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【摘 要】长期以来，电视资料的管理一直是比较薄弱的环节，大量音视频资料存放于磁带中，无论保存管理还是查询使用都相当的困难。本文基于高校在网络环境下开发应用数字化教学平台、大力整和教学资源的前提下，规划出利用计算机网络技术、广播电视技术、流媒体技术、数据库技术等建设教育电视资料管理系统的方案，并且利用合理有效的存储介质和存储技术，使教学资源能够安全、方便、长期、有效、反复的利用。
【关键词】教育电视；流媒体；数据库；电视资料管理
Technology and Development of TV System of Higher Education Construction
An Qi
(Hunan Communication Vocational and Technical College Changsha Hunan 410000)
【Abstract】For a long time, television, data management has been the weak link, a large number of audio and video data stored on tape, regardless of management or query using the saved are quite difficult. This article is based university in the network environment development and application of digital teaching platform, strong integration and teaching resources, under the premise of planning the use of computer network technology, radio and television technology, streaming media technology, database technology, building educational television information management system program, and reasonable and effective use of storage media and storage technology, teaching resources to be safe, convenient, long-term, effective, and repeated use.
【Key words】Educational television;Streaming media;Database;TV data management
教育电视是高等学校现代教育技术系统工程重要的组成部分，电视教学在高校风风雨雨经历了几十年。多年来，高校的电教中心都拍摄和积累了大量的关于教学、科研、及各类重大活动和对外交流的录像资料，这是一笔宝贵的财产，但是音像资料的管理一直处于磁带保存的状态，不但难以检索，并且随着时间的推移，由于磁带的寿命有限，从而造成资料的损坏，甚至无法修复使用。
在我国教育电视发展的过程中，以传输模拟信号为主的有线电视教学网可称为教育电视的第一代，而以计算机网络传输的数字信号为主的视频教学点播就是教育电视的第二代。第一代电视教学以电化教室为空间环境，以班级集体收看为主，这种模式的优点是教学气氛浓，缺点是学生不能选择和反复收看，且不能选择播放。存储介质大多是录像带，存在寿命短、易老化等缺点；第二代电视教学系统利用了网络平台的优势，将模拟的电视节目转换成数字信号存储在磁盘阵列中，教师课堂教学和学生课外自学可以反复地选择播放，多代复制性能强，且增强了交互性从而支持了学生的自主学习。
两代电视教学系统的资料管理系统都是按传统的文件分类法进行管理的卡片式管理方式，都存在检索困难，管理成本高，使用效率低，对大量珍贵的教学、科研、历史资料的价值挖掘不够。随着数字技术的发展，不仅出现了通过计算机网络的VOD视频点播系统，还出现了通过数字电视进行交互式学习的数字电视教学系统。近来，“三网合一”技术的发展和逐渐实现，电视节目的方便调用和检索成为教育电视工作者必须面临的课题。因此，必须建立数字化媒体管理系统才能适应今后多媒体教学和网络教学的需要。我们不妨称之为第三代教育电视教学系统，即以开放型数据管理为特征的新系统——按照内容进行管理的电视教学资料管理系统，他能够实现高效地录入并管理教学资源，并能以自我定制的方式进行有选择性的播出学习，交互性能大大加强。
1. 第三代教育电视资料管理系统的功能
根据技术的发展现状和高校校园网建设的需求，以及今后的发展趋势，第三代教育电视教学资料管理系统应具有以下功能：将现有的影视教学节目进行数字化，并采用适当的方式编码，加以合理存储，达到影视教材节目能长期保存和反复利用的目的，以满足影视教学的制作、播出和交换的需要，并且支持计算机VOD视频点播系统和数字电视进行交互式学习的方式。该系统有三个子系统，具体如下：
1.1 数据录入子系统。
该子系统主要负责音视频节目的录入，运用高质量的工作站，支持ＳＤＩ、分量、复合等多种接口，实现对各类电视节目的采集。并且还具有以下功能：
•任意字符的搜索定位
•录入、修改、复制与删除灵活方便
•多媒体文件的链接与演示
1.2 数据管理子系统。
该子系统主要负责编辑目录，即根据检索或网络的需求对录入的节目进行有规律的编目。管理的目的是对已有资源进行有效的编码，确定检索的方法，能快速和准确地查找到所需要的目标，所以检索的方法尤其重要。按照内容管理的要求，编目应该能够实现关键帧的检索，文字信息通常缺乏直观效果，提供关键画面可以更有效的进行确认。所谓关键帧，是指能够表现该节目性质内容的该节目中的某一个或几个场景。该子系统的另一个重要功能就是存储功能，按照编目将节目有规律的放置在最终存储介质上。
1.3 数据查询与输出子系统。
数据查询即检索功能，根据编目的规律，按照节目的各类属性，能够快速准确地检索到所需要的节目。数据输出即将检索到的节目快速地从存储介质上提取并通过网络向所需要的环节传输。并且该子系统还应具有如下功能：
•任意字符的模糊检索
•影视资料的片段或关键帧演示
•查询结果的保留与打印
2. 技术建设方案
高校是一个教育咨询服务机构，因此高校在建设这样一个教学管理系统应该本着节约和降低成本的原则：在硬件和软件的投资上不要选择那些高昂价位的商业用机和软件。
2.1 流媒体服务器的选择。
流媒体技术是目前以及将来教育电视和网络教学直播的热门技术，它不是一门单一的技术，而是融合了很多网络技术之后所产生的技术。目前，比较流行的流媒体技术有Real Network公司的Real Media，Microsoft公司的Windows Media，以及Apple公司的QuickTime。其中Real技術以其方便性、集成性、费用低等特点，逐渐成为流媒体技术应用的主流产品。
一个流媒体系统主要有三个部分组成：流媒体数据流制作端；服务器端；客户端。数据制作端就是负责将音、视频服务器中的普通数据转换成流媒体格式的文件，也就是Real system的编码器（encoders）。服务器端主要指服务器软件，提供流式服务，根据不同的应用层次，Real提供不同的服务器软件。并且服务器的代理软件，能有效降低带宽需求，如Real system proxy等代理软件。客户端即是能将下载的流媒体文件进行流畅播放和管理的软件。如Real play Basic和Real play Plus。
服务器建设整个流媒体系统组建中的重点。服务器主要由音视频服务器、数据编码服务器、Real服务器：音视频服务器主要用于将模拟音视频源和其他普通数字音视频进行格式转换和管理，便于后面的流媒体数据的制作，一般需要配置视频捕捉卡、声卡以及摄像机；数据编码服务器是将音视频服务器中的普通音视频，数据编码形成数据流（如RM流），系统可根据应用的不同配置相应的Real Producer视频编码工具和其他的编辑工具；Real服务器主要用于流媒体数据的存储和发布，通过Real服务器，流媒体数据可以被计算机客户端进行视频点播，也可以通过流媒体电视机进行交互学习。
另外，音视频服务器对多媒体资源需求较高，如选用一个采用Ultra3-SCSI的系统可使VOD应用性能大增，而增加一个CPU的作用却不明显。学校根据情况，如果学校经常是大量用户访问服务器，可以通过多个服务器组建服务器集群模式分摊系统压力，同时服务器的网卡建议选用千兆网卡。流媒体服务器软件也可以选择跨平台（可运行在linux和windows上）的Helix Server 免费版。
2.2 数据库平台的选择。
数据库的建立是整个系统工程中的关键部分，当然数据库软件的选择可以根据技术人员的情况。但在数据的内容标引技术上建议采用最新的同步多媒体集成语言SMIL2.0，该语言使用一些简单的但功能强大的标识符来描述如何播发多媒体片段。SMIL2.0的布局模块支持播放器的多屏幕的并行播出，能够实现电视教学节目的对比播放；媒体对象模块能实现对视频片断的定位描述，可以用clipbegin和clipend语句定义精确的帧；时间与同步模块可以建立时序功能，实现不同节目的片断的连接，支持教师自主制作新节目的要求；使各个技术水平层次的webbuilder，都能够通过编制一个时间序列表，对音频，视频，文本和图像文件出现的先后次序作出安排。
SMIL语言的一个显著优点就是它在显示电视内容时，可以尽量避免将低带宽的文本、图片转换为高带宽的视频，从而降低了对带宽的需求。因此有人说，SMIL语言的出现实现了 Web 向电视的靠拢。
3. 存储系统特点分析
音视频的存放问题也是一个关键问题，常用的存储介质一般包括：光盘、硬盘和数据流磁带等。
3.1 光盘。
光盘存储技术是一种光学信息存储新技术，具有存储密度高、同计算机联机能力强、易于随机检索和远距离传输、还原效果好、便于拷贝复制、适用范围广等特点。光盘可长期保存，数据检索读取无检索磨损。但是目前光盘类媒体的读写速度和单位容量的成本还不能满足广播级应用的要求，对于占用容量大且不经常使用的节目，可以考虑用光盘存储。
3.2 硬盘。
硬盘在计算机硬件配置中是不可缺少的部分，主要用于计算机数据、程序、软件的存储，目前高端硬盘产品SCSI硬盘采用的是正反面都记录的多盘片结构，都有磁头用于数据的读写，存储密度可以达到每盘片1820MB。硬盘虽然具有读写速度快，数据容量大的特点，但是巨量的音视频数据需要多个以上的硬盘组成阵列，造价也相当高。而对于少量的信息存储应用中硬盘的确有较大的优势。
3.3 数据流磁带。
数据流磁带是一种相对廉价的存储方式，也是利用磁记录技术保存数据的，是目前工业系统广泛应用的一种备份设备，它与传统磁带很相似，可以说是由其发展而来的。只不过它是配属于计算机的存储外设，记录的数据不是以帧为单位的图像信息，而是以计算机文件形式存在的数字信息。它结合大型的数据流磁带库，应成为存储系统的核心。
3.4 合适的存储系统。
从以上常用存储介质的特点，再从介质性能、价格等方面的因素考虑，较合理的配置应该是以智能化的数据流磁带库为主，兼有光盘库、硬盘阵列，用数据流磁带保存大量的节目成本较低，读出的数据通过ＦＣ交换机传送到硬盘阵列，从而达到交换数据或节目播出的目的。系统中硬盘阵列的任务是满足需存储节目的缓存、节目下载的缓存和各类低码流数据的存储，所以它的配置要求也同样根据教学系统要求来确定，并根据业务需求的不断增加而增加。
4. 总结：
综上所述，数据库平台基本具有后台的分层标引和前台的教师自主定位和片段连接以及最终用户的精确检索查询的三级功能，系统功能和存储介质根据高校自身的情况也进行建设，基本上能够满足新形式下的电视教学的需要。
电视教学是模拟电子时代重要的教学辅助手段，在目前网络流媒体时代，教育电视这一教学辅助手段不应该是逐步削弱和消亡，而应该是利用合理有效的管理系统使之融入到新的技术平台中去，盘活现有的大量电视教学资源，实现可持续发展，建设一个合理有效的教育电视资料管理系统，利用网络流媒体技术使这些资源合理有效的利用起来，是我们广大教育技术工作目前要做的最重要的工作。
［文章编号］1619-2737（2011）03-12-324
［作者简介］ 安琪（1982.10.07-），男，汉族，籍贯：黑龍江省，学历：本科，研究方向：计算机网络技术。
【关键词】教育电视；流媒体；数据库；电视资料管理
Technology and Development of TV System of Higher Education Construction
An Qi
(Hunan Communication Vocational and Technical College Changsha Hunan 410000)
【Abstract】For a long time, television, data management has been the weak link, a large number of audio and video data stored on tape, regardless of management or query using the saved are quite difficult. This article is based university in the network environment development and application of digital teaching platform, strong integration and teaching resources, under the premise of planning the use of computer network technology, radio and television technology, streaming media technology, database technology, building educational television information management system program, and reasonable and effective use of storage media and storage technology, teaching resources to be safe, convenient, long-term, effective, and repeated use.
【Key words】Educational television;Streaming media;Database;TV data management
教育电视是高等学校现代教育技术系统工程重要的组成部分，电视教学在高校风风雨雨经历了几十年。多年来，高校的电教中心都拍摄和积累了大量的关于教学、科研、及各类重大活动和对外交流的录像资料，这是一笔宝贵的财产，但是音像资料的管理一直处于磁带保存的状态，不但难以检索，并且随着时间的推移，由于磁带的寿命有限，从而造成资料的损坏，甚至无法修复使用。
在我国教育电视发展的过程中，以传输模拟信号为主的有线电视教学网可称为教育电视的第一代，而以计算机网络传输的数字信号为主的视频教学点播就是教育电视的第二代。第一代电视教学以电化教室为空间环境，以班级集体收看为主，这种模式的优点是教学气氛浓，缺点是学生不能选择和反复收看，且不能选择播放。存储介质大多是录像带，存在寿命短、易老化等缺点；第二代电视教学系统利用了网络平台的优势，将模拟的电视节目转换成数字信号存储在磁盘阵列中，教师课堂教学和学生课外自学可以反复地选择播放，多代复制性能强，且增强了交互性从而支持了学生的自主学习。
两代电视教学系统的资料管理系统都是按传统的文件分类法进行管理的卡片式管理方式，都存在检索困难，管理成本高，使用效率低，对大量珍贵的教学、科研、历史资料的价值挖掘不够。随着数字技术的发展，不仅出现了通过计算机网络的VOD视频点播系统，还出现了通过数字电视进行交互式学习的数字电视教学系统。近来，“三网合一”技术的发展和逐渐实现，电视节目的方便调用和检索成为教育电视工作者必须面临的课题。因此，必须建立数字化媒体管理系统才能适应今后多媒体教学和网络教学的需要。我们不妨称之为第三代教育电视教学系统，即以开放型数据管理为特征的新系统——按照内容进行管理的电视教学资料管理系统，他能够实现高效地录入并管理教学资源，并能以自我定制的方式进行有选择性的播出学习，交互性能大大加强。
1. 第三代教育电视资料管理系统的功能
根据技术的发展现状和高校校园网建设的需求，以及今后的发展趋势，第三代教育电视教学资料管理系统应具有以下功能：将现有的影视教学节目进行数字化，并采用适当的方式编码，加以合理存储，达到影视教材节目能长期保存和反复利用的目的，以满足影视教学的制作、播出和交换的需要，并且支持计算机VOD视频点播系统和数字电视进行交互式学习的方式。该系统有三个子系统，具体如下：
1.1 数据录入子系统。
该子系统主要负责音视频节目的录入，运用高质量的工作站，支持ＳＤＩ、分量、复合等多种接口，实现对各类电视节目的采集。并且还具有以下功能：
•任意字符的搜索定位
•录入、修改、复制与删除灵活方便
•多媒体文件的链接与演示
1.2 数据管理子系统。
该子系统主要负责编辑目录，即根据检索或网络的需求对录入的节目进行有规律的编目。管理的目的是对已有资源进行有效的编码，确定检索的方法，能快速和准确地查找到所需要的目标，所以检索的方法尤其重要。按照内容管理的要求，编目应该能够实现关键帧的检索，文字信息通常缺乏直观效果，提供关键画面可以更有效的进行确认。所谓关键帧，是指能够表现该节目性质内容的该节目中的某一个或几个场景。该子系统的另一个重要功能就是存储功能，按照编目将节目有规律的放置在最终存储介质上。
1.3 数据查询与输出子系统。
数据查询即检索功能，根据编目的规律，按照节目的各类属性，能够快速准确地检索到所需要的节目。数据输出即将检索到的节目快速地从存储介质上提取并通过网络向所需要的环节传输。并且该子系统还应具有如下功能：
•任意字符的模糊检索
•影视资料的片段或关键帧演示
•查询结果的保留与打印
2. 技术建设方案
高校是一个教育咨询服务机构，因此高校在建设这样一个教学管理系统应该本着节约和降低成本的原则：在硬件和软件的投资上不要选择那些高昂价位的商业用机和软件。
2.1 流媒体服务器的选择。
流媒体技术是目前以及将来教育电视和网络教学直播的热门技术，它不是一门单一的技术，而是融合了很多网络技术之后所产生的技术。目前，比较流行的流媒体技术有Real Network公司的Real Media，Microsoft公司的Windows Media，以及Apple公司的QuickTime。其中Real技術以其方便性、集成性、费用低等特点，逐渐成为流媒体技术应用的主流产品。
一个流媒体系统主要有三个部分组成：流媒体数据流制作端；服务器端；客户端。数据制作端就是负责将音、视频服务器中的普通数据转换成流媒体格式的文件，也就是Real system的编码器（encoders）。服务器端主要指服务器软件，提供流式服务，根据不同的应用层次，Real提供不同的服务器软件。并且服务器的代理软件，能有效降低带宽需求，如Real system proxy等代理软件。客户端即是能将下载的流媒体文件进行流畅播放和管理的软件。如Real play Basic和Real play Plus。
服务器建设整个流媒体系统组建中的重点。服务器主要由音视频服务器、数据编码服务器、Real服务器：音视频服务器主要用于将模拟音视频源和其他普通数字音视频进行格式转换和管理，便于后面的流媒体数据的制作，一般需要配置视频捕捉卡、声卡以及摄像机；数据编码服务器是将音视频服务器中的普通音视频，数据编码形成数据流（如RM流），系统可根据应用的不同配置相应的Real Producer视频编码工具和其他的编辑工具；Real服务器主要用于流媒体数据的存储和发布，通过Real服务器，流媒体数据可以被计算机客户端进行视频点播，也可以通过流媒体电视机进行交互学习。
另外，音视频服务器对多媒体资源需求较高，如选用一个采用Ultra3-SCSI的系统可使VOD应用性能大增，而增加一个CPU的作用却不明显。学校根据情况，如果学校经常是大量用户访问服务器，可以通过多个服务器组建服务器集群模式分摊系统压力，同时服务器的网卡建议选用千兆网卡。流媒体服务器软件也可以选择跨平台（可运行在linux和windows上）的Helix Server 免费版。
2.2 数据库平台的选择。
数据库的建立是整个系统工程中的关键部分，当然数据库软件的选择可以根据技术人员的情况。但在数据的内容标引技术上建议采用最新的同步多媒体集成语言SMIL2.0，该语言使用一些简单的但功能强大的标识符来描述如何播发多媒体片段。SMIL2.0的布局模块支持播放器的多屏幕的并行播出，能够实现电视教学节目的对比播放；媒体对象模块能实现对视频片断的定位描述，可以用clipbegin和clipend语句定义精确的帧；时间与同步模块可以建立时序功能，实现不同节目的片断的连接，支持教师自主制作新节目的要求；使各个技术水平层次的webbuilder，都能够通过编制一个时间序列表，对音频，视频，文本和图像文件出现的先后次序作出安排。
SMIL语言的一个显著优点就是它在显示电视内容时，可以尽量避免将低带宽的文本、图片转换为高带宽的视频，从而降低了对带宽的需求。因此有人说，SMIL语言的出现实现了 Web 向电视的靠拢。
3. 存储系统特点分析
音视频的存放问题也是一个关键问题，常用的存储介质一般包括：光盘、硬盘和数据流磁带等。
3.1 光盘。
光盘存储技术是一种光学信息存储新技术，具有存储密度高、同计算机联机能力强、易于随机检索和远距离传输、还原效果好、便于拷贝复制、适用范围广等特点。光盘可长期保存，数据检索读取无检索磨损。但是目前光盘类媒体的读写速度和单位容量的成本还不能满足广播级应用的要求，对于占用容量大且不经常使用的节目，可以考虑用光盘存储。
3.2 硬盘。
硬盘在计算机硬件配置中是不可缺少的部分，主要用于计算机数据、程序、软件的存储，目前高端硬盘产品SCSI硬盘采用的是正反面都记录的多盘片结构，都有磁头用于数据的读写，存储密度可以达到每盘片1820MB。硬盘虽然具有读写速度快，数据容量大的特点，但是巨量的音视频数据需要多个以上的硬盘组成阵列，造价也相当高。而对于少量的信息存储应用中硬盘的确有较大的优势。
3.3 数据流磁带。
数据流磁带是一种相对廉价的存储方式，也是利用磁记录技术保存数据的，是目前工业系统广泛应用的一种备份设备，它与传统磁带很相似，可以说是由其发展而来的。只不过它是配属于计算机的存储外设，记录的数据不是以帧为单位的图像信息，而是以计算机文件形式存在的数字信息。它结合大型的数据流磁带库，应成为存储系统的核心。
3.4 合适的存储系统。
从以上常用存储介质的特点，再从介质性能、价格等方面的因素考虑，较合理的配置应该是以智能化的数据流磁带库为主，兼有光盘库、硬盘阵列，用数据流磁带保存大量的节目成本较低，读出的数据通过ＦＣ交换机传送到硬盘阵列，从而达到交换数据或节目播出的目的。系统中硬盘阵列的任务是满足需存储节目的缓存、节目下载的缓存和各类低码流数据的存储，所以它的配置要求也同样根据教学系统要求来确定，并根据业务需求的不断增加而增加。
4. 总结：
综上所述，数据库平台基本具有后台的分层标引和前台的教师自主定位和片段连接以及最终用户的精确检索查询的三级功能，系统功能和存储介质根据高校自身的情况也进行建设，基本上能够满足新形式下的电视教学的需要。
电视教学是模拟电子时代重要的教学辅助手段，在目前网络流媒体时代，教育电视这一教学辅助手段不应该是逐步削弱和消亡，而应该是利用合理有效的管理系统使之融入到新的技术平台中去，盘活现有的大量电视教学资源，实现可持续发展，建设一个合理有效的教育电视资料管理系统，利用网络流媒体技术使这些资源合理有效的利用起来，是我们广大教育技术工作目前要做的最重要的工作。
［文章编号］1619-2737（2011）03-12-324
［作者简介］ 安琪（1982.10.07-），男，汉族，籍贯：黑龍江省，学历：本科，研究方向：计算机网络技术。