流媒體網絡教學課件的優化處理

【摘要】在遠程教學中，流媒體網絡教學課件作為一種重要的資源呈現形式得到了廣泛應用。該文介紹了基于Windows Media技術開發的流媒體網絡課件碼率優化方法，以提高不同網絡接入速度用戶的在線點播效果。

【關鍵詞】流媒體課件；Windows media; 碼率

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】A【論文編號】1009—8097 (2008) 07—0104—03

一 引言

流媒體網絡教學課件是基于流媒體技術和Web技術開發的、可實現文字、圖片、音頻和視頻等多種媒體同步播放的一種教學資源呈現方式，其最大的特點是可以邊下載邊播放而無須等待，因而受到學習者的喜愛。在網絡教育中，流媒體網絡教學課件由于其教學效果好、制作便捷、成本較低且符合傳統的課堂教學習慣得到了廣泛的使用。然而較早開發的流媒體課件，由于面對的主要是校園網用戶，課件的網絡帶寬（碼率）通常都設為300K左右以保證視頻畫質。隨著網絡教育的發展，學習群體在迅速擴大，上網的方式已從LAN擴大到Modem、ISDN、ADSL、Cable Modem等，使得這些有相當數量單比特率編碼的流媒體課件在帶寬達不到要求時經常出現播放不流暢甚至無法播放的現象，直接影響了學習效果。因此討論如何在服務器負載和出口帶寬等相對限定的情況下對課件進行優化處理，使不同接入速度的用戶在網絡繁忙時亦能正常點播、觀看課件具有實用意義。

目前在流媒體技術這個領域上，競爭的公司主要有三家：Microsoft、RealNetworks和Apple。由于Microsoft 的Windows Media在技術性能、易用性、效率、交互性和使用成本等方面具有突出的優勢，國內開發的流媒體課件專用制作工具又以asf（wmv）格式應用最多[1]。本文以asf（wmv）格式為例，結合實例介紹如何將早期開發的單碼率流媒體課件優化成多碼率可選流媒體課件的處理方法。

二 流媒體課件的優化處理

1 流媒體課件的組成及特點

Windows Media 流媒體技術的特點之一是交互性很強，這是通常播放的視頻所不具備的特征。ASF流媒體課件就是一個經典應用的例子。課件通常采用左右框架結構頁面（見圖4），主要由教師講授的視音頻和與之同步的演示文稿以及知識點鏈接三部分組成。左邊框上部播放ASF視頻文件，當播放到某一時刻，右邊框會顯示相應的網頁內容。左邊框下部是知識點鏈接區，點擊某個鏈接，可立即找到對應的知識點內容。為了實現這些交互功能，需要在ASF視頻文件中插入相應的控制信息[2]。

從文件結構來看，流媒體課件主要由視音頻文件、圖片和其它網頁文件組成，其中傳輸視頻占用的資源最大，音頻次之，其它頁面，無論是swf還是自定義格式均只占用少量的帶寬和傳輸數據量，而且隨著碼率的降低，流媒體文件的數據量也急劇下降。可見，流媒體文件的編碼碼率直接影響著課件的傳輸速度和傳輸數據量，課件的優化應主要從流媒體文件的處理著手。

2 流媒體課件優化處理的原則

由表1知，流媒體文件的碼率大小與視音頻質量密切相關，對于同一播放長度的流媒體文件，碼率越高其質量也越高，需傳輸的數據量和占用的帶寬相應也越大，反之亦然。因此在對課件的優化處理時要注意把握幾點：

（1） 遠程學習者的上網方式和條件各不相同，連接到課件點播服務器速度也會有所不同，課件的優化應全面考慮，既要為高帶寬接入的用戶提供高質量的課件，也要保證其他低帶寬接入的用戶能正常觀看課件。

（2） 在帶寬不足或網絡繁忙時段，寧可犧牲視頻質量甚至是放棄視頻也要盡量保證課件的流暢播放，使各種接入速度的學員最大限度地正常點播、觀看課件。

（3） 用戶端可根據網絡狀況便捷地選擇課件的播放速率。

3 流媒體課件的優化處理

將原有單碼率課件優化處理成多個碼率可選的課件首先要根據用戶群確定合適的視頻壓縮碼率，此外在技術上需要解決以下二個主要問題：一是如何利用原流媒體文件生成其它碼率的文件并插入控制信息；二是如何將幾種碼率的課件合成為一個課件。下面以一節100K單碼率的課件為例，介紹如何將其制作成100K、56K和16K（純音頻）三種碼率可選的課件。

（1） 流媒體文件的制作

借助Windows media 軟件和原100K流媒體文件可生成56K和16K流媒體文件。

56K文件的處理：啟動windows media encoder，選擇convert a file選項，將原100K課件中的000.asf流媒體文件壓縮成56K即可（暫命名為56.asf）。

16K文件的處理：啟動windows media stream editor，點擊“add source”添加 000.asf文件，選擇audio下的16K，然后add到右邊的對話框中。點擊“create file…”和“start”按鈕后，開始從000.asf文件中分拆出16K音頻文件（暫命名為audio.asf）。

（2） 控制信息的插入

如前述，交互功能的實現是需要在ASF視頻文件中插入相應的控制信息的。新生成的56.asf和audio.asf文件還沒有任何控制信息，需借助000.asf文件中導入這些信息。

啟動windows media file editor，點擊“open”打開000.asf文件，選擇“Move Scripts to Header….”，把文件保存后，選擇“Export header file….”，保存這個控制信息文件（如命名為scrip.txt）。

分別用windows media file editor打開56.asf和audio.asf文件，點擊 “import header file…”，選擇script.txt文件，再點擊“save and index”完成控制信息的插入。

（3） 課件的組合

先將原100K課件命名為100K并復制兩份后，分別改名為56K和audio，用剛才制作好的56.asf和audio.asf流媒體文件分別代替56K文件夾和audio文件夾里的000.asf文件。然后增加一個上下結構的框架首頁面index.htm以及用于選擇碼率的頁面top.htm，其中上邊框顯示top.htm頁面，下邊框顯示課件播放頁面（通常為content.htm頁面）。處理好的這節課可作為一個模版，用于其他課件的處理。

4 流媒體課件優化后的優勢

優化后的流媒體課件具有完整、適用面廣、使用效率高、操作簡便等特點。

（1） 完整性和便捷性。幾種不同碼率內容相同的課件保存在同一節（課）流媒體課件文件夾中，碼率選擇與課件播放頁面處于同一界面，學員可快捷切換到任一碼率，課件完整、操作便捷且保留原有風格和形式。

（2） 適應性和可用性。學員通過Internet遠程點播時，可根據當時的網絡狀況在客戶端自由選擇課件的播放碼率。當網絡狀況良好或接入速度高時，可選高質量的碼流；當網絡狀況不好時，可選擇低碼流甚至是聲音碼流以確保課件正常、流暢地播放，從而大大提高了課件的可用度和使用效果。

三 結束語

流媒體網絡教學課件是信息化教育的一種重要學習資源，但在前些年制作的流媒體課件中，由于考慮的側重點不同，只注重了課件的視頻高質量而忽略了傳輸速度的問題，從而影響了這部分積累多年的寶貴學習資源的使用效果。上面介紹的流媒體課件優化方法為解決上述問題提供了一種思路。對于新開發的流媒體課件，可借助微軟的Windows Media智能流技術——Multiple BitRate，制作成多碼率自適應流媒體課件。這種課件把多種不同速率的編碼保存在同一個asf文件中，學員通過Internet遠程點播時，服務器和學員客戶端自動確定當前可用的帶寬，服務器提供適當比特率媒體流。當連接速率降低，服務器會自動檢測到帶寬的變化，并提供更低帶寬的媒體流，相反如果連接速率增大，服務器將提供更高帶寬的媒體流，即“自適應”。課件還有關鍵幀優先，音頻數據比部分幀數據重要的特點[1]。

教學資源建設是教育信息化的基礎，是需要長期建設與維護的系統工程[3]。開發和制作內容豐富、質量穩定、高可用且適合于學生自主學習的教學資源是一項持久的任務。教育技術人員在教學資源建設的過程中，應以人為本，從技術等多個層面上最大限度地滿足廣大學習者的需求。

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參考文獻

[1] 劉晗等.流媒體課件網絡版與光盤版的優化處理[J].教育信息化，2006，(4):43-44.

[2]張力.Windows Media 流媒體技術詳解[EB/OL].

[3] 教育部現代遠程教育資源建設委員會.現代遠程教育資源建設技術規范[Z].北京，2000.5.

Optimization of streaming media courseware in network teaching

CHEN Li-na XIE Shou-qing CHEN Shao-bo

(The Educational Technology Center， Sun Yat-sen University， Guangzhou， 510275， China)

Abstract: In distance teaching， streaming media courseware has been widely used as an important presenting resource.This paper introduces the flow rate optimization methods for streaming media courseware based on Windows Media technology， which can improve the online broadcasting quality for users with different internet connection speeds.

Keywords: Streaming Media Courseware; Windows Media; Flow Rate