局域網內多媒體教學系統的研究與實現_畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 bLogic Server，支持 EJB 和 EJB ，可以快速開發J2EE 的電子商務應用。 4． 利用 Jbuilder 可創建 (沒有專有代碼和標記 )純 JAVA2應用。由于 Jbuilder是用純 JAVA 語言編寫的，其代碼不含任何專屬代碼和標記，它支持最新的 JAVA標準。 5． Jbuilder 擁有專業化的圖形調試介面，支持遠程調試和多線程調試，調試器支持各種 JDK 版本 ， 包括 J2ME/J2SE/J2EE。 Jbuilder 環境開發程序方便，它是純的 JAVA 開發環境，適合企業的 J2SE 開發。 本系統采用的 圖像壓縮算法 本系統采用 用軟件編／解碼的方法對圖像數據壓縮和解壓縮。在授課中屏幕圖像變化率很低，有時屏幕電子教案可能要延用幾分鐘。這種運動圖像信號，除幀內像素間相關外，幀 與幀之間的像素值也有很強的相關性，且幀變化較平穩。若能利用幀之間的數據相關性，通過特殊變換，屏蔽幀與幀之間的變化，使之表現為大量連續相同數據，只保留差異，則使用簡單高效的行程編碼就能得到較高的壓縮比。 本 系統對幀間編碼使用了兩種方案，一種是基于異或運算的幀間無損壓縮，一種是基于差值量化的幀間有損壓縮。 1． 基于異或運算的無損壓縮：利用異或運算性質可知，令 X 為時刻獲取的屏幕圖像的像素值， Y 為時刻獲取的屏幕圖像的像素值，在傳送端，對兩幅圖像的 像 6 素按位進行異或運算，相同的像素異或結果為 0。如果幀與幀之間的變化很少， 則會出現大量連續的 0。再用簡單的行程編碼對異或結果進行壓縮，可以得到較好的壓縮結果。傳輸壓縮后的數據，在接收端接收并解壓縮，與上一幀圖像像素再次進行異或運算可還原該圖像。 [3] 2． 基于差值量化的有損壓縮：由人的視覺、生理、心理學的論證可知，肉眼對大面積圖像能分辨出的灰度等級比對小塊圖像或細節部分的灰度等級大得多。亦即，如果相鄰像素的色值差別很小，人的眼睛無法分辨，可考慮將相鄰且相近的色值量化為 1 個色值。 [3] 7 第三章 多媒體教學平臺的設計 需求 分析 現有教學系統的問題 目前，市場上現 有的網絡多媒體教學系統成本相對較高，系統依賴性強，針對 本 校的情況，如果要在 每一個 計算機 教室 都安裝這樣的系統，那么超額的成本使這項工作難以進行。針對這個問題，研發一個具有自主知識產權的跨平臺的多媒體教學系統是一項勢在必行的工作。 本 系統功能模塊分析 本系統采用 C/S(Client/Server)模式。學生機作為 Client(客戶端 )，而教師機作為 Server(服務端 )。教師機為學生機提供服務，并對學生機進行管理。 本 系統需要有教師機和學生機這兩個部分 ， 教師端功能：屏幕廣播， 教師端發布作業，屏幕錄制， 屏幕回放，屏幕監視，提問問題、問題答疑， 顯示學生機的 IP，在線人數統計，網上聊天，發出警告，關機、重啟、注銷；學生端功能： 學生端 提交作業，接受廣播，接受監視，接受警告，接受關機、重啟和注銷，向老師 請教 問題等 。 功能模塊 如圖 31： 屏幕操作 顯示學生 IP 顯示在線人數 屏幕回放 屏幕廣播 屏幕錄制 屏幕監視 遠程控制 發出警告 遠程關機 聯機 討論問題 聯機互動 提問問題 遠程注銷 遠程重啟 回答問題 教師端 教師端發布作業 8 圖 31 功能模塊圖 系統基本結構 本系統的 設計 主要是針對局域網內一臺教師機和多臺學生機的模型，教師機充當服務器的角色，學生機充當客戶機的角色，其系統的 基本 結構 示意圖 如 圖 32所示 ： 圖 32 系統結構示意圖 屏幕操作 學生端 聯機互動 接受警告 接受遠程控制 學生端 提交作業 接受屏幕廣播 接受屏幕監視 接受遠程關機 接受遠程重啟 接受遠程注銷 聯機 討論 問題 向老師請教問題 回答老師提問的問題 9 協議設計 的模型 基于 UDP 多媒體轉輸協議設計的模型系統，與 RTP/RTCP 協議 相比， 系統設計的時候簡化了排序處理等流程，同樣采用 了 客戶端 /服務器模型。下面分別給出服務器的發送程序流程圖和客戶機的接收流程圖，如圖 33和圖 34所示。 圖 33 服務器的發送程序流程圖 發送端首先獲取經過壓縮的一幀視頻數據，遞交給 UDP 分組處理。然后將一幀視頻數據按照要求分解為適合網絡傳輸的一系列小的數據包 ，并加上此協議的分組包頭，其中包括數據包的順序號、時間戳，視頻數據的壓縮格式等參數，然后完成發送。發送端根據接收端反饋的延遲估計和接收質量報告調整發送速度。客戶端從端口獲取數據包后寫入接收緩沖區。根據數據包頭信息確認數據包是否丟失，做出相應處理。由于在發送端控制每個發送的數據包小于 1024 字節， 所以在止常的網絡狀況下傳輸的延遲比較小。 而且由于發送的數據包大小一樣， 并且嚴格控制數據包發送的時間間隔，傳輸抖動現象發生的可能性很小。所以，在客戶端只按照接收到的數據包的序列號的順序判斷是否有丟失現象發生。如果接收的 數據包是有序的，則認為沒有丟失現象發生加果接收的數據包是亂序的，則作否 是 是 是 否 否 開始 獲取一幀視頻數據 發送數據包頭 添加數據包頭 生成數據包頭 視頻數據等分為若干數據包 獲取成功 發送完畢 結束 結束 10 為丟失數據包處理。經過查閱相關資料證明了這種處理方法是簡單有效的。再接收到一個完整的幀數據的所有分組后，根據序列號是否連續判斷是否發生數據包的丟失，分離數據包頭，最后恢復成一幀完整的視頻數據，再根據縮格式標記送往相應的解碼流程。 圖 34 客戶端的發送程序流程圖 是 否 否 是 否 是 開始 丟失這幀數據 解碼提示 回復一幀數據 分離數據包頭 寫入緩沖區 讀數據包頭序列號 讀出端口數據 是否丟失數據 接收完畢 結束 結束 11 第四章 多媒體教學平臺的實現 屏幕錄制 由于屏幕截取 比較接近操作系統的操作，在 Windows 操作系統下，該操作幾乎成了 VC、 VB 等的專利，事實上，使用 Java JDK 提供 的 一個 Robot 類，來完成屏幕截取操作，更加簡單。 Robot 類的 對象，可以完成對屏幕像素的拷貝 ,完成屏幕圖像截取操作。該類用于產生與本地操作系統有關的底層輸入、測試應用程序運 行 或 自 動 控 制 應 用 程 序 運 行 。 Robot 類 提 供 了 一 個 方 法 ：createScreenCapture()， 可以直接將全屏幕或某個屏幕區域的像素拷貝到一個BufferedImage 對象中，我們只需要將該對象寫入到一個圖像文件之中，就完成了屏幕到圖像的拷貝過程 。循環這個操作，將 一系列圖像文件 保存到硬盤上的某個文件夾中，這樣就可以完成屏幕錄制了，在本課題軟件中捕獲的是全屏幕區域。實現的流程圖如圖 41 所示： 圖 41 屏幕錄制 執行過程 流程圖 //取得當前顯示器的分辨率： screenSize = ().getScreenSize()。//獲得屏幕大小 否 是 開始 用 ()進行 圖像捕獲 把 捕獲后 的圖像 存放到 圖像數據緩沖區 BufferedImage 圖像編碼保存 成 JPG 格式 錄制完成 結束 通過 FileOutputStream 文件輸出流 往指定的文件夾寫入圖片 關閉輸出流 睡眠 40 毫秒 12 rectangle = new Rectangle(screenSize)。 //可以捕獲屏幕區域 //實現錄制過程的主要代碼如下： while (true){ try{ BufferedImage image = (rectangle)。 //把捕獲到的指定屏幕矩形區域圖像存放到可訪問的圖像數據緩沖區 Image， createScreenCapture 捕獲 指定 屏幕矩形區域 的圖像 fos = new FileOutputStream(C:\\records\\ + i + .jpg)。//創建一個文件輸出流對象 ，往指定的文件里面寫圖片 //FileOutputStream 創建一個向指定 File 對象表示的文件中寫入數據的文件輸出流 (fos).encode(image)。//圖像編碼成JPEG ()。//關閉輸出流 i = i + 1。//進行下一張的圖片寫入 (40)。//每秒 25幀 ,每 40 毫秒保存一張 } } 當在主界面上點擊“屏幕錄制”按鈕 的時候，會彈出一個錄制的對話框，效果如圖 42所示： 圖 42 屏幕錄制界面 13 屏幕播放 屏幕播放可以讓教師預先錄制好屏幕圖像，以 JPG 格式的圖片形式存儲，以后通過“屏幕回放”功能可以進行播放，再現錄制時的屏幕圖像畫面。這既可以方便老師提前備課，又解決了學生跟不上教學進度的問題，還可以讓學生在課余的時間自己去溫習上課的內容，極大提高教學效率這個功能是建立在屏幕錄制之后的，把屏幕錄制保存下來的一系列連續的圖片調出來并與屏幕錄制相同的速度顯示在電腦屏幕上，這樣就可以看到之前錄制的屏幕了。其實現的流程圖 如圖 43如下： 圖 43 屏幕播放 執行過程 流程圖 實現的主要代碼如下： public void run(){ int i = 0。//定義圖片從序號 0開始 while(true){ try{ cimage = loadImage(i + .jpg)。//取得一張圖片 i = i + 1。 否 是 開始 取得要播放圖片的文件夾 從序號 0 開始 取一張 的圖片 把圖片 顯示到屏幕上 播放完成 結束 按錄制時的先后順序 從 0 開始編號圖片 睡眠 40 毫秒 取下一張圖片 14 repaint()。//重 繪 (40)。//與錄像時每秒幀數一致 }catch(Exception e){ ()。//打印異常的消息 (e)。 } } } 當在主界面上點擊“屏幕播放”按鈕的時候，就會看到一個播放的對話框，效果如圖 44 所示： 圖 44 屏幕播放界面 圖 教師機與學生機的連接