网络视频教学技术及其应用

1、网络视频教学技术及其应用摘要网络视频教学可以打破传统教学的时间和空间的限制，新颖而又灵敏多变的教学形式、模拟课堂的教学环境、方便的网络沟通。本文从网络视频教学的实际应用出发，对网络视频的关键技术进展了简单的剖析和介绍，并对网络视频教学在现代实际应用中的实现方式做了简单阐述。关键词视频教学流媒体网络教育一、网络视频的关键技术在计算机软硬件技术和宽带互联网技术迅猛开展的同时，各种影像视频的录制和后期制作技术也得到了突飞猛进的开展。目前，视频格式可以分为合适本地播放的本地影像视频和合适在网络中播放的网络流媒体影像视频两大类。后者在播放的稳定性和播放画面质量上可能没有前者优秀，但前者文件一般体积较大，

2、不利于网络传输。所以因为后者的广泛传播性正被广泛应用于网络视频点播、网络演示、远程教育、网络视频广告等互联网信息效劳领域。本文着重解释一下后者。所谓流媒体就是指在internet中使用流式传输技术的连续时基媒体。目前在internet上传输视频还有许多困难，其根本原因在于internet的无连接每包转发机制主要是为突发性的数据传输而设计的，不适用于对连续媒体流的传输。为了在internet上有效、高质量地传输视频流，还需要多种技术的支持，例如基于视频的压缩编码技术、应用层qs技术、连续媒体分布服等。其中，原始视/音频经过视/音频压缩算法的预压缩存储在存储设备中。响应客户恳求时，流效劳器从存储设

3、备中获得视/音频数据，应用层qs控制模块根据网络状态和qs要求来改变视/音频比特流。然后通过传输协议把压缩过的比特流打包并且发送到网上。由于拥塞数据包可能出现丢包或者过度时延，为了进步视/音频的传输质量，网络中配置了连续流媒体分布式效劳。对于成功传输的数据包，它们首先通过传输层，然后在进展视/音频解码前经过应用层处理。为了获得在播放中的视频和音频的同步，还需要媒体同步机制。以下介绍的六个关键技术是网络视频架构的主要组成局部。1.网络教学视频的压缩及编码网络视频教学的视频文件的传输就是把数据包发送到网上，用户通过解压后像先前发送那样流畅播出。因为目前网络是异构性的，缺乏qs质量控制，并且带宽也在

4、很大范围内变化。所以传统的不可扩展性视频编码不合适网络传输。为了适应网络带宽的变化，面向传输的可扩展性编码的思想应运而生。可扩展性编码就是将多媒体数据压缩编码成多个流，其中一个可以独立解码，产生粗糙质量的视频序列，它适应最低的网络带宽，称为根本层码流；其他的码流可以按层为单位在任何地点截断，称为增强层，用来覆盖网络带宽变化的动态范围，它们不可以单独解码，而只能与根本层和它以前的增强层结合在一起解码，用来进步观看效果。因此，可扩展性码流具有一定的网络带宽适应才能。2.拥塞控制技术和过失控制技术拥塞控制技术的目的是采用某种机制应对和防止网络阻塞，降低时延和丢包率。常用的拥塞控制机制有速率控制和速率

5、整形。对于视频流，拥塞控制的主要方法是速率控制。过失控制技术包括：(1)前向纠错fe：fe是通过在传输的码流中参加用于纠错的冗余信息，在遇到包丧失的情况时，利用冗余信息恢复丧失的信息。它的缺乏是增加了编码时延和传输带宽。(2)延迟约束的重传。通常流的播放有时间限制，因此，仅有当重传的时间小于正常的播放时间时，重传才是有价值的。(3)错误弹性编码errr-resilientending：在编码中通过适当的控制使得发生数据的丧失后可以最大限度的减少对质量的影响。在internet环境下，最典型的方法是多描绘编码d。d把原始的视频序列压缩成多位流，每个流对应一种描绘，都可以提供可承受的视觉质量。多个

6、描绘结合起来提供更好的质量。该方法的优点是实现了对数据丧失的鲁棒性和增强的质量。其缺点是相比单描绘编码sd，它在压缩的效率上受到影响。而且由于在多描绘之间必须参加一定的相关性信息，这进一步降低了压缩的效率。(4)错误的取消nealent：错误的取消是指当错误已经发生后，承受端通过一定的方法尽量削弱对人的视觉影响。主要的方法是时间和空间的插值interplatin。近年来的研究还包括最大平滑恢复，运动补偿时间预测等。3.连续媒体分布效劳连续媒体分布效劳的目的是在internet尽力效劳的根底上提供qs和高效的音/视频传输，包括网络过滤、应用层组播、内容复制等。网络过滤:是拥塞控制的一种，不仅可以

7、进步视频质量，还可以进步带宽利用率。网络过滤通常采用的是丢帧过滤器，其根本方法是客户端根据网络丢包率向过滤器发送恳求来增减丢帧速率，以调节媒体流的带宽。这种速率整形可以在拥塞点进展，这样可以进步速率控制的效率和拥塞控制的响应时间。应用层组播：ip层的组播存在诸如可扩展性、网络管理和对高层应用的支持等屏障。应用层组播机制打破了ip组播的一些障碍，其目的在于构建网络上的组播效劳，以更灵敏的方式实现组播控制，节约网络带宽。内容复制：内容/媒体复制是进步媒体传输系统可扩展性的一项重要技术。内容复制具有以下优点:(1)降低网络连接的带宽消耗。(2)减轻流效劳器负荷。(3)缩短客户端时延。(4)进步有效性

8、。4.效劳器当视频效劳器响应客户的视频流恳求以后，它从存储系统读入一局部视频数据到对应于这个视频流的特定缓存中，再把缓存的内容通过网络接口发送给相应客户，保证视频流的连续输出。目前存在三种类型的视频效劳器构造：(1)通用主机方法。采用计算机主机作为视频效劳器。它的主要功能是存储、选择、传送数据。缺点是系统本钱高而且不利于发挥主机功能。(2)紧耦合多处理机。把一些可以大量完成某指令或者专门功能的硬件单元组合成的专用系统级联起来，就构成了紧耦合多处理机实现的视频效劳器。这种效劳器费用低、性能高、功能强，但是扩展性较差。(3)调谐视频效劳器。这种效劳器主板上有一个独特微码的嵌入式仿真器控制。通过在主

9、板中插入更多的效劳通路，可以方便地进展扩展。5.媒体同步所谓媒体同步是指保持一个数据流或者不同媒体流之间的时间关系。通常有三种类型的同步控制：流内intra-strea同步、流间inter-strea同步和对象间inter-bjet同步。6.相关协议(1)实时传输协议rtp与实时传输控制协议rtp，rtp和rtp都是基于ip的应用层协议。(2)实时流协议rtsp是由realnetrks和netsape共同提出的一个应用层协议。(3)资源预留协议rsvp资源预留协议是运行于传输层的一个网络控制协议。二、网络视频教学的实现方式1.教学视频素材的存储及网上发布通过全程数字化的设想录制及编辑，利用现有

10、的网络平台，采用.peg/.pg/.dat/.avi/.ra/.r/.ra/.v等影像格式将接收的节目和现场教学或课件有选择的进展存储，并对存储的节目进展编目、检索，最终实现网上发布。在这种形式中，信息的采集与获得都是基于dnladandplay的形式，必须全部下载下来后才能使用。由于目前我国许多地区网络条件还很不兴旺，这种方式可使网络教学正常化。2.视频教学点播系统根据各专业的特点，将局部有价值的教学课件和经典课程进展数字化存储，并在此根底上建立课件点播系统，根据教学需要进展实时或非实时单一播送uniast或组播ultiast，并对这些课件或课程进展编目和网上发布，以利于师生随时点播或网上补

11、课，满足不同层次用户的需求。现代“流媒体技术的应用，使得在线点播得以顺畅实现。因为音视频文件是一种时间性的连续数据，因此采用“流媒体技术后可以无需等待全部数据下载完毕就可以开场阅读或播放数据，从而实现网络教学中学生与老师同步。而且“流媒体处理的信号压缩比很大，这样可以大大减少存储体积，节省网上资源。3.视频教学网络直播利用实时视频压缩、大数据量网络直播，异步视频控制等流媒体技术，在internet环境中，通过先进高效的数据传输技术，将采集到的视频数据，向整个网域内实时直播，到达网络内任何一台客户机均可同步观看电视节目、现场直播、摄像头视频、视频文件等。真正的基于eb应用的全新视讯直播系统，是按

12、照国际标准的peg-4图像编解码技术和实时数据流传输的网络协议开发，可稳定运用于基于ip协议的任何网。采用软件技术实现视频通信，文件直播，字幕及图片的显示远程管理等功能，可广泛适用于教育行业的多媒体教学、远程教育、校园电视台等。4.远程教育系统可交互的多路实时视频的线性教学早期的网络教育主要以课件下载、视频下载、视频点播等方式为主，相对于真实的课堂教学，在教与学之间音视频互动方面的表现力仍有一些缺陷，因此在教学效果上交互的效果较差。而在真实的课堂中，为了到达良好的学习效果，往往需要老师可以及时的与学生进展沟通，及时的答疑解惑、指点迷津。远程教育系统一直以来更侧重于多媒体交互技术，在处理多方多层次交互方面有着更多的技术处理手段和应