基于无线移动技术的交互式多媒体E-leaning系统设计与实现

摘要

随着无线移动技术和E-learning技术的发展,大家越来越喜欢用手机等无线移动设备学习。无线移动设备中如手机跟电脑相比,手机处理能力低,屏幕显示比较小的缺陷。并且带宽窄,网络不稳定,数据误码率高是无线网络的特点。因此针对上述问题,国内外学者作了很多的研究工作。比如开发出高效率的视频和音频的编码器并且少消耗CPU资源及更加稳定的实时网络协议。在这些研究成果基础,我们采集电脑端的视频和音频,编码后通过服务器发生设备传送到手机等无线移动设备上。同时我们在手机端通过录音的方式把音频信息回送到服务器反馈给老师。完成了E-learning系统中的交互式过程。在E-learning领域中,除了老师视频图像及声音音频外,另外一个非常重点的是老师的相关教学内容教案材料等。通常情况下老师用电脑终端进行讲课,可以通过多种方式将老师电脑端的教案传送到学生手上的手机等无线设备。为了满足各种形式的教案素材,我们将教案素材作为一种特殊的视频流来进出编码处理,关于这个方式的研究目前比较少并且非常不完善和健全。屏幕显示视频流进行编码压缩,我们开发了基于MPEG-4框架的视频流技术编解码器,简称SVMX。SVMX算法针对屏幕显示视频流的特点,进行了相关视频流特殊处理,压缩率非常高并且占用CPU资源非常少。这样满足在手机等无线移动设备上运行,我们开发了SVMX算法,我们从三个方面的进行了修改和完善:首先为了能够将电脑上的屏幕显示大小(1024*768)转为为在在手机屏幕上(320*240)显示非常清楚的效果,我们采用了在老师教案内容采集中利用了边缘平滑双线性插值将屏幕尺寸无损的基数缩小,这样满足小屏幕显示高清晰的效果。其次为了解决当前无线传输网络的稳定性,我们SVMX算法中采用针对图片信息JPEG算法进行改良,选择QL、VBS等参数调节,获得根据网络传输情况来确定图像编码方式。最后我们还把运动预测和运动动态补偿技术中一些动态预算加入到SVMX中,这样可以得到巨大数据压缩率。而无线网容易掉线,误码率很大的特点,我们采用实施网络传输控制协议RTP来进行数据输送,并且统计相关传输信息,这样能比较好解决地解决了诸如延时和乱序、带宽无序变化以及影音同步等难题。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 引言

1.1 研究背景

1.2 国内外研究动态

1.2.1 基于无线移动设备的视频编解码工具简介

1.2.2 无线网络协议介绍

1.3 本文工作及内容组织

第二章 涉及相关技术介绍

2.1 视频编解码器基本原理

2.1.1 视频压缩简介

2.1.2 视频编码方式介绍

2.2 视频编解码算法介绍和分析

2.2.1 MPEG 系列

2.2.2 H.26x 系列

2.2.3 H.264

2.3 音频编解码器原理

2.4 音频编解码算法介绍

2.4.1 MP3

2.4.2 MPEG-4 音频

2.5 RTP/RTCP 相关协议

2.5.1 传输协议说明

2.5.2 RTP/RTCP 相关协议

2.6 本章小结

第三章 系统需求分析

3.1 系统功能需求分析

3.1.1 教师端详细需求分析

3.1.2 转播服务器需求分析

3.1.3 学生端需求分析

3.2 SVMX 屏幕流需求分析

3.3 RTP/RTCP 协议需求分析

3.3.1 声音的延迟和乱序

3.3.2 动态带宽自适应

3.3.3 音影的唇音同步

3.4 本章小结

第四章 SVMX 算法研究

4.1 现有的屏幕压缩算法介绍

4.1.1 微软windows 系统屏幕编码

4.1.2 TSCC 无损的编码

4.2 SVMX 屏幕流编解码算法

4.2.1 SVMX 编解码算法简介

4.2.2 SVMX 算法描述

4.3 SVMX 边缘平滑双线性插值屏幕流缩小算法

4.3.1 边缘平滑双线性插值

4.3.2 双线性插值算法实现

4.4 运动动态补偿技术及其在SVMX 的优化

4.4.1 块匹配的运动动态预计算法

4.4.2 无线通讯系统中的运动补偿算法优化

4.5 JPEG 算法及其在SVMX 中的优化

4.5.1 JPEG 算法介绍和分析

4.5.2 无线多媒体中的JPEG 算法优化

4.6 本章小结

第五章 无线E-LEARNING 系统设计与实现

5.1 总体架构描述

5.1.1 系统结构框图

5.1.2 开发环境和系统配置

5.2 具体模块实现描述

5.2.1 采集模块

5.2.2 压缩模块

5.2.3 播放模块

5.3 本章小结

第六章 测试与结果分析

6.1 运行环境和系统介绍

6.2 运行效果比较

6.3 性能比较

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

致谢

参考文献