为培养学生的创新能力及提高学生的综合素质，目前高校的教育模式和教学方式需要利用多媒体远程教学系统来实现效率更高的教学，提供给学生更加灵活的学习方式，同时也统一规划多媒体教学资源，减轻老师的负担。多媒体远程教学，无论是作为高校在校学生的知识强化及扩充手段，还是作为社会在职学员的继续教育方式，都起着重要作用。

　　流媒体技术引进网络教学

　　现代远程教学从以文字印刷为主的函授教学到广播电视教学再到以信息技术为基础的网络教学，发展速度越来越快，但是也存在着以下一些问题：

　　1. 远程教学方式单调，大都是基于文本资料＋少量的静态图片，缺乏吸引力，即使有多种媒体也不是同步呈现的，无法发挥其整合效果；

　　2. 由于多媒体课件体积较大，无法有效地在网络上传输，从而影响了其教学价值的发挥；

　　3. 即使有些多媒体课件可以花一定的时间从网络上获取，但学生仍无法和其进行交互，只能被动接受，不利于学生主动性、创造性的发展；

　　4. 师生之间的交互方式比较少且方式陈旧。

　　就目前的工作环境来看，教师们手中已经有一批丰富的、优秀的多媒体课件资源，由于无法有效地在网络上进行传输，影响了它们教学价值的发挥；另一方面，校园主干网几乎遍布全校，而且带宽也比较理想，但校园网利于教学的一面还没有充分展现出来。可见，进行远程教学的软件资源和硬件环境都已经具备，要克服上述的缺点，使教学成为整个校园网的核心，让远程教学更加生动形象，引入流媒体技术可以有效解决以上问题。

　　首先，将各种类型的多媒体教学资源（比如电子教案、课堂教学录像、实验演示录像等）制作成统一格式的流媒体文件。当然，也可以通过音、视频采集设备进行现场实时采集；然后，把它们按一定的组织方式存放到流媒体服务器上；最后，通过流媒体服务器将其在网络上以点播或广播的方式发布。用户端只需要较小的缓存区，等待很短的时间就可以观看流畅的多媒体节目了。而且，流媒体服务器和用户端的流媒体播放器之间的交流是双向的，在发送数据的同时，还在接收用户端浏览器发送来的反馈信息，可以通过流媒体播放器上的按钮来控制播放流程，如跳跃、快进、倒退等。

　　这样，在校园网上，就可以实现在线点播，学生可以根据需要复习、预习上课的内容，或者进行知识点的扩充；学生因病或因事而落下的课，也可以在课外的时间从网上观看教学录像而补课；著名教授的授课、演讲等过程还可以同时在网上直播，让更多的学生自由观看；学校的大型文艺活动等，能够实时广播给全校师生。这样，校园网的基础建设就可以更好地为教学活动服务了。

　　流媒体技术对网络多媒体的突破

　　流媒体技术（Streaming Media Technology）是美国的Real Networks公司首先推出的。概括地说，就是利用数据缓冲技术，采用编解码系统和特殊的网络协议，对网上多媒体文件边下载解压缩边播放。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（以视音频信息为重点）传输问题而产生、发展起来的一种网络新技术。采用流媒体技术，能够有效地突破低比特率接入Internet方式下的带宽瓶颈，克服文件下载传输方式的不足，实现多媒体信息在Internet上的流式传输。流媒体技术是一个综合的技术，它包括采集、编码、传输、储存、解码等多项技术。

　　流式传输的实现需要合适的传输协议。由于TCP需要较多的开销，故不太适合传输实时多媒体数据。在流式传输的实现方案中，一般采用HTTP/TCP来传输控制信息，而用RTP/UDP来传输实时音视频数据。流式传输的实现得益于以下几个关键的网络协议：RTP（Real-time Transport Protocol实时传输协议）与 RTCP  (Real-time Transport Control Protocol实时传输控制协议)配合使用，特别适合传送网上的实时数据；RSVP (Resource Reserve Protocol资源预留协议)是网络控制协议，运行在传输层。它能预留网络资源，为流媒体的传输提供QoS保证；RTSP(Real Time Streaming Protocol实时流协议)是应用级协议，控制实时数据的发送，使实时数据，如音频与视频的受控、点播成为可能。

　　RTSP在功能上与HTTP有重叠，最明显的交叉是在流媒体内容的发布上——大多是通过网页进行的。但是，RTSP与HTTP 的本质差别在于以下几个方面：

　　1. RTSP和HTTP是两个不同的协议，它们采用不同的方法和协议标志符；

　　2. RTSP协议的数据发送不占用协议带宽，并且以不同的协议发送；

　　3. HTTP是一个不对称协议，客户端发出请求，服务器应答。而在RTSP中，客户端和服务器都可发出请求；

　　4. HTTP是一个无状态协议，而RTSP在任何情况下，必须保持一定状态，以便在请求确认后的很长时间内，仍可设置参数，控制媒体流。

　　由此可见，RTSP更加适合传输实时多媒体数据。

　　在流式传输过程中，当用户选择某一流媒体服务器的连接后，Web浏览器与Web服务器之间使用HTTP/TCP交换控制信息，以便把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来；然后客户机上的Web浏览器启动流媒体播放器，使用HTTP从Web服务器检索相关参数对流媒体播放器进行初始化。这些参数可能包括目录信息、音视频数据的编码类型或与音视频检索相关的服务器地址等。初始化后，流媒体播放器与流媒体服务器之间运行实时流协议（RTSP），以交换音视频传输所需的控制信息，RTSP提供了操纵播放、快进、快倒、暂停等命令的方法。同时，流媒体服务器使用RTP/UDP协议将媒体数据源源不断地传送给客户端，由流媒体播放器播放输出。流式传输的工作过程如图1所示。

　　流媒体应用系统，一般分为编码端、服务器端和用户终端三部分。一个完整的流媒体平台包括流服务应用软件、集中分布式视频系统、视频业务管理、媒体发布系统、视频采集制作系统、媒体内容检索系统、数字版权管理(DRM)、媒体存储系统、客户端系统等重要组成部分。

　　基于流媒体技术的远程教学系统

　　在远程教学过程中，最基本的要求是将信息从教师端传递到远程的学生端，需要传递的信息可能是多元化的，比如教师上课的录像资料、实物照片等，这其中包括各种类型的数据：如视频、声音、文本、图片、文字等。将这些资料从一端传递到另一端是远程教学需要解决的问题，而如何将这些信息资料有效地组合起来以达到更好的教学效果，正是我们思考的重要方面。我们基于流媒体技术，给出了一套多媒体远程教学系统的解决方案，本系统由服务器端、教师端、学生端构成。它能够支持多个学生同时上课，还具有课件点播，实时授课和在线交互等功能。

　　网上音频、视频信息流的播放最常用的系统有：微软公司的Windows Media，Real Networks公司的Real System和苹果公司的Quick Time,其中Quick Time在国内应用不多。

　　Windows Media Service是Microsoft提出的流信息播放方案，其主要目的是在Internet和Intranet上实现包括音频、视频信息在内的多媒体流信息的传输。微软公司推出的Windows Media技术以其方便性、先进性、集成性、低费用等特点，逐渐被人们所认识。

　　基于Microsoft的Windows Media Service建立远程教学系统投入少，建设时间短，使用简单，易于维护。我们选择Microsoft的Windows Media Service为内核，通过SDK进行开发，来建立基于网络的远程教学系统。

　　系统规划的远程教学系统的网络结构如图2所示。系统的主要构成有：远程教学服务器、视频服务器、视频音频编辑计算机、教师机和学生机等。

　　其中，视频音频编辑计算机需要安装视频采集卡，主要用于将各种音频和视频源编辑成流媒体格式，音频和视频源可以是通过声音和视频采集设备，如摄像机和麦克风实时采集到的，也可以是预先录制好的，比如说录像带、DVD等，还可以是已经数字化的标准计算机音、视频文件，如WAV、AVI、MOV和MPEG格式的文件。

　　视频服务器负责将视频音频编辑计算机已经制作好的流媒体文件，在网络上以点播或广播方式发布。需要安装Windows 2000 Server和Windows Media Service服务。

　　远程教学服务器管理整个远程教学系统，存放并规划所有的教学资源。安装Windows 2000 Server、IIS、SQL数据库等。

　　教师机和学生机作为远程用户计算机，需要安装流媒体播放器，如Windows Media Player，以便于观看流媒体节目。远程用户根据各自的网络情况，可以通过校园网、Internet或远程专线网来点播流媒体课件；如果要实现在线实时交互的功能，则还需要安装摄像头、视频采集卡和声卡及相应的软件来进行师生间的信息反馈。

　　系统的核心在于微软媒体服务体系，主要应用了Media Service，它是由一系列的工具构成的，主要由Media Tools、Media Server和Media Player三个部分组成。Media Tools提供一系列的流处理工具，它们完成流信息的生成和编辑等功能。Media Server的主要功能是完成流信息的播放，Media Server既支持流信息的点播功能，也支持流信息的组播功能。Media Player是客户端的播放应用程序，它负责流信息的播放，目前Media Player已经集成在IE5.0中，是标准插件。如果用户使用其它版本的浏览器，则需要安装该播放器以接收并播放流信息。

　　远程教学系统是一个非常复杂的系统，其功能模块结构如图3所示，主要包括多媒体课件制作系统，课件点播系统，流广播系统，用于实时教学的授课系统，课后进行辅导、答疑、考试的辅助系统等，除此以外还包括用户访问控制、资源组织检索、安全认证等管理系统。这些系统互相配合、相互补充才能构成一个完整的远程教学系统。

　　现在很多基于流媒体技术的远程教学系统还处在不成熟阶段，需要我们教育工作者研究、探索。通过研究，相信一定能建构出一套合理的将流媒体技术应用到远程教学中的模式，并在此基础上开发远程多媒体教学支持平台。这样，一方面能使流媒体在远程教学中得到合理的应用，发挥其应有的特点和优势，更好地为教育服务；另一方面也能使远程教学以立体的、交叉的、非线形的、可交互的、多种体验的、基于超链接的种种教学模式向学习者传授知识、指导学习，实时交互，更充分地发挥远程教学的优点。