DVR技術在現代遠程教育系統中的應用

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［摘要］通過對兩種不同的現代遠程教育系統模型的分析，討論了基于dvr技術模式的遠程教育系統模型的優越性，以及實現DVR技術模式需解決的若干問題。

［關鍵詞］遠程教育；模型；DVR技術

現代遠程教育系統是融入了計算機網絡技術、數字通信技術和多媒體技術的第三代遠程教育平臺；是開放教育體系賴以生存和發展的物質保障；是深化教育活動不可或缺的基本環境。因此，建設一個功能強大完善、易于操作管理、適合開放教育特點并且節約投資的遠程網絡教育系統平臺，具有重要的實際意義。現有模式的遠程網絡教育平臺及其應用系統，可以用一句簡單的語言來描述：遠程網絡教育系統平臺＋通信網絡＋學習終端及學習個體。常規意義上的“遠程網絡教育系統平臺”的建設屬于系統而龐大工程項目。從工程路線的層面上至少需要具備以下條件和過程：需求目標研究與分析、技術調研與應用、市場及應用領域的調查研究，方案論證與設計、工程技術設計與施工。除此之外，須有良好的經濟與物質保障。作為遠程網絡教育系統平臺提供服務的對象———學習終端及個體，成了被動的施授者，對平臺系統的建設無直接的作用。學習終端及學習個體，是遠程網絡教育系統平臺不可分割部分，怎樣使學習終端及學習個體成為遠程網絡教育系統平臺建設主體的一部分，甚至學習終端自身就能具備遠程網絡教育平臺特征的子系統，或承擔遠程網絡教育系統的一個單元平臺，是一個值得研究的課題。本文根據市場應用廣泛，技術日臻完善，價額低廉的DVR（DigitalVideoRecorder數字視頻錄像機）板卡的技術構架特征，欲從另一個視角對遠程教育系統中的一個重要環節———前端視、音頻采集、處理和存儲以及流媒體傳輸技術進行思考、研究。探索應用DVR板卡技術在直至研究于遠程網絡教育系統終端中的應用。

1DVR技術在現代遠程教育技術中的模型

DVR作為數字技術的高科技產品，其實質是一套集視頻采集與圖像存儲處理的計算機系統，具有對圖像／語音進行長時間錄像、錄音、網絡遠程監視和控制的功能，DVR集合了錄像機、畫面分割器、云臺鏡頭控制、報警控制、網絡傳輸等多種功能于一身，一臺DVR能取代模擬監控系統中除前端以外的所有設備的功能，并且價格上有很大優勢。DVR作為安防監控系統的核心設備具備了現代遠程教育系統中各個硬件環節所必備的功能。如，多路視、音頻采集和存儲功能能夠同時滿足多個教學場所的實時攝像并存儲教學資源；方便的回放檢索和網絡傳輸功能意味著能夠通過不同的網絡將教學資源實時或回放檢索方式的提供遠程教學服務。現代遠程教育系統往往是多級網絡構架，一般分為一級系統，二級系統，三級系統等多級機構。即如，中央電大遠程教育系統，省級電大遠程教育系統，市級電大遠程教育系統，工作站遠程教育系統等。但就其某級單元構架來說，可通過以下模型實現.1．1基于Web模式的遠程教育系統模型遠程教育系統主要是由通信網絡，終端設備，應用系統和教學資源4部分組成。通信網絡和終端設備為系統硬件環境，應用系統和教學資源則是系統的軟件環境。通信網絡位于系統的中心，作用是將不同地域和物理位置的子系統或終端聯系起來，使它們能夠進行通信及資源共享。終端設備包括視頻、音頻和其他一些多媒體設備，這些設備可以對教學活動中的視、音頻等信息進行采集、加工和處理，然后通過網絡傳送給遠程用戶終端，從而完成遠程教育信息服務.從以上的模型架構中我們不難看出，現代遠程教育系統硬件平臺最為關鍵的技術環節就是要解決多媒體信息的采集、處理和網絡傳輸。按常規的技術手段要解決這些問題，必須投入大量的資金，購置視頻會議主機、各類服務器和相應的軟件產品以及租用電信服務商足夠帶寬的網絡資源。并且這些設備和主機還要根據市場和研發商的升級不斷進行后續投入。1．2基于DVR技術模式的遠程教育系統模型如圖2所示，基于DVR技術模式的遠程教育系統模型，采用H．264、MPEG4、JPEG等壓縮算法、嵌入式實時多任務操作系統和嵌入式處理器一體化的設計，在單板上集成了視音頻采集、壓縮、存儲、網絡傳送、多路云臺控制、報警檢測等功能，支持同步回放和錄像（雙工），保證了系統的高集成度和高可靠性。提供了多種接口，支持網絡，遠程的錄像回放和在線監看，視頻環通輸出和矩陣切換、USB2．0高速備份以及鼠標鍵盤操作。系統可實現以下功能。1．2．1壓縮功能支持PAL／NTSC4．43／NTSC3．58制式視頻信號。視頻壓縮采用H．264壓縮技術，支持變碼率和變幀率，可設定視頻圖像質量和壓縮碼流。每路視音頻信號獨立實時壓縮，音頻壓縮標準采用G．722。視頻和音頻信號壓縮后生成復合的H．264碼流，碼流回放時視頻和音頻保持同步。也可設置不用音頻。雙流壓縮：主碼流本地存儲，副碼流適用于圖像在低帶寬網絡上傳輸。1．2．2網絡功能支持TCP／IP協議（支持ARP、RARP、IP、TCP、PPPOE、DHCP等等），支持寬帶撥號上網，同時支持斷線自動重撥，支持域名解析。完備的網絡端控制命令，通過網絡可以使用客戶端管理器控制嵌入式硬盤錄像機、設置主機各種參數、遠程升級和維護。具備WebServer功能，能通過IE瀏覽器訪問主機，支持域名解析、監看實時圖像、點播錄像數據以及控制云臺。內置多種云臺控制協議，可以在主機端和網絡端控制云臺和鏡頭等。1．2．3錄像功能錄像模式：手動錄像、定時錄像、移動檢測錄像、報警錄像，支持錄像內容的分類檢索，每路視音頻錄像參數均可單獨設置。視頻移動動態檢測功能，每路視頻可設置多個動態檢測區域，可以實現實時畫面全屏蔽，全屏蔽狀態的時候錄像不會被屏蔽。支持通道名疊加，支持通道錄像日期、時間疊加，支持圖標疊加、局部馬賽克和遮蓋。管理主機可通過網絡實時紀錄壓縮碼流，支持借助網絡將圖像聲音同步直接錄入電腦。1．2．4存儲備份功能在主機前面板和后面板提供多個USB2．0／SA－TA備份專用接口，遠程通過客戶端管理器備份錄像機中的錄像內容。強大的硬盤管理功能，支持硬盤進行格式化，具有扇區損壞屏蔽功能。支持硬盤休眠，但是工作硬盤個數最多不超過2個，硬盤上文件采用預分配技術，保障硬盤數據的安全性和完整性。標準FAT32文件系統格式，硬盤可在PC系統上識別。1．2．5安全保障采用高性能32位嵌入式微處理器及嵌入式實時操作系統，保證了系統高實時性、可靠性和穩定性。健全的錄像日志查詢功能（遠程登陸日志查詢、錄像參數修改日志查詢、升級日志查詢、回放日志查詢、系統啟動日志查詢）。系統鎖定、按鍵鎖定、口令檢驗、多級用戶授權等多種安全保障功能；用戶名、口令及碼流傳輸時用密碼加密，防止泄露。具備看門狗功能，出現異常時系統可自動檢測，同時自動重新啟動，以完成系統輸入、輸出以及錄像狀態等的重新初始化。

2基于DVR技術模式的遠程教育系統模型需解決的問題

DVR技術雖然具備了現代遠程教育系統諸多環節所需之功能，其強大的功能和低廉的造價亦為發展普及遠程教育技術提供了廣闊的情景，但作為產生于安防監控領域的專用設備直接用于遠程教育系統還有著以下問題。2．1文件存儲的管理DVR在視頻監控系統錄像中將采集和處理后的數據文件以時間為線索進行文件管理，文件系統只有時間、日期標簽。而遠程教育系統中所存儲的教學資源是以科目、課程、章節，單元、講數作為文件標簽進行管理。只有解決了文件存儲的管理問題才能夠為遠程異步教學通過完善服務。是基于內容的檢索技術CBR能夠解決這一問題。2．2圖形界面DVR的用戶圖形界面用于遠程教育系統還有待改善。只有滿足雙向視、音頻交流的用戶圖形界面才能完全符合現代遠程教育系統的要求。目前，很多DVR系統都為用戶提供客戶端管理器SDK開發包。可以解決這一問題。2．3表現形式的多樣化DVR在遠程教育系統中的管理問題有待進一步分析、量化，融入遠程教育系統需要根據具體的系統與網絡構架加以解決。DVR除視頻、音頻采集處理外的其他多媒體信息的采集與處理。可以通過對文件格式預處理或文件格式轉換得以實現。在不借助流媒體服務器的情況下，DVR的流傳輸能力的開發。直接影響到DVR在遠程教育系統中實際價值和可靠性，需要通過優化資源和配置加以實現。

3結束語

由于DVR技術的先進性、可靠性和低造價為其在現代遠程教育系統中的應用提供了廣闊的情景。通過科學地分析研究，實事求是地努力實踐，能夠使這一領域取得重大的突破與發展。

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作者:程曦 單位:安慶廣播電視大學