基于视频技术的远程教育系统的设计与实现

基于视频技术的远程教育系统的设计与实现

随着社会日益增长的发展，人们对员工的素质要求越来越高。人们迫切需要进行不同的教育。公司之间甚至国家之间的竞争现在被视为人才竞争。因此，很多高等院校、研究中心和公司都在进行各种学历教育和技术培训，以满足社会需求。但是，原有的教育方式存在很大的缺点，需要许多合适的教室和大量的高水平的教员，学员和教师要花费许多时间在路途上，交通费用也不少。而利用视频会议系统则可以进行企业之间的交流信息，开展商务活动，召开远程视频会议，身处各地的人们虽然远隔千山万水，但是能够通过现代化的设备和先进的通讯技术达到“面对面”、身临其境的交流效果，可以节省大量的开支，获得最大的经济效益。Penteview远程教育系统就是利用视频会议系统全套设备、相关教学软件、遵照国际通讯协议标准、利用电信通讯网络传送图像和声音的会议方式，以大屏幕电视作为显示单元，位于远方的各电子教室的学员们或接受培训的企业员工既可以听到远程教育中心的教师讲课的声音，又可看到教师的形象，教室里的场景，以及教师讲课时展示的图片和表格，还可协同完成编辑，实现数据、文件、应用共享。利用该远程教育系统，可开展双向交互式远程教学。利用远程教育中心和远程电子教室进行远距离授课，实时交互讨论，远端答题考试和个别化辅导等。一、公司培训系统介绍1、方远程教育系统如图所示，虚线内是甲方的远程教育系统，虚线外是乙方的远程教育系统。其中Penteview6088是视频会议多点控制单元（MCU),Penteview20是甲方使用的视频会议终端，Penteview22是中央控制器。整个远程教育系统工作是采用声音激励的方式。甲方的远程教育系统通过Penteview6088连接，其中声音、图像等会议电视数据信息通过如图所示的E1信道传送，由于教师的讲台设置在如图所示的AM处，因此有关的信令网关运行在图所示的AM处的一台PC机上，该PC机与AM通过串口通信，而Penteview6088与该PC机通信通过IP网络实现，这样就实现了甲方远程教育学员的申请发言、教师点名发言等控制信息的传送。在101、102远程电子教室中，每个学员或接受培训的企业员工的课桌上都装备一个发言申请器，上面提供一个申请按钮、一个指示灯和一个插口（话筒插口）。Penteview22中央控制器在系统结构上界于Penteview20和发言申请器之间，其作用是将学员的申请发言发送给Penteview20，并在收到Penteview20发来的允许该学员发言信息时，将该学员的话筒接通，使该学员的声音作为Penteview20的音频输入。2am处理c机如图所示，在101或102教室中学员如要发言时，就按下发言申请器上的按钮向老师申请发言，申请发言的信息送到Penteview22中央控制器，Penteview22中央控制处理该信息并发送到会议电视终端20,Penteview20通过内部信道将其发给Penteview6088(MCU),Penteview6088又将信息处理后通过网口发送到AM处的PC机，PC机中运行的信令网关处理该信息后送到老师的讲台上显示。老师看到学员的申请发言信息后，如果允许其发言就通过刚才的路径返回，即允许发言信息通过IP网络送到Penteview6088,Penteview6088处理后发送给Penteview20,Penteview20收到允许发言信息后，将摄像头对准欲发言的学员，并发送麦克风切换命令到Penteview22,Penteview22收到该命令后，将该学员的话筒接通，指示灯亮，于是该学员的声音和图像就作为同一教室的Penteview20的输入，Penteview20将声音和图像送至Penteview6088,Penteview6088与Acord公司的MCU通过上传线的连接，因为AcordMCU工作在声音控制方式，它会将声音和图像切换广播到每一间远程教室。二2企业会议设备的技术必须满足图像质量、声音质量和通信协议的要求1.帧率、信号压力(1)支持ITU-TH.261和TH.263算法，活动图像解像度满足CIF及QCIF，其分辨率分别为352x288、176x144。(2)帧率可最大支持30帧/秒，系统可根据图像活动幅度进行自适应向下调整，在图像分辨率和帧率之间，以帧率为优先。(3)信道误码率应优于1x106（才不会看到马赛克）。(4)信道中断时能自动凝固图像，信道同步时需要重新确认，即可恢复画面，而不需要人工干预。(5)通过遥控实现本地和远端的视频源切换，切换后图像能瞬间快速建立。2复合信道内的噪声控制技术(1)音频编码方式支持G711、G722、G728等协议标准。(2)具有自动唇音同步功能，相对延迟应小于40ms（才不会被发觉）(3)信道中断时能自动静噪，信道同步时能自动恢复会场声音。(4)要采用自动噪音抑制技术来减小持续的背景噪声。(5)要采用自动增益控制技术（可根据发言人的位置及声音大小来自动控制，把近距离的发言声音降低，反之提升）。三视频会议终端(1)首先需要接通中国联通DDN专线，在Penteview20和Penteview6088之间采用512K的DDN专线连接，其中384k用于传输视频、音频，128k用于传输T120数据。后来，条件具备又接通了中国电讯ATM网络，光缆接入，效果更好。另外，还要组建一个可靠的计算机局域网系统。(2)全套视频会议系统，包括20视频会议终端、22中央控制器、高速复用器、调制解调器、大屏幕彩电、半球摄像机等。20视频会议终端是系统中的重要设备，一般由用户直接操作，提供视频、音频数据等信号的输入和输出。它的作用是将授课中心教室的实况图像信号、语音信号及相关的数据信号进行采集、压缩编码、多路复用后送到传输通道。同时将接收到的会议电视信号进行分解、解码、还原成接收会场的图像、语言和数据信号。视频会议终端还将本点的会议控制信号（如申请发言、申请主控权）送到MCU，同时还需执行MCU对本点的控制作用。20视频会议终端必需符合国际电联的ITU-H320标准、支持T.120数据会议。(3)大屏幕投影显示系统，包括ASK.C-100投影机（2000流明，清晰度较高）、电动投影幕。室内照明也很重要，尽量不用自然光，采用柔和的人工光源。(4)音响系统，包括PKK功放、ABAEQ-231均衡器、百灵达反馈抑制器、调音台等。为使远程教室中的学员感觉身临其境，像和授课教师“面对面”交流，除了要有高质量的视频系统外，还必须有一个高质量的音频(50HZ-7KHZ),能完美地再现授课老师的声音，这样学员们才能感觉舒适，专心听讲。教室内学员发言时，其声音通过调音台进入本教室的音响系统，并通过Penteview20进入远端教室。中央控制器22与话筒（发言申请器）之间的电缆在施工现场制作。由于功放的一个输出只能带4欧姆负载，而一个音箱为8欧姆，因此一个输出可直接连接两个音箱。从均衡器输出的信号直接分成两路，分别接功放的左右声道输入（AUX2），功放的左右输出各带两个音箱。根据声学技术要求，一定容积的教室有一定混响时间的要求，一般地说，混响的时间过短，则声音枯燥发干，过长则声音混淆不清。具体混响时间的计算公式如下：T=0.161V/-Sx[2.31g(l-a)]+4mxV式中：m—空气衰减系数T—混响时间（秒为单位）V—房间容积（m3)S—房间内总表面面积（m2)a—室内平均吸声系数根据教室大小，选择合适的混响时间，获得最好的音响效果。四技术与设备的使用对企业人才资源共享的影响由于我国企业在培训员工中开展网络远程教育起步较晚，和世界发达国家相比仍有差距，主要有以下几方面：(1)传输信道或设备不够稳定，有时出现有图像无声音，或有声音无图像等故障，在师生交流、学员互动方面也待提高，建议要加大投入，进一步加强科学研究，积极使用国内外先进技术和设备，进一步提高实时交互性和可靠性。(2)资源共享程度较低，主要在软件方面。由于在软件平台和支撑工具以及优质课件的制作方面标准化程度低，各企业特别是相关行业链条上的企业之间合作较少，影响了优质企业成果资源的共享。建议加快软件方面的标准制定，加强企业以及与院校之间的交流合作，制作高质量、高水平的课件，不断提高教学质量，培养合格的人才。采用视频