的成人教育家 戴尔卡耐基尤其重视课堂氛围，在他的演讲或授课过程中，不断地制造一种 和善而支持性的学习环境，他所凭借的不仅仅是书本知识，更是一种热忱的激 情让课堂气氛变得更“活”，使得每一个听众都能从中得到启示。 多媒体课件实时生成系统就是利用混合式学习的理论基础，结合戴尔卡 耐基生动课堂教学的表现意义，通过文字、图像、动画、音乐等多种文件格式， 在同一时间生动地再现教师授课情景、电子讲稿以及动画等内容，使得课堂教 学气氛更为活跃。同时，学生在学习过程中，也一直保持新鲜愉悦的心态，事 半功倍，从而达到良好的教学目的。 2 1 2 教育心理学角度激发学生学习兴趣 从教育心理学角度来看，学习兴趣是一种积极的情绪，有了良好的学习情 绪才能提升学生的求知欲，学生就能够把学习过程当成是一种乐趣。学生 一旦对学习产生了兴趣，就会从被动学习转变为主动进取，不失时机地帮助他 们不断增强自信心，激发他们的创造力，要充分尊重学生在教育教学过程中的 主体地位，让学生成为课堂教学的主人，充分调动其学习的积极性、主动性和 创造性，发挥其才能，发展其个性，要让课堂教学焕发出生命色彩，形成充满 激情的课堂教学氛围h 1 。因此，学习兴趣的培养是教学中的一个重要环节。 6 心理学实验表明，将图像、动画、声音等形象化的表现方式运用在日常教 学中，能够很好地调动学生多种感官的积极参与，让学生始终保持新鲜、兴奋 的状态，从而激发他们的学习主动性和积极性。多媒体课件能够将教学内容形 象而生动地展现，激发学生的学习兴趣。在课件制作过程中，教师可以根据不 同的课本知识，选择不同的媒体，突出多媒体课件的特色，发挥其动态感知的 优势，进行直观、形象的教学，集中学生精力，培养学生的创新能力。同时， 在学习过程中，学生能够倍感轻松，从而充分发挥个人想象力，激发内在潜力， 引发和保持积极的学习心态，拓展个人思路，增强思维的灵活性。 2 1 3 多元智能理论促进学生智能发展 美国著名发展心理学家霍华德加德纳在其著作智力的结构：多元智能理 论中，提出了智力的结构：多元智能理论。他认为每个人都至少具备八项 智能，分别是。”： 语言智能：指口语及书写文字的运用能力，它包括了对语言文字之意义 ( 语意能力) 、规则( 语法能力) ，以及声音、节奏、音调、诗韵( 音韵学能力) 、 不同功能( 语言的实用能力) 的敏感性。 音乐智能：指察觉、辨别、改变和表达音乐的能力，它允许人们能对声 音的意义加以创造、沟通与理解，主要包括了对节奏、音调或旋律、音色的敏 感性。 逻辑一数学智能：指运用数字和推理的能力，它涉及了对抽象关系的使 用与了解，其核心成份包括了觉察逻辑或数字之样式( p a t t e r n ) 的能力，以及进 行广泛的推理，或巧妙地处理抽象分析的能力。 空间智能：指对视觉性或空间性的讯息之知觉能力，以及把所知觉到的 加以表现出来的能力。其核心成份包括了精确知觉物体或形状的能力，对知觉到 的物体或形状进行操作或在心中进行空间旋转的能力，在脑中形成心像以及转换 心像的能力，对图像艺术所感受的视觉与空间之张力、平衡与组成等关系的敏感 性。 肢体一运作智能：指对视觉性或空间性的讯息之知觉能力，以及把所知 觉到的加以表现出来的能力。其核心成份包括了精确知觉物体或形状的能力，对 7 知觉到的物体或形状进行操作或在心中进行空间旋转的能力，在脑中形成心像以 及转换心像的能力，对图像艺术所感受的视觉与空间之张力、平衡与组成等关系 的敏感性。 人际智能：指辨识与了解他人的感觉、信念与意向的能力，其核心成份 包括了注意并区辨他人的心情、性情、动机与意向，并做出适当反应的能力。 内省智能：指能对自我进行省察、区辨自我的感觉，并产生适当行动的 能力，此神智能也扮演着f 智能中枢的角色j ( c e n t r a li n t e l l i g e n c e sa g e n c y ) ( k o r n h a b e r & g a r d n e r ，1 9 9 1 ) ，使得个体能知道自己的能力，并了解如何有效 发挥这些能力。其核心成份为发展可靠的自我运作模式，以了解自已之欲求、目 标、焦虑与优缺点，并藉以引导自己的行为之能力。 自然观察智能：指对周遭环境的动物、植物、人工制品，及其它事物进 行有效辨识及分类的能力。详而言之，自然观察智能不只包括了对动植物的辨识 能力，也包括了从引擎声辨识汽车，在科学实验室中辨识新奇样式，以及艺术风 格与生活模式的察觉等能力。 虽然每一种智能分别代表着一种不同于其它智能的独特思考模式，但是它 们却非独立运作的，而是同时并存、相互补充、统合运作的随3 。所以，不能将 这八种智能单独分开，而是将它们灵活而协调地放在一起，这才是对教育有利 的。我们可以这样来理解，作为学生本身而言，每项智能都在他们接受教育的 同时，不断自我发展和完善的。 ，“ ，一 ! 声音 厂多媒体误件 、 文字图像 声音 毋考g 瓣髫辫 g 解g 鹏 固 图2 - 1 ：模拟多媒体课件运用效果图 举一个简单的例子( 如图2 - 1 ) ，在语文课堂中使用多媒体课件讲解荷塘 月色时：各项智能的培养： 语文智能有优美的文字描述； 音乐智能有背景音乐渲染真实意境； 空间智能、自然观察智能有图像生动展现月光下晚风轻抚荷瓣、荷叶 时的情景： 不同的学科培养不同的智能，各项智能之间是相辅相成共同发展的。由霍 华德加德纳多元智能理论我们可知，各项智能都包含多种子智能也就是常说 的次级智能，所以当激发学生每一项父智能的同时，也刺激了其对应的子智能 发展，从而更好地促进各项智能平衡发展。 2 1 4 沉浸理论为学生提供良好的学习情景 沉浸理论( f l o wt h e o r y ) 于1 9 7 5 年由国际著名专家m i h a l yc s i k s z e n t m i h a l y i 首次提出。沉浸理论的最初定义是：“使用者进入一种共同的经验模式，在其中 使用者好像被吸引进去，意识集中在一个非常狭小的范围内，所以一些不相关 的知觉和想法都被过滤掉，并且丧失自觉，只对具体目标和明确的回馈有反应， 透过对环境的操控产生一种控制感h 1 。m i h a l yc s i k s z e n t m i h a l y i 将其形容为“愉 悦、创造”以及“全身心投入的过程”，此时获得的最佳学习体验，可以用一个 术语“沉浸( f l o w ) 来形容，它“说明的是这样一种状态，人们投入到一种活动 中去而完全不受其他干扰的影响，这种体验是如此地让人高兴，使人可以不计较 任何代价与付出，人们完全出于对事情本身的兴趣而做它哺1 。 沉浸理论中特别强调的是学生的主体体验，它为我们的教学设计找到了心 理学的支持。在教学过程中，如果能有效地应用沉浸理论，实施沉浸教学，对于提 高教学效果以及学生的发展大有裨益，它能更有效的使课程内容转化为学生的 认知结构、个性品质、社会行为等哺。 按照建构主义的理论，好的教学情境将有利于学生对所学内容进行意义建 构，能更好地培养学生的兴趣，培养学生的个性，促进学生主体的发展，促进 9 学生获得沉浸体验哺1 。多媒体课件实时生成系统可以再现教师授课情景、电子 讲稿、动画和图片等内容。学生只需带上耳机，用浏览器就可以观看多媒体课 件。课件中教师头像的再现让学生感到亲切，而生动的动画和色彩丰富的图片 为学生营造了良好的学习情景，可以让学生像看电视剧入迷的状态一样，达到 最佳的学习状态，充分享受学习带来的快乐，使学生“沉浸”在生动的教学内容 中。同时，不受外界因素的影响，集中学生精力，积极踊跃参与到教学过程中， 达到课堂教学的最佳效果。 2 2 开发工具指导 开发平台： 在m i c r o s o f tw i n d o w sx p 平台采用v c + + 6 0 语言进行开发，原因主要包括 以下内容： o v c + + 是开发w i n d o w s 应用程序的主流开发工具，可以充分利用v c + + 开发出来的w i n d o w s 应用程序，可使用的资源丰富。 v c + + 采用m f c 框架，它在整个微软家族都是兼容的，同时包含很多功 能强大的成员函数，帮助用户提高开发效率。 v c + + 中自带m s d n 帮助文档，使用方便，所包含的信息量足以解决用 户在开发过程中所遇到的困难。 界面工具：d r e a m w e a v e r 和p h o t o s h o p 结合使用，设计美观大方的界面框 架，按钮风格，字体颜色等等。 综合工具：选用j a v a s c r i p t 、w i n d o w sm e d i a s d k 、w i n d o w sm e d i af o r m a t s d k 等作为开发工具，综合使用了流媒体技术、网页制作技术等，实现系统功 能。 所涉及的硬件设备：摄像机( 或摄像头) 、多媒体计算机、数码相机、扫描 仪、麦克风等。 1 0 第3 章流媒体技术 3 1 流媒体技术概述 流媒体技术是互联网上用于传输音频视频数据的主要技术之一。它 ( s t r e a m i n gm e d i a ) 是一种使音频、视频、动画等多媒体在网络上以流式传输 方式进行播放的技术。一般来说，音视频信息的数据量都很大，而传统的下载 方式所需等待的时间较长。即使用户只想下载一个不到1 0 兆的文件也需要花费 很长的时间。比如，一个一分钟的m p e g l 视频节目所需的存储空间约为9 兆 字节，如果用户用5 6 k b i t s 的m o d e m 接入，那么要下载这个节目所需的时间 是：9 0 0 0x8 = 5 6 = 1 2 8 5 ( 秒) ，即2 2 分钟阳1 。而使用流媒体技术进行音频视频传 输时，用户不需要等到文件完全下载完后观看，它可以在本地建立个缓冲区， 只需要经过几秒或几十秒的启动延时就可以对先前下载的文件进行播放，剩余 文件可以继续下载。也就是说，它允许用户边下载一边播放。 因此，与传统的下载方式相比，其优点体现在以下三点n 引： ( 1 ) 实时传输和实时播放 流化多媒体使得用户可立即播放音频和视频信号，无须等待文件传输结束， 这对获取存储在服务器上的流化音频、视频文件和现场回访音频及视频流都具 有十分重要的意义。 ( 2 ) 节省存储空间 采用流技术，可节省客户端的大量存储空间，用预先构造的流文件或用实时 编码器对现场信息进行编码。 ( 3 ) 信息数据量较小 现场流都比原始信息的数据量要小，并且用户不必将所有下载的数据都同 时保存在本地存储器上，可以边下载边回放，从而节省了大量的磁盘空间。 3 1 1 流媒体的三大主流技术 目前，在市面上占主导地位的流媒体技术分别是：r e a ln e t w o r k 公司的 r e a ls y s t e m 、m i c r o s o f t 的w i n d o w sm e d i a 和a p p l e 公司的q u i c k t i m e 。这 三种格式都是私有的，因为用某种格式创建的流媒体文件只能在它提供的 播放器中播放。每个商家提供的免费播放器，都可以在互联网上下载。这三 种格式各有千秋，都支持r e a lt i m es t r e a m i n gp r o t o c o l 。要使用这三种格式 的流文件，视频文件必须放在一个流媒体服务器上，服务器上安装的服务 器端软件用于视频文件的流处理1 2 1 。下面分别介绍三大流媒体技术 【1 2 【j ：1 ( 1 ) r e a ln e t w o r k 公司的r e a ls y s t e m r e a lm e d i a 发展的时间比较长，因此具有很多先进的设计，例如： s c a l a b l ev i d e ot e c h n o l o g y ( s v t ) 可伸缩视频技术可以根据用户电脑速度 和连接质量而自动调整媒体的播放质素。t w o p a s se n c o d i n g 两次编码技 术可通过对媒体内使用t c p 或i p 完成数据传输。h t t p 与r t s p 相比， h t t p 传送h t m l ，而r t p 传送的是多媒体数据。h t t p 请求由客户机发出， 服务器做出响应；使用r t s p 时，客户机和服务器都可以发出请求，即 r t s p 可以是双向的。采用r t s p 等传输协议，更加适合动画、视音频在网 上的流式实时交互传输。 r e a lm e d i a 由媒体内容制作工具r e a l p r o d u c e r 、服务器r e a l s e r v e r 、 客户端r e a l p l a y e r 三部分组成。r e a ls y s t e m 采用s u r e s t r e a m 技术，自动、 持续地调整数据流的流量以适应不同的网络带宽，轻松在网上实现视音频 和三维动画的回放。 ( 2 ) a p p l e 公司的q u i c k t i m e a p p l e 公司的q u i c k t i m e 是一个非常老牌的媒体技术集成，是数字媒体 领域事实上的工业标准。之所以说集成这个词是因为q u i c k t i m e 实际上是 一个开放式的架构，包含了各种各样的流式或者非流式的媒体技术。 q u i c k t i m e 是最早的视频工业标准，1 9 9 9 年发布的q u i c k t i m e4 0 版本开 始支持真正的流式播放。由于q u i c k t i m e 本身也存在着平台的便利( m a c o s ) ，因此也拥有不少的用户。同时，q u i c k t i m e 是能在计算机上播放高品 质视频图像的技术，是面向专业视频编辑、w e b 网站创建和c d r o m 内容 制作开发的多媒体技术平台，是数字媒体领域事实上的工业标准，可通过 i n t e r n e t 提供实时数字化信息流、工作流与文件回放功能。 q u i c k t i m e 在视频压缩上采用的是s o r e n s o nv i d e o 技术，音频部分则采 用q d e s i g nm u s i c 技术。q u i c k t i m e 最大的特点是其本身所具有的包容性使 1 2 得它是一个完整的多媒体平台，因此基于q u i c k t i m e 可以使用多种媒体技 术来共同制作媒体内容。同时，它在交互性方面是三者之中最好的。例如， 在一个q u i c k t i m e 文件中可同时包含m i d i 、动画g i f 、f l a s h 和s m i l 等等格式的文件，配合q u i c k t i m e 的w i r e ds p r i t e s 互动格式，可设计出各 种互动界面和动画。q u i c k t i m e 流媒体技术实现基础是需要3 个软件的支 持，q u i c k t i m e 播放器、q u i c k t i m e 编辑制作、q u i c k t i m es t r e a m i n g 服务器。 ( 3 ) m i c r o s o f t 公司的w i n d o w sm e d i a w i n d o w sm e d i a 是三家之中最后进入这个市场的，但凭借其操作系统 的便利很快便取得了较大的市场份额。w i n d o w sm e d i av i d e o 采用的是 m p e g 4 视频压缩技术，音频方面采用的是w i n d o w sm e d i aa u d i o 技术。 w i n d o w sm e d i a 的关键核心是m m s 协议和a s f 数据格式，m m s 用于网 络传输控制，a s f 是一种包含音频、视频、图像以及控制命令、脚本等多 媒体信息在内的数据格式，通过分成一个个的网络数据包在i n t e r n e t 上传 输，实现流媒体多媒体内容发布，我们把在网络上传输的内容就称为a s f 流。目前w i n d o w sm e d i a 在交互能力方面是三者之中最弱的，自己的a s f 格式交互能力不强，除了通过i e 支持s m i l 之外就没有什么其他的交互能 力了。w i n d o w sm e d i a 流媒体技术的实现需要3 个软件的支持，w i n d o w s m e d i a 播放器、w i n d o w sm e d i a 工具和w i n d o w sm e d i a 服务器。总的来说， 如果使用w i n d o w s 服务器平台，w i n d o w sm e d i a 的费用最少。虽然在现阶 段其功能并不是最好，用户也不是最多，但随着m i c r o s o f t 大力投 入，w i n d o w sm e d i a 会成为最好的流媒体技术。 因此，本系统在开发之处，为选择流媒体解决方案而犯难。最终，通 过对这三大主流技术的深入分析，选择了m i c r o s o f t 公司的w i n d o w sm e d i a ， 原因主要是以下两点：第一，使用w i n d o w sm e d i a 平台所花费的资金很少， 大部分的支持软件在微软的官方网站就可以免费下载：第二，现在大部分 的用户都使用微软的操作系统，因此使用全套的微软产品可以使系统具有 更好的稳定性。 3 1 2 流媒体的文件格式 1 3 在前面章节中，简单介绍了在流媒体领域中的三大主流技术：微软 ( m i c r o s o f t ) 、r e a ln e t w o r k s 和苹果( a p p l e ) 公司，同时也是网上流媒体传输 系统的二大主流技术，其对应的流媒体解决方案分别是：w i n d o w sm e d i a 、r e a l s y s t e m 和q u i c k t i m e 。如表1 4 3 3 一l ： 公司产品文件扩展名服务器播放软件 m i c r o s o f tw i n d o w sa s fw i n d o w sm e d i aw i n d o w sm e d i a m e d i aw m vs e r v e r p l a y e r w m a r e a ln e t w o r kr mh e l i xs e r v e rr e a l o l i e r e a ls y s t e mr a p l a y e r r p r t a p p l e m o v q u i c k t i m e ( d a r w i n ) q u i c kt i m ep l a y e r q t s t r e a m i n gs e r v e r 表3 - 1 ：三大主流技术解决方案 ( 1 ) m i c r o s o f tw i n d o w sm e d i a 的视音频格式 a s f 格式 a s f 是一种数据格式，音频、视频、图像以及控制命令脚本等多媒体信息 通过这种格式，以网络数据包的形式传输，实现流式多媒体内容发布。它是专 为在i p 网上传送有同步关系的多媒体数据而设计的文件类型，因此适用于i p 网上传输。同时，a s f 支持任意的压缩解压缩编码方式，并可以使用任何一种 底层网络传输协议，灵活性强。w i n d o w sm e d i as e r v i c e 的核心也就是a s f 。 w m v 格式 w m v 格式的英文全称为w i n d o w sm e d i av i d e o ，它是采用独立编码方式并 且可以直接在网上实时观看视频节目的文件压缩格式。w m v 格式是在a s f 格 式上升级延伸的，在同等视频质量下，w m v 格式的体积很小，因此适合在网 上播放和传输。它的优势主要表现为：本地或网络回放、可扩充的媒体类型、 1 4 部件下载、可伸缩的媒体类型、流的优先级化、多语言支持、环境独立性、丰 富的流间关系以及扩展性等。 w m a 格式 w m a 格式的英文全称是w i n d o w sm e d i aa u d i o ，是一种音频格式。它是以 减少数据流量但保持音质的方法来达到更高的压缩率目的。 ( 2 ) r e a ls y s t e m 的视音频格式 r m 格式 r m 格式通常为r e a lm e d i a ，它的特点是虽然文件小，但画质仍能保持的 相对良好，适合用于在线播放。 r a 格式 r a 格式是一种新型流式音频r e a la u d i o 文件格式。主要用来在低速率的 网络上实时传输活动视频影像，r a 可以支持多种音频编码，包括a t r a c 3 。 r p 格式 r p 的全称是r e a l p i x ，通过编辑它可以将一些图片组织起来播放。它的图 像格式主要有j p e g 、g i f 等。 r t 格式 r t ( r e a l t e x t ) 适用于在i n t e r a c t 上进行媒体点播或广播的流媒体文本文件 的标记性语言。即是说使用纯文本来编写r e a l t e x t ，r t 作为扩展名，用r e a l p l a y e r 就可以打