淺析高校教育電視資料管理系統的建設

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【摘要】長期以來，電視資料的管理一直是比較薄弱的環節，大量音視頻資料存放于磁帶中，無論保存管理還是查詢使用都相當的困難。本文基于高校在網絡環境下開發應用數字化教學平臺、大力整和教學資源的前提下，規劃出利用計算機網絡技術、廣播電視技術、流媒體技術、數據庫技術等建設教育電視資料管理系統的方案，并且利用合理有效的存儲介質和存儲技術，使教學資源能夠安全、方便、長期、有效、反復的利用。

【關鍵詞】教育電視；流媒體；數據庫；電視資料管理

教育電視是高等學?，F代教育技術系統工程重要的組成部分，電視教學在高校風風雨雨經歷了幾十年。多年來，高校的電教中心都拍攝和積累了大量的關于教學、科研、及各類重大活動和對外交流的錄像資料，這是一筆寶貴的財產，但是音像資料的管理一直處于磁帶保存的狀態，不但難以檢索，并且隨著時間的推移，由于磁帶的壽命有限，從而造成資料的損壞，甚至無法修復使用。

在我國教育電視發展的過程中，以傳輸模擬信號為主的有線電視教學網可稱為教育電視的第一代，而以計算機網絡傳輸的數字信號為主的視頻教學點播就是教育電視的第二代。第一代電視教學以電化教室為空間環境，以班級集體收看為主，這種模式的優點是教學氣氛濃，缺點是學生不能選擇和反復收看，且不能選擇播放。存儲介質大多是錄像帶，存在壽命短、易老化等缺點；第二代電視教學系統利用了網絡平臺的優勢，將模擬的電視節目轉換成數字信號存儲在磁盤陣列中，教師課堂教學和學生課外自學可以反復地選擇播放，多代復制性能強，且增強了交互性從而支持了學生的自主學習。

兩代電視教學系統的資料管理系統都是按傳統的文件分類法進行管理的卡片式管理方式，都存在檢索困難，管理成本高，使用效率低，對大量珍貴的教學、科研、歷史資料的價值挖掘不夠。隨著數字技術的發展，不僅出現了通過計算機網絡的VOD視頻點播系統，還出現了通過數字電視進行交互式學習的數字電視教學系統。近來，“三網合一”技術的發展和逐漸實現，電視節目的方便調用和檢索成為教育電視工作者必須面臨的課題。因此，必須建立數字化媒體管理系統才能適應今后多媒體教學和網絡教學的需要。我們不妨稱之為第三代教育電視教學系統，即以開放型數據管理為特征的新系統——按照內容進行管理的電視教學資料管理系統，他能夠實現高效地錄入并管理教學資源，并能以自我定制的方式進行有選擇性的播出學習，交互性能大大加強。

一．第三代教育電視資料管理系統的功能

根據技術的發展現狀和高校校園網建設的需求，以及今后的發展趨勢，第三代教育電視教學資料管理系統應具有以下功能：將現有的影視教學節目進行數字化，并采用適當的方式編碼，加以合理存儲，達到影視教材節目能長期保存和反復利用的目的，以滿足影視教學的制作、播出和交換的需要，并且支持計算機VOD視頻點播系統和數字電視進行交互式學習的方式。該系統有三個子系統，具體如下：

1．數據錄入子系統

該子系統主要負責音視頻節目的錄入，運用高質量的工作站，支持SDI、分量、復合等多種接口，實現對各類電視節目的采集。并且還具有以下功能：

·任意字符的搜索定位

·錄入、修改、復制與刪除靈活方便

·多媒體文件的鏈接與演示

2．數據管理子系統

該子系統主要負責編輯目錄，即根據檢索或網絡的需求對錄入的節目進行有規律的編目。管理的目的是對已有資源進行有效的編碼，確定檢索的方法，能快速和準確地查找到所需要的目標，所以檢索的方法尤其重要。按照內容管理的要求，編目應該能夠實現關鍵幀的檢索，文字信息通常缺乏直觀效果，提供關鍵畫面可以更有效的進行確認。所謂關鍵幀，是指能夠表現該節目性質內容的該節目中的某一個或幾個場景。

該子系統的另一個重要功能就是存儲功能，按照編目將節目有規律的放置在最終存儲介質上。

3．數據查詢與輸出子系統

數據查詢即檢索功能，根據編目的規律，按照節目的各類屬性，能夠快速準確地檢索到所需要的節目。數據輸出即將檢索到的節目快速地從存儲介質上提取并通過網絡向所需要的環節傳輸。并且該子系統還應具有如下功能：

·任意字符的模糊檢索

·影視資料的片段或關鍵幀演示

·查詢結果的保留與打印

二．技術建設方案

高校是一個教育咨詢服務機構，因此高校在建設這樣一個教學管理系統應該本著節約和降低成本的原則：在硬件和軟件的投資上不要選擇那些高昂價位的商業用機和軟件。

1．流媒體服務器的選擇

流媒體技術是目前以及將來教育電視和網絡教學直播的熱門技術，它不是一門單一的技術，而是融合了很多網絡技術之后所產生的技術。目前，比較流行的流媒體技術有RealNetwork公司的RealMedia，Microsoft公司的WindowsMedia，以及Apple公司的QuickTime。其中Real技術以其方便性、集成性、費用低等特點，逐漸成為流媒體技術應用的主流產品。

一個流媒體系統主要有三個部分組成：流媒體數據流制作端；服務器端；客戶端。數據制作端就是負責將音、視頻服務器中的普通數據轉換成流媒體格式的文件，也就是Realsystem的編碼器（encoders）。服務器端主要指服務器軟件，提供流式服務，根據不同的應用層次，Real提供不同的服務器軟件。并且服務器的軟件，能有效降低帶寬需求，如Realsystemproxy等軟件?？蛻舳思词悄軐⑾螺d的流媒體文件進行流暢播放和管理的軟件。如RealplayBasic和RealplayPlus.

服務器建設整個流媒體系統組建中的重點。服務器主要由音視頻服務器、數據編碼服務器、Real服務器：音視頻服務器主要用于將模擬音視頻源和其他普通數字音視頻進行格式轉換和管理，便于后面的流媒體數據的制作，一般需要配置視頻捕捉卡、聲卡以及攝像機；數據編碼服務器是將音視頻服務器中的普通音視頻數據編碼形成數據流（如RM流），系統可根據應用的不同配置相應的RealProducer視頻編碼工具和其他的編輯工具；Real服務器主要用于流媒體數據的存儲和，通過Real服務器，流媒體數據可以被計算機客戶端進行視頻點播，也可以通過流媒體電視機進行交互學習。

另外，音視頻服務器對多媒體資源需求較高，如選用一個采用Ultra3-SCSI的系統可使VOD應用性能大增，而增加一個CPU的作用卻不明顯。學校根據情況，如果學校經常是大量用戶訪問服務器，可以通過多個服務器組建服務器集群模式分攤系統壓力，同時服務器的網卡建議選用千兆網卡。流媒體服務器軟件也可以選擇跨平臺（可運行在linux和windows上）的HelixServer免費版。

2．數據庫平臺的選擇

數據庫的建立是整個系統工程中的關鍵部分，當然數據庫軟件的選擇可以根據技術人員的情況。但在數據的內容標引技術上建議采用最新的同步多媒體集成語言SMIL2.0，該語言使用一些簡單的但功能強大的標識符來描述如何播發多媒體片段。SMIL2.0的布局模塊支持播放器的多屏幕的并行播出，能夠實現電視教學節目的對比播放；媒體對象模塊能實現對視頻片斷的定位描述，可以用clipbegin和clipend語句定義精確的幀；時間與同步模塊可以建立時序功能，實現不同節目的片斷的連接，支持教師自主制作新節目的要求；使各個技術水平層次的webbuilder，都能夠通過編制一個時間序列表，對音頻，視頻，文本和圖像文件出現的先后次序作出安排。

SMIL語言的一個顯著優點就是它在顯示電視內容時，可以盡量避免將低帶寬的文本、圖片轉換為高帶寬的視頻，從而降低了對帶寬的需求。因此有人說，SMIL語言的出現實現了Web向電視的靠攏。

三．存儲系統特點分析

音視頻的存放問題也是一個關鍵問題，常用的存儲介質一般包括：光盤、硬盤和數據流磁帶等。

1．光盤

光盤存儲技術是一種光學信息存儲新技術，具有存儲密度高、同計算機聯機能力強、易于隨機檢索和遠距離傳輸、還原效果好、便于拷貝復制、適用范圍廣等特點。光盤可長期保存，數據檢索讀取無檢索磨損。但是目前光盤類媒體的讀寫速度和單位容量的成本還不能滿足廣播級應用的要求，對于占用容量大且不經常使用的節目，可以考慮用光盤存儲。

2．硬盤

硬盤在計算機硬件配置中是不可缺少的部分，主要用于計算機數據、程序、軟件的存儲，目前高端硬盤產品SCSI硬盤采用的是正反面都記錄的多盤片結構，都有磁頭用于數據的讀寫，存儲密度可以達到每盤片1820MB。

硬盤雖然具有讀寫速度快，數據容量大的特點，但是巨量的音視頻數據需要多個以上的硬盤組成陣列，造價也相當高。而對于少量的信息存儲應用中硬盤的確有較大的優勢。

3．數據流磁帶

數據流磁帶是一種相對廉價的存儲方式，也是利用磁記錄技術保存數據的，是目前工業系統廣泛應用的一種備份設備，它與傳統磁帶很相似，可以說是由其發展而來的。只不過它是配屬于計算機的存儲外設，記錄的數據不是以幀為單位的圖像信息，而是以計算機文件形式存在的數字信息。它結合大型的數據流磁帶庫，應成為存儲系統的核心。

4．合適的存儲系統

從以上常用存儲介質的特點，再從介質性能、價格等方面的因素考慮，較合理的配置應該是以智能化的數據流磁帶庫為主，兼有光盤庫、硬盤陣列，用數據流磁帶保存大量的節目成本較低，讀出的數據通過FC交換機傳送到硬盤陣列，從而達到交換數據或節目播出的目的。系統中硬盤陣列的任務是滿足需存儲節目的緩存、節目下載的緩存和各類低碼流數據的存儲，所以它的配置要求也同樣根據教學系統要求來確定，并根據業務需求的不斷增加而增加。

綜上所述，數據庫平臺基本具有后臺的分層標引和前臺的教師自主定位和片段連接以及最終用戶的精確檢索查詢的三級功能，系統功能和存儲介質根據高校自身的情況也進行建設，基本上能夠滿足新形式下的電視教學的需要。

電視教學是模擬電子時代重要的教學輔助手段，在目前網絡流媒體時代，教育電視這一教學輔助手段不應該是逐步削弱和消亡，而應該是利用合理有效的管理系統使之融入到新的技術平臺中去，盤活現有的大量電視教學資源，實現可持續發展，建設一個合理有效的教育電視資料管理系統，利用網絡流媒體技術使這些資源合理有效的利用起來，是我們廣大教育技術工作目前要做的最重要的工作。

【參考文獻】

[1]《電視節目的存儲及管理》來自《廣播與電視技術》2000年12期

[2]《教育行業如何正確選擇應用服務器》來自中關村在線

[3]《校園網的Real流媒體系統設計和使用》許志聞等來自《2004教育技術國際論壇》

[4]《第三代電視教學系統—校園媒體資產管理系統建設分析》邵斌

（公務員之家整理）