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《齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院學(xué)報》> 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)教育因其面對生命科學(xué)，是一門經(jīng)驗科學(xué)，實踐性強(qiáng)，要求施教育能提供充分的感性材料，給人以聽覺、視覺的全面感受，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)姆绞絹韨鬏斠曨l和音頻。即把聲音、影像或動畫等VIA信息由音頻、視頻服務(wù)器向用戶計算機(jī)連續(xù)、實時傳送。這樣用戶不必等到整個文件全部下載完畢，而只需經(jīng)過幾秒或十幾秒的啟動延時即可進(jìn)行觀看。當(dāng)音頻、視頻等媒體文件在客戶機(jī)上播放時，文件的剩余部分在后臺從服務(wù)器繼續(xù)下載。流式傳輸不僅使啟動延時成十倍，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)膶崿F(xiàn)需要緩存。因為Internet以包傳輸為基礎(chǔ)進(jìn)行斷續(xù)的異步傳輸，對一個實時A/V源或存儲的A/V文件，在傳輸中它們要被分解為許多包，由于網(wǎng)絡(luò)是動態(tài)變化的，各個包選擇的路由可能不盡相同，故到達(dá)客戶端的時間延遲也就不等，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)來彌補(bǔ)延遲和抖動的影響，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，而不會因為網(wǎng)絡(luò)暫時擁塞使播放出現(xiàn)停頓。通常高速緩存所需容量并不大，因為高速緩存使用環(huán)形鏈表結(jié)構(gòu)來存儲數(shù)據(jù)：通過丟棄已經(jīng)播放的內(nèi)容，流可以重新利用空出的高速緩存空間來緩存后續(xù)尚未播放的內(nèi)容［1］。流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)需要合適的傳輸協(xié)議。由于TCP需要較多的開銷，故不太適合傳輸實時數(shù)據(jù)。在流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方案中，一般采用HTTP/TCP來傳輸控制信息，而用RTP/UDP來傳輸實時聲音數(shù)據(jù)。流式傳輸?shù)倪^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)膶崟r數(shù)據(jù)從原始信息中檢索出來；然后客戶機(jī)上的Web瀏覽器啟動A/V Helper程序，使用HTTP從Web服務(wù)器檢索相關(guān)參數(shù)對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)行實時流控制協(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不同于運(yùn)行A/V Helper程序所在客戶機(jī)的目的地址。實現(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，再加上各類軟件對它的支持，獲得了廣泛的應(yīng)用［2］。而realsystem系統(tǒng)若然各個模塊功能很完善，但是其價格非常高。我們學(xué)校就是采用的是Windows Media Server，因為只要你使用的是微軟的Windows 2000 Server或Windows 2003操作系統(tǒng)，在系統(tǒng)里邊都自帶這項服務(wù)，只要在系統(tǒng)盤中將其找出安裝即可使用，最重要的是免費。它秉承了Windows系列軟件的一貫特點，配置簡單而且功能強(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（包括實時生成的多媒體流），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五個工具；編輯工具主要對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ASF流進(jìn)行檢查并改正錯誤的ASFCheck。Media Server可以保證文件的保密性，不被下載，并使每個使用者都能以最佳的影片品質(zhì)瀏覽網(wǎng)頁，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:把一臺或多臺攝像機(jī)放在教師授課的教室，將攝像機(jī)拍攝的教師授課過程實時地傳輸?shù)搅髅襟w編碼機(jī)上，經(jīng)過采集卡的采集、編碼后再實時上傳到流媒體服務(wù)器，再由流媒體服務(wù)器實時發(fā)布到終端計算機(jī)，最后利用投影儀將教師授課過程進(jìn)行實時播放，使其他教室的學(xué)生在聽課過程中能夠?qū)崟r地和教師討論，可以在其他教室也安裝攝像機(jī)，拍攝提問學(xué)生的影像，經(jīng)由編碼計算機(jī)上傳到流媒體服務(wù)器，再在教師授課的教室安裝一臺投影儀，用來播放提問學(xué)生的視頻這樣便可達(dá)到教師和異地學(xué)生的實時交流。 　　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算機(jī)與Encoder之間建立連接。當(dāng)教師在講課過程中播放了某一張幻燈片,多媒體課件計算機(jī)就會向Encoder發(fā)出一個信息,當(dāng)Encoder接收到該命令后,會在編碼流對應(yīng)的位置做一個時間標(biāo)記,通過Encoder直播出去。當(dāng)學(xué)習(xí)者的多媒體計算機(jī)接收到加入標(biāo)記的流媒體信息后,在播放過程中可以直接跳轉(zhuǎn)到指定標(biāo)記的位置進(jìn)行播放。這樣的話,當(dāng)教師講到某個問題時就可以很容易地將電子教案與講課過程的具體時刻建立聯(lián)系,使得電子教案在指定的時間內(nèi)出現(xiàn)在屏幕上,并使得學(xué)生端的計算機(jī)會根據(jù)教師端的幻燈片播放的時間隨時切換,同步實現(xiàn)播放和翻轉(zhuǎn),從而實現(xiàn)音、視頻流與電子教案的同步。 　　4.3 課件點播 Windows media service提供課件點播功能、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點播課件庫、授權(quán)終端能夠直接通過瀏覽器進(jìn)行點播觀看。 　　4.4 實時授課 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)生定時被動地聽課。教師端用攝像機(jī)和麥克風(fēng)等采集教師的實時授課現(xiàn)場信息，并用Windows Media Encoder直接制作成ASF流［4］，送到媒體服務(wù)器，同時媒體服務(wù)器啟動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 考場監(jiān)控 輔助老師監(jiān)考，能最大化地起到監(jiān)督考場紀(jì)律的作用。在每個考場安放兩臺攝像機(jī)，從前后兩個方位監(jiān)控考試狀況。把攝像機(jī)的AV輸出連接到編碼計算機(jī)的視頻采集卡上，由編碼計算機(jī)采集編碼后上傳到控制中心，在控制中心即可監(jiān)視各個考場狀況另外，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)計算機(jī)上查看各監(jiān)控點，并把監(jiān)控的情況實時錄制下來，以供備查［5］。 　　4.6 視頻會議 院校之間經(jīng)常會有學(xué)術(shù)或者合作項日上的交流，利用視頻會議系統(tǒng)可極大提高辦公效率，在IP網(wǎng)上的軟件視頻會議系統(tǒng)與基于硬件的傳統(tǒng)視頻會議系統(tǒng)相比較，具有成本低、方便靈活的優(yōu)勢同時，教育網(wǎng)充足的網(wǎng)絡(luò)帶寬為實施視頻會議提供了便利條件。 　　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問題。在手術(shù)室內(nèi)放置多臺攝像機(jī)或者遙控攝像頭，將手術(shù)工程通過寬帶網(wǎng)絡(luò)實時地傳遞給流媒體服務(wù)器，教室內(nèi)的計算機(jī)再通過校園網(wǎng)把手術(shù)圖像實時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的醫(yī)生在手術(shù)室現(xiàn)在講解和解答同學(xué)們的疑問，達(dá)到互動，使教學(xué)效果更好。可以預(yù)見，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) 　　［1］ 李英.Real 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