网络远程教学系统的设计

陈洪敏

摘要：近年来，信息技术飞速发展的过程中，给人们工作及生活的多个领域都带来了极大的转变，流媒体在对互联网进行应用的过程中，其功能也发生了极大的转变，应用的范围也更加广泛。现阶段，无论是在企业当中的实时视频会议中，还是远程教育方面，流媒体都发挥了重要的影响力。该文在对流媒体展开研究的过程中，从网络远程教学系统的设计入手，对其系统框架设计、系统模块设计以及系统的方案设计进行了详细的探讨。

关键词：流媒体；远程教育；设计

中图分类号：TP37 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）10-0203-02

1 系统框架设计

1.1 系统功能模型

该系统在构建过程中，最主要的功能就是实现数据的采集以及传递。相关音频数据产生于摄像头和网络终端当中，对其进行实时采集，并在向不同终端进行发送的过程中，对视频服务器进行充分的应用，学生在对各个终端进行应用的过程中，可以发送请求，要求对相关教师授课音频进行接受和播放。

而功能在服务器端主要体现在以下方面：首先，分析并有效处理客户端发送的请求；其次，促使系统登录和退出功能在客户端中实现；再次，将流媒体数据有效向不同的客户端进行传递。

而功能在客户端主要体现在以下方面：首先，分析和处理服务器端传递而来的信息；其次，将数据接收以及系统退出消息向服务器发送，同时对这些消息进行有效的处理；流媒体数据由服务器发出，对其进行接受过程中并实现有效的播放。

1.2 系统流程图

2 系统模块设计

设计系统模块过程中，主要是针对音视频采集模块和客户端回放模块的设计。

2.1 音视频采集模块

音视频采集、编码、网络发送是该模块的重要组成成分。首先，音视频采集部分。视频流的采集主要针对摄像头和视频采集卡进行，在对系统音视频采集设备进行枚举的过程中，需要对Direcshow技术进行充分的利用，在对音视频数据进行捕获的过程中，应保在使用和选取证音视频采集源过滤器过程中能够实现一一对应；其次，编辑部分。该部分在运行过程中，主要作用是促使编码在音视频数据流中得以实现，其重要组成成分是编码过滤器MPEG-4，开源的Xvid编码器是编码器的主要类型；最后，网络发送环节。该部分的主要作用是促使客户端有效接收到经过编码处理以后的音视频流数据。

2.2 客户端回放模块

该模块在使用过程中，最大的作用就是促使特定组播组得以加入，促使音视频流的实时接收可以在网络中得以实现，同时促使解码回放工作有效应用于接收到的音视频流当中。该模块通常包含三个重要组成部分，分别为音视频回放、音视频解码和视频网络接收。

首先，音视频回放。该部分最主要的功能是将已经经过解码的视频流进行播放，重要组成成分为视频流播放过滤器；其次，音视频解码。主要组成成分为MPEG-4解码过滤器（Xvid）；最后，视频网络接收。网络接收过滤器是自主开发的，也是构成这一环节的主体。

3 系统方案设计

压缩编码以及网络传输在音视频中的体现成为流媒体实时传输系统的核心技术内容，本文在展开网络远程教学系统方案设计研究的过程中，从以下压缩编码和选取视频传输协议两个角度出发。

3.1 压缩编码的选择

本文在展开研究的过程中，主要应用了MPEG-4编码，这是因为MPEG-4编码在使用过程中，可以针对（<64kbps）窄带宽而使用，也能够适用于清晰度以及质量都相对较高的宽带当中。这充分说明MPEG-4编码拥有良好的适用性。其运行过程中，能够促使200：1的高压缩比得以实现。因此在压缩视频数据的过程中，MPEG-4编码的具有明显的功能优势。更重要的是，其适用过程中将产生较小的数据损失，因此可以有效的对录像存储容量进行降低，促使录像清晰度得以提升。因此在进行长时间录像的过程中，MPEG-4编码的应用至关重要，其可以呈现出较高的网络传输能力。

3.2 视频传输协议的选取

传输视频流是视频编码的重要功能之一，也因此可以有效应用于多个领域，如远程监控、视频会议等。在选取视频传输协议的过程中，应对视频数据的特点进行明确掌握，传输系统要想实现有效的视频流传输，必须满足以下几点要求：

首先，实时性。较高的实时性是传输视频流的主要要求，例如，不大于50ms的网络传输时延应当产生于HDTV（High Definition Television）质量当中，而不大于400ms的网络传输时延应当产生于视频会议质量当中。

其次，错误率。如果视频流经过了压缩，那么如果产生丢包以及错误的现象，将会引起视频流更加敏感的感知，这是因为后续解码同丢包具有直接而密切的关系。尽管在实现传输实时视频的过程中是可以产生一定范围内的丢包率的，然而必须加大对其的有效控制，才能够提升传输视频的质量。

最后，传输带宽。要想对高质量的视频进行接收，应促使一定的宽带产生于视频传输当中。值得注意的是，视频质量要求针对不同应用领域各有高低，例如，15～34Mbps是传输HDTV 的速率，而32Kbps是视频会议的速率。

本文在积极展开研究的过程中，对RTP/RTCP控制协议和实时传输进行了应用在UDP 协议上进行承载，传输中需要对IP进行应用，从而实现有效的网络传输。

4 开发环境和相关技术

4.1 硬件设备及运行平台

桌面系统在PC机当中，主要对流媒体实时传输系统进行应用，其运行中的开发环境应满足以下特点：首先，摄像头是视频采集设备；其次，普通声卡以及麦克风是音频采集主要设备；再次，局域网100M/10M应当是网络测试的主要环境；第四，Windows/XP/win7可以成为其操作系统；最后，将Microsoft Visual C++，DirectX SDK，JRTPLIB作为开发工具。

4.2 JRTPLIB库

该系统在促使RTP传输得以实现的过程中，需要对JRTPLIB进行应用。JRTPLIB作为一个重要的开发源码库，实现RTP的过程中，需要对C++语言进行充分应用，现阶段，其在多个操作系统中都能够有效运行，包括Windows、Linux等。使用者在促使网络传输在RTP/RTCP中实现的过程中，需要对库函数在编译源码中的体现进行应用。其运行中，能够对多个建立RTP应用的相关类进行提供，使用者在对其进行使用的过程中，对RTP会话的建立可以有效应用库提供相关类的手段，对RTCP控制包和RTP包进行发生，而这一过程中，冲突是不会产生于SSRC之中的。

4.3 DirectShow技术

微软公司发展中，为了有效实现处理流媒体的工作，积极提供了Directshow[3]开发包，它能够在Windows平台中得到有效应用，能够促使多种高性能要求如回放、音视频采集等在不同格式的媒体文件中得以实现。

Directshow在应用过程中，可以有效支持捕捉和回放多媒体流的工作。在对Directshow进行应用的过程中，使用者要想对媒体数据在采集卡中有效捕获，可以通过便捷的途径进行，同时可以有效开展后期处理、播放乃至存储到文件中的工作。

参考文献：

[1] 赵德志. 基于RTP的流媒体实时传输系统研究与实现[D]. 南京：南京航空航天大学，2005.

[2] Kenneth D Reed. TCP/IP基础[M].北京：电子工业出版社，2003.

[3] 陆其明.Directshow开发指南[M].北京：清华大学出版社，2003.