CN101360212A - 网络远程互动教学平台 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种网络远程互动教学平台，主要涉及音视频编解码及传输等技术，尤其是一种采用该技术的优质高效计算机网络远程多媒体互动教学系统。音频方面，该平台采用高压缩高清晰的GIPS语音引擎技术对多媒体中的音频传输进行编解码。视频方面，采用MPEG－4标准对视频数据进行编码并优化，然后再压缩传输；在解码端则先进行解压缩，然后再解码播放。本发明的平台，占用网络资源少且传输质量高，接受同样数量的用户访问，服务器端可以节约30％－50％的网络带宽；对客户端的网络带宽要求更低，稳定速度在512K的条件下即可流畅地参与到本平台的教学活动中，解决了现有技术中传输质量要求较高和资源占用较多之间的矛盾。

Description

网络远程互动教学平台

技术领域

本发明属于计算机网络通信领域，主要涉及音视频编解码及传输等技术，尤其是一种采用该技术的优质高效计算机网络远程多媒体互动教学系统。

背景技术

随着计算机的普及、多媒体技术的广泛应用以及计算机网络的迅速发展，采用计算机网络进行远程多媒体互动教学的现代教育方式和学习方法越来越受到广大学生的欢迎。但是，目前的网络远程教学，要么占用网络资源比较多，要么视频音频传输质量不佳，这是因为传输质量的好坏与占用网络资源的多少是成正比的，好的传输质量必然要求更多的网络资源占用，二者之间是矛盾的。而这些都难以满足目前多媒体互动教学的要求。为此，采用新技术、新方法，并且能满足多媒体互动教学要求的网络远程教学平台的需求应运而生。

发明内容

本发明的目的在于提出一种网络远程互动教学平台以解决现有技术中的网络教学或其他多媒体系统对网络传输质量要求较高和网络资源占用较多之间的矛盾。

本发明的技术方案如下，在语音方面，采用高压缩高清晰的GIPS(Global IP Sound)语音引擎技术对多媒体中的音频传输进行编解码。在视频方面，采用目前比较通用的MPEG-4标准，先对编码进行优化，然后再压缩传输；在解码端则先进行解压缩，然后再解码播放的方式使传输的图像清晰且网络资源占用少。

原理方面：本发明中采用的GIPS语音引擎在IP电话领域的应用上已经相当成熟，是Global IP Sound公司的技术，如Skype、Tencent、Samsung等诸多公司都采用该引擎做为其语音传输的核心技术。以其GIPS 1.1.20提供的编解码器为例，包括：

G711

EG711A 2.1.24

EG711U 2.1.24

IPCMWB 2.1.24

ILBC 1.0.5

ISAC 2.2.0

G729 version 1.0.0

在和落地网关打交道时，使用G711，G729这两个codec代码是开放的，话音质量和open source差不多。G729的压缩更高，20ms的打包时间，G711每个报文180bytes，G729每个RTP报文载荷50bytes(RTP data 30)。

关于MPEG-4标准：运动图像专家组MPEG于1999年2月正式公布了MPEG-4(ISO/IEC 14496)标准第一版本。同年年底MPEG-4第二版亦定稿，且于2000年年初正式成为国际标准。

MPEG-4与MPEG-1和MPEG-2有很大的不同。MPEG-4不只是具体压缩算法，它是针对数字电视、交互式绘图应用(影音合成内容)、交互式多媒体(WWW、资料撷取与分散)等整合及压缩技术的需求而制定的国际标准。MPEG-4标准将众多的多媒体应用集成于一个完整的框架内，旨在为多媒体通信及应用环境提供标准的算法及工具，从而建立起一种能被多媒体传输、存储、检索等应用领域普遍采用的统一数据格式。

MPEG-4标准同以前标准最显著的差别在于它是采用基于对象的编码理念，即在编码时将一幅景物分成若干在时间和空间上相互联系的视频音频对象，分别编码后，再经过复用传输到接收端，然后再对不同的对象分别解码，从而组合成所需要的视频和音频。这样既方便对不同的对象采用不同的编码方法和表示方法，又有利于不同数据类型间的融合，并且这样也可以方便的实现对于各种对象的操作及编辑。例如，可以将一个卡通人物放在真实的场景中，或者将真人置于一个虚拟的演播室里，还可以在互联网上方便的实现交互，根据需要有选择的组合各种视频音频以及图形文本对象。

MPEG-4系统的一般框架是：对自然或合成的视听内容的表示；对视听内容数据流的管理，如多点、同步、缓冲管理等；对灵活性的支持和对系统不同部分的配置。

与传统的MPEG-1、MPEG-2相比，MPEG-4具有如下独特的优点：

(1)基于内容的交互性：MPEG-4提供了基于内容的多媒体数据访问工具，如索引、超级链接、上下载、删除等。利用这些工具，用户可以方便地从多媒体数据库中有选择地获取自己所需的与对象有关的内容，并提供了内容的操作和位流编辑功能，可应用于交互式家庭购物，淡入淡出的数字化效果等。MPEG-4提供了高效的自然或合成的多媒体数据编码方法。它可以把自然场景或对象组合起来成为合成的多媒体数据。

(2)高效的压缩性：MPEG-4基于更高的编码效率。同已有的或即将形成的其它标准相比，在相同的比特率下，它基于更高的视觉听觉质量，这就使得在低带宽的信道上传送视频、音频成为可能。同时MPEG-4还能对同时发生的数据流进行编码。一个场景的多视角或多声道数据流可以高效、同步地合成为最终数据流。

(3)通用的访问性：MPEG-4提供了易出错环境的鲁棒性，来保证其在许多无线和有线网络以及存储介质中的应用，此外，MPEG-4还支持基于内容的的可分级性，即把内容、质量、复杂性分成许多小块来满足不同用户的不同需求，支持具有不同带宽，不同存储容量的传输信道和接收端。

这些特点无疑会加速多媒体应用的发展，从中受益的应用领域有：因特网多媒体应用；广播电视；交互式视频游戏；实时可视通信；交互式存储媒体应用；演播室技术及电视后期制作；采用面部动画技术的虚拟会议；多媒体邮件；移动通信条件下的多媒体应用；远程视频监控；通过ATM网络等进行的远程数据库业务等。

综上所述，将GIPS语音引擎技术和MPEG-4视频编码标准应用到本发明的网络远程互动教学平台上可以提高现有教学平台在多媒体教学上的质量。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的网络远程互动教学平台，占用网络资源少且传输质量高，接受同样数量的用户访问，服务器端可以节约30％-50％的网络带宽。

(2)对客户端的网络带宽要求更低，稳定速度在512K的条件下即可流畅地参与到本平台的教学活动中。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1本发明的平台在音频处理上与现有方法的对比示意图

图2本发明的平台在视频处理上与现有方法的对比示意图

具体实施方式

下面以具体流程为例，说明本发明的网络远程互动教学平台是如何进行多媒体传输的。

参考图1和图2，当用户登录教学平台并与其进行互动后，平台的服务器端向用户传输包括音频和视频的数据流。其中产生的音频数据经过GIPS编码后通过网络传输至用户端，用户端经过GIPS解码就可以进行音频播放；产生的视频数据采用MPEG-4标准进行优化、编码并压缩后通过网络传输至用户端，用户端经过解压缩并解码后就可以进行视频的播放。

由于采用GIPS编解码方式对现有方法中的音频编码进行取代，采用MPEG-4标准对现有视频编码进行优化，使得多媒体传输质量得到了提高，同时网络资源占用也较少，解决了现有技术中的矛盾，做到了真正的鱼和熊掌可以兼得。

需要注意的是，尽管本发明已参照具体实施方式进行描述和举例说明，并且在具体实施方式中给出了音频视频传输的具体方法。但是并不意味着本发明限于这些描述的实施方式。本领域技术人员可以从中衍生出许多不同的变体，它们都将覆盖于本发明权利要求的真实精神和范围中。

Claims (3)

1.一种网络远程互动教学平台，包括服务器端、网络传输部分和用户端，其特征在于：当用户登录教学平台并与其进行互动后，平台的服务器端向用户传输包括音频和视频的数据流。

2.根据权利要求1所述的网络远程互动教学平台，其特征在于：服务器端产生的音频数据经过GIPS语音引擎编码后通过网络传输至用户端，用户端经过GIPS语音引擎解码后即可进行音频播放。

3.根据权利要求1所述的网络远程互动教学平台，其特征在于：服务器端产生的视频数据采用MPEG-4标准进行优化、编码并压缩后通过网络传输至用户端，用户端经过解压缩并解码后即可进行视频的播放。

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