DVR技术在现代远程教育系统中的应用研究

2017-08-07程曦

合肥师范学院学报 2017年3期

关键词：音频远程功能

程曦

(安庆广播电视大学，安徽安庆 246000)

DVR技术在现代远程教育系统中的应用研究

程曦

(安庆广播电视大学，安徽安庆 246000)

通过对两种不同的现代远程教育系统模型的分析，讨论了基于DVR技术模式的远程教育系统模型的优越性，以及实现DVR技术模式需解决的若干问题。

远程教育；模型；DVR技术

现代远程教育系统是融入了计算机网络技术、数字通信技术和多媒体技术的第三代远程教育平台；是开放教育体系赖以生存和发展的物质保障；是深化教育活动不可或缺的基本环境。因此，建设一个功能强大完善、易于操作管理、适合开放教育特点并且节约投资的远程网络教育系统平台，具有重要的实际意义。

现有模式的远程网络教育平台及其应用系统，可以用一句简单的语言来描述：远程网络教育系统平台+通信网络+学习终端及学习个体。常规意义上的“远程网络教育系统平台”的建设属于系统而庞大工程项目。从工程路线的层面上至少需要具备以下条件和过程：需求目标研究与分析、技术调研与应用、市场及应用领域的调查研究，方案论证与设计、工程技术设计与施工。除此之外，须有良好的经济与物质保障。作为远程网络教育系统平台提供服务的对象——学习终端及个体，成了被动的施授者，对平台系统的建设无直接的作用。学习终端及学习个体，是远程网络教育系统平台不可分割部分，怎样使学习终端及学习个体成为远程网络教育系统平台建设主体的一部分，甚至学习终端自身就能具备远程网络教育平台特征的子系统，或承担远程网络教育系统的一个单元平台，是一个值得研究的课题。

本文根据市场应用广泛，技术日臻完善，价额低廉的DVR (Digital Video Recorder数字视频录像机)板卡的技术构架特征，欲从另一个视角对远程教育系统中的一个重要环节——前端视、音频采集、处理和存储以及流媒体传输技术进行思考、研究。探索应用DVR板卡技术在直至研究于远程网络教育系统终端中的应用。

1 DVR技术在现代远程教育技术中的模型

DVR作为数字技术的高科技产品，其实质是一套集视频采集与图像存储处理的计算机系统，具有对图像/语音进行长时间录像、录音、网络远程监视和控制的功能，DVR集合了录像机、画面分割器、云台镜头控制、报警控制、网络传输等多种功能于一身，一台DVR能取代模拟监控系统中除前端以外的所有设备的功能，并且价格上有很大优势。

DVR作为安防监控系统的核心设备具备了现代远程教育系统中各个硬件环节所必备的功能。如，多路视、音频采集和存储功能能够同时满足多个教学场所的实时摄像并存储教学资源；方便的回放检索和网络传输功能意味着能够通过不同的网络将教学资源实时或回放检索方式的提供远程教学服务。

现代远程教育系统往往是多级网络构架，一般分为一级系统，二级系统，三级系统等多级机构。即如，中央电大远程教育系统，省级电大远程教育系统，市级电大远程教育系统，工作站远程教育系统等。但就其某级单元构架来说，可通过以下模型实现。

1.1 基于Web模式的远程教育系统模型

如图1所示，远程教育系统主要是由通信网络，终端设备，应用系统和教学资源4部分组成。通信网络和终端设备为系统硬件环境，应用系统和教学资源则是系统的软件环境。通信网络位于系统的中心，作用是将不同地域和物理位置的子系统或终端联系起来，使它们能够进行通信及资源共享。终端设备包括视频、音频和其他一些多媒体设备，这些设备可以对教学活动中的视、音频等信息进行采集、加工和处理，然后通过网络传送给远程用户终端，从而完成远程教育信息服务。

图1 基于Web模式的远程教育系统模型

从以上的模型架构中我们不难看出，现代远程教育系统硬件平台最为关键的技术环节就是要解决多媒体信息的采集、处理和网络传输。按常规的技术手段要解决这些问题，必须投入大量的资金，购置视频会议主机、各类服务器和相应的软件产品以及租用电信服务商足够带宽的网络资源。并且这些设备和主机还要根据市场和研发商的升级不断进行后续投入。

1.2 基于DVR技术模式的远程教育系统模型

如图2所示，基于DVR技术模式的远程教育系统模型，采用H.264、MPEG4、JPEG等压缩算法、嵌入式实时多任务操作系统和嵌入式处理器一体化的设计，在单板上集成了视音频采集、压缩、存储、网络传送、多路云台控制、报警检测等功能，支持同步回放和录像(双工)，保证了系统的高集成度和高可靠性。提供了多种接口，支持网络，远程的录像回放和在线监看，视频环通输出和矩阵切换、USB 2.0高速备份以及鼠标键盘操作。系统可实现以下功能。

1.2.1 压缩功能

支持 PAL / NTSC4.43 / NTSC3.58 制式视频信号。视频压缩采用H.264压缩技术，支持变码率和变帧率，可设定视频图像质量和压缩码流。每路视音频信号独立实时压缩，音频压缩标准采用G.722。视频和音频信号压缩后生成复合的H.264码流，码流回放时视频和音频保持同步。也可设置不用音频。双流压缩：主码流本地存储，副码流适用于图像在低带宽网络上传输。

图2 基于.DVR技术模式的远程教育系统模型

1.2.2 网络功能

支持TCP/IP协议(支持ARP、RARP、IP、TCP、PPPOE、DHCP等等)，支持宽带拨号上网,同时支持断线自动重拨，支持域名解析。完备的网络端控制命令，通过网络可以使用客户端管理器控制嵌入式硬盘录像机、设置主机各种参数、远程升级和维护。具备Web Server功能，能通过IE浏览器访问主机，支持域名解析、监看实时图像、点播录像数据以及控制云台。内置多种云台控制协议，可以在主机端和网络端控制云台和镜头等。

1.2.3 录像功能

录像模式：手动录像、定时录像、移动检测录像、报警录像，支持录像内容的分类检索，每路视音频录像参数均可单独设置。视频移动动态检测功能，每路视频可设置多个动态检测区域，可以实现实时画面全屏蔽，全屏蔽状态的时候录像不会被屏蔽。

支持通道名叠加，支持通道录像日期、时间叠加，支持图标叠加、局部马赛克和遮盖。

管理主机可通过网络实时纪录压缩码流，支持借助网络将图像声音同步直接录入电脑。

1.2.4 存储备份功能

在主机前面板和后面板提供多个USB 2.0/SATA备份专用接口，远程通过客户端管理器备份录像机中的录像内容。强大的硬盘管理功能，支持硬盘进行格式化，具有扇区损坏屏蔽功能。支持硬盘休眠，但是工作硬盘个数最多不超过2个，硬盘上文件采用预分配技术，保障硬盘数据的安全性和完整性。标准 FAT32 文件系统格式，硬盘可在 PC 系统上识别。

1.2.5 安全保障

采用高性能32位嵌入式微处理器及嵌入式实时操作系统，保证了系统高实时性、可靠性和稳定性。健全的录像日志查询功能(远程登陆日志查询、录像参数修改日志查询、升级日志查询、回放日志查询、系统启动日志查询)。系统锁定、按键锁定、口令检验、多级用户授权等多种安全保障功能；用户名、口令及码流传输时用密码加密，防止泄露。

具备看门狗功能，出现异常时系统可自动检测，同时自动重新启动，以完成系统输入、输出以及录像状态等的重新初始化。

2 基于DVR技术模式的远程教育系统模型需解决的问题

DVR技术虽然具备了现代远程教育系统诸多环节所需之功能，其强大的功能和低廉的造价亦为发展普及远程教育技术提供了广阔的情景，但作为产生于安防监控领域的专用设备直接用于远程教育系统还有着以下问题。

2.1 文件存储的管理

DVR在视频监控系统录像中将采集和处理后的数据文件以时间为线索进行文件管理，文件系统只有时间、日期标签。而远程教育系统中所存储的教学资源是以科目、课程、章节，单元、讲数作为文件标签进行管理。只有解决了文件存储的管理问题才能够为远程异步教学通过完善服务。是基于内容的检索技术CBR能够解决这一问题。

2.2 图形界面

DVR的用户图形界面用于远程教育系统还有待改善。只有满足双向视、音频交流的用户图形界面才能完全符合现代远程教育系统的要求。目前，很多DVR系统都为用户提供客户端管理器SDK开发包。可以解决这一问题。

2.3 表现形式的多样化

DVR在远程教育系统中的管理问题有待进一步分析、量化，融入远程教育系统需要根据具体的系统与网络构架加以解决。DVR除视频、音频采集处理外的其他多媒体信息的采集与处理。可以通过对文件格式预处理或文件格式转换得以实现。在不借助流媒体服务器的情况下，DVR的流传输能力的开发。直接影响到DVR在远程教育系统中实际价值和可靠性，需要通过优化资源和配置加以实现。