（通信与信息系统专业论文）基于网络流媒体技术的数字交互学习平台的实现.pdf

原创性声明 iiylllltlllllll18111113111111211111111111111111191 i i l l 4y 18 3 2 1 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：堡丝日期：型! z 多 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：基量圭导师签名： 山东大学硕士学位论文 目录 摘要1 a b s t r a c t 3 缩略词表5 第一章绪论。1 1 1 课题的研究背景及意义。1 1 2 课题的研究现状2 1 3 本文主要工作3 1 4 论文内容安排。5 第二章基于流媒体技术的课件制作和点播6 2 1 音视频的捕获与回放6 2 1 1 斯n d o w sm o v i em a k e r 6 2 1 2w i n d o w sm o v i em a k e r 所需的系统配置6 2 1 3w ”m d o w sm o em a k e r 音视频捕获7 2 1 4 图像视频的编辑。9 2 2 流媒体课件的制作1 1 2 2 1r e a l p r o d u c e r 软件1 1 2 2 2r e a l p r o d u c e r 的转换一1 1 2 3 流媒体课件的点播。1 4 2 3 1 系统支持的流媒体格式1 4 2 3 2 视频点播的流程。1 5 2 3 3 视频点播1 5 2 4 本章小结1 6 第三章学习平台后台管理系统1 7 3 1 学习平台相关技术。1 7 3 1 1 系统要求1 7 3 1 2 开发工具1 7 3 2 系统的总体规划一1 7 3 2 1 总体结构设计1 7 3 2 - 2 系统总体规划18 山东大学硕士学位论文 3 3 系统的设计1 9 3 3 1 设计理念1 9 3 3 2 功能模块设计2 0 3 3 3 数据库设计2 0 3 - 3 4a s p 与数据库2 1 3 3 5 数据库连接2 l 3 4 系统的实现2 2 3 4 1 准备工作2 2 3 4 2 系统功能模块实现2 3 3 5 性能测试与分析一2 6 3 5 1 性能测试。2 6 3 5 2 实例测试与分析2 6 3 6 本章小结3 0 第四章在线测试系统3l 4 1 数据库的设计3 l 4 1 1 数据库的需求分析3l 4 1 2 数据库的概念结构设计。3 1 4 1 3 数据库的逻辑结构设计3 2 4 2 考试系统的设计及实现。3 3 4 2 1 总体设计3 3 4 2 2 登录模块的设计。3 4 4 2 3 学生选择试题模块的设计3 5 4 2 4 考试模块的设计3 5 4 2 5 教师录入试卷模块3 7 4 2 6 教师查看并评价操作题成绩模块3 9 4 2 7 学生查看成绩模块。3 9 4 2 8 考试时间倒计时模块4 0 4 3 系统的配置和功能4 0 4 3 1 系统运行环境4 0 4 3 2 系统安装4 1 4 4 本章小结4 3 第五章教学直播系统和交互学习平台实现4 4 i i 山东大学硕士学位论文 5 1 教学直播系统一4 4 5 1 1 设计的主要目标任务4 4 5 1 2 系统硬件设计4 4 5 1 3 系统软件设计4 5 5 2 交互学习平台的设计4 7 5 2 1 学习平台的工作原理4 7 5 2 2 软件实现4 8 5 2 3 系统的实现4 9 5 2 4 系统的启动5 0 5 3 本章小结5 0 第六章总结和展望5 2 6 1 系统实现的功能5 2 6 2 系统功能的运行一5 3 6 3 系统改进的方向5 4 参考文献5 5 致谢一5 8 硕士期间发表的论文5 9 i i i 山东大学硕士学位论文 c o n t e n t s a b s t r a c t l a b s t r a c t 3 a b b r e v i a t i o n st l l b l e ! ； t h ef i r s tc h a p t e r 1 1 1b a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c eo ft h es u b j e c t l 1 2r e s e a r c ht o p i c s 2 1 3a r r a n g e m e n t sw o r ka n dc o m e m so ft l l i sp a p e r 3 1 4t h ep a p e ra r r a n g e m e n t s 5 c h a p t e ri ic o u r s e w a r ep r o d u c t i o na n dd e m a n db a s e do ns t r e a m i n gt e c h n o l o g y 6 2 1a u d i oa n d v i d e oc a p t u r ea n dp l a y b a c k 6 2 1 1w i n d o w sm o v i em a k e ri n t r o d u c t i o n 6 2 1 2 w i n d o w sm o v i em a k e rr e q u i r e ds y s t e mc o n f i g u r a t i o n 6 2 1 3w i n d o w sm o v i em a k e ra u d i oa n dv i d e oc a p t u r e 7 2 1 4i m a g ea n dv i d e oe d i t i n g 9 2 2s t r e a m i n gm e d i ac o u r s e w a r e 11 2 2 1r e a l p r o d u c e rs o f t w a r ei n t r o d u c e d 一l1 2 2 2r e a l p r o d u c e rt h ec o n v e r s i o np r o c e s s ll 2 3c o u r s e w a r eo n d e m a n ds t r e a m i n gm e d i a 1 4 2 3 1s y s t e mt os u p p o r ts t r e a m i n gm e d i af o r m a t s 1 4 2 3 2v i d e o o n d e m a n dp r o c e s s 15 2 ：；3v i d e oo nd e m a n d 1 5 2 4s u m m a r y 16 c h a p t e ri i il e a r n i n gp l a t f o r ma d m i n m o d u l e 17 3 1l e a r n i n gp l a t f o r mr e l a t e dt e c h n o l o g i e s 17 3 1 1s y s t e mr e q u i r e m e n t sl7 ：；1 2a b o u tt o o l s 1 7 3 2s y s t e mm a s t e rp l a n 17 3 2 1d e s i g nt h eo v e r a l ls t r u c t u r e 17 3 2 2s y s t e mm a s t e rp l a n 1 8 3 3d e s i g ns y s t e m 1 9 3 3 1d e s i g n 19 i v 山东大学硕士学位论文 3 3 2f u n c t i o nm o d u l e 2 0 3 3 3d a t a b a s ed e s i g n 2 0 3 3 4a s pa n dd a t a b a s e 2 1 3 3 5d a t a b a s ec o n n e c t i o n 2 1 3 4i m p l e m e n t a t i o ns y s t e m 2 2 3 4 1p r e p a r a t i o n s 2 2 3 4 2s y s t e mf u n c t i o nm o d u l e 2 3 3 5p e r f o r m a n c em e a s u r e m e n ta n da n a l y s i s 2 6 3 5 1p e r f o r m a n c et e s t 堍2 6 3 5 2e x a m p l e so f t e s ta n da n a l y s i s 2 6 3 6s u m m a r y 3 0 c h a p t e ri vo n l i n et e s t i n gs y s t e m 3 1 4 1d a t a b a s ed e s i g n 。31 4 1 1d a t a b a s en e e d sa n a l y s i s 31 4 1 2t h ec o n c e p to f s t r u c t u r a ld e s i g no f t h ed a t a b a s e 3 1 4 1 3l o g i c a ld a t a b a s ed e s i g n 3 2 4 2t e s ts y s t e md e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n 3 3 4 2 1o v e r a l ld e s i g n ；3 3 4 2 2t d g i nm o d u l e 3 4 4 2 3s t u d e n t st oc h o o s eq u e s t i o i l sm o d u l e 3 5 4 2 4e x a m i n a t i o nm o d u l e 3 5 4 2 5t e a c h e ri n p u tm o d u l ep a p e r s 3 7 4 2 6t e a c h e r ss e ea n de v a l u a t et h eo p e r a t i o np e r f o r m a n c em o d u l et i t l e 。3 9 4 2 7s t u d e n t sv i e wt h er e s u l t sm o d u l e 3 9 4 2 8c o u n t d o w nm o d u l et e s tt i m e 4 0 4 3s y s t e mc o n f i g u r a t i o na n df e a t u r e s 4 0 4 3 1s y s t e mo p e r a t i n ge n v i r o n m e n t 4 0 4 3 2s y s t e m si n s t a l l a t i o ni n s t r u c t i o n s 4 1 4 4s u m m a r y 4 3 c h a p t e rvt e a c h i n gb r o a d c a s ts y s t e ma n d t h ei n t e r a c t i v el e a r n i n gp l a t f o r m 4 4 5 1t e a c h i n gb r o a d c a s ts y s t e m 4 4 5 1 1d e s i g no f t h em a i no b j e c t i v e sa n dt a s k s 一4 4 5 1 2s y s t e mh a r d w a r ed e s i g n 4 4 v 山东大学硕士学位论文 5 1 3s y s t e ms o f t w a r ed e s i g n 4 5 5 2t h ed e s i g no fi n t e r a c t i v el e a r n i n gp l a t f o r m 4 7 5 2 1t h ew o r k i n gp r i n c i p l eo f l e a r n i n gp l a t f o r m 4 7 5 2 2s o f t w a r e z 1 8 5 2 3s y s t e mi m p l e m e n t a t i o n 4 9 5 2 4s y s t e ms t a r t u p 5 0 5 3s u m m a r y 5 0 c h a p t e rv is u m m a r ya n d o u t l o o k 5 2 6 1s y s t e m i cf u n c t i o n 5 2 6 2o p e r a t i n gs y s t e mf u n c t i o n s 5 3 6 3t h ed i r e c t i o no f t h es y s t e mt oi m p r o v e 5 4 r e f e r e n c e s ：! ；! ； t h a n k s ! ；l ； m a s t e ro fp a p e r sp u b l i s h e dd u r i n gt h es t u d y 5 9 v l 山东大学硕士学位论文 摘要 网络教育作为一种新兴的教育模式，近年来在国内外得到了迅速的发展。现 代网络教育作为计算机网络技术与多媒体技术迅速发展的产物，不仅成为了许多 大学传统教学方式的有益补充，而且已成为了现在社会办学教学方式的主体。 利用网络灵活性、开放性、广泛性、及时性的优势，建立一个基于网路流媒 体技术的数字交互学习平台，可以使得学习者之间、师生之间的交流方式和方法 更具多样性，既可以是的语音、视频的实时交流，也可以通过邮件、b b s 等异步方 式进行交流；既可以通过流媒体课件学习进行学习也可以通过在线测试检查学习 的效果。 本文的目标是充分利用现有网络的软、硬件资源，结合最新的w e b 程序设计技 术，以及聊城大学物理科学与信息工程学院精品课程网站建设的要求，建立起一 个交互、开放、易用的通用网络学习平台，从而方便各种用户的使用和交流。 系统采用标准的c s 模式，采用a c c e s s 大型数据库系统，应用a s p 、j a v a 、 m y s q l 5 0 、a c t i v e x 、d r e a mw e a v e r 姒、v i s u a ls t i d u 0 6 0 、h t m l 和x m l 等制作网 站的常用开发工具软件。采用模块化、分布式系统设计构建系统，使用通用的服 务器配置构成网络，通过h t t p 和r s t p 协议向客户层提供结果。 本系统实现了客户端通过网站系统浏览器，实现在线学习、后台管理、现场 直播、在线测试、互动交流等应用需求。系统引入分布式管理方案，支持服务器 集群，通过数据中心统一管理教学资源，实现了教学资源在各服务器的共享。 本文创新主要体现在以下几点： ( 1 ) 课程在线学习模块。实现了流媒体课件的点播。学生可以根据需要选择 所需的课程，点播所需的课件。 ( 2 ) 课堂教学直播模块。利用s 3 c 2 4 4 0 ，配合c m o s 摄像头设计了一套简易的 基于流媒体的音视频教学直播( 监控) 系统。 ( 3 ) 在线测试模块( t e s ts y s t e m ) 。采用j a v a 编程技术并结合m y s q l 5 0 数 据库编程构建了一个客户端服务器的应用系统，实现了局域网多人在线同时参加 考试。 山东大学硕士学位论文 ( 4 ) 在线交互学习模块。应用流媒体相关技术( 如p 2 p 技术) ，实现了一个 基于j m f 软件的多人音视频在线交互学习平台。 ( 5 ) 后台管理模块。运用d r e a mw e a v e r ，a s p ，i i s 等开发工具，设计了一个 教学资源后台管理平台，实现了对各种教学课件资源的上传、下载以及对其进行 管理。 本系统集在线课程学习，现场课堂教学直播，在线测试，在线交互学习，后 台管理和答疑反馈等功能于一体，构成一个完整的数字交互学习平台。 2 关键词：交互学习平台；c s ；流媒体；在线测试；后台管理 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t o n l i n ee d u c a t i o na san e wm o d eo fe d u c a t i o n ，h a sb e e nr a p i dd e v e l o p m e n ta th o m e a n da b r o a di nr e c e n ty e a r s m o d e mn e t w o r ke d u c a t i o na sac o m p u t e rn e t w o r k t e c h n o l o g ya n dm u l t i m e d i ap r o d u c t so ft h er a p i dd e v e l o p m e n to ft e c h n o l o g y , n o to n l y b e c o m eau s e f u ls u p p l e m e n tt ot r a d i t i o n a lt e a c h i n gi nm a n yu n i v e r s i t i e s ，b u ta l s oh a s b e c o m et h em a i ns c h o o lt e a c h i n gi nt h ep r e s e n ts o c i e t y u s eo fn e t w o r kf l e x i b i l i t y , o p e n n e s s ，b r e a d t h , t i m e l i n e s sa d v a n t a g e s ，t h e e s t a b l i s h m e n to fan e t w o r k - b a s e dd i g i t a li n t e r a c t i v el e a r n i n gp l a t f o r m sa n ds t r e a m i n g m e d i at e c h n o l o g y , t h ee s t a b l i s h m e n to fd i g i t a li n t e r a c t i v el e a r n i n gp l a t f o r mb a s e do n i n t e r a c ta n ds t r e a m i n gm e d i at e c h n o l o g y , i tc a l lb em a d eb e t w e e nl e a m e r s ，t e a c h e r sa n d s t u d e n t sh a v em o r ed i v e r s ew a y sa n dm e a n so fc o m m u n i c a t i o n , i tc a nb ev o i c e ，v i d e o ， r e a l t i m ec o m m u n i c a t i o n ，c a na l s ob eb ym a i l ，b b sa n do t h e rw a y st oc o m m u n i c a t e a s y n c h r o n o u s l y ；e i t h e rb ys t r e a m i n gm e d i ac o u r s e w a r ef o rl e a r n i n gt ol e a r nc a na l s o c h e c ko n l i n et e s tl e a r n i n g t h i sa r t i c l eg o a li st of u l l yu t i l i z ee x i s t i n gn e t w o r kh a r d w a r ea n ds o f t w a r e r e s o u r c e s c o m b i n e d 谢t l lt h el a t e s tw e bp r o g r a m m i n gt e c h n o l o g y , a n dl i a o c h e n g u n i v e r s i t y , s c h o o lo fp h y s i c ss c i e n c ea n di n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n gc o u r s ew e b s i t e c o n s t r u c t i o nr e q u i r e m e n t s ，e s t a b l i s ha ni n t e r a c t i v e ，o p e n , e a s yt ou s ec o m m o nn e t w o r k p l a t f o r mt of a c i l i t a t et h eu s ea n de x c h a n g eo fv a r i o u su s e r s t h es y s t e mu s e st h es t a n d a r dc sm o d e ，u s i n ga c c e s sl a r g ed a t a b a s es y s t e m s ， a p p l i c a t i o na s p , j a v a , m y s q l 5 0 ，a c t i v e x , d r e a mw e a v e rm x , v i s u a ls t i d u 0 6 0 ， h t m la n dx m la n do t h e rc o m n o nd e v e l o p m e n tt o o l sm a k et h es i t es o f t w a r e t h e s y s t e mi sm o d u l a r , d i s t r i b u t e ds y s t e md e s i g nb u i l d i n gs y s t e m s ，u s i n ga c o l n n l o ns e r v e r c o n f i g u r a t i o nf o r man e t w o r k , t h r o u g ht h eh t t pa n dt h er s t pp r o t o c o ll a y e r st o p r o v i d e t h er e s u l t st ot h ec u s t o m e r t h es y s t e mi m p l e m e n t st h ec l i e n tb r o w s e rt h r o u g ht h ew e bs i t es y s t e m ，t oa c h i e v e o n l i n e l e a r n i n g ，b a c k g r o u n dm a n a g e m e n t l i v e ，o n l i n e t e s t i n g ，i n t e r a c t i v e c o m m u n i c a t i o ne t c a p p l i c a t i o n s t h ei n t r o d u c t i o no fd i s t r i b u t e ds y s t e m sm a n a g e m e n t s o l u t i o n s ，s u p p o r tf o rs e r v e rc l u s t e r i n g ，t h r o u g ht h eu n i f i e dm a n a g e m e n t o fd a t ac e n t e r t e a c h i n gr e s o u r c e s ，t e a c h i n gr e s o u r c e s t oa c h i e v eas h a r ei nt h es e r v e r t l l i sa r t i c l ei n n o v a t i o ni n t h ef o l l o w i n gp o i n t s ： 3 山东大学硕士学位论文 ( 1 ) c o u r s e so n l i n el e a r n i n gm o d u l e s w ei m p l e m e n t st h eo n - d e m a n ds t r e a m i n g m e d i ac o u r s e w a r e s t u d e n t sc a l ls e l e c tt h er e q u i r e dc o u r s e s ，o n d e m a n dc o u r s e w a r e r e q u i r e d ( 2 ) l i v ec l a s s r o o mm o d u l e w eu s e $ 3 c 2 4 4 0 ，c m o sc a l t l e r a 谢t has i m p l ed e s i g n b a s e do ns t r e a m i n gm e d i al i v ea u d i oa n dv i d e o ( 3 ) o n l i n et e s tm o d u l e ( t e s ts y s t e m ) w eu s ej a v ap r o g r a m m i n gt e c h n o l o g ya n d d a t a b a s ep r o g r a m m i n gc o m b i n e dw i t hm y s q l 5 0b u i l tac l i e n t s e r v e ra p p l i c a t i o n s ， a c h i e v e dt h es a l t l el a n m u l t i p l a y e ro f l i n ee x a l i l ( 4 ) o n l i n ei n t e r a c t i v el e a r n i n gm o d u l e s w eh a v et ou s es t r e a m i n gm e d i a - r e l a t e d t e c h n o l o g i e s ( s u c ha sp 2 pt e c h n o l o g y ) ，a c h i e v e dm o r et h a nas o f t w a r e b a s e dj m fa u d i o a n dv i d e oo n l i n ei n t e r a c t i v el e a r n i n gp l a t f o r m ( 5 ) a d m i nm o d u l e w eu s ed r e a mw e a v e r , a s p , i i sa n do t h e rd e v e l o p m e n tt o o l s ， d e s i g nab a c k g r o u n do ft e a c h i n gr e s o u r c e sm a n a g e m e n tp l a t f o r mt oa c h i e v eav a r i e t yo f c o u r s e w a r er e s o u r c e s ，u p l o a d ，d o w n l o a da n dm a n a g ei t t h es y s t e mc o m b i n e so n l i n ec o u r s e s ，l i v ec l a s s r o o ml i v e ，o n l i n et e s t i n g ，o n l i n e i n t e r a c t i v el e a r n i n g ，b a c k s t a g em a n a g e m e n t , a n s w e r i n gf e e d b a c ka n do t h e rf u n c t i o n si n o n e ，f o r mac o m p l e t ed i g i t a li n t e r a c t i v el e a r n i n gp l a t f o r m k e yw o r d s ：i n t e r a c t i v el e a r n i n gp l a t f o r m ；c s ； s t r e a m i n gm e d i a ； o n l i n e t e s t i n g ；b a c k g r o u n dm a n a g e m e n t 4 山东大学硕士学位论文 缩略词表 缩略词 完整的英语名词完整的中文名词 f p g a f i e l dp r o g r a m m a b l eg a t ea r r a y 现场可编程门阵列 w m m w i n d o w sm o v i em a k e r 窗口电影制作 v o dv i d e oo nd e m a n d 视频点播 o d b c o p e nd a t ab a s ec o n n e c t i v i t y 开放数据库互连 a d oa c t i v e xd a t ao b j e c t s a c t i v e x 数据对象 i i si n t e r a c ti n f o r m a t i o ns e r v e r 互联网信息服务 a s pa c t i v es e r v e rp a g e s 活动服务器页 d s n d a t as o u r c en a m e 数据源名称 s q l s t r u c t u r e dq u e r yl a n g u a g e 结构化查询语言 a r ma d v a n c e dr i s cm a c h i n e s 高级r i s c 微处理器 c m o s c o m p l e m e n t a r ym e t a l - o x i d e s e m i c o n d u c t o r互补式金属氧化层一半导体 i pi n t e m e tp r o t o c o l 网间协议 h t m l h y p e r t e x tm a r k u pl a n g u a g e 超文本置标语言 u s bu n i v e r s a ls e r i a lb u s 通用串行总线 j t a gj o i n tt e s ta c t i o ng r o u p 联合测试工作组 m a cm e d i aa c c e s sc o n t r o l 介质访问控制 h t t p h y p e r t e x tt r a n s f e rp r o t o c o l 超文本传输协议 p cp e r s o n a lc o m p u t e r 个人电脑 c sc l i e n t s e r v e r 客户端服务器 s q l s t r u c t u r e dq u e r yl a n g u a g e 结构化查询语言 d a o d a t aa c c e s so b j e c t 数据访问对象 b ob u s i n e s so b j e c t 业务对象 j d b cj a v ad a t ab a s ec o n n e c t i v i t y j a v a 数据库连接 g u i