一种未来教室环境下多屏互动方案的研究与实现

发布时间：2019-10-03 21:28

【摘要】：传统课堂教学中师生之间主要采用以语言问答式交互为主的教学交互形态,其互动形式和教学场景较为单一,难以满足现代教学互动的需求。随着智能手机、平板电脑等移动智能终端在教学中的普及应用,利用智能移动设备进行互动的教学形式应运而生。而如何运用智能移动设备终端促进课堂教学的互动,提高教与学的效率,则是未来教室规划的重要内容。未来教室是利用新技术创建一个教与学的新形式教学环境。本文设计的未来教室环境下的多屏互动,通过无线网络连接的方式,在教室PC机、手机、PAD等不同平台的终端设备之间进行多个屏幕显示内容的实时分享,实现教师、小组、学生的桌面同步显示,为课堂小组合作学习等以学生为主体的教学模式提供更加有效的支撑。多屏互动中实时内容的传输是基于流媒体技术实现的,现有的流媒体及视频直播解决方案从硬件成本及使用便利性上均难以满足教室内不同设备间实时、持续、灵活地分享显示内容的需要。针对上述问题,本文在分析现有流媒体等相关技术的基础上提出了一种未来教室环境下多屏互动的软件解决方案,将教师、学生或小组中任意角色设备的显示内容实时获取后发送到其他终端实时动态地呈现出来。未来教室环境下的多屏互动需要支持的终端设备比较多,为了保证实时传输速度,本文通过融合多个技术框架,并解决其中的效率等关键问题,最终实现了流畅稳定、使用便利的多屏互动。本文的主要工作和创新之处在于针对教室多屏互动场景中教师、学生、小组等多平台显示设备间一对多的同步分享内容需求,设计了软件解决方案的架构,流媒体服务端和客户端可切换,从而实现真正意义上的多屏互动;其次在获取显示内容后进行编码形成视频流,继而将视频流发送到推流器的缓存中,再通过推流器发送到接收端,结合Live555和VLC框架,并对Live555进行改进,解决Live555不支持从内存中读源的问题,设计一个能够读内存源的推流器,实现了多平台设备显示内容的互相推送;第三,为了保证清晰度和流畅度,对框架接口、编码技术、通信方式、流媒体服务、关键帧、码率控制、接收解码等进行了一定的改进和优化。在实际的未来教室典型设备配置的场景下进行的实验表明,本文实现的解决方案中的优化措施降低了宽带占用,有效减小了延时。该方案从接收端表现出的同步性、流畅性及清晰程度等方面,都表明其满足了课堂互动的实时性及质量要求。本文的解决方案近期将集成到云端一体化教学平台starC3中,并部署到智慧教室试用测试,随后进行更大规模的推广应用。
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单播,客户端,通信方式,优点

ＭＡＳＴＥＲ＇Ｓ邋ＴＨＥＳＩＳ逡逑采用单播方式时，系统都会单独建立一条数据传送通路，并发送一份独立的逡逑拷贝信息给每个需求该信息的用户。如图２．３所示：逡逑源二＾逦}逦客户’几逡逑客户机逡逑图２．３单播通信方式逡逑单播的优点是客户端与客户端之间都是相互独立的，并且每个客户端都可以逡逑进行接收通道的选择。单播还可以对网络服务进行个性化定制。单播的缺点是当逡逑客户数量较大时，由于其独立拷贝的特性，会给服务器和网络带来沉重的负担［３７］。逡逑２．３．２组播逡逑组播在网络技术中的应用越来越多，网上视频会议和网上视频点播都是采用逡逑这种方式。单播方式，是一对一的传播方式，，需要将数据包复制多个拷贝，以多逡逑个点对点的方式分别发送到需要的用户那里，这种方式是极不可取的；而广播方逡逑式是全网发送，不管用户是否需要，将数据包的单独一个拷贝发送给网络上的所逡逑有用户，上述两种方式严重浪费网络带宽。组播方式则很好的吸收了两者的优点，逡逑摈弃了两者的缺点１２８１１２９１。它既可以实现将数据一次性的传送到所有需要的那些客逡逑户

视频编码层,适配层,基本流,编码结构

２．４．２逦Ｈ．２６４基本结构逡逑视频编码层（ＶＣＬ）和网络适配层（ＮＡＬ）构成了邋Ｈ＿２６４基本流（ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ逡逑ｓｔｒｅａｍ，ＥＳ）结构。如图２．５所不为Ｈ．２６４的总体编码结构图。逡逑１５逡逑
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN919.8

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