數字網絡和模擬網絡的合理嫁接

【摘要】當前信息技術發展日新月異，很多教育技術工作者也沉迷于新技術的研究與應用，但并不意味著新技術可以簡單取代原有技術。文章結合國家行政學院多媒體教學技術平臺設計為例，介紹了如何統籌各種技術手段，將數字網絡和模擬網絡進行合理嫁接，從而實現教學資源處理的多態化。

【關鍵詞】教育技術；多媒體；案例

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009—8097（2008）06—0086—02

隨著網絡技術和多媒體技術的發展，很多學校都經歷了從單純利用模擬音視頻專網傳輸多媒體教學信息到拋棄這種傳統方式，轉而單純利用數字IP網絡實現課堂教學音視頻實況的采集、傳輸、錄制和處理。但隨著越來越多的項目實施，我們發現，數字IP網絡固然有著節省布線、一網多用的優勢，但其本身也有很多弱點，尤其是難以真正達到系統穩定實用和資源多態處理的功效。要真正實現這個目的，應該統籌規劃和設計能夠滿足數字IP網絡和模擬音視頻專網共存的多功能、多態化的多媒體教學資源處理平臺[1]。下面筆者就其設計的“國家行政學院多媒體教學技術支持平臺”為例，就兩網嫁接的實際應用案例作個簡單介紹。

一 完全基于數字IP網絡建設的弊端

1 IP網易受病毒攻擊。IP網易遭受計算機病毒的攻擊和侵襲，這已經是全球共識，也是IP網應用安全領域面臨的一個最大問題。目前，網絡上各種木馬程序泛濫，網絡病毒和黑客程序層出不窮，根據最新的資料顯示，全球每20秒就會有一種新的病毒程序產生[2]，其對網絡的危害程度令人不寒而栗。網絡遭受病毒攻擊以后，不但造成既有業務無法開展，甚至還會使業已保存的數據丟失，可能造成及其嚴重的損失。

2 IP網的故障不確定。由于IP網絡較之傳統的音視頻專網，是一個從軟件到硬件的較為復雜的系統工程。一旦IP網絡出現故障，即使有經驗的管理員有時也難以對故障進行準確的定位，故障的來源也許是病毒的攻擊、也許是設備的配置和參數發生了變化、也許是啟動順序有誤、也許是鏈路出現了故障，很難即時準確的得到答案。

3 資源處理的簡單化。利用IP網絡傳輸資源，尤其是教師授課的音視頻資源，資源采集成什么樣的格式，完全取決于教室前端的編碼器，編碼器壓縮成什么格式原則上就只能按這種格式保存，無法實現教學資源的多態處理。比如同一節課要同時錄制成MPEG2、MPEG4、三分屏課件和傳統錄像帶文件，IP網就顯得很笨拙，有時甚至束手無策。同時利用IP網還要考慮網絡帶寬的承受能力和存儲系統的吞吐能力，流媒體文件還可以接受，如果要實現高碼流、高質量素材的采集、傳輸，則很難實現。

二 數字IP網絡和模擬音視頻專網相混合的設計模式

1 總體設計思路

多態化多媒體教學資源處理系統建設是一個系統工程，系統設計和建設時要盡量采用先進、成熟、實用的現代信息技術和主流設備，提高音視頻資料采集質量，優化信息流程，擴寬信息處理手段，提高工作效率，實現教學資源的數字化存儲，縮短教學節目從采集、制作到發布的周期。現以國家行政學院多媒體教學技術支持平臺建設為例，向大家做一個說明。

國家行政學院多媒體教學技術支持平臺建設總體上可以分為三部分，第一部分為系統前端，設計了單獨的音視頻網專網，實現音視頻資源的采集和傳輸；第二部分為處理中樞，將音視頻專網和IP網（校園網）進行合理嫁接，實現教學資源的集中顯示、控制和多態化處理，既能夠實現對音視頻設備的統一控制和教學資源的大屏幕顯示，還能夠將傳輸上來的音視頻資源分別錄制成高質量MPEG2信號、流媒體MPEG4信號、三分屏課件，實時刻錄成DVD光盤，實現教學資源處理的多態化；第三部分為系統后期，依托基于IP技術的校園網，實現教學資源的集中存儲和遠程調用、在線編輯。示意圖如下所示：

此方案充分利用校園網，科學設計專網和IP網的嫁接思路，從而構建了一個功能完備、先進實用、安全可靠、開放兼容，集課堂授課實況音視頻資源采集、傳輸、處理、存儲、編輯于一體的多媒體教學技術平臺。

2 合理設計音視頻專網，實現資源采集和傳輸

資源的采集和傳輸位于整個系統的最前端，是基礎性部分，重點需要關注兩點，一是系統的穩定性，二是信息采集傳輸的質量。現在很多學校利用IP網傳輸音視頻資料，雖然省卻了布線的繁瑣，但依托IP網有著其固有的缺陷，尤其IP網帶寬有限，通常需要先利用編碼器將資料壓縮成流媒體，然后再上傳，無法實現多態化處理。因此，我們采用設計音視頻專網的思路，所有教室到控制室之間都獨立鋪設專用電纜，專門用于傳輸教室音視頻信號，同時在控制室為每間教室配備信號分配設備，滿足多態處理的要求。原則上，控制室與教室位于同一建筑物內時，建議采用電纜；控制室與教室位于不同建筑物內時，建議采用光纜。

3 IP網和音視頻專網嫁接方案與實現教學資源的多態化處理

對IP網和音視頻專網進行科學合理嫁接是系統建設的關鍵。在實現方式上，我院設置有專門的控制室，通過音視頻分配器和多路音視頻矩陣，將前端教室傳輸上來的音視頻信號進行分配和多態處理。既可將信號送入電視監視墻，實現教室信息實時監測；又可將信號送入DVD錄象機，實現DVD光盤的實時刻錄；還可將信號送入多種硬盤采集系統，根據教學需要，生成不同格式的數據文件。我院的多媒體教學技術支持平臺信息處理手段如下：

（1） MPEG2、MPEG4雙碼流數字音視頻文件的記錄

根據實際應用需求，國家行政學院將其教學音視頻資源有選擇性的采集成MPGE2和MPEG4兩種格式的文件。我院舉辦的各類省部級研討班、司局級培訓班等重要班次的教學課程通過高低碼流上載工作站同時實時采集上載，生成MPEG2高碼流和MPEG4低碼流兩路視頻數據文件，并能夠實時、非實時的存儲到學院存儲網絡中。其中高碼流數據文件為教學音像節目出版發行、遠程教育課件制作、教學案例制作等提供高質量素材源，低碼流數據文件為教學資源管理、流媒體課件制作提供素材源。

（2） 三分屏教學課件的制作

為了符合制作國家精品課件相關標準的要求，我院還購置了兩套三分屏課件錄制系統，可以實現課件實時錄制、課件后期編輯、課件資源管理和課件直播等功能。可以將任意兩間教室的教師授課音視頻信號和投影機信號實時采集成流媒體格式，并實時生成單屏多窗口多媒體課件（教師視頻、計算機PPT和索引），視頻文件和計算機PPT文件壓縮帶寬可調，錄制的課件也能夠實時存儲到我院的存儲網絡中。錄制好的課件還可進行后期編輯，如切割、合并、編輯索引目錄、打包等，還能夠給錄制的內容增加片頭、片尾等信息。課件資源管理能夠實現對課件資源信息的遠程上傳和管理等。課件直播功能使有授權的用戶能夠利用瀏覽器或常見第三方插件在網上實時觀看雙視頻流課件，并可調整單路視頻流文件的窗口大小。

（3） DVD光盤的實時刻錄

為了實現教學資料的線上存儲和線下備份，我們還利用DVD/硬盤錄像機將所有培訓班次的教學課程實時壓縮、刻錄成了DVD光盤，課程結束后10分鐘即可出盤，既確保了離線資料存儲的及時性，又能滿足部分教師和學員借閱的要求。

（4） 可錄制教學音頻錄音帶

多態化處理保證了我們的資源處理方式可以多種多樣，教學與培訓部門可任意提要求。比如將領導、專家或教師授課的聲音錄制成錄音帶，在我院還有需求。我們可以在矩陣輸出端設置兩臺雙倉卡座，實時錄制音帶，便于課后對領導講話材料進行整理。

4 充分利用校園網，實現教學資源集中存儲和調用編輯

為了便于對教學資源的管理和編輯，所有數字化的教學資源我們統一存儲在我院的NAS存儲局域網絡中，通過第三方的資源管理系統，對數字資源進行分類編目和入庫存儲，便于資源的檢索和調用。同時，我院還建有專門的多媒體資源編輯機房，可以通過校園網在線調用存儲網絡中的任意資源，大大提高了資源利用率和課件編輯質量，使用效果顯著。為防止網絡病毒的侵襲，我們將系統中涉及到采集、存儲、編輯的所有計算機劃入同一個VLAN，并禁止訪問互聯網，最大限度的保證了網絡和數據的安全。

三 探討音視頻專網、IP網和有線電視多種網絡載體相融合的模式

現在很多學校都建有教學閉路電視系統，但真正用其來教學的實則不多。我們考慮，用音視頻專線傳輸到控制室的教學資源信號清晰、干擾性小、信噪比高，其格式完全符合有線電視廣播的要求，完全可以將一些好的課程通過閉路電視的方式進行直播。這既是網絡直播的補充，也是網絡直播的備份，同時還有效彌補了部分學校由于教室空間有限、無法開設大班授課的缺憾。我院已經對此方式進行了幾次嘗試，效果較好。

四 結束語

按照現代教育技術學的理論觀點，網絡與多媒體技術路線的選擇完全取決于教學的實際需要。系統設計越安全、越可靠、越靈活、越實用，也就越符合“技術為教學所服務，教學以技術為支撐”的教育技術理念。如何在大膽選用新技術的同時，根據我們教學技術支持的需要，將新老技術進行融合，充分吸收和借鑒每種技術路線的優勢，從而設計一個安全可靠、靈活實用的多媒體教學支持平臺，是我們所有關注技術的教育技術工作者應該給與高度重視的。

參考文獻

[1] 鄭瑞.淺談教育技術的系統觀[J].消費導刊.2008，1.

[2] 董丹.淺灘計算機網絡病毒的危害與防治[J].近日科技.2008，5.