The Characteristic Study on Instructional Material and Multimedia Information Resources Based on Campus Network
郭向勇
深圳职业技术学院 518055
Tel: 0755--6731759 Fax: 0755--6731712
E-mail：Guoxy@oa.szpt.net
本文主要介绍由多媒体素材库、多媒体课件库和VOD视频点播系统组成的多媒体资源库的基本原理和与多媒体资源库直接相关的多媒体教学资源分类与特性分析研究特别是流媒体技术的应用.
关键词: 多媒体资源库 多媒体教学资源 流媒体技术 VOD视频点播系统
1 引言
在全国大、中、小学校的新一代校园网建设不断发展的今天，研究基于网络的多媒体资源库建设与教学应用已成为当前网络教学的一个重要课题。
多媒体网络教学建立于计算机网络技术平台上的一种新型的教育方式，网络教学实现教师与学生在时间与空间上的跨越，传统教学面对面的课堂教学方式得以突破，使课堂与实验教学环境通过网络延伸到校园网的任何端口；在网络环境下，教师实现网上备课、网上教学、网上答疑，学生则在课程BBS教学论坛上提问和调用教师的教案用于复习与预习等。网络环境是解决信息传播的载体，而多媒体教学资源的建设与共享则是我们今天共同面临的问题。
毫无疑问，网络教学需要强有力的多媒体资源库支持，需要丰富多彩的多媒体教学资源，特别是视频、音频和动画的流式媒体资源。在校园型的多媒体网络教学环境中具有特别重要的作用和意义。
本文将围绕多媒体资源库的基本组成和内容载体—多媒体教学资源的基本属性分类与属性应用展开讨论。
2 多媒体资源库基本结构与组成
适用于校园网的多媒体资源库一般由多媒体素材库、课件库、案例库、习题库和VOD视频点播等系统组成，本文讨论的多媒体资源库则是由多媒体素材库、多媒体课件库和VOD视频点播系统三部分构成。多媒体网络教学实验证明：基于流媒体技术的多媒体资源库，支持视频、音频和动画的实时、无需下载的播放，为实现校园网条件下的多媒体网络教学提供了有力的支持和保障。
2.1 多媒体资源库系统的基本组成
多媒体资源库系统的技术框架如图1所示。
视频
图片
动画
音频
文本
Real服务器
多 媒 体 素 全材 文入 检应库 索用工 服服具 务务 器器
VOD视频点播 多媒体课件库
图1 多媒体资源库系统的数据流程方框图
多媒体资源库门户网站网络传输系统 图1中多媒体素材库内核主要由全文检索系统、信息发布系统、Real流媒体服务系统等部分组成。全文检索也称为全文数据库检索，通过计算机将各类文件的全貌等非文字信息转换成计算机可读形式，直接采用自然语言来进行文字、图片、动画、视频、音频的特征描述。
视频、动画、音频等形式的教学素材资源利用入库转换工具生成流媒体文件存储于Real服务器中，同时生成供检索、浏览用的流媒体形式的缩微文件一并存入Real服务器中。图片形式的教学素材利用转换工具通过Web入库界面直接进入全文检索服务器，生成供预览的缩微图片一并存入全文检索服务器中。
多媒体素材库主要面向教师，适用于教学准备和基于网络的多媒体课件制作，也可面向学生开放。 一般地，教师对多媒体素材库的检索都是通过全文检索和信息发布系统来完成，检索后的结果通过Web应用服务器予以发布。发布上网的教学素材能够提供预览、细览和下载等功能。对于流媒体形式的教学素材，在页面上可以调用Real浏览器或Real播放器来访问Real服务器，实现缩微文件的在线预览或整个流媒体文件的在线播放。
Real流媒体服务系统实现对视频、动画和音频等多媒体信息的转换、入库、管理和发布。视音频压缩服务器负责把视音频信号处理成Real服务器能够播放的媒体格式。教师与学生均可以通过浏览器并使用RealG2播放器，在网上可实现浏览多媒体素材库中的动画、短片型视频素材等流媒体文件和浏览VOD视频点播系统中片段型电视教材、卫星电视参考教材和文艺欣赏大片的流媒体文件。
全文检索服务器支持海量信息的存储与管理。Web应用服务器则利用数据库技术和动态网页生成技术，对Web应用服务器进行扩展，可以将全文检索数据库中的信动态地自动发布。
全文检索和信息发布系统的数据流图如图2所示。 入多 库媒全 界Web Web 应体文面 服 浏用素检转 服材索务 览换务资 服器 器 工器源务 具器
管理员工具
图2 全文检索与信息发布系统的数据流图
实现跨平台检索，进行全文检索到分布式数据库管理系统RDBMS的数据迁移，需要FTP服务器和
VOD视频点播系统和多媒体课件库的数据库环境要求SQL Server 7.0等条件的技术支持。
2.3 基于表示形式的跨平台检索在多媒体资源库中的应用
基于表示形式的检索与数据类型运用以及数据结构有关，不需要对信息资源的内容加以分析，只需在多媒体信息录入时，人工或计算机自动地建立好关键词、词、句和信息特征描述的检索表，检索表与多媒体数据分开存储。
多媒体数据包含着十分丰富的信息内容，在多媒体素材库中运用到的信息资源包括动态视频、动画、图片和文本以及音频等多媒体信息资源，这些类型有着复杂的语义特征。对其特征用文字多层次、多角度的加以准确描述，是解决全方位检索的前提条件。文字描述信息资源特征的准确与否，关系到检索的查准率和查全率问题。
全文检索系统提供全方位的基于表示形式的检索功能，不仅允许使用正文中的任意字、词、句和片段进行检索，而且还能提供外部特征的检索，有48种检索运算符以及组合检索、位置检索、渐进/历史检索、词根检索、概念检索在内的多种检索方式。可以说，用文字言语描述的特征是非常重要的环节，多媒体资源库要实现全方位的检索，保证检索高查准率和高查全率，信息资源特征的描述必须准确、到位。
实现跨平台搜索引擎，需要引用关系型数据库搜索引擎使之从数据级别上将VOD视频点播系统和多媒体课件库系统的数据同步索引到数据库中，实现数据的检索和获取。关系数据库提供数据级别的无缝连接。通过关系型数据库网关接口，Web应用服务器可以透明连接Oracle、DB2、SQL Server7.0、Sybase和Informix等五大主流数据库管理系统。
关系型数据库网关由关系型数据库网关和与之分别对应Oracle、DB2、SQL Server7.0、Sybase和Informix 的任务组件组成。运行于Win32平台上的任务处理工具，与任务组件共同完成关系数据库和文档数据库之间的数据迁移、关系数据库格式文件中的批量数据装载到关系数据库或专业文档数据库中和同一关系数据库不同表/视图之间的数据迁移。
3 多媒体资源库中信息资源的特征分析
3.1 素材库信息资源的特征分析
多媒体素材库定义为海量型多媒体素材资料库，是设计与建设多媒体资源库的核心部分。多媒体素材库中多媒体数据有短片型的动态视频资料（1-3分钟）、图片、动画、表格和文字等文本资料，其特点第一是数据量大，数据量的发展是一个动态地不断发展的积累过程；其次是数据类型多，含有视频、动画、图片、音频等多种数据；再有就是数据类型之间的差别大。
数据量巨大和媒体之间量的差异大直接影响数据库的组织与存储方法。短片型的视频限定在1—3分钟的长度范围内，经过MPEG-1或MPEG-4方式数字压缩后也将达到几百K以上的数据量，而字符数据可能仅有几个字节。这就提出组织好多媒体数据库中的各类数据，才能充分利用磁盘阵列空间，使之能够快速存取。
媒体种类使数据处理难度增大。因为动态视频、动画、图片和文本等媒体在具体实现时需要根据系统的定义，标准转化等演变会生成更多种媒体格式。不同媒体类型对应不同的数据处理方式，在这情况下，一方面要求多媒体数据库管理系统DBMS能不断地扩充新的媒体类型及相应的操作方法，新增媒体类型对用户应是透明的。另一方面为了尽可能减少或避免这种多种媒体格式对应不同的数据处理方式,诸如动态视频媒体有AVI格式、DVI格式、MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4等格式，可以通过一种数据处理格式的转换方式，即所有动态视频媒体格式均通过MPEG-4格式的转换，从而减少了同类型媒体又不同格式对应的不同的数据处理方式。
文本素材的主要类型有教师教案、学位论文、学术成果、政策法规、历史资料等。汉字采用GB码统一编码与存储，英文字母和符号使用ASCⅡ编码与存储。
图片素材在多媒体素材库应占有相当的比重，其存储格式为GIF和JPG格式。彩色图像的颜色数不低于256色，灰度图片的灰度级不低于128级。扫描片像的扫描分辨率不低于150dbi。根据原始图片资料的图像质量，确定不同的转换标准，这样也就会在图片单一基础上演变出多种媒体格式。
3.2 VOD视频点播信息资源的基本组成与特征
VOD视频点播信息资源应由相对完整的视频节目按学科分类组成。
动态视频信息资源的基本组成：首先应是根据课堂教学、实验与实训环节需要的片段型电视教材，这些电视教材可以自行拍摄制作，也可以针对性地购买其他院校成熟的作品，针对教学需要是最受欢迎
的；其次选用卫星电视节目中录制与教育教学相关联的电视节目，作为参考性的视频信息资源；再有选用具有教育意义的文艺大片，定期更换。
动态视频媒体的格式按类分有模拟与数字两大类。模拟视频媒体有VHS家用级、SVHS专业级和BETACAM广播级种类；数字视频媒体有以光盘为载体VCD、SVCD、DVD格式，还有AVI格式、DVI格式等数字视频格式和MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4格式。
诸多类型的动态视频媒体需要通过数字压缩的方式转换成MPEG格式。目前，数字压缩MPEG-4格式趋于成熟，选用这种数字压缩转换是首选的数字处理方式，把不同的视频节目源的格式统一于MPEG-4数据流格式之下，存储在磁盘阵列中。
MPEG-4格式文件输出的图像质量达到DVD的效果，并可支持可变码率的MPEG-1数据流，而MPEG-4传输比特率仅为512Kbit/s。
3.3 多媒体课件库基本结构与应用
多媒体课件库按学科和专业分类，存放教师用于网上教学的各门多媒体教学软件。 多媒体教学软件主要由教师自主开发的基于PowerPoint、AuthorWare和FrontPage等工具软件开发的多媒体课件和购买有价值的多媒体教学光盘，将其拷贝到多媒体课件库服务器中的内容组成。多媒体课件库设计有课件的上传、查询、下载、管理等功能，课件入库提供分类、题名、著者、出处、主题等检索入口服务。既可以实现与专用全文检索系统无缝连接的跨平台检索，也可独立使用按照关键词方式的便捷检索。
充分运用多媒体素材库的丰富信息资源，教师完成课件制作以后可上传至课件库服务器中。教师可以在多媒体教室内通过多媒体计算机进入课件库直接调用，通过大屏幕投影进行教学；学生也可以登陆进入课件库，下载、使用他所需的课件。课件上传、管理、下载等功能和环节针对不同的用户可设有权限，以便整个系统的维护管理，并对教师的作品进行版权保护。
4 结论
由多媒体素材库、VOD视频点播系统和多媒体课件库组成的基于校园网的多媒体资源库是实现多媒体网络教学的关键所在，其中海量多媒体素材库的设计与建设则是重中之重。多媒体素材库内核主要由全文检索系统、信息发布系统和Real流媒体服务系统等部分组成，这是针对多媒体信息资源的不同属性而考虑的。
基于网络的多媒体教学需要大量的、不断更新的多媒体信息资源。不同的多媒体信息资源具有不同的物理属性，数据量巨大和媒体之间量的差异大直接影响数据库的组织与存储方法，这在信息资源入库时应引起重视。
多媒体课件库可以采用ASP+SQL Server技术自行开发，VOD视频点播系统采用“带有控制的流”技术，两者系统整合集成于全文检索系统中，为教师与学生备课、教学与学习提供了便捷的服务，大为缩短了查询时间。
采用基于表示形式的全文检索，具有多种组合检索方式，在多媒体资源库的应用与管理中是先进性与实用性的有机结合。随着基于内容检索技术的成熟，采用内容检索方式必将更加有利于使用者和多媒体资源库管理者。
参考文献
[1] [2] [3] [4]
蔡巍, 刘玉照. 基于内容检索多媒体数据库的构建[J]. 中国图书馆学报, 2000.（3）. 汤庸, 彭重嘉等. 多媒体数据库与网络应用[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2000.
郭向勇. 校园多媒体教学网络资源库设计、建设与应用[J]. 计算机应用研究, 2001.（1）. 郭向勇, 吴光斌. 构建基于跨平台检索技术的多媒体资源库[J]. 计算机工程, 2001.（12）. This article introduces the essential principle of multimedia information resourceswhich can be integrated with multimedia source system and course system as well as VOD system, analyzes the characteristics and classify into different categories of multimedia instructional material, especially application of the streaming media technology.
Key words: Multimedia information resources Multimedia instructional materials Streaming media technology VOD system
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容