如何構(gòu)建校園網(wǎng)直播系統(tǒng)
吳仁昌 杭曉峰
隨著中小學(xué)校網(wǎng)絡(luò)和電教基礎(chǔ)設(shè)施的日趨完備，積極開展應(yīng)用研究，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源建設(shè)，提高網(wǎng)絡(luò)教學(xué)質(zhì)量和普及率已成為目前亟待解決的問題。作為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的重要形式，傳統(tǒng)的教師授課實(shí)況錄像質(zhì)量卻不令人滿意，而從衛(wèi)星直接接收的外語電視臺(tái)節(jié)目普及使用率則相當(dāng)?shù)?，究其原因主要是錄制過程較為繁雜，且受到客戶端、教室、攝錄編碼設(shè)備等硬件條件的制約。網(wǎng)絡(luò)直播系統(tǒng)的出現(xiàn)則可使問題迎刃而解。我們知道，視頻傳輸數(shù)據(jù)量很大，因此網(wǎng)上直播系統(tǒng)要求具備高傳輸速率、數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)流的分流、高穩(wěn)定性等特性。那么中小學(xué)如何構(gòu)建基于校園網(wǎng)的直播系統(tǒng)呢？本文將介紹學(xué)校網(wǎng)絡(luò)直播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建。
一、網(wǎng)絡(luò)直播的原理
網(wǎng)絡(luò)直播系統(tǒng)的基本原理就是把攝像機(jī)或者其他設(shè)備的音視頻信號(hào)通過視頻采集卡采集，使用編碼軟件壓縮、編碼成適合在校園網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)囊粢曨l流信號(hào)，然后利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)直播。利用流媒體網(wǎng)上直播系統(tǒng)可以在網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)播電視節(jié)目、大型的活動(dòng)、重要會(huì)議等。
在采用這種網(wǎng)絡(luò)直播傳輸方式的系統(tǒng)中，我們接收端不用等到整個(gè)文件全部下載完畢才觀看，而是在使用者的電腦上創(chuàng)建一個(gè)緩沖區(qū)，播放前經(jīng)過幾秒或者幾十秒的啟動(dòng)延時(shí)，預(yù)先下載一部分媒體用做緩沖，這樣就可以在用戶的計(jì)算機(jī)上利用解壓設(shè)備(硬件或軟件)對(duì)壓縮的A/V、3D等多媒體文件解壓后進(jìn)行播放和觀看。而多媒體文件的剩余部分將在后臺(tái)服務(wù)器內(nèi)繼續(xù)下載，直至播放完畢或用戶中止操作。其幾秒或幾十秒的啟動(dòng)延時(shí)是為了在開始播放前先采集一小部分所謂緩沖的預(yù)備數(shù)據(jù)，從而能夠保證終端用戶可以一邊接收數(shù)據(jù)一邊穩(wěn)定地播放，即使在發(fā)生短暫阻塞造成網(wǎng)絡(luò)速度下降的情況下，播放也不會(huì)發(fā)生中斷。
下面我們談?wù)劺肳indows Media系列實(shí)現(xiàn)直播系統(tǒng)的實(shí)踐，結(jié)合IP組播介紹基于以太網(wǎng)的流媒體直播系統(tǒng)的解決方案。
二、網(wǎng)絡(luò)直播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架
一個(gè)基本的網(wǎng)絡(luò)直播系統(tǒng)由三個(gè)部分組成：視頻采集編碼部分(Encoder)、服務(wù)器(Server)、用戶終端(Player)。
其中，編碼器用來將原始的音視頻轉(zhuǎn)換成適合的流媒體文件，包括視頻采集設(shè)備和編碼設(shè)備，如攝像機(jī)、視頻采集卡等。服務(wù)器向客戶端發(fā)送編碼后的媒體流，客戶端播放器則負(fù)責(zé)解碼和播放接收到的媒體數(shù)據(jù)。
整個(gè)系統(tǒng)完整的體系結(jié)構(gòu)如圖1。
從圖1可以看出，從衛(wèi)星或攝像機(jī)輸出的信號(hào)，經(jīng)Media Encoder編碼服務(wù)器組的編碼，推送到直播服務(wù)器，各個(gè)直播終端通過Web服務(wù)器的界面，依據(jù)IP組播交換機(jī)技術(shù)享受直播系統(tǒng)帶來的便利和快捷。
2.系統(tǒng)的安裝與配置
(1)硬件條件
編碼工作站：最好是雙CPU，內(nèi)存至少1G，千兆網(wǎng)卡，聲卡，1394采集卡。
(2)軟件配置
服務(wù)器端：開通流媒體服務(wù)。
編碼工作站電腦：安裝軟件Windows Media Encoder9.0。
(3)編碼設(shè)置
第一步：安裝完軟件后，打開編碼器，新建一個(gè)會(huì)話，選擇“廣播實(shí)況事件”，選擇視頻源和音頻源（連接好攝像機(jī)與電腦的1394卡），選擇“下一步”。
第二步：廣播方法選擇“推傳遞到Windows Media服務(wù)器。”（編碼器已初始化連接）
第三步：服務(wù)器名稱為本單位的服務(wù)器IP地址，比如輸入：218.90.160.26:8080，發(fā)布點(diǎn)可以自定義名稱（本次輸入zhibo），選擇“自動(dòng)刪除發(fā)布點(diǎn)”。
第四步：編碼選擇項(xiàng)中選擇“500Kbps”以上。一般來說，如果你的服務(wù)器足夠好，網(wǎng)絡(luò)帶寬夠的話，可以選擇“764Kbps”以上，并把“282Kbps”去掉，點(diǎn)擊下一步（如圖2）。這樣清晰度就高，反之，如果條件不允許的話，就得負(fù)責(zé)把編碼調(diào)低一些。
第五步：對(duì)視頻編碼設(shè)置進(jìn)行詳細(xì)的優(yōu)化設(shè)置，點(diǎn)擊工具欄中的屬性、壓縮、編輯（如圖2），在常規(guī)設(shè)置選項(xiàng)中設(shè)置視頻格式為“PAL（256fps）、允許非方形像素輸出”，視頻編碼器選擇Windows Media Video9，然后點(diǎn)擊764Kbps進(jìn)行設(shè)置即可（圖3）。
第六步：在屬性窗口點(diǎn)擊“下一步”，點(diǎn)擊總窗口的文件，保存?zhèn)溆?，然后點(diǎn)擊開始編碼，就可以開始把電視信號(hào)（攝像機(jī)信號(hào)）編碼成流媒體了，視頻窗口就可以看到我們要直播的頻道了。
（4）測(cè)試
現(xiàn)在，我們可以進(jìn)行視頻直播了，測(cè)試的方法是，找一臺(tái)機(jī)器，然后在瀏覽器地址欄上輸入mms://服務(wù)器IP/發(fā)布點(diǎn)名稱，本次輸入mms://218.90.160.26:8080/zhibo，回車，然后打開Media Player，就可以觀看視頻直播的影像了。
三、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
1.本系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)協(xié)議是MMS，所以用戶端無需安裝任何播放器，直播使用系統(tǒng)自帶的Media Player即可。
2.編碼服務(wù)器這部分比較重要，特別是采集卡的選擇，盡量選擇質(zhì)量較好的采集卡（1394卡問題稍少些），否則會(huì)出現(xiàn)雪花、橫紋、有圖像沒聲音等問題，可以通過安裝順序，打開順序或者重啟等方式來解決。
本校所進(jìn)行的校園網(wǎng)直播系統(tǒng)的創(chuàng)建嘗試，充分利用已建成的校園網(wǎng)和電教等基礎(chǔ)設(shè)施，最大限度地發(fā)揮設(shè)備的功能，既是網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源開發(fā)的工具，又是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)施的載體，能夠同時(shí)完成錄制、采集、直播等多項(xiàng)功能。此外，該系統(tǒng)很好地融合了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與廣播電視教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，克服了二者的不足，實(shí)現(xiàn)直觀性、實(shí)時(shí)性、交互性的完美統(tǒng)一。
（作者單位：江蘇無錫市濱湖區(qū)教育研究發(fā)展中心 江蘇無錫市峰影小學(xué)）
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