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《齊齊哈爾醫(yī)學院學報》> 2006年7月27卷7期>技術方法> 文章詳情 現(xiàn)代醫(yī)學教學中流媒體技術的應用研究 【摘要】 本文闡述了流式媒體技術及其工作原理，介紹了流媒體系統(tǒng)的選用，簡述Windows Media Technology系統(tǒng)組成及基于網絡利用流媒體技術制作醫(yī)學教學課件的方法，對在校園網中的應用進行了探討。 　　【關鍵詞】 遠程醫(yī)學教育 流媒體 Windows媒體服務 　　醫(yī)學教育因其面對生命科學，是一門經驗科學，實踐性強，要求施教育能提供充分的感性材料，給人以聽覺、視覺的全面感受，這就不可避免地造成遠程醫(yī)學教育課件中含有大量多媒體信息。流媒體技術出現(xiàn)給醫(yī)學教育帶來了生機與活力。流式媒體技術是在網絡上傳輸視頻和音頻(VIA)等多媒體信息的最新技術。它采用流式傳輸的方式來傳輸視頻和音頻。即把聲音、影像或動畫等VIA信息由音頻、視頻服務器向用戶計算機連續(xù)、實時傳送。這樣用戶不必等到整個文件全部下載完畢，而只需經過幾秒或十幾秒的啟動延時即可進行觀看。當音頻、視頻等媒體文件在客戶機上播放時，文件的剩余部分在后臺從服務器繼續(xù)下載。流式傳輸不僅使啟動延時成十倍，百倍地縮短，而且不需要太大的緩存容量。流式媒體技術的出現(xiàn)較好地解決了多媒體信息在中低帶寬網上的傳輸問題，它的出現(xiàn)極大滿足了現(xiàn)代醫(yī)學遠程教育的需求。 　　1 流媒體技術原理 　　流式傳輸的實現(xiàn)需要緩存。因為Internet以包傳輸為基礎進行斷續(xù)的異步傳輸，對一個實時A/V源或存儲的A/V文件，在傳輸中它們要被分解為許多包，由于網絡是動態(tài)變化的，各個包選擇的路由可能不盡相同，故到達客戶端的時間延遲也就不等，甚至先發(fā)的數據包還有可能后到。為此，使用緩存系統(tǒng)來彌補延遲和抖動的影響，并保證數據包的順序正確，從而使媒體數據能連續(xù)輸出，而不會因為網絡暫時擁塞使播放出現(xiàn)停頓。通常高速緩存所需容量并不大，因為高速緩存使用環(huán)形鏈表結構來存儲數據：通過丟棄已經播放的內容，流可以重新利用空出的高速緩存空間來緩存后續(xù)尚未播放的內容［1］。流式傳輸的實現(xiàn)需要合適的傳輸協(xié)議。由于TCP需要較多的開銷，故不太適合傳輸實時數據。在流式傳輸的實現(xiàn)方案中，一般采用HTTP/TCP來傳輸控制信息，而用RTP/UDP來傳輸實時聲音數據。流式傳輸的過程一般是這樣的：用戶選擇某一流媒體服務后，Web瀏覽器與Web服務器之間使用HTTP/TCP交換控制信息，以便把需要傳輸的實時數據從原始信息中檢索出來；然后客戶機上的Web瀏覽器啟動A/V Helper程序，使用HTTP從Web服務器檢索相關參數對Helper程序初始化。這些參數可能包括目錄信息、A/V數據的編碼類型或與A/V檢索相關的服務器地址。A/V Helper程序及A/V服務器運行實時流控制協(xié)議（RTSP），以交換A/V傳輸所需的控制信息。與CD播放機或VCRs所提供的功能相似，RTSP提供了操縱播放、快進、快倒、暫停及錄制等命令的方法。A/V服務器使用RTP/UDP協(xié)議將A/V數據傳輸給A/V客戶程序（一般可認為客戶程序等同于Helper程序），一旦A/V數據抵達客戶端，A/V客戶程序即可播放輸出。需要說明的是，在流式傳輸中，使用RTP/UDP和RTSP/TCP兩種不同的通信協(xié)議與A/V服務器建立聯(lián)系，是為了能夠把服務器的輸出重定向到一個不同于運行A/V Helper程序所在客戶機的目的地址。實現(xiàn)流式傳輸一般都需要專用服務器和播放器，其基本原理如圖1所示。 　　圖1 流式傳輸基本原理(略) 　　2 流媒體系統(tǒng)的選用 　　流媒體技術是Real NetWork、公司首先推出的，日前比較流行的幾種流媒體產品是Real Network公司的realsystem、Microsoft公司的Windows Media Technology和Apple公司的(Quick Time)，其中Microsoft公司的Windows Media Technology使用了MPEC4的壓縮算法，具有壓縮率高、圖像質量好等特點，再加上各類軟件對它的支持，獲得了廣泛的應用［2］。而realsystem系統(tǒng)若然各個模塊功能很完善，但是其價格非常高。我們學校就是采用的是Windows Media Server，因為只要你使用的是微軟的Windows 2000 Server或Windows 2003操作系統(tǒng)，在系統(tǒng)里邊都自帶這項服務，只要在系統(tǒng)盤中將其找出安裝即可使用，最重要的是免費。它秉承了Windows系列軟件的一貫特點，配置簡單而且功能強大，支持.wmv以及.asf等媒體文件格式。 　　3 Windows Media Technology系統(tǒng)組成 　　Windows Media Technology由Media Tools、Media Server和Media Player工具構成［3］。Media Tools是整個方案的重要組成部分，它提供了一系列的工具幫助用戶生成ASF格式的多媒體流（包括實時生成的多媒體流），分創(chuàng)建工具和編輯工具兩種，創(chuàng)建工具主要用于生成ASF格式的多媒體流，包括Media Encoder、Author、VidToASF、WavToASF、Presenter五個工具；編輯工具主要對ASF格式的多媒體流信息進行編輯與管理，包括后期制作編輯工具ASF Indexer與ASFChop，以及對ASF流進行檢查并改正錯誤的ASFCheck。Media Server可以保證文件的保密性，不被下載，并使每個使用者都能以最佳的影片品質瀏覽網頁，具有多種文件發(fā)布形式和監(jiān)控管理功能。Media Player則提供強大的流信息的播放功能。 　　4 醫(yī)學教學中流媒體技術的應用 　　4.1 交互教學 隨著教育改革的深入，學生可以更加自由地選擇教師如果聽名師授課的學生很多，教室容納小下，便可利用流媒體技術加以解決具體的辦法是:把一臺或多臺攝像機放在教師授課的教室，將攝像機拍攝的教師授課過程實時地傳輸到流媒體編碼機上，經過采集卡的采集、編碼后再實時上傳到流媒體服務器，再由流媒體服務器實時發(fā)布到終端計算機，最后利用投影儀將教師授課過程進行實時播放，使其他教室的學生在聽課過程中能夠實時地和教師討論，可以在其他教室也安裝攝像機，拍攝提問學生的影像，經由編碼計算機上傳到流媒體服務器，再在教師授課的教室安裝一臺投影儀，用來播放提問學生的視頻這樣便可達到教師和異地學生的實時交流。 　　4.2 制作課件 利用流媒體技術同步插播電子教案。遠程教學系統(tǒng)不僅要傳送教師的圖像、聲音,還需要傳送電子教案,而電子教案的播放與視頻、音頻有嚴格的同步關系,這就要求在傳輸過程中仍然要保持同步關系。我們可以利用Windows media service提供的強大的數據同步功能在視音頻流中加入時間標記信息、命令、URL地址,從而使播放電子教案或其他多媒體課件的計算機與Encoder之間建立連接。當教師在講課過程中播放了某一張幻燈片,多媒體課件計算機就會向Encoder發(fā)出一個信息,當Encoder接收到該命令后,會在編碼流對應的位置做一個時間標記,通過Encoder直播出去。當學習者的多媒體計算機接收到加入標記的流媒體信息后,在播放過程中可以直接跳轉到指定標記的位置進行播放。這樣的話,當教師講到某個問題時就可以很容易地將電子教案與講課過程的具體時刻建立聯(lián)系,使得電子教案在指定的時間內出現(xiàn)在屏幕上,并使得學生端的計算機會根據教師端的幻燈片播放的時間隨時切換,同步實現(xiàn)播放和翻轉,從而實現(xiàn)音、視頻流與電子教案的同步。 　　4.3 課件點播 Windows media service提供課件點播功能、能夠對錄制后的課件進行分類、注釋、授權、發(fā)布、建立VOD點播課件庫、授權終端能夠直接通過瀏覽器進行點播觀看。 　　4.4 實時授課 服務器端預先發(fā)布教學安排，按安排播放教學內容。學生定時被動地聽課。教師端用攝像機和麥克風等采集教師的實時授課現(xiàn)場信息，并用Windows Media Encoder直接制作成ASF流［4］，送到媒體服務器，同時媒體服務器啟動Station Service模塊，直接發(fā)布ASF流，客戶端用Windows Media Player接收和播放ASF流。 　　4.5 考場監(jiān)控 輔助老師監(jiān)考，能最大化地起到監(jiān)督考場紀律的作用。在每個考場安放兩臺攝像機，從前后兩個方位監(jiān)控考試狀況。把攝像機的AV輸出連接到編碼計算機的視頻采集卡上，由編碼計算機采集編碼后上傳到控制中心，在控制中心即可監(jiān)視各個考場狀況另外，得到控制中心授權的用戶還可以在校園網內安裝了監(jiān)控客戶端軟件的聯(lián)網計算機上查看各監(jiān)控點，并把監(jiān)控的情況實時錄制下來，以供備查［5］。 　　4.6 視頻會議 院校之間經常會有學術或者合作項日上的交流，利用視頻會議系統(tǒng)可極大提高辦公效率，在IP網上的軟件視頻會議系統(tǒng)與基于硬件的傳統(tǒng)視頻會議系統(tǒng)相比較，具有成本低、方便靈活的優(yōu)勢同時，教育網充足的網絡帶寬為實施視頻會議提供了便利條件。 　　4.7 遠程手術教學 由于各大醫(yī)院手術室大小和衛(wèi)生等條件的限制，不可能讓每個學生都進入手術室觀看醫(yī)生手術，現(xiàn)在流媒體技術的出現(xiàn)，可以徹底的解決這個問題。在手術室內放置多臺攝像機或者遙控攝像頭，將手術工程通過寬帶網絡實時地傳遞給流媒體服務器，教室內的計算機再通過校園網把手術圖像實時的播放投影在教室的大屏幕上，這樣學生就可以不用進入手術室就可以觀看學習手術了。有條件還可以安排單獨的醫(yī)生在手術室現(xiàn)在講解和解答同學們的疑問，達到互動，使教學效果更好?？梢灶A見，流媒體技術在醫(yī)學院校的教學中具有更廣泛的應用前景。 　　參考文獻 　?。?］ 李英.Real 流媒體技術構建網絡教學系統(tǒng)［J］.遼寧工程技術大學學報,2005,24(3):410-412 　?。?］ 路瑩.基于Windows流媒體技術的現(xiàn)代醫(yī)學遠程教育系統(tǒng)［J］.計算機輔助工程，2003，(6)：56-58 　　［3］ 溫蘊.基于流媒體技術的遠程教學系統(tǒng)［J］.內蒙古電大學刊,2005,68(4)：62-65 　?。?］ 張軍翔.基于視頻流媒體技術的交互教學系統(tǒng)的研究［J］.湖北師范學院學報(自然科學版),2005,25(6):63-66 　　［5］ 王以寧,鄭燕林.流媒體技術及其教育應用［J］.中國電化教育,2000(11):45-48 　　作者單位：齊齊哈爾醫(yī)學院網絡中心 　　郵編 161042