基于流媒体技术的多媒体课件的研究与设计-基于流媒体技术的

1基于流媒体技术的多媒体课件的研究与设计张晓敏王振勇（秦皇岛职业技术学院，河北秦皇岛，066100）摘要：流媒体技术的发展以及网络带宽的增加极大地推动了多媒体课件的发展。本文列举了传统多媒体课件的弊端，对基于流媒体技术的多媒体课件进行了详细的介绍，包括流媒体课件素材的制作，流媒体课件的实现，以及流媒体课件的发布和显示，重点讲述了流媒体课件影音播放和内容显示的同步。关键字：流媒体；课件；SMIL；多媒体中图法分类号：TP393文献标识码：AMultimediaCoursewareResearchandRealizationBasedonStreamingMediaTechnologyZHANGXIAOMINWANGZHENYONG(QinhangdaoProfessionalTechnologyInstitute,HeiBeiQinHuangDao,066100)(email:[e-mail])Abstract:Withthedevelopmentofstreamingmediatechnologyandbandwidth,themultimediacoursewaresystemdevelopedinthisenvironment.Thispaperbringsoutthemultimediacoursewaresystemindetail.Inthispaper,thedesignofmaterialsinthemultimediacourseware,realizationofstreamingmediacoursewareandtheshowofcoursewareareintroduced.Themostimportantthinginitisthesynchronizationofstreamingfile’splayandthecoursewarecontent’sshow.Keywords:StreamingMedia;Courseware;SMIL;Multimedia1引言随着计算机的普及，多媒体课件在现代教学中的作用愈加重要，但是这些课件却普遍存在着以下问题：课件制作周期太长；资料不能即时更新，难于修改；资源的再利用率太低；交互性能差；流媒体技术的出现正好解决了以上缺点，成为了开发多媒体课件的主流。流媒体技术的发展以及网络带宽的增加，使得各种应用也迅速发展起来，网络多媒体课件就是一个应用实例。它可以制作出互动式的训练课程内容以及电子学习教材等。你只需通过浏览器，便可以同时看到主讲者的影像并听到主讲者的声音，另外配合同步播放的图片、文本及动画等其它媒体内容，让所有人能够有效的接收到主讲者所要传达的信息和知识，真正实现了网络时代的“沟通无距离”。2流媒体技术2.1流媒体简介流媒体（StreamingMedia）是一种可以使音频、视频等多媒体形式在网络上以实时的，无需下载等待的方式进行播放的技术。在网络上传输的多媒体文件，基本上只有文本、图像可以按照原格式在网上传输，动画、音频、视频等虽然可以直接在网上播放，但文件偏大，即使使用专线上网，也要等完全下载后2才能观看。流式传输方式可将视频、音频、动画等多媒体文件经编码工具的特殊处理，分成一个个压缩包，由流媒体服务器向用户计算机连续、实时传送。在采用流式传输方式的系统中，用户不必等到整个文件全部下载完毕，只需经过几秒或几十秒的启动延迟即可观看，文件的其余部分将在后台服务器继续下载。流媒体技术是为解决以Internet为代表的中低带宽网络上多媒体信息传输问题而产生、发展起来的一种网络新技术，可适应从窄带到宽带任意的网络带宽。目前，流媒体在远程教育中的应用已经开始普及，网上直播、点播已经实现。利用流媒体技术制作的远程教育课件，即可以显示课程内容有关的文字、图像、动画等信息，又能看到教师讲解的生动形象，方便学生自主学习，是理想的远程教育资源。2.2流媒体文件的制作对于图像、文本可以按照原格式在网上进行传输，没有特殊的要求，可以在网上下载，也可以自己通过编辑工具制作等等。在此不做介绍。2.2.1动画素材的获取与处理Flash是Macromedia公司的一个网页交互动画制作工具，用它可以制作出一种后缀名为swf的动画。这个动画可以插入HTML里，也可以单独成为网页。与其它工具相比，它具有矢量描述、播放流畅、数据量小、色彩鲜明等特点。Flash采用了“流”技术，Flash教学软件可以边下载边播放，这样就能使整个教学过程流畅自然。而且用Flash制作的动画数据流很小，有利于它在互联网上传输，方便使用者在互联网上直接调用运行。Flash的描述是基于矢量的，用它制作出来的动画可以任意缩放，不会产生任何的变形。2.2.2音频素材的获取与处理音频素材的获取方法：(1)利用一些软件光盘中提供的声音文件；(2)通过计算机中的声卡，从麦克风中采集语音生成.WAV文件；(3)通过计算机中声卡的MIDI接口，从带MIDI输出的乐器中采集音乐，形成MIDI文件，或者用连接在计算机上的MIDI键盘创作音乐，形成.MIDI文件；(4)使用专门的软件抓取CD或VCD光盘中的音乐，生成声源素材，再利用声音编辑软件对声源素材进行剪辑、合成，最终生成所需的声音文件。采集形成的音频文件，通过RealNetworks公司的RealProducer转换成流媒体*.ra的音频文件。2.2.3视频素材的获取与处理视频作为多媒体家族中的成员之一，在多媒体课件中占有非常重要的地位。因为它本身就可以有文本、图像、图形、动画、声音中的一种或多种组合而成。利用其声音与画面同步、表现力强的特点，能大大提高教学的直观性和形象性。视频素材的采集方法很多：(1)最常见的是用视频捕捉卡配合相应的软件（如Ulead公司的MediaStudio以及Adobe公司的Premiere）来采集录像带上的素材；(2)利用工具软件截取VCD上的视频片段（截取成*.mpg文件或*.bmp图像序列文件），或把视频文件*.dat转会成Windows系统通用的*.avi文件；(3)通过摄像机录制现场实况，也可以通过录像机录制电视或卫星信号，再通过视频采集系统将视频源转化成数据视频文件。采集形成的视频文件，通过Real公司的RealProducer转换成流媒体*.rm的视频文件。3流媒体课件的结构本文所设计的多媒体课件是基于页面形式显示的，即由若干个页面链接成“网状”系统,每个页面又由若干反映被讲授知识点的多媒体素材（积件元数据）聚集而成，每个积件元数据在其生命周期内会发生一系列行为或状态变化，由此完成了辅助教学的功能。图1所示为多媒体课件的网状结构。每一行表示一页，此多媒体课件有n页组成，对第i页来讲，它是由积件ji1，ji2，…，jiki构成的，而页与页间是通过Ts（触发链接的事件集）链接来实现连接的。同样，Tp（触发链接的事件集）实现了积件元数据与积件元数据之间的连接，以及实现了页面之间的积件元数据之间的跳转。3积件j11积件jiknTs第1页积件j12积件j1k1TsTp第i页积件ji2积件ji1第2页积件j2k2积件j22积件j21+=++++++++==………┇┇┇┇积件jn1积件jn2积件jnkn+++…=第n页┇┇┇┇4流媒体课件的层次结构通过上面的分析，把多媒体课件的网状结构分成三个层次，即系统级，页面级和积件级。系统级系统级主要描述组成课件的页面间的链接关系，定义如下：),,,,(FSMTsPSL其中：P是组成系统的页面集，Ts是触发链接的事件集，M是TsP到P的映射。如果qmpM),(),,(TsmPqp，则当前页面p遇到链接事件m，转向页面q；S是起始页面，PS；F为退出系统的终止页面集，PF。页面级页面级描述每一个页面从进入到退出的展示周期内，组成页面的积件集及其变化。定义如下：),,,,,(PfPsMTpSpYDPL其中：YD是页面展开周期内出现的所有积件元数据集合；Sp是页面状态集，Sp中的元素是YD的子集，表示页面可能出现的积件元数据集；Tp是触发页面状态变化的事件集；M是TpSp到Sp的映射，如果rasM),(),,(TpaSprs，则当前状态s遇到事件a，转入状态r；Ps是进入页面时的初始状态，SpPs；Pf是退出页面时的终止状态集，SpPf。积件级积件级进一步描述组成页面的每一个积件元数据从出现到消失的整个生命周期内发生的一系列状态变化，即关注的是多媒体素材的动态特性。它有两层含义：一是积件元数据的外在状态的变化，如视频积件元数据的开与关等；二是积件元数据的内在特征，反映为积件的属性值和与积件状态变化紧密相关的各种变量值等，如视频“开关”属性值以及它的声音大小的属性值等。定义如下：),,,,(IfIsFTiSiIL其中：Si是积件元数据的状态集；Ti是触发积件状态变化的事件集；F是TiSi到Si的映射，如果rasF),(),,(TiaSirs，则当前状态s遇到事件a，转入状态r；Is是积件呈现时的初始状态，SiIs；If是积件元数据的终止状态集，SiIf。流媒体课件的层次结构，旨在帮助教师快速建立自己的课堂用辅助教学软件，将自己的教学思想、授课经验、构思、创意等逐步在软件中实现。在设计自己的教学课件时，按照层次模型构造过程逐层制作，逐步求精。每下一层都是建立在上一层的基础之上，并进一步进行细化而得到的。它在设计的过程中重点突出了课件的时间和空间布局的问题，在下面的内容中重点介绍课件在解决时空问题的基础上实现课件的5流媒体课件的实现4流媒体课件能够实现多媒体资源的共享，重组等传统的多媒体课件不能解决的问题，但是它是怎样来组织多媒体素材的，如何达到共享的，如何实现多媒体素材片断连续、平滑地播放，如何实现其时间和空间上的同步性等。同步多媒体集成语言（SMIL）的目的就是要定义一种描述多媒体信息的单一格式，这种多媒体信息能够被浏览器和播放器阅读和执行，然后以媒体同步的方式播放。5.1SMIL语言的简介SMIL（SynchronizedMultimediaIntegrationLanguage）是一种基于网络的同步多媒体集成语言，由3W(WorldWideWebConsortium)于1998年6月发布问世。最新的SMIL版本是2001年8月推出的SMIL2.0。SMIL与HTML（超文本传输语言）的语法格式非常相似，HTML主要针对普通的网络媒体文件进行操纵，是文本、图像、动画、音频、视频的机械堆砌，而SMIL则操纵多媒体片断，对多媒体片断的有机的、智能的组合。SMIL用简单且有效的标记语言来说明一个媒体片断何时播放，在窗口的什么位置播放，以什么样的方式播放等，从而实现音频、视频、文本、图像等媒体的并发实时播放。SMIL可以直接组织使用各种不同类型的多媒体文件，根本不需要对源文件进行任何的修改。不仅如此，SMIL可以同步播放不同位置（不同服务器）上的分离多媒体片断，可以控制多媒体片断的起始、结束及持续时间，甚至可以做出动画效果，还可以对一个页面的不同区域根据需要进行布局。媒体播放器经解析载入的SMIL文件,将相应的媒体文件集成到同一窗口进行同步播放。SMIL只是将各种媒体文件关联起来,而不是把它们打包为一个大的集成课件,因此，我们重新编辑同样的媒体素材，就可得到另一种媒体播放方式的SMIL文件。5.2流媒体课件的播放SMIL不但可以描述视频，还可以描述文字、图像和音频，它将时间信息和空间定位信息保存为一个只有几百到几千字节大小的*.smil文本文件。对于*.smil文件的播放，支持的公司越来越多。例如RealNetwork公司开发的RealPlayer播放器，Microsoft公司的WindowsMediaPlayer播放器，以及苹果公司的QuickTime软件等都对SMIL支持。从各个方面考虑，本文采用了RealNetworks公司的RealPlayer播放器来播放*.smil文件，它对SMIL的支持比较完善，即支持SMIL1.0，又支持SM