基于远程视频教学的声乐教学系统构建

高 晶（榆林学院，榆林，719000）

基于远程视频教学的声乐教学系统构建

高 晶
（榆林学院，榆林，719000）

文章基于J2EE技术，结合时间戳技术、多媒体同步技术对系统进行了构建，并对系统的功能、关键技术和系统架构进行了分析。

声乐教学系统；J2EE；同步技术

声乐教学作为学生音乐基础素质的培养，对学生音乐元素的养成具有重要的作用。而传统的声乐教学，如声乐技巧、歌曲编排、美声唱法等都是通过课堂的形式对学生进行传授，而这种方式带来的不足包括学时不够、教师和学生的沟通少等问题。另一方面，互联网技术的发展给传统声乐教学带来了新的教学方式，也为声乐教学平台的构建提供了网络基础。因此，本文结合声乐教学与互联网技术，对远程教学平台进行了初步的探讨构建。

1 系统功能需求分析

声乐远程视频教学系统是一个功能复杂且较为庞大的工程，其涉及到不同的功能。在该系统中则选择则主要的功能对其进行介绍。同时结合声乐远程视频实现的要求，将该系统的功能分为注册登录、视频直播教学、视频点播教学等功能。

1.1 注册登录

注册登录系统其主要的功能是实现对声乐系统用户的使用权限的控制。而注册登录的主要的目的是使得用户进行注册，以此方便声乐教学的系统管理对身份进行审核，并节约相应的用户权限。而在音乐学习者在登录到该系统当中的时候，根据权限分配，才可对其中的相应的功能进行使用。

1.2 视频直播

视频直播教学的主要功能是通过视频技术和网络技术进行声乐教师端教学的现场直播，视频直播中的多媒体数据主要通过摄像头以及麦克风在教师端的信息进行现场采集，然后经过压缩等处理之后通过网络进行传输，并且在学生端通过JMF多媒体播放器进行播放。使得的教师授课不再受到空间的限制，让优秀的课程资源和教师资源能够被多人共享。同时在该声乐网络视频教学系统中，能够将音乐教师端的多媒体流数据进行存储，从而方便教学资源的点播，进一步加强教学资源的共享。

1.3 视频点播

在视频直播教学过程中，通过将声乐教师端以及教师与学生交互的多媒体信息进行存储，从而学生在登录网络视频教学系统后，可以根据学生的具体需求进行学习。视频点播教学功能是一个异步的过程，可以进一步降低视频教学的时间限制。学生可以根据自己要求，以及兴趣选取合适的课程内容进行学习，从而为学生的自学提供良好的条件。同时点播系统还可以收集网络上优秀的教学资源，从而进一步扩大优秀教学资源的共享范围。

2 系统整体设计与实现

该声乐视频教学系统主要包括服务器和客户端两个组成部分，其中客户端主要包括教师端计算机和学生端计算机，客户端主要收集用户的视频、音频多媒体数据，而服务器主要进行多媒体数据的转播以及存储。

图1 系统整体架构设计

2.1 服务器端

服务器端是连接客户端的桥梁，是整个网络视频教学系统的核心，服务器端的性能直接影响整个网络视频教学系统的性能。服务器端的主要功能包括用户登录控制、多媒体数据接收与发送、视频数据存储以及视频点播管理等功能。

（1）登录控制 登录控制模块主要是对用户权限的认证，只有通过系统登录认证的用户才能够使用网络视频教学系统中的功能。

（2）数据发送/接收模块 由于客户端之间存在一对多的数据传输模式，使用传统的点对点通信方式，容易引起网络由于负载过重而造成系统瘫痪。因此，在数据的传输时可以使用IP组播技术来进行数据的转发，从而减少网络中数据量，提高系统性能。

（3）数据存储 为了提高教学资源的利用率，服务器对客户端之间传送的数据进行存储，并且将存储的多媒体数据作为视频点播的数据资源。

（4）视频点播 为了让不能及时参加视频直播课程的音乐学生有机会进行学习，同时为了让学生在课后继续对课程进行复习和研究。在服务器端设计了视频点播功能，从而让学生可以查询以前听过或者错过的课程，最终提高学生的学习效率。

2.2 客户端

网络视频教学系统的客户端分成学生端和教师端两种，虽然两者在具体的功能的具体实现方面存在一些差异，但是从总体上来看两者所需要实现的功能完全类似。在网络视频教学系统中，客户端主要包括以下功能：

（1）登录控制 用户只有通过登录控制模块的认证才能够接收到服务器端所发送的IP组播数据并且使用系统中相关功能。

（2）数据采集 在网络视频教学系统中，要求学生端通过本地音视频多媒体数据的采集设备采集本地多媒体信息，并且通过服务器组播给相应的客户端进行展示。在客户端音视频多媒体数据的采集主要通过摄像头和麦克风进行采集，并且通过编解码模块进行编码后，将数据传输给服务器，由服务器进行组播转播。

（3）数据编码/解码模块 在网络视频教学系统中，多媒体数据的数据量较大，受到现有网络技术的限制，海量多媒体数据的传输无疑会降低网络性能。因此，可以通过音频视频编码/解码模块对多媒体数据进行压缩，从而达到提高系统性能的目的。

（4）数据播放 客户端接收到服务器组播的多媒体数据之后，将多媒体数据进行解码，并且利用JMF播放器进行多媒体数据的播放。

3 系统关键技术

（1）基于缓冲区的多媒体同步技术 网络的不稳定性是导致多媒体数据传输不同步的主要原因指引，基于缓冲区的多媒体数据同步技术的核心思想是通过在数据接收端设置缓冲区，从而使得传输速度不一的音频数据和视频数据进入缓冲区缓存，然后应用程序以固定的频率从缓冲区中读取数据，从而减轻网络数据传输抖动对多媒体数据传输同步性的影响。

（2）时间戳技术 即在发送端将视频数据和音频数据按照时间进行排列，并且给每个即将在网络上进行传输的音频数据和视频数据表上时间戳。然后，在多媒体数据的接收端，按照数据包上时间戳的关系，进行重新排序，并且按照时间进行播放。

（3）JMF 技术 是 IBM 公司和 SUN 公司所共同开发的基于 Java 技术的，多媒体数据获取和显示的类集合。通过使用JMF API 可以实现跨平台的与设备无关的音视频设备访问，并且提供了在分布式环境下的多媒体回放技术，并且允许系统开发者对其定制的功能进行扩展，从而实现音视频数据的捕获、处理以及回放。

4 结束语

通过对上述声乐远程视频系统的测试，系统在服务器端的CPU 使用率较高，而网络带宽的占用量较少，同时其性能基本稳定，可有效的运行。而该系统作为对声乐教学的尝试，为广大的音乐教学着提供了相关的借鉴。

薛沛林.基于UDP/IP的多媒体数据传输[J].计算机工程与应用,2011,18(8):123-126

高晶，女，1984—，陕西榆林人。讲师，主要从事声乐教学工作。

Construction of remote video teaching system based on vocal music teaching

Gao Jing
（Yulin College Art Department，Yulin，719000）

Based on J2EE technology,combined with the time stamp technology, multimedia synchronization technology the system was built,and the function of the system,key technology and system architecture are analyzed.

vocal teaching system;J2EE;synchronization technology