多媒体教学系统中多媒体信息采集和传输技术研

摘　要：摘要：多媒体信息的采集和传输是多媒体教学系统中的一个重要组成部分，本文主要针对多媒体教学系统中的屏幕信息以及音频信息的采集以及传输进行研究。

关键词：关键词：多媒体教学系统；屏幕信息；音频信息；组播

中图分类号：G4    文献标识码：A     文章编号：

     随着信息技术的发展，计算机在教育领域中的而应用也越来越广泛，目前计算机技术已经成为了教育教学中的一个非常重要的工具。与传统教学方式相比，网络多媒体系统利用计算机技术，可以将赋予抽象知识的客观形象，从而提高学生学习的兴趣，并且丰富师生之间的沟通渠道，使得教学课堂更加生动和灵活。
1．多媒体信息传输流程设计
     在网络教学系统中，教师端的屏幕信息和音频信息通过采集、压缩后传输给学生端计算机，并在学生端计算机进行同步后在学生端计算机播放。网络教学系统中多媒体信息的传输流程如图1所示：
 
                     图1 多媒体信息传输流程
     在多媒体信息传输流程中，受到网络传输速度的限制，在多媒体信息采集和传输时，需要注意多媒体数据采集频率、数据传输策略以及数据的压缩等方面的内容。
2．屏幕信息的采集与传输
     在多媒体教学系统中，需要将教师端计算机的屏幕信息进行传输，并且在学生端计算机中进行显示。其实现的基本原理是：首先对教师端计算机屏幕的分块，并且在教学过程中，周期性对教师端屏幕进行检测，将信息发生改变的教师端屏幕分块信息传输给学生端计算机进行显示。
     （1）教师端计算机屏幕分块
     根据多媒体教学系统的特点，可以讲教师端计算机的屏幕进行分块，并在相隔一个固定的时刻检测教师端屏幕相对于上一个时刻教师端屏幕的变化区域，并只针对发生变化的教师端屏幕分块信息进行传输，由于多媒体教学系统的特点，在一个较短的时间间隔内（例如100ms）教师端屏幕的大部分区域不存在变化，因此只需要在网络中传输较少的屏幕信息即可完成屏幕信息的传输。而屏幕图像信息的对比可以采用C语言中的memcmp()函数来判断分块屏幕信息在时间间隔内是否发生了变化。
     （2）屏幕信息采集
     屏幕信息的获取主要分成两种：一种是直接获取屏幕DC上的位图信息；另一种是借助于DirectShow技术获取屏幕位图信息。为了提高屏幕信息采集的速率以及提高系统的通用新，一般多媒体信息系统大多采用直接从屏幕DC设备上获取屏幕DIB位图的方式。其实现的主要代码如下所示：

 （3）屏幕信息的压缩
     为而来进一步提高系统性能，需要对将进行传输的分块屏幕信息进行压缩，从而进一步降低网络中传输的数据量。一般图像的压缩主要分成有损压缩和无损压缩两种。在多媒体教学系统中，对屏幕图像的质量要求并不严格，因此，可以采用有损压缩的方式来提高图像压缩速度，降低图像压缩后的体积。在VC技术所的有损图像压缩实现如下所示：

 （4）屏幕信息传输
     由于传输网络的不稳定性，可能造成屏幕信息丢失、先发送的屏幕信息晚到达等情况，因此在学生端计算需要对多媒体数据进行同步后再进行播放。通过使用缓冲区策略，并且根据教师端屏幕信息的发送顺序对缓冲区内的教师端屏幕信息进行排序后，按照数据采集的周期在学生端计算机进行播放。
 （5）屏幕信息的显示
     学生端计算机按照多媒体数据采集的时间周期顺序从排好序的缓冲区中读取屏幕信息进行显示，屏幕信息的显示实现关键代码如下所示：

3．音频数据的采集与传输
 3.1 音频数据采集
     音频数据采集主要通过麦克风采集硬件，并使用VFW（Video for Windows）来实现，首先通过使用VFW中的CapCreateCaptureWindow来获取麦克风硬件句柄，并且通过窗口注册和回调函数来实现音频数据的采集。

 3.2 音频数据压缩
     目前比较主流的音频压缩标准主要有ADPCM、WMA和MP3音频压缩标准，其中ADPCM的音频压缩标准较差，但是其压缩的比例较高，而且由于在多媒体教学系统中，对音质的要求并不高，因此考虑音频数据的传输性能，采用ADPCM来进行多媒体教学系统中音频数据的传输。为了降低开发成本，通过美国TI公司所开发的TMS320C2XX芯片进行音频数据的压缩。
4．多媒体信息的组播实现
     在多媒体教学系统中的多媒体信息传输过程中，如果采用多媒体信息的一对一传输，那么随着系统规模的扩大，学生计算机数量的增加，网络中传输的多媒体信息成倍的增加，从而导致系统中信息传输效率的下降，为此在多媒体教学系统中一般采用组播技术来进行多媒体信息的传输。
     多媒体信息的组播采用Socket技术来实现。在WinSocket2中，通过函数WSAJoinleaf、WSASocket以及WSAloctrl函数来实现多媒体信息的组播。其中WSAJoinleaf函数可以将一个客户端加入到组播组中，函数的原型如下所示：

     其中，socket为组播组的套接字句柄，name表示由组播组所选用协议来决定的套接字地址结构，length表示地址结构的字节数，lpCallerData为传输的数据结构，在会话连接成功后，发送端将信息存入该数据结构，并且将信息组播传送给组播组中的信息接收端。
5．结语
     多媒体信息的采集和传输时多媒体教学系统实现中的一个重要内容，由于多媒体数据数据量大的特点，本文主要对屏幕多媒体信息的分块、采集、压缩和传输以及音频数据的采集和压缩进行了研究，并且通过IP组播技术来进一步降低网路中传输的多媒体数据量，从而提高多媒体教学系统性能。
参考文献：
钟玉琢,向哲,沈洪.流媒体和视频服务器.第一版.清华大学出版社,2003