（计算机应用技术专业论文）基于web的流媒体课件点播系统研究与实现.pdf

摘要 摘要 随着网络技术的飞速发展和计算机应用的广泛普及，基于网络的多媒体远程教育不断 发展，给传统的教育方式带来了深刻的变革。流媒体课件点播系统作为远程教学实现的一 部分，实现了远程教学实时性与非实时性的结合，具有复合性、分布性的特点，使远程教 学成为传统教学手段的有力补充和延伸。 在国内外也出现了一些多媒体课件点播或者直播的系统，但多媒体课件点播系统涉及 到许多关键技术，包括课件的制作技术、媒体技术以及负载均衡技术等。尽管已经在远程 教育中得到了比较广泛的应用，但现有的课件点播系统仍然存在许多缺点和不足，比如人 机交互界面设计不合理，不能满足远程学习的需要；或者课件播放质量不高，经常出现断 断续续：以及系统响应迟钝甚至出现崩溃等。 针对现有课件点播系统中存在的问题，本文在学习与参考大量相关论文和科研成果的 基础上进行了深入的研究，提出了相应的解决方案，并在此基础上实现了一个流媒体课件 点播系统，通过系统的运行情况验证了方案具有的优势及其可行性。本文的研究主要涉及 两个问题，一是流媒体课件与p o w e r p o i n t 文档的同步播放问题；二是提高服务质量的问 题。对于同步播放问题，本文通过综合利用w i n d o w sm e d i aa s fi n d e x e r 和w i n d o w sm e d i a p l a y e rs d k 两项技术进行了实现，提高了网络课堂的学习效率；对于提高服务质量的问 题，本文通过利用w i n d o w sm e d i as e r v i c e ss d k 技术提高网络带宽利用率的方式进行了 解决。通过引入b p 算法可以实现对传统的基于测量的接纳控制算法的优化，使得流媒体 服务器可以实时测得网络带宽的利用率并及时调整已连接数据流的传输速率，从而可以充 分利用网络带宽以达到更好的播放效果，即可以提高课件点播系统的服务质量。通过上述 技术实现的流媒体课件点播系统具有实施简单性、易用性的特点，并且经济性比较好，对 中小型单位建立远程教学和点播系统有很好的借鉴意义。 论文最后对所做的工作进行了总结，对流媒体课件点播系统的应用前景进行展望，并 指出了进一步的研究方向。 关键字：流媒体课件；w i n d o w sm e d i a ；接纳控制； 三童：! 些查兰三兰堡圭兰堡篁兰 a b s t r a c t w it ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fn e t w o r kt e c h n o l o g ya n dc o m p u t e ra p p l i c a t i o n s w i d e l ya c c e s s i b l e ，w e b b a s e dm u lt i m e d i al o n g d i s t a n c ee d u c a t i o nd e v e l o p m e n tt o t h et r a d i t i o n a le d u c a t i o n a lm e t h o d sh a sb r o u g h tp r o f o u n dc h a n g e s s t r e a m i n gm e d i a c o u r s e w a r eo nd e m a n ds y s t e ma sp a r to fl o n g d is t a n c ee d u c a t i o n ，h a si n t e g r a t e d r e a 卜t i m ea n dn o n r e a 卜t i m e ， w h oi sc o m p l e x ，d i s t r i b u t i o na n de n s u r et h e l o n g d i s t a n c ee d u c a t i o nh a sb e c o m eap o w e r f u la c c e s s i o n a l e a n sa n de x t e n s i o no f t r a d i t i o n a le d u c a t i o n s o m em u l t i m e d i ac o u r s e w a r eo nd e m a n ds y s t e m so rl i v es y s t e me x i s ti n l a n da n d o v e r s e a s ， b u tt h em u l t i m e d i am e d i ac o u r s e w a r eo nd e m a n ds y s t e mi n v o l v e sm a n yk e y t e c h n o l o g i e s ，i n c l u d i n gt h ep r o d u c t i o no fc o u r s e w a r et e c h n o l o g i e s ，t h es t r e a m i n g m e d i at e c h n o l o g i e sa n dl o a db a l a n c et e c h n o l o g y a l t h o u g ht h e yh a sb e e ni na r e l a t i v e l y b r o a da p p l i c a t i o ni n l o n g d i s t a n c ee d u c a t i o n ， b u t t h ee x i s t i n g c o u r s e w a r eo nd e m a n ds y s t e m sa r es t i l lm a n ys h o r t c o m i n g sa n dd e f i c i e n c i e s ， s u c h a si 唧o d e r a t eh u m a ni n t e r f a c ed e s j g n ， c a nn o tm e e tt h el o n g d i s t a n c ed i s t a n c e n e e d s ：o rt h ep l a y i n gq u a l i t yi sn o th i g h ， e v e ni n t e r m i t t e n t ；a n dt h es y s t e mt o r e s p o n ds l o w l ye v e nc o l l a p s e i nt h el i g h to ft h ee x i s t i n gp r o b l e m so fc o u r s e w a r eo nd e m a n ds y s t e m ， t e x t h a si n d e p t hr e s e a r c h e do nt h eb a s i so fr e l e v a n tl i t e r a t u r ea n dr e s e a r c hr e s u l t s ， m a d et h ec o r r e s p o n d i n gs o l u t i o n s ，a n do nt h i sb a s i st oi m p l e m e n tas t r e a m i n gm e d i a c o u r s e w a r eo nd e m a n ds y s t e m t h r o u g ht h eo p e r a t i o no ft h ec e r t i f i c a t j o n ， s y s t e m h a st h ea d v a n t a g ea n df e a s i b i l i t y t e x tu s ea s fi n d e x e ra n dw i n d o w sm e d i ap l a y e r s d kt os o l v et h es y n c h r o n i z a t i o na n di m p r o v et h en e t w o r kl e a r n i n ge f f i c i e n c y ，a n d u s ew i n d o w sm e d i as e r v i c e ss d kt oa d v a n c et h en e t w o r kb a n d w i d t hu t i l i z a t i o nt o s e t t l et h eq u e s t i o no fh o wt oi m p r o v et h eq u a l i t yo f s e r v i c e s t h r o u g hb p a r i t h m e t i c ， t h et r a d i t i o n a la d m i s s i o nc o n t r o l a l g o r i t h m s c a nb eo p t i m i z e d ： s t r e a m i n gm e d 【as e r v e rc a nm e a s u r et h et i m e l vu t i l i z a t i o no fn e t w o r kb a n d w i d t h a n da d j u s tt h ef l o wo fd a t at r a n s m i s s i o nr a t e t a k i n gf u l la d v a n t a g eo fn e t w o r k b a n d w i d t h ，t h ep l a yq u a l i t yb e c o m ew e l l ，t h a ti st os a y t h eq u a l i t yo fs e r v i c e s h a se n h a n c e dh i g h l y t h r o u g ht h e s et e c h n o l o g i e so p t i i z e d ， t h es t r e a m i n g 【f l e d i a c o u r s e w a r eo nd e m a n ds y s t e mi ss i m p l e ，u s e r f r i e n d l y ， e c o n o m i ca n dg o o d e x d e r i e n c e st om e d i u m s i z e da n dm i n i t y p eo r g a n i z a t i o nt oe s t a b l i s has y s t e mo f l o n g e d u c a t i o no r o nd e m a n ds y s t e m f i n a lp a p e rf o rt h ew o r kc a r r i e do u ts u m m a r y ，p r o s p e c t e dt h es t r e a m i n gm e d i a c o u r s e w a r eo nd e m a n ds y s t e ma p p l i c a t i o n s ， a n di n d i c a t e dt h a tf u r t h e rr e s e a r c h d i r e c t i o n s k e yw o r d s ：s t r e a 珈i n gm e d i ac o u r s e w a r e ：w i n d o w sm e d i a ：a d m i s s i o nc o n t r 0 1 i 第一章绪论 1 1 研究背景与意义 当今世界，信息技术以其方便、快捷的优势已经渗入到社会各行各业，使人们的生活 水平大大地提高。随着教育信息化进程的不断推进，各高校已经逐渐建立了自己的校园网， 并以此开展了相应的教学和管理应用。远程辅助教学系统作为高校信息化的一个重要组成 部分，正逐渐改变传统的教学模式，提高师生的工作效率。但高校的持续扩招和各种应用 需求的不断增长，对远程辅助教学的性能和服务质量又提出了更高的要求，尤其是对于像 流媒体课件点播这样网络流量比较大的w e b 应用，更是如此。广东工业大学制图教研室的 远程辅助教学系统就碰到了类似的问题。 为了能进一步提高制图教研室的远程辅助教学的效果，本文提出了基于w e b 的流媒体 课件点播系统方案，并对其具体设计与实现方案进行了比较深入的研究。 1 1 1 研究背景 知识经济和信息时代，教育的重要性不言而喻。顺应时代潮流，i n t e r n e t 网上多媒 体远程教育应用川的出现给传统的教育方式带来了深刻的变革。一方面，它带给人们更大 容量更方便快捷的信息访问方式和交流途径，另一方面它又打破了时间和地域的限制，带 给人们更多的平等接受教育的机会。 广东工业大学制图教研室的流媒体课件点播系统作为远程教学实现的一部分，充分展 现了远程教学实时性与非实时性结合以及复合性、分布性的特点，使远程教学成为传统教 学手段的有力补充和延伸。在课件点播系统中，核心技术是流媒体网络传输技术。运用各 类软件编辑的课件，既可以用作课堂的多媒体教学，也可以在课件点播系统中进行发布以 便为学生提供远程的辅导。课件点播系统是以计算机网络通信技术为支撑，具有时空自由、 资源共享、系统开放等优点。课件点播系统涉及到许多当前最新的计算机和通信技术，包 括网络通信、视频音频的编码、视频音频的压缩和流媒体服务器技术等。各种新技术的使 用，为学生创造了一个不受时间、空间限制的立体化教学环境，学生可以自主选择有兴趣 的课程，随时随地学习各种知识。而且，由视频、音频、f 1 a s h 、图像和电子教案等组成 的教学资源具有生动活泼的特性，能将复杂的理论知识形象化，充分地调动了学生的学习 广东工业大学工学硕士学位硷文 积极性，增加了学习的乐趣，在某些方面的学习效果甚至超过了传统的课堂教育。 尽管课件点播系统获得了较好的教学效果，但在实际应用中仍然存在许多问题，着重 体现在以下几个方面： ( 1 ) 并发访问量比较大时，容易导致音频或视频文件播放效果变差，出现断断续续 甚至无法继续播放的状况，更严重的情况下会造成系统崩溃。 ( 2 ) 音频或视频课件与配套讲义无法同时播放，频繁的切换导致学习效率降低。 针对上述问题，本文提出了基于w e b 的流媒体课件点播系统的研究课题，旨在提高课 件点播系统的服务质量，提高系统的负载能力，以获得更好的远程教学效果。 1 1 2 研究意义 基于w e b 的流媒体课件点播系统的实质是将w e b 服务技术与流媒体技术相结合，并应 用于课件点播系统中，其具体研究意义体现在以下几个方面。 1 提高课件点播系统的服务质量。 由于w e b 服务有完好的封装性，适合于松散藕合的应用，且能够跨平台集成，因此构 建基于w e b 的课件点播系统具有易用性好，分布性强的特点。 此外在课件点播系统采用流媒体技术，可以节省网络带宽、提高资源利用率和学习效 率。流媒体点播技术与传统播放技术的区别1 2 】在于：传统的播放技术是由用户端从服务器 下载整个完整的文件，然后进行播放。在传输方式上，流媒体技术将整个多媒体文件压缩 解析成多个压缩数据包，向用户端实时顺序的传送，所以用户无须等待整个文件下载完毕， 便可一边解压播放前面传送过来的数据包，一边下载后续的压缩包，从而节省了用户的时 间和空间。将该技术应用于课件系统中可以大大提高系统的运行效率，节省学生点播课件 的时间开销。通过采用合适的压缩算法，可以使得流媒体播放过程中占用较小的网络带宽， 比传统多媒体课件具有更强的网络适应能力。 2 经济实用，降低系统实施成本。 本文提出的流媒体课件点播系统方案具有经济实用的特点，完全可以在经费设备等条 件有限的情况下，搭建一个流媒体课件点播系统。从课件编辑设备到服务器，再到用户端， 均可以采用普通的p c 机作为硬件设备，软件则采用m i c r o s o f t 公司的免费w i n d o w sm e d i a 流媒体系列产品。 3 适用性强，对类似的应用具有一定的借鉴意义。 基于w e b 的流媒体课件点播系统方案，不仅可以满足教育机构的远程辅助教学需求， 对公司或企事业单位的网上培训也具有一定的借鉴意义。比较适合于构建中小型的视频点 播系统或远程培训l 系统。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 远程教育的发展现状与趋势 随着计算机技术与网络技术的发展，远程教育的发展经历了三个阶段1 3 】。第一阶段是 主要以图片和文字为主要的载体，学习者通过w e b 浏览器获取这些信息。第二阶段以w e b 数据库为基础，增加了音视频素材、f l a s h 课件等。学生可以通过b b s ，电子邮件的方式 与教师进行离线式的双向交流，这种方式比第一阶段的方式要具有更好的交互性、更加生 动，符合远程教育的特点，但是交互仍缺乏实时性，且网络状况的变化经常造成课件下载 时间过长。第三阶段是以流媒体技术为基础的流式传输阶段，主要特征是可以使音视频信 息边下载边播放，因此流媒体技术更适应于现有的网络环境。目前在国内，仅有少数几所 高校在远程教育中采用了流媒体技术，且大都是购买商用系统实现，整体实施费用非常高。 相信在未来一段时间内经济实用、高质量的流媒体点播系统将有迅速的发展，并逐渐成为 校园网应用的主流。 课件点播系统的发展趋势【4 】表现在以下几个方面：首先是网络化，通过网络人们建立 了虚拟教室、虚拟图书馆、虚拟大学等。其次是智能化，要使远程教学也如同课堂教学一 样交互自由、生动活泼，课件在设计时就必须具有智能性。再次是虚拟现实化，它能超越 物理和时空的局限性，使学习者在远程教学和实习中获得身临其境的感觉。第四是超媒体 化，越来越多的多媒体教学软件都采用了超媒体的结构来组织教学信息，超媒体是一种非 线性的信息结构，基于超媒体的课件可以在每一个结点处提供多个不同的选择，易于实现 “学习者控制”的个性化教学策略，将课件流程的控制权交给学生。学习者可以根据自己 的兴趣、知识、经验、任务需求和学习风格来有选择性的使用信息。 1 2 2 流媒体技术的应用现状 随着流媒体技术的日趋成熟以及互联网带宽的不断发展，单一、广播式的传统媒体形 式己不能满足人们的需要，这给流媒体技术的应用带来了广阔的发展空问。流媒体技术 被广泛应用到娱乐、教育和科研等各个领域，如i p t v ( 网络电视) 、v o d ( 视频点播) 、远 广东工业大学工学硕士学位论文 程教育【6 1 【7 j 、视频会议、远程监控、远程医疗以及网络游戏等。使用流媒体技术，商业网 站可以即时播放新闻以及直播、点播视频，企业和一些机构可以进行远程培训、信息发布， 广播电视台可以与电信结合运营网络电视，学校可以进行远程教育、交互教学，政府也可 以进行内部培训以及重要活动的网上直播。流媒体技术的不断发展和应用，必然会给人们 的网络生活带来一次飞跃。 1 3 研究内容及目标 1 3 1 研究内容 针对已有课件点播系统中存在的不足，本文在研究基于w e b 的流媒体课件系统时主要 探讨了以下内容： ( 1 ) 流媒体课件点播系统的需求分析、整体方案与结构设计； ( 2 ) 系统关键功能的技术研究与实现； ( 3 ) 音视频课件与p o w e r p o i n t 文档的同步播放技术； ( 4 ) 用组播技术提高系统负载能力的具体方法； ( 5 ) 用改进的接纳控制算法优化音视频文件播放质量的技术； 1 3 2 预期目标 综合利用w e b 应用开发技术和流媒体技术，构建一个经济实用的、具有良好的播放效 果以及较强的负载能力的流媒体课件点播系统。该系统需要具有以下功能： ( 1 ) 身份验证功能，只有授权用户登陆以后才可以使用系统进行远程学习； ( 2 ) 分章节选择性点播的功能，使学习过程更加个性化： ( 3 ) 根据用户点播的音视频文件自动同步播放p o w e r p o i n t 文档的功能； ( 4 ) 灵活的操作控制功能，播放过程中可以提供暂停、快进以及后退等控制操作； ( 5 ) 完善的管理和维护功能，教师登陆后可以对课件内容进行上传、下载和修改； 管理员可以设置用户的类型和权限，根据授课需要，可以对课件实现组播。 ( 6 ) 服务器自动调整功能，流媒体点播过程中服务器端可以根据系统负载状况对新 用户的接纳策略以及已连接用户的媒体播放质量进行实时的控制。 1 4 系统主要设计思路 下面从系统框架与工作流程和系统功能实现所要到的关键技术两部分介绍本文所实 现系统的主要设计思路。 1 4 1 整体架构与工作流程 系统被分为三个部分实现一源数据端，服务器端和w e b 用户端。教师在源数据端提供 的环境中进行流媒体课件的编制。服务器端由媒体数据库、流媒体服务器和w e b 服务器组 成。媒体数据库存储流媒体课件，流媒体服务器发布流媒体课件，而w e b 服务器提供查询、 播放和管理课件的w e b 平台。三者协同合作实现流媒体课件的点播功能。 教师在源数据端使用w i n d o w sm e d i ae n c o d e r 制作流媒体课件后，上传后存储于媒体 数据库。用户在用户端通过w e b 界面向服务器端提交点播申请，服务器端响应请求，建立 与用户端的连接后，发送数据包至用户端。用户通过w e b 界面上嵌入的w i n d o w sm e d i a p 1 a y e r 控制，或者按钮控制播放进度，将申请提交到服务器端处理并响应其请求。 1 4 2 关键技术 系统要实现流媒体课件点播功能并对系统进行优化，用到的主要技术是w i n d o w s m e d i a 技术，用b p 算法优化的基于测量接纳控制算法和组播技术。 教师使用w i n d o w sm e d i ae n c o d e r 制作流媒体课件。w i n d o w sm e d i ap l a y e rs d k 技 术应用于对播放器进行定制，可以任意控制章节的播放进度。使用m i c r o s o f t 公司的流媒 体服务器进行发布和管理流媒体课件难以同时保障网络资源的充分利用和已连接用户良 好的播放效果。因此本文首先用b p 算法对基于测量的接纳控制算法进行了改进，然后用 w i n d o w s i e d i as e r v i c e ss d k 技术对将此算法应用于扩展流媒体服务器的功能。改良后 的服务器根据实时测量的网络带宽，在保障已接纳用户的最低播放质量基础上尽力接纳新 的用户。而当网络出现多余带宽时，又调整已连接流的传输率，提高它们的播放质量。还 利用组播技术提高系统负载能力。 1 5 论文内容的组织 本文内容主要包括四个部分，第一部分是研究的背景和应用技术的简介，第二部分是 对关键技术的研究和实现，第三部分是系统的优化和测试。各章节内容的组织如下： 广东工业大学工学硕士学位沦文 第一章绪论。首先阐述了课题的研究背景与意义，并分析了国内外的研究现状，然 后阐述了本文的研究内容、研究目标，以及系统的主要设计思路。 第二章相关技术。主要讨论了系统实现所用到的各种相关技术，包括流媒体技术、 w i n d o w si i l e d i as d k 以及接纳控制算法。 第三章流媒体课件点播系统的总体分析与设计。包括系统的功能和性能的需求分析， 系统的总体框架和业务流程的设计，并阐述了搭建系统所需要的软硬件配置。 第四章系统关键功能的技术研究及其实现。具体分为制作课件的步骤，课件与 p o w e r p o i n t 文档同步功能的实现，系统课件点播功能的实现，用户权限管理和课件查询 功能的实现五大部分来阐述。 第五章系统性能优化技术的研究与实现。采用组播技术提高系统的负载能力，用b p 算法优化接纳控制算法应用于服务器控制用户的连接，提高课件的播放质量。最后进行了 相应测试表明优化后的系统性能比原系统有了很大提高。 第六章总结与展望。总结了本文所做的工作，展望了系统的应用前景，分析系统仍 存在的不足，指出了进一步的研究方向。 第二章相关技术 第二章相关技术 本章主要讨论实现基于w e b 的流媒体课件点播系统所用到的一些关键技术，包括流媒 体技术、w i n d o w sm e d i as d k 和接纳控制算法。 2 1 流媒体技术 所谓流媒体技术口1 是指可以将音视频文件经过压缩处理后在网络上进行分段传输，并 使得用户端无需下载整个音视频文件即可收看的一种多媒体技术。 流媒体文件要经过特殊编码爿能实现边播放边下载的功能。编码有专门的压缩编码软 件，播放也需要支持这种编码格式的播放软件来完成。由于流媒体领域的巨大市场前景， 使得众多厂商倾力投入其中，在此领域展开了激烈的竞争。目前此流媒体的三巨头是r e a l n e t w o r k s 公司的r e a ls y s t e m ，m i c r o s o f t 公司的w i n d o w sm e d i a ，a p p l e 公司的q u i c k t i m e r e a l 。下面就对三大公司的产品进行比较分析。 2 1 1w i n d o w sm e d i a 微软已经将w i n d o w sm e d i a 技术捆绑在w i n d o w s2 0 0 0s e r v e r 和w i n d o w s2 0 0 3 中。 微软推出的w i n d o w sm e d i a 技术具有方便性、先进性、集成性、低费用等特点。微软的流 视频解决方案在微软w i n d o w s 平台上是免费的，制作端与播放器的音视频质量都不错，而 且易于使用，但只能在微软平台上使用。w i n d o w sm e d i a 的核心是a s f 嘲( a d v a n c e d s t r e a m i n gf o r m a t ) 。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。m i c r o s o f t 的最新版本v 8 ，采用m sm p e g 一4 压缩编码。无论是在w m v 还是w m a 的压缩方法上，比原 来的v 7 都有很大的进步。支持t r u e v b r ( 真正动态变速率编码，该技术能保证流化过程 中影像的品质) 和t w o p a s s 编码技术。 w i n d o w sm e d i as e r v e r 是w i n d o w s2 0 0 0s e r v e r 和w i n d o w s2 0 0 3 的附带组件，无用户连接数限制。 2 1 2r e a ls y s t e m r e a ln e t w o r k s 公司是世界领先的网上流式音视频解决方案的提供商，提供从制作端、 服务器端到用户端的所有产品。r e a l 格式具有很高的压缩比和很好的传输能力，适合在 广东工业大学工学硕士学位论文 网络上进行信息发布。r e a lm e d i a 包括r e a la u d i o 、r e a lv i d e o 和r e a lf 1 a s h 三类文 件。其编码采用的是r e a l 专用算法，并且最近又增加了r a 8 的压缩算法。通过s v t ( s c a l a b l ev i d e ot e c h n 0 1 0 9 y ) 技术可以让速度较慢的电脑不需要解开所有的原始图像 数据也能流畅观看节目；双向编码技术根据带宽的限制选择最优化压缩码率。为了更好地 适应网上传播，它还可以根据用户所采用的网络连接速率来选择最佳压缩比率的r e a l 文 件，这就是所谓的s u r es t r e a m 技术。r e a ls e r v e r 提供免费下载，并分为很多版本，但 其内部结构基本相同，只是提供的l i c e n s e 的权限有所不同。访问有用户连接数限制，通 过l i c e n s e 文件实现，同时该文件也具备了各种管理功能。r e a ln e t w o r k s 公司的播放器 r e a lp l a y e r 有不同版本，基础的b a s i c 版本为免费下载，专业的p l u s 版本需要付费。 p l u s 版本提供更多图像画面控制功能。 2 1 3q u i c k t i m er e a l q u i c k t i m e 是a p p l e 公司面向专业视频编辑、w e b 网站创建和c d r o m 内容制作领域开 发的多媒体技术平台，它支持几乎所有主流的个人计算平台，是创建3 d 动画、实时效果、 虚拟现实、a v 和其他数字流媒体的重要基础。q u i c k t i m e 在输出文件时可以选择包括 h 2 6 3 在内的多种编码方式，主要以s o r e n s o nv i d e o 为主，从5 0 开始将采用m p e g 一4 压 缩技术。q u i c k t i m es t r e a m i n gs e r v e r 是m a c 平台下的服务器，有用户连接数限制，且 连接数目固定，单个s e r v e r 允许最大连接4 0 0 0 个。在p c 平台下有d a r w i ns t r e a j n i n g s e r v e r 。a p p l e 公司播放器q u i c k t i m e 同样有版本功能区别，专业版本增加了对m o v 文件 的简单编辑功能，但需要付费获取。 因为微软的流视频解决方案在w i n d o w s 平台的免费，制作端和播放器的音视频质量基 本可以保证远程教育中的需要，而且微软的产品易于使用。对于w i n d o w sm e d i a 服务器是 服务器版本的操作系统自带，虽然产品只能在微软平台使用，对于学生教师整个用户群来 说，基本都使用微软操作系统，所以这个局限性并不会对系统的推广使用造成不便。鉴于 这些原因，所以本系统采用了微软的流媒体解决方案。 2 2w i n d o w sm e d i as d k w i n d o w sm e d i as d k 是微软发布针对w i n d o w sm e d j a 技术的应用程序的开发包。这是 为了给开发者更多的自由可以自行开发定义适合自身应用环境的流媒体系统。w i n d o w s 第二章相关技术 m e d i as d k 开发包包括6 个部分”】，可以从事基于w i n d o w sm e d i a 不同方向的开发工作。 六个组件和它的功能如下： ( 1 ) w i n d o w sm e d i ap l a y e rs d k ，将m e d i ap 1 a y e r 播放器插入浏览器，创建界面和 个性化效果。 ( 2 ) w i n d o w sm e d i as e r v i c e ss d k ，配置和管理w i n d o w sm e d i as e r v i c e s 。 ( 3 ) w i n d o w sm e d i ar i 曲tm a n a g e rs d k ，解决数字版权问题。 ( 4 ) w i n d o w sm e d i ae n c o d e rs d k ，开发具备编码功能的程序。 ( 5 ) w i n d o w sf o r m a ts d k ，使软件可以读写和编辑w i n d o w sm e d i a 格式的文件和数 据。 ( 6 ) w i n d o w sm e d i ae m b e d d e dp r o d u c ta d a p t a t i o nk i t ，开发便携式数字音乐播放 器或者其他系统。 在本系统中，由于要设计出有自身特色的流媒体课件点播系统，因此也应用到了 w i n d o w sm e d i as d k 的两个组件：w i n d o w sm e d i ap 1 a y e rs d k 和w i n d o w sm e d i as e r v i c e s s d k 。使用w i n d o w sm e d i ap l a y e rs d k 是为了让流媒体课件可以基于w e b 页面进行浏览， 并且能实现p o w e r p o i n t 文件与流媒体课件的同步播放。使用w i n w sm e d i as e r v i c e ss d k 是希望能定制出适合本系统的流媒体服务器，特别是通过加入后面要介绍的基于测量的接 纳控制算法来改善服务器质量，提高网络带宽的利用率，提高流媒体课件播放的质量。下 面将详细介绍如何使用这两种组件技术。 2 2 1w i n d o w sm e d i ap l a y e rs d k w i n d o w sm e d i ap l a y e r 己经能为数字音视频文件提供出色的播放效果，但如果需要 修改其播放音视频文件的播放方式或者显示更多信息等，就需要使用到这个w i n d o w s m e d i ap l a y e rs d k 了。作为w i n d o sm e d i a 技术中不可缺少的组成部分，w i n d o sm e d i a p l a y e rs d k 可以独立扩展p l a y e r 功能，并将播放功能嵌入到自己的应用程序中。下面就 具体介绍这些功能及它们的实现方法。 1 创建应用程序 使用w i n d o w sm e d i ap l a y e rs d k 可以实现如何在w e b 或者基于w i n d o w s 的应用程序 中嵌入w i n d o w sm e d i ap 1 a y e r 的功能，其模块化体系结构，让用户可以自由使用所需要 的部分。 广东工业大学工学硕士学位论文 w i n d o w sm e d i ap l a y e r 包括用于呈现音视频的a c t i v ex 控件的组建对象( c o m ) 服 务器。可以在w e b 应用程序和基于w i n d o w s 的应用程序中使用该控件。 在w e b 应用程序中创建应用程序是通过页面的超文本标记语言中实现的。嵌入 w i n d o w sm e d i ap 1 a y e r a c t i v e x 后，在h t m l 脚本中就会包含一个o b j e c t 元素，并在o b j e c t 中包含嵌套的p a r a m 元素。这些元素包含了w i n d o w sm e d i ap l a y e r 的许多属性，包括操 作按钮是否可见，播放的文件是否循环播放，播放列表是否显示等。想要完全控制嵌入的 m e d i ap l a y e r 就必须通过页面的h t m l 脚本代码的编写。 w i n d o w sm e d i ap l a y e r 要嵌入到基于w i n d o w s 的应用程序中，引用一个服务于该控 件的动态链接库( d l l ) 就可以了。使用时在窗体中插入w i n d o w sm e d i a 的组件，如果要 直接控制则可以通过直接编写代码设置或控制那些属性，以及在运行时调用方法。 2 创建界面 w i n d o w sm e d i ap l a y e r 中的界面技术可以在保持功能不变的情况下，对界面进行重 新设计，p l a y 和p a u s e 、播放列表的显示，返回到完整模式等基本功能还是会得到保留。 随意添加各种控件，实现自定义的功能，只需要经过j s c r i p t 、m i c r o s o f tv i s u a lc + + 或 v i s u a lb a s i c 进行编码。 将外观定义文件、图像文件和任何j s c r i p t 文件压缩到文件扩展名为m z 的单个 文件中。这是将外观提供给最终用户的标准方法。还可以创建称作边框的特殊外观，它显 示在完整模式下的w i n d o w sm e d i ap l a y e r 的n o wp l a y i n g ( 正在播放) 功能中。您可以 将边框、播放列表文件和数字媒体文件压缩到文件扩展名为w m d 的单个可下载文件中。 当最终用户单击w i l l d 文件的链接时，w i n d o w sm e d i ap l a y e r 将对包含的所有文件进行 解压缩，将边框应用到n o wp 1 a y i n g ( 正在播放) 功能，然后开始播放在播放列表文件中 指定的内容。可下载文件功能尤其适用于向最终用户提供出色的娱乐或教育内容。它不要 求最终用户进行任何安装，同时允许进行广泛的自定义。 3 创建插件 w i n d o w sm e d i ap 1 a y e rs d k 包含支持广泛扩展性的接口。要扩展p l a y e r 的基本功 能，可以编写借助于d l l 文件的c o m 对象。利用插件提供的扩展性，还可以将w i n d o w s m e d i ap l a y e r 用作提供和操作数字媒体内容的平台。插件的几种类型这里简单介绍一下。 ( 1 ) 可视化效果插件 可视化效果通过c o m 对象实现，使用插件可以在p 1 a y e r 处于完整模式或外观模式 o 第二章相关技术 时，可视化效果插件在只播放音频内容时，向p l a y e r 的n o wp l a y i n g ( 正在播放) 功能 添加有趣的动态图像。可视化效果的外观和动态运动基于正在播放的音乐并与之同步。将 可视化效果作为c o m 对象实现。p l a y e r 每秒多次为当前选定的可视化效果引发事件。 ( 2 ) 用户界面插件 使用用户界面插件后，用户可以和w i n d o w sm e d i ap l a y e r 自由交互，能提供了各种 信息和功能。w i n d o w sm e d i ap l a y e r 的完整模式由许多区域组成，某些区域在默认状态 下不可见，但最终用户可将其显示为可见，如在n o wp l a y i n g ( 正在播放) 功能底部的设 置区域，显示在播放列表上方的元数据区域等。用户界面插件分五种类型。其中三种类 型显示在p l a y e r 的不同区域中，他们是显示插件、设置插件和元数据插件。在每个区域 中，每次只能启用一个插件。 显示插件占据播放器的可视化显示区域，适合显示大量数据或者复杂的交互控件集。 设置插件在可视化效果显示区域的下方，包含图形均衡器、视频设置和其他用于配置播放 或w i n d o w sm e d i ap 1 a y e r 外观的控件。可以对这个插进进行自定义实现修改外观或行为 的功能。元数据插件位于播放列表上方，显示播放列表的确切信息，也可以进行简单控制 和超链接。 有两类用户界面插件在w i n d o w sm e d i ap 1 a y e r 窗口中不显示。一个是窗口插件，适 合于显示信息或者完成功能切换之类的交互功能。另一个是背景插件，适合不需要用户输 入的自动服务。 ( 3 ) d s p 插件 数字信号处理( d s p ) 插件在播放过程中修改数字媒体流，它可以将彩色视频更改为 黑白视频，或使用反色使图像看起来像底片。还可在音频中添加颤音或回声效果。插件在 处理数字媒体内容时将改变该内容的播放。同时编写d s p 插件还需m i c r o s o f td i r e c t xs d k 提供的i m e d i a o b j e c t 接口。其原理是当d s p 插件安装在最终用户的计算机上并被激活 时，w i n d o w sm e d i ap 1 a y e r 在数据呈现之前将音频和视频数据传递给该插件。p 1 a y e r 分 配输入缓冲区和输出缓冲区，并使插件能够对这两个缓冲区进行访问。 ( 4 ) 呈现插件 w i n d o w sm e d i af o r m a ts d k 可向w i n d o w sm e d i a 文件添加任何数据流。提供标准音 视频和脚本流的代码等用力编写一个自定义播放应用程序，或者为w i n d o w sm e d i ap 1 a y e r 编写一个呈现插件，通过p l a y e r 的固有功能呈现并支持用户了解的界面。 广东工业大学工学硕士学位论文 2 2 2w i n d o 硼m e d i as e r v i c e ss d k m i c r o s o f tw i n d o w sm e d i as e r v i c e s 是流式传送数字媒体内容的平台。w i n d o w sm e d i a s e r v i c e s 软件开发包( s d k ) 可以指定出适合不同需要的服务器平台。使用这个软件开发 包可以创建自定义用户界面来管理w i n d o w sm e d i as e r v i c e s 。可以用编程的方式来运行 w i n d o w sm e d i as e r v i c e s 服务器，创建自己的插件以自定义核心服务功能。动态创建和 管理服务器端播放列表。 ( 1 ) 服务器对象模型 使用w i n d o w sm e d i as e r v i c e ss d k 定制个性化的服务器，需要先创建对象模型 w m s s e r v e r ，通过它获得特定任务所需的接口后，再通过编程方式进行控制、配置和监控 w i n d o w sm e d i a 服务器。 这些对象模型的接口可以提供的参数众多，可以让编程者自由控制服务器。用户端接 口可以检索其网络地址、端口号及状态等。通过限制和名称接口得到指定带宽和c p u 百分 比限制。服务器对象模型提供的计数器模型和事件，可监控链接和带宽信息，服务器限制 和插件状态。发布点接口可对其进行配置和监控。还有播放列