摘要：從高校普遍實(shí)際使用的演講型課件特點(diǎn)出發(fā)，設(shè)計了一套全新的網(wǎng)上教學(xué)系統(tǒng)，用可以人工動態(tài)控制的PowerPoint文檔來取代MPEG-1的視頻格式，并將教師的講解聲音用G.723.1算法來壓縮從而得到一種新的流媒體格式課件，滿足了在窄帶網(wǎng)絡(luò)上的實(shí)時傳輸。

　　關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)課件;壓縮;PowerPoint;G.723.1算法

　　1 應(yīng)用背景

　　隨著教育事業(yè)的不斷發(fā)展以及網(wǎng)絡(luò)的不斷普及，網(wǎng)上教育應(yīng)運(yùn)而生。但是，網(wǎng)上教育也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，課件制作是其中的一個關(guān)鍵所在。網(wǎng)上教育是多媒體結(jié)合的一種教育，多媒體意味著文件數(shù)據(jù)量大、要求帶寬高，盡管高速寬帶網(wǎng)絡(luò)可以從根本上解決這個問題，但其由于各種原因，短期內(nèi)還不能大范圍普及。現(xiàn)有的公眾網(wǎng)只能提供33.3Kbps～56Kbps的窄帶。所以,在現(xiàn)有的條件下,以保持多媒體質(zhì)量盡量少的降低為前提,減小多媒體文件數(shù)據(jù)量的大小, 實(shí)現(xiàn)多媒體技術(shù),是比較現(xiàn)實(shí)的方法。

　　本系統(tǒng)設(shè)計了一套全新的網(wǎng)上教學(xué)系統(tǒng)用來滿足在窄帶網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)時教學(xué)的需求。這種課件格式為流媒體格式，可以滿足在窄帶網(wǎng)絡(luò)上實(shí)時傳輸，并且在本地播放時可以保留快進(jìn)，快退等基本的媒體播放屬性。

　　2 系統(tǒng)原理簡介

　　一般網(wǎng)絡(luò)課件的制作是將教師講課實(shí)況信息錄制后作為視頻保存。實(shí)際上，教師授課時每堂課一般只需30個左右的PowerPoint幻燈片，屏幕上的畫面變化非常小。基于此，我們設(shè)計了一個新的方案：將課件中的各種信息分開來傳輸，而不是象現(xiàn)在的課件那樣，將很多的信息合在一起傳輸。經(jīng)過分析，可以將課件的內(nèi)容分為如下幾部分： PowerPoint文件(PPT);鼠標(biāo)信息;鍵盤信息;聲音信息。PPT文件是一個比較小的文件，一般在幾百K左右。所以可以設(shè)計一個客戶機(jī)-服務(wù)器模式的系統(tǒng)，在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)對PowerPoint文件的控制，捕獲鼠標(biāo)，鍵盤及聲音信息，將它們封裝并傳輸?shù)娇蛻舳?客戶端系統(tǒng)接收還原這些信息來控制PPT文件的播放。其中PPT文件是在鼠標(biāo)，鍵盤和聲音信息之前傳輸?shù)?，?shí)時傳輸?shù)膶?shí)際上只有鼠標(biāo)信息，鍵盤的翻頁信息和語音信息。這些信息的量和視頻信息比起來就少得多了，僅過這樣的設(shè)計和處理，可以實(shí)現(xiàn)在窄帶上的實(shí)時傳輸。

　　3 系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)

　　為了實(shí)現(xiàn)上述的目標(biāo)，服務(wù)器軟件需要在服務(wù)器端捕獲鼠標(biāo)，鍵盤及聲音信息并將以上三者相同步，而且還可以將這些的信息向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送或者將這些信息在本地上保存為一種特定格式的包封文件，其結(jié)構(gòu)如圖一所示。同樣，客戶端程序需要解析從網(wǎng)絡(luò)傳來的服務(wù)器信息或播放本地這種特定格式文件。

　　接下來詳細(xì)討論各部分的實(shí)現(xiàn)。

　　3.1 音頻的處理

　　3.1.1 聲音的錄制與播放

　　人耳能聽到的聲音，最高頻率是20000Hz，而語音頻率一般在4000Hz以下，教師講課的課件，其音頻部分主要是語音。為提高壓縮比，本系統(tǒng)只處理了語音信息。

　　微軟公司提供的Direct中的DirectSound組件性能與兼容性比較好。因此，我們選用了DirectX作為開發(fā)包，來實(shí)現(xiàn)PCM聲音的錄制與播放。

　　3.1.2 G.723.1語音壓縮

　　本系統(tǒng)研究的一個重要方面就是高壓縮比傳輸，所以主要工作之一便是選取一個合適的語音壓縮算法來壓縮教師的講解聲音。

　　目前語音壓縮的算法非常多，本系統(tǒng)選用G.723.1算法，主要是從通用性和效率兩方面綜合考慮的結(jié)果。G.723.1是ITU的一個標(biāo)準(zhǔn)，所以選用G.723.1作為語音的壓縮算法，其通用性是可以保證。另一方面，G.723.1的壓縮效率可以滿足本系統(tǒng)的要求，最終的碼率是6.3Kbit/s或5.3Kbit/s。

　　我們把由ITU組織提供的標(biāo)準(zhǔn)G.723.1算法的源程序改寫為一個標(biāo)準(zhǔn)的Win32動態(tài)連接庫。該庫向外導(dǎo)出CG7231Coder和CG7231Decoder 兩個C++庫，分別實(shí)現(xiàn)了G.723.1的編碼與解碼。實(shí)現(xiàn)CG7231Coder類的對象時，只需調(diào)用Coder成員函數(shù)來進(jìn)行語音編碼。該函數(shù)的第一個參數(shù)是，指向被編碼的PCM數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)是8KHz,16位單聲道的30ms的PCM數(shù)據(jù)，共480個字節(jié)。該函數(shù)的第二個參數(shù)是，用于接受當(dāng)前被編碼后的壓縮數(shù)據(jù)，因?yàn)槲覀児潭ú捎昧?.3Kbit/s的比特率，所以該參數(shù)所指的緩沖區(qū)應(yīng)為24個字節(jié)。經(jīng)過我們改寫后的G.723.1的編碼算法具有以下特征：低通濾波，噪聲平滑，恒定的6.3Kbit/s比特率。我們可以通過相關(guān)參數(shù)變量來改變上述特征。解碼器也具備同編碼器一樣的功能

　　ITU組織提供了G.723.1的算法有兩種實(shí)現(xiàn)形式：整點(diǎn)和浮點(diǎn)。整點(diǎn)算法比較簡單,易于實(shí)現(xiàn)，但是整點(diǎn)算法對計算機(jī)的硬件要求極高。而浮點(diǎn)算法的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于整點(diǎn)算法，所以在本系統(tǒng)中使用了浮點(diǎn)算法，這樣，服務(wù)器軟件可以在配置較低的機(jī)器也可以正常運(yùn)行。