网络视频教学技术及其应用(一)

网络视频教学技术及其应用(一)

摘要]网络视频教学可以突破传统教学的时间和空间的限制，新颖而又灵活多变的教学模式、模拟课堂的教学环境、方便的网络沟通。本文从网络视频教学的实际应用出发，对网络视频的关键技术进行了简单的剖析和介绍，并对网络视频教学在现代实际应用中的实现方式做了简单阐述。

关键词]视频教学流媒体网络教育

一、网络视频的关键技术

在计算机软硬件技术和宽带互联网技术迅猛发展的同时，各种影像视频的录制和后期制作技术也得到了突飞猛进的发展。目前，视频格式可以分为适合本地播放的本地影像视频和适合在网络中播放的网络流媒体影像视频两大类。后者在播放的稳定性和播放画面质量上可能没有前者优秀，但前者文件一般体积较大，不利于网络传输。所以因为后者的广泛传播性正被广泛应用于网络视频点播、网络演示、远程教育、网络视频广告等互联网信息服务领域。本文着重解释一下后者。

所谓流媒体就是指在internet中使用流式传输技术的连续时基媒体。目前在internet上传输视频还有许多困难，其根本原因在于internet的无连接每包转发机制主要是为突发性的数据传输而设计的，不适用于对连续媒体流的传输。为了在internet上有效、高质量地传输视频流，还需要多种技术的支持，例如基于视频的压缩编码技术、应用层qos技术、连续媒体分布服等。其中，原始视/音频经过视/音频压缩算法的预压缩存储在存储设备中。响应客户请求时，流服务器从存储设备中获得视/音频数据，应用层qos控制模块根据网络状态和qos 要求来改变视/音频比特流。然后通过传输协议把压缩过的比特流打包并且发送到网上。由于拥塞数据包可能出现丢包或者过度时延，为了提高视/音频的传输质量，网络中配置了连续流媒体分布式服务。对于成功传输的数据包，它们首先通过传输层，然后在进行视/音频解码前经过应用层处理。为了获得在播放中的视频和音频的同步，还需要媒体同步机制。以下介绍的六个关键技术是网络视频架构的主要组成部分。

1.网络教学视频的压缩及编码

网络视频教学的视频文件的传输就是把数据包发送到网上，用户通过解压后像先前发送那样流畅播出。因为目前网络是异构性的，缺乏qos质量控制，并且带宽也在很大范围内变化。所以传统的不可扩展性视频编码不适合网络传输。为了适应网络带宽的变化，面向传输的可扩展性编码的思想应运而生。可扩展性编码就是将多媒体数据压缩编码成多个流，其中一个可以独立解码，产生粗糙质量的视频序列，它适应最低的网络带宽，称为基本层码流；其他的码流可以按层为单位在任何地点截断，称为增强层，用来覆盖网络带宽变化的动态范围，它们不可以单独解码，而只能与基本层和它以前的增强层联合在一起解码，用来提高观看效果。因此，可扩展性码流具有一定的网络带宽适应能力。

2.拥塞控制技术和差错控制技术

拥塞控制技术的目的是采用某种机制应对和避免网络阻塞，降低时延和丢包率。常用的拥塞控制机制有速率控制和速率整形。对于视频流，拥塞控制的主要方法是速率控制。

差错控制技术包括：(1)前向纠错（fec）：fec是通过在传输的码流中加入用于纠错的冗余信息，在遇到包丢失的情况时，利用冗余信息恢复丢失的信息。它的不足是增加了编码时延和传输带宽。(2)延迟约束的重传。通常流的播放有时间限制，因此，仅有当重传的时间小于正常的播放时间时，重传才是有价值的。(3)错误弹性编码（error-resilientencoding）：在编码中通过适当的控制使得发生数据的丢失后能够最大限度的减少对质量的影响。在internet环境下，最典型的方法是多描述编码（mdc）。mdc把原始的视频序列压缩成多位流，每个流对应一种描述，都可以提供可接受的视觉质量。多个描述结合起来提供更好的质量。该方法的优点是实现了对数据丢失的鲁棒性和增强的质量。其缺点是相比单描述编码（sdc），它在

压缩的效率上受到影响。而且由于在多描述之间必须加入一定的相关性信息，这进一步降低了压缩的效率。(4)错误的取消（concealment）：错误的取消是指当错误已经发生后，接受端通过一定的方法尽量削弱对人的视觉影响。主要的方法是时间和空间的插值（interpolation）。近年来的研究还包括最大平滑恢复，运动补偿时间预测等。