網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)系統(tǒng)研究

針對(duì)吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院的計(jì)算機(jī)教學(xué)實(shí)際需要，開發(fā)了一個(gè)采用DirectX11技術(shù)實(shí)現(xiàn)的高速率LAN多媒體教學(xué)系統(tǒng)。在分析目前多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)需求的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了分析，給出了教師機(jī)和學(xué)生機(jī)的設(shè)計(jì)方案和部分實(shí)現(xiàn)代碼。基于局域網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)寬帶要求低，同時(shí)支持100個(gè)學(xué)生機(jī)時(shí)所占帶寬為1.6Mb/s左右。

多媒體教學(xué) Direct11 視頻壓縮 網(wǎng)絡(luò)多播

一、引言

現(xiàn)代教育已經(jīng)在很大程度上依賴于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)將在很大程度上彌補(bǔ)傳統(tǒng)教育方式的不足。由于網(wǎng)絡(luò)和多媒體的結(jié)合具有前所未有的優(yōu)越性，其在未來必將得到廣泛應(yīng)用，也將成為一種普遍的教學(xué)模式進(jìn)一步促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。

我校的計(jì)算機(jī)室只有隨機(jī)贈(zèng)送的網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)軟件，由于這些軟件版本較早，功能通常較簡(jiǎn)單，不能較好的提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，無法滿足現(xiàn)代高水平、高質(zhì)量教學(xué)的需求。因此開發(fā)了基于局域網(wǎng)的多媒體教學(xué)系統(tǒng)。

二、網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)系統(tǒng)的需求分析

網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)的功能大致可以分為以下幾個(gè)方面，老師示范與講解、教師遠(yuǎn)程監(jiān)視、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)、多媒體遠(yuǎn)程播放、電子教鞭、屏幕內(nèi)容錄制、教師遠(yuǎn)程輔導(dǎo)、屏幕內(nèi)容精確回放、電子式搶答、輔助點(diǎn)名，信息交流、傳輸文件，提交作業(yè)，考試討論和電子答題等等。

三、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)系統(tǒng)而言，可以大致分成教師用計(jì)算機(jī)軟件部分和學(xué)生用計(jì)算機(jī)軟件兩個(gè)部分，原理如圖2所示。作為教師計(jì)算機(jī)，它是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，它使每個(gè)學(xué)生計(jì)算機(jī)都能收到老師講課的內(nèi)容，而且還可通過命令對(duì)學(xué)生計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，啟動(dòng)或關(guān)閉學(xué)生計(jì)算機(jī)端的程序。學(xué)生計(jì)算機(jī)軟件相對(duì)較簡(jiǎn)單，主要是接收教師計(jì)算機(jī)的廣播和控制，控制指令如關(guān)機(jī)、重啟和黑屏肅靜，等等。

四、圖像信息的壓縮

圖像壓縮是網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸?shù)年P(guān)鍵問題，圖像壓縮分兩部分進(jìn)行：鼠標(biāo)信息的壓縮和圖像的壓縮。用直接傳遞鼠標(biāo)位置信息的方法，也就是進(jìn)行語(yǔ)義壓縮，減少信息傳輸量。其方法是：對(duì)鼠標(biāo)圖像進(jìn)行每秒30次的采樣，對(duì)采樣后的推向進(jìn)行比較，如果鼠標(biāo)圖像改變則傳遞鼠標(biāo)的位置信息，沒有改變則不傳。另外為了避免鼠標(biāo)信息丟失，學(xué)生機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)鼠標(biāo)不動(dòng)的現(xiàn)象，每隔幾秒就傳一次鼠標(biāo)信息。

其中X表示鼠標(biāo)在屏幕上的橫坐標(biāo)范圍0~1024，Y表示鼠標(biāo)在屏幕上的縱坐標(biāo)范圍0~768，當(dāng)S取值為1表示時(shí)表示鼠標(biāo)信息沒有發(fā)生變化，L表示后續(xù)鼠標(biāo)圖像信息的長(zhǎng)度。

本文采用局域網(wǎng)內(nèi)優(yōu)勢(shì)更大的UDP協(xié)議傳輸圖像和語(yǔ)音信息，一個(gè)UDP數(shù)據(jù)報(bào)的大小最大是64KB，因此要將圖像信息分塊傳輸。我們將教師計(jì)算機(jī)屏幕圖像劃分為4x4共l6塊，將每塊圖像與之前時(shí)刻的圖像比較，并判斷是否發(fā)相同，僅對(duì)發(fā)生改變的圖像塊進(jìn)行壓縮和傳輸。系統(tǒng)通過幀的同步來防止錯(cuò)誤的傳遞，每隔一定的時(shí)間就發(fā)送完整的屏幕信息。

五、結(jié)論

系統(tǒng)采用DirectX11技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高速率LAN多媒體教學(xué)功能，基于局域網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)寬帶要求低，同時(shí)支持100個(gè)學(xué)生端時(shí)所占帶寬為1.6Mb/s左右。系統(tǒng)改變了我校的計(jì)算機(jī)室只有隨機(jī)贈(zèng)送的網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)軟件的狀態(tài)，較好的提高了學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，滿足了現(xiàn)代高水平、高質(zhì)量教學(xué)的需求。因此開發(fā)了基于局域網(wǎng)的多媒體教學(xué)系統(tǒng)。針對(duì)長(zhǎng)春交通學(xué)院的計(jì)算機(jī)教學(xué)實(shí)際需要。

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