現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教學(xué)中流媒體技術(shù)的應(yīng)用研究.doc

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《齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)》> 2006年7月27卷7期>技術(shù)方法> 文章詳情 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教學(xué)中流媒體技術(shù)的應(yīng)用研究 【摘要】 本文闡述了流式媒體技術(shù)及其工作原理，介紹了流媒體系統(tǒng)的選用，簡(jiǎn)述Windows Media Technology系統(tǒng)組成及基于網(wǎng)絡(luò)利用流媒體技術(shù)制作醫(yī)學(xué)教學(xué)課件的方法，對(duì)在校園網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。 　　【關(guān)鍵詞】 遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育 流媒體 Windows媒體服務(wù) 　　醫(yī)學(xué)教育因其面對(duì)生命科學(xué)，是一門(mén)經(jīng)驗(yàn)科學(xué)，實(shí)踐性強(qiáng)，要求施教育能提供充分的感性材料，給人以聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)的全面感受，這就不可避免地造成遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育課件中含有大量多媒體信息。流媒體技術(shù)出現(xiàn)給醫(yī)學(xué)教育帶來(lái)了生機(jī)與活力。流式媒體技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)上傳輸視頻和音頻(VIA)等多媒體信息的最新技術(shù)。它采用流式傳輸?shù)姆绞絹?lái)傳輸視頻和音頻。即把聲音、影像或動(dòng)畫(huà)等VIA信息由音頻、視頻服務(wù)器向用戶計(jì)算機(jī)連續(xù)、實(shí)時(shí)傳送。這樣用戶不必等到整個(gè)文件全部下載完畢，而只需經(jīng)過(guò)幾秒或十幾秒的啟動(dòng)延時(shí)即可進(jìn)行觀看。當(dāng)音頻、視頻等媒體文件在客戶機(jī)上播放時(shí)，文件的剩余部分在后臺(tái)從服務(wù)器繼續(xù)下載。流式傳輸不僅使啟動(dòng)延時(shí)成十倍，百倍地縮短，而且不需要太大的緩存容量。流式媒體技術(shù)的出現(xiàn)較好地解決了多媒體信息在中低帶寬網(wǎng)上的傳輸問(wèn)題，它的出現(xiàn)極大滿足了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程教育的需求。 　　1 流媒體技術(shù)原理 　　流式傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)需要緩存。因?yàn)镮nternet以包傳輸為基礎(chǔ)進(jìn)行斷續(xù)的異步傳輸，對(duì)一個(gè)實(shí)時(shí)A/V源或存儲(chǔ)的A/V文件，在傳輸中它們要被分解為許多包，由于網(wǎng)絡(luò)是動(dòng)態(tài)變化的，各個(gè)包選擇的路由可能不盡相同，故到達(dá)客戶端的時(shí)間延遲也就不等，甚至先發(fā)的數(shù)據(jù)包還有可能后到。為此，使用緩存系統(tǒng)來(lái)彌補(bǔ)延遲和抖動(dòng)的影響，并保證數(shù)據(jù)包的順序正確，從而使媒體數(shù)據(jù)能連續(xù)輸出，而不會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)暫時(shí)擁塞使播放出現(xiàn)停頓。通常高速緩存所需容量并不大，因?yàn)楦咚倬彺媸褂铆h(huán)形鏈表結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)：通過(guò)丟棄已經(jīng)播放的內(nèi)容，流可以重新利用空出的高速緩存空間來(lái)緩存后續(xù)尚未播放的內(nèi)容［1］。流式傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)需要合適的傳輸協(xié)議。由于TCP需要較多的開(kāi)銷，故不太適合傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。在流式傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方案中，一般采用HTTP/TCP來(lái)傳輸控制信息，而用RTP/UDP來(lái)傳輸實(shí)時(shí)聲音數(shù)據(jù)。流式傳輸?shù)倪^(guò)程一般是這樣的：用戶選擇某一流媒體服務(wù)后，Web瀏覽器與Web服務(wù)器之間使用HTTP/TCP交換控制信息，以便把需要傳輸?shù)膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)從原始信息中檢索出來(lái)；然后客戶機(jī)上的Web瀏覽器啟動(dòng)A/V Helper程序，使用HTTP從Web服務(wù)器檢索相關(guān)參數(shù)對(duì)Helper程序初始化。這些參數(shù)可能包括目錄信息、A/V數(shù)據(jù)的編碼類型或與A/V檢索相關(guān)的服務(wù)器地址。A/V Helper程序及A/V服務(wù)器運(yùn)行實(shí)時(shí)流控制協(xié)議（RTSP），以交換A/V傳輸所需的控制信息。與CD播放機(jī)或VCRs所提供的功能相似，RTSP提供了操縱播放、快進(jìn)、快倒、暫停及錄制等命令的方法。A/V服務(wù)器使用RTP/UDP協(xié)議將A/V數(shù)據(jù)傳輸給A/V客戶程序（一般可認(rèn)為客戶程序等同于Helper程序），一旦A/V數(shù)據(jù)抵達(dá)客戶端，A/V客戶程序即可播放輸出。需要說(shuō)明的是，在流式傳輸中，使用RTP/UDP和RTSP/TCP兩種不同的通信協(xié)議與A/V服務(wù)器建立聯(lián)系，是為了能夠把服務(wù)器的輸出重定向到一個(gè)不同于運(yùn)行A/V Helper程序所在客戶機(jī)的目的地址。實(shí)現(xiàn)流式傳輸一般都需要專用服務(wù)器和播放器，其基本原理如圖1所示。 　　圖1 流式傳輸基本原理(略) 　　2 流媒體系統(tǒng)的選用 　　流媒體技術(shù)是Real NetWork、公司首先推出的，日前比較流行的幾種流媒體產(chǎn)品是Real Network公司的realsystem、Microsoft公司的Windows Media Technology和Apple公司的(Quick Time)，其中Microsoft公司的Windows Media Technology使用了MPEC4的壓縮算法，具有壓縮率高、圖像質(zhì)量好等特點(diǎn)，再加上各類軟件對(duì)它的支持，獲得了廣泛的應(yīng)用［2］。而realsystem系統(tǒng)若然各個(gè)模塊功能很完善，但是其價(jià)格非常高。我們學(xué)校就是采用的是Windows Media Server，因?yàn)橹灰闶褂玫氖俏④浀腤indows 2000 Server或Windows 2003操作系統(tǒng)，在系統(tǒng)里邊都自帶這項(xiàng)服務(wù)，只要在系統(tǒng)盤(pán)中將其找出安裝即可使用，最重要的是免費(fèi)。它秉承了Windows系列軟件的一貫特點(diǎn)，配置簡(jiǎn)單而且功能強(qiáng)大，支持.wmv以及.asf等媒體文件格式。 　　3 Windows Media Technology系統(tǒng)組成 　　Windows Media Technology由Media Tools、Media Server和Media Player工具構(gòu)成［3］。Media Tools是整個(gè)方案的重要組成部分，它提供了一系列的工具幫助用戶生成ASF格式的多媒體流（包括實(shí)時(shí)生成的多媒體流），分創(chuàng)建工具和編輯工具兩種，創(chuàng)建工具主要用于生成ASF格式的多媒體流，包括Media Encoder、Author、VidToASF、WavToASF、Presenter五個(gè)工具；編輯工具主要對(duì)ASF格式的多媒體流信息進(jìn)行編輯與管理，包括后期制作編輯工具ASF Indexer與ASFChop，以及對(duì)ASF流進(jìn)行檢查并改正錯(cuò)誤的ASFCheck。Media Server可以保證文件的保密性，不被下載，并使每個(gè)使用者都能以最佳的影片品質(zhì)瀏覽網(wǎng)頁(yè)，具有多種文件發(fā)布形式和監(jiān)控管理功能。Media Player則提供強(qiáng)大的流信息的播放功能。 　　4 醫(yī)學(xué)教學(xué)中流媒體技術(shù)的應(yīng)用 　　4.1 交互教學(xué) 隨著教育改革的深入，學(xué)生可以更加自由地選擇教師如果聽(tīng)名師授課的學(xué)生很多，教室容納小下，便可利用流媒體技術(shù)加以解決具體的辦法是:把一臺(tái)或多臺(tái)攝像機(jī)放在教師授課的教室，將攝像機(jī)拍攝的教師授課過(guò)程實(shí)時(shí)地傳輸?shù)搅髅襟w編碼機(jī)上，經(jīng)過(guò)采集卡的采集、編碼后再實(shí)時(shí)上傳到流媒體服務(wù)器，再由流媒體服務(wù)器實(shí)時(shí)發(fā)布到終端計(jì)算機(jī)，最后利用投影儀將教師授課過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)播放，使其他教室的學(xué)生在聽(tīng)課過(guò)程中能夠?qū)崟r(shí)地和教師討論，可以在其他教室也安裝攝像機(jī)，拍攝提問(wèn)學(xué)生的影像，經(jīng)由編碼計(jì)算機(jī)上傳到流媒體服務(wù)器，再在教師授課的教室安裝一臺(tái)投影儀，用來(lái)播放提問(wèn)學(xué)生的視頻這樣便可達(dá)到教師和異地學(xué)生的實(shí)時(shí)交流。 　　4.2 制作課件 利用流媒體技術(shù)同步插播電子教案。遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)不僅要傳送教師的圖像、聲音,還需要傳送電子教案,而電子教案的播放與視頻、音頻有嚴(yán)格的同步關(guān)系,這就要求在傳輸過(guò)程中仍然要保持同步關(guān)系。我們可以利用Windows media service提供的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)同步功能在視音頻流中加入時(shí)間標(biāo)記信息、命令、URL地址,從而使播放電子教案或其他多媒體課件的計(jì)算機(jī)與Encoder之間建立連接。當(dāng)教師在講課過(guò)程中播放了某一張幻燈片,多媒體課件計(jì)算機(jī)就會(huì)向Encoder發(fā)出一個(gè)信息,當(dāng)Encoder接收到該命令后,會(huì)在編碼流對(duì)應(yīng)的位置做一個(gè)時(shí)間標(biāo)記,通過(guò)Encoder直播出去。當(dāng)學(xué)習(xí)者的多媒體計(jì)算機(jī)接收到加入標(biāo)記的流媒體信息后,在播放過(guò)程中可以直接跳轉(zhuǎn)到指定標(biāo)記的位置進(jìn)行播放。這樣的話,當(dāng)教師講到某個(gè)問(wèn)題時(shí)就可以很容易地將電子教案與講課過(guò)程的具體時(shí)刻建立聯(lián)系,使得電子教案在指定的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)在屏幕上,并使得學(xué)生端的計(jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)教師端的幻燈片播放的時(shí)間隨時(shí)切換,同步實(shí)現(xiàn)播放和翻轉(zhuǎn),從而實(shí)現(xiàn)音、視頻流與電子教案的同步。 　　4.3 課件點(diǎn)播 Windows media service提供課件點(diǎn)播功能、能夠?qū)︿浿坪蟮恼n件進(jìn)行分類、注釋、授權(quán)、發(fā)布、建立VOD點(diǎn)播課件庫(kù)、授權(quán)終端能夠直接通過(guò)瀏覽器進(jìn)行點(diǎn)播觀看。 　　4.4 實(shí)時(shí)授課 服務(wù)器端預(yù)先發(fā)布教學(xué)安排，按安排播放教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生定時(shí)被動(dòng)地聽(tīng)課。教師端用攝像機(jī)和麥克風(fēng)等采集教師的實(shí)時(shí)授課現(xiàn)場(chǎng)信息，并用Windows Media Encoder直接制作成ASF流［4］，送到媒體服務(wù)器，同時(shí)媒體服務(wù)器啟動(dòng)Station Service模塊，直接發(fā)布ASF流，客戶端用Windows Media Player接收和播放ASF流。 　　4.5 考場(chǎng)監(jiān)控 輔助老師監(jiān)考，能最大化地起到監(jiān)督考場(chǎng)紀(jì)律的作用。在每個(gè)考場(chǎng)安放兩臺(tái)攝像機(jī)，從前后兩個(gè)方位監(jiān)控考試狀況。把攝像機(jī)的AV輸出連接到編碼計(jì)算機(jī)的視頻采集卡上，由編碼計(jì)算機(jī)采集編碼后上傳到控制中心，在控制中心即可監(jiān)視各個(gè)考場(chǎng)狀況另外，得到控制中心授權(quán)的用戶還可以在校園網(wǎng)內(nèi)安裝了監(jiān)控客戶端軟件的聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)上查看各監(jiān)控點(diǎn)，并把監(jiān)控的情況實(shí)時(shí)錄制下來(lái)，以供備查［5］。 　　4.6 視頻會(huì)議 院校之間經(jīng)常會(huì)有學(xué)術(shù)或者合作項(xiàng)日上的交流，利用視頻會(huì)議系統(tǒng)可極大提高辦公效率，在IP網(wǎng)上的軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)與基于硬件的傳統(tǒng)視頻會(huì)議系統(tǒng)相比較，具有成本低、方便靈活的優(yōu)勢(shì)同時(shí)，教育網(wǎng)充足的網(wǎng)絡(luò)帶寬為實(shí)施視頻會(huì)議提供了便利條件。 　　4.7 遠(yuǎn)程手術(shù)教學(xué) 由于各大醫(yī)院手術(shù)室大小和衛(wèi)生等條件的限制，不可能讓每個(gè)學(xué)生都進(jìn)入手術(shù)室觀看醫(yī)生手術(shù)，現(xiàn)在流媒體技術(shù)的出現(xiàn)，可以徹底的解決這個(gè)問(wèn)題。在手術(shù)室內(nèi)放置多臺(tái)攝像機(jī)或者遙控?cái)z像頭，將手術(shù)工程通過(guò)寬帶網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)地傳遞給流媒體服務(wù)器，教室內(nèi)的計(jì)算機(jī)再通過(guò)校園網(wǎng)把手術(shù)圖像實(shí)時(shí)的播放投影在教室的大屏幕上，這樣學(xué)生就可以不用進(jìn)入手術(shù)室就可以觀看學(xué)習(xí)手術(shù)了。有條件還可以安排單獨(dú)的醫(yī)生在手術(shù)室現(xiàn)在講解和解答同學(xué)們的疑問(wèn)，達(dá)到互動(dòng)，使教學(xué)效果更好?？梢灶A(yù)見(jiàn)，流媒體技術(shù)在醫(yī)學(xué)院校的教學(xué)中具有更廣泛的應(yīng)用前景。 　　參考文獻(xiàn) 　?。?］ 李英.Real 流媒體技術(shù)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)［J］.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào),2005,24(3):410-412 　?。?］ 路瑩.基于Windows流媒體技術(shù)的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)［J］.計(jì)算機(jī)輔助工程，2003，(6)：56-58 　?。?］ 溫蘊(yùn).基于流媒體技術(shù)的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)［J］.內(nèi)蒙古電大學(xué)刊,2005,68(4)：62-65 　　［4］ 張軍翔.基于視頻流媒體技術(shù)的交互教學(xué)系統(tǒng)的研究［J］.湖北師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,25(6):63-66 　?。?］ 王以寧,鄭燕林.流媒體技術(shù)及其教育應(yīng)用［J］.中國(guó)電化教育,2000(11):45-48 　　作者單位：齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院網(wǎng)絡(luò)中心 　　郵編 161042