高校中多媒体技术课程设计方案研究
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文章编号：1672-5913(2008)08-0105-03
摘要：本文从课程内容、考核方式等方面讨论了我校对大学本科阶段的“多媒体技术基础”课程教学的一些改革实践。
关键词：多媒体技术课程；同步多媒体集成语言(SMIL)；课程方案设计
中图分类号：G642
文献标识码：B
1引言
华东师范大学自1979年计算机系成立以来，就开设了“多媒体技术”课程，长期以来由于学生人数众多及实践条件的限制，这门课程主要以理论知识的教学为主。随着PC机的日益普及以及多媒体技术应用的日益广泛，学生对多媒体技术课程实践方面也提出了更高的要求。笔者总结多年来的教学经验，并借鉴国外同类课程的教学经验，根据目前的教学条件，针对计算机专业本科高年级学生的实际情况的基础上，提出了下面的课程设计方案。
2课程设计方案
多媒体技术方面国内外有不少教材，但覆盖的主要内容都差不多，其核心的主题如表1中主题列所示，而主要设计的内容如表1课堂实验考察的内容列所示。以往教学主要强调多媒体的概念的讲解，以及多媒体涉及的算法等，其中涉及较多的微积分公式、矩阵运算和复杂的概率问题。查阅以往的调查表，学生反应该课程内容过于枯燥，而且比较抽象和深奥。为了方便学生理解和提高教学效率，该课程在保持传授内容不变的基础上，调整一下教学方式，通过课堂实验来增强学生对于多媒体概念的理解，并在课时安排上压缩了以往对某些算法及公式的详细推导，而采用实验对比方式让学生对这些算法及公式有一个直观的印象。学有余力的学生可以在课后仔细研究那些推导过程，也鼓励他们研究与改进算法。
3实施方案
多媒体技术课程由教师授课和学生课堂实践两部分组成。实践方面的实施方案采用NAS为主的硬件环境，学生最终要提交一份实验演示系统，架设Helix Server流媒体服务器，并利用SMIL语言进行布局和管理，编写简单的PHP脚本，以WEB的方式来远程管理流媒体服务器。
3.1实验内容
针对表1中的教学安排设想，针对应该完成的十大主题内容，相应的实践内容设计如下。
① 将图片和视频以CMY/RGB/YUV/YCbCr存储，观察高分辨率下效果；
② 通过电视、电脑、摄像头等设备理解模拟视频和数字视频；通过麦克风、混音器等理解声音数字化与MIDI；
③ 利用GIMP、MSPaint等工具查看不同算法下的图像的边缘轮廓等；
④ 利用ImageJ观看图像不同压缩率下像素频率分布图；
⑤ 利用Adobe Premiere采集，Vegas Video编辑视频和重现素材；
⑥ 利用Audacity录制音频并编辑，利用Sound Forge进行音频压缩；
⑦ 利用QuickTimePro，RealProducer及WindowsMediaEncoder
对视频和音频进行编码；
⑧ 配置Helix服务器，编写SMIL文本，实现多媒体动态网页，及了解流媒体的传输机制；
⑨ 利用Ekiga和Skype进行视频会议，考察手机接受多媒体的同步化、吞吐量、延迟、抖动和错误率指标；
⑩ 编写简单PHP脚本，实现内容管理系统，自动生成个性化的流媒体文件。
3.2硬件环境设计
NAS是一种将分布、独立的数据整合为大型、集中化管理的数据中心，在架构上类似简单的个人电脑，只需电源与简单的控制钮，适合作为课堂实验硬件环境中重要的流媒体服务器和存储控制设备。网络摄像头作为廉价的视频采集工具，可通过路由器直接将视频信号存储在NAS中。话筒和音响设备作为音响的采集和重现工具，通过数字媒体适配器，将音频信号送入NAS中，并可以通过电视机观看最终的影音效果。扫描仪和打印机可以让学生手工修改某些图像或者加入自己的签名，而外接的USB硬盘和闪存可以作为镜像服务器，在NAS崩溃时进行恢复。USB不间断电源可以保证视频和音频采集过程不被中断，也可以确保NAS崩溃时恢复过程不被中断。通过支持多种协议(如NFS、CIFS、FTP、HTTP等)和多种操作系统的NAS，学生可以通过任何一台手机/PC/Mac，在互联网上采用IE或Firefox浏览器就可以对NAS设备进行直观方便的管理。多媒体服务器硬件整体环境如图1所示：
图1 硬件整体环境
3.3流媒体服务器的选择
目前常见的流媒体服务器，主要有RealNetworks Helix Server，Microsoft Corona Server，QuickTime Darwin Server，其中以Helix Server较为流行。Helix Server是整个流媒体架设平台的核心软件，通过Helix Server的建立，可以使浏览者访问服务器上的影音文件，由此实现网上在线视听。通过修改服务器的配置文件，定义服务器最大连接数，分配IP地址和端口号，启用缓存管理，添加用户和分发许可证等，可以利用RealProducer将原始的影音文件转化成多流的影音文件，这种文件是可以根据浏览者的网速而传送不同质量的影音文件，以适应用户的不同网速(如拨号上网、ISDN、局域网、DSL/Cable)。
在NAS上安装Helix Server，提高了资源信息服务的效率和安全性，同时具有良好的可扩展性，且成本低廉。Helix服务器的日志功能可以整合NAS的日志功能，提供全面的性能分析和故障排除，提供数据在线备份的环境，减少系统崩溃几率。
3.4多媒体同步集成语言的使用
SMIL(多媒体同步集成语言)是基于XML标准用来描述多媒体内容互动展示的工具。学生制作好多媒体文件后，可以通过SMIL布局模块，添加屏幕左上方偶尔翻转的电台标记或节目标记，在屏幕右下方不断滚动前置的微型广告，在屏幕的底端从左到右滚动某些特殊友情提示或其他信息。学生还可以通过SMIL的计时模块，执行基本配置文件处理DOM事件(如点击、鼠标移过，事件可以用来开始、中断和终止多媒体对象和时间容器)来实现交互式体验，利用提供的3种时间容器(eq、par、excl)对多媒体对象或时间容器的排序来实现同步。学生可以利用内容控制模块来个性化和预取多媒体对象，定义多媒体流之间的过渡效果(如淡入淡出)。
3.5内容管理系统的实现
多媒体课程的实验演示系统如图2所见，学生使用PHP开发内容管理系统(CMS)，后台运行的WEB服务器是Apache，数据库是MySQL，学生需要扩展他的系统使其适应交互式多媒体对象的演示。在CMS中，样板参数预先存储在数据库中，当有请求需要时被调用填入预定义的样板中。样板处理器是CMS中的PHP脚本，响应来自WEB服务器端的CGI呼叫请求。由客户端提交的XHTML表单文件，最终生成SMIL文档。样板是SMIL文档，通过样板处理器从MySQl数据库中收集的样板参数，通过CGI请求中收集多媒体对象ID参数。基于效率的考虑，多媒体对象直接以二进制文件方式存储在网络硬盘上(而非以BLOB的方式存储在数据库上)，通过SMIL文档调用，以URL链接的方式嵌入用户浏览的页面中。
图2 内容管理系统
这个项目建议用户端采用RealPlayer，RealPlayer比其他播放器有更多的优势：RealPlayer能安装在各类操作系统(Windows，Linux/Unix，Mac)上并得到了广泛应用，RealPlayer支持SMIL 2.0几乎所有的标准(QuickTime只支持基本配置文件)。图2的SMIL文档网页页面是生成的SMIL演示文档的屏幕截图，该页面的布局、内容等都可以通过用户提交的表单来定义。
随着时间或者通过用户的交互，演示页面不停的变化，可以通过底部导航栏来设置自己想看的图片、声音或视频。可以通过向左("")按钮来选择所需要的多媒体对象，标题栏的信息通过数据库取出显示在网页上，并且会随时间变化而产生变化的。通过这个Web版的管理工具，可以自由展示各种图片、音乐、影片等，并将文字、字幕等信息，并以自定义的方式同步显示。
4学生考核评价
通过废除传统的课堂的出席率，和减少期末的理论考试比重，引进同学互评和用户体验投票，使考评结果趋向公正。学生期末设计和制作的演示系统将面向普通用户，用户对该系统体验后，将对内容、版式、易用性、稳定性等进行综合投票。所有学生的作品以匿名的方式，用户体验投票采用匿名方式，而同学互评采用记名方式。同学互评由选修该课程的其他同学进行评估，采用评估结果的平均值作为该考核方式的最终结果。同时，每位学生都要面对其他学生的提问进行回答，而被考核的学生也有权向其他同学质疑对自己的考核分数是否能体现其课堂实践的相应水平，而所有评估资料(包含同学的评语等)都将被存档一段时间以便日后查看。
课堂表现考察方式也发生变化，以教师为主的课堂提问方式(老师通过向学生提问)，变成以学生为主的课堂提问方式(学生可以向老师或其他同学提问)。在课堂实践过程中，学生可以自由地向教师或其他学生提问，该问题和相应答案作为FAQ备份下来，以便以后选修该课程的学生查看。教师可对学生提出的问题或其他同学给出的答复进行考核，如果具备创新性，建设性的意见，可给予该生较高的评价。多媒体技术课程课堂实验评价方案如表2所示。