Отчет о научно-исследовательской работе «Разработка методов и средств информационной поддержки образовательных процессов с применением перспективных технологий передачи и обработки данных»

Выводы

• 
  Проведена оценка критичности сервисов для функционирования ЕИС, как образовательного средства.
  
• 
  Построена математическая модель ЕИС, как совокупности аппаратных средств и программных сервисов. Приведено обоснование распределения программных сервисов по аппаратной базе.
  
• 
  На основании созданной модели сделаны предположения о возможных узких местах в аппаратной и сетевой компонентах ЕИС. Рассмотрение этих предположений с практической точки зрения вынесено в третью главу.
  
• 
  Открытая структура системы позволяет привлекать независимые группы разработчиков.
  

ИНТЕРНЕТ-ТЕЛЕВИДЕНИЕ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СРЕДЕ

Этапы развития Интернет-телевидения

1. 
   вещание в режиме эфира;
   
2. 
   вещание по запросу.
   

Работа в режиме постоянного телевещания

• 
  видеолекции;
  
• 
  дополнительные тематические фильмы;
  
• 
  новости;
  
• 
  семинары, мастер-классы;
  
• 
  трансляции;
  
• 
  телемосты.
  
  Видеолекции: материал по различным дисциплинам.
  
  Дополнительный тематический контент может быть представлен в разном виде, например, в виде фильмов, которые являются познавательными и не считаются частью лекционного материала.
  
  Новости представляют собой видео ролики, аналогичные новостным выпускам на традиционном телевидении, в которых сообщается о ближайших конференциях, выставках, семинарах, грантах и других событиях.
  
  Семинары, мастер-классы проводятся в прямом эфире. Каждый раз выбирается тема семинара, который ведет специалист в данной области. Зрители имеют возможность задать вопросы, получить консультацию по интересующему вопросу, используя интернет-пейджеры.
  

Видео по запросу

Если организован непрерывный режим работы Интернет-телевидения и решен основной вопрос – обеспечено наличие нужного контента, то становится возможным организовать сервис – видео по запросу (video-on-demand). Существует несколько вариантов реализации данного сервиса. Пользователь может просмотреть архив и выбрать контент по своим интересам, таким образом, у него нет необходимости ждать показа в эфире понравившейся программы, а достаточно только сформировать список предпочтений. Видео можно выбирать по разным критериям: по дате, по теме, по автору и т.д.

Данный режим вещания является полноценным телевидением через Интернет, но представляет собой лишь верхушку пирамиды и с него начинать развивать Интернет-телевидение очень сложно и при сильно ограниченных ресурсах – проблематично.

В режиме вещания по запросу весь контент предоставляется по заказу, причем это могут быть не только видео материалы, но и организация телемостов и трансляций. В таком случае, общедоступного контента нет, а есть только индивидуальный. В данном режиме работы особый интерес вызывают трансляции и телемосты по запросу, которые имеют множество применений.

Области применения телемостов и трансляций

Проблема дистанционного образования остается актуальной, и до конца не решенной. Использование возможностей трансляции через Интернет снимается ряд вопросов. Не всегда существует возможность получить образование в том городе или стране, где хочется. В этом случае такие мероприятия, как телемосты и трансляции могут оказаться необходимыми. Причем, возможна организация как одностороннего вещания (трансляция), так и введение элементов интерактивности, вплоть до двухстороннего взаимодействия (телемост). Таким образом, дополнительное и основное образование становятся более доступными.

Конечно, такой вид обучения не заменит квалифицированного преподавателя, но стоит учитывать, что не все ВУЗы разных городов имеют специалистов по необходимым дисциплинам, часто случается, что некоторые направления не закрыты, дисциплины читаются недостаточном объеме, в котором требуется. В таком случае Интернет-телевидение способствует поддержке образовательного процесса и повышению качества образования.

Данный вид сервиса интересен не только для ВУЗов, но и для организаций, которые направляют своих сотрудников на курсы повышения квалификации и прочие мероприятия дополнительного образования. Проведение обучения посредством телемостов (трансляций) уменьшает материальные затраты и позволяет приобщить к данному мероприятию более широкий круг сотрудников.

В условиях демографического кризиса для привлечения абитуриентов в ВУЗ можно устраивать телемосты со школами и другими средними учебными заведениями, т.е. проводить агитационные и профориентационные on-line курсы.

Работа в режиме «услуги по запросу», реализуется наиболее просто и не требует большого потока контента. Со второго режима работы можно перейти на первый.

Практическая реализация

В марте 2006 года на кафедре Электронно-вычислительной аппаратуры (ЭВА) Московского государственного института электроники и математики (МИЭМ) в рамках проекта «Единая информационная среда кафедры (ЕИС)» для проведения семинара потребовалось обеспечить большее количество мест для зрителей, чем позволяло помещение. Для передачи видеоизображения в соседнюю комнату был установлен сервер потокового вещания, поэтому наравне со зрителями в соседней комнате, трансляцию могли смотреть все, кто зашел по опубликованной в новостной ленте ссылке. Качество изображения приятно удивило зрителей и технологию было решено использовать как для внутренних трансляций, так и для проведения телемостов. Случай провести междугородний телемост представился в апреле 2006, телемост был организован с Педагогическим университетом им. Герцена (г. Санкт-Петербург).

На сегодняшний момент Интернет-телевидение на кафедре находится на первом этапе развития. Кафедра ЭВА организовывает трансляции и телемосты по заказу, а также практикует использование этих возможностей в учебном процессе, например, трансляции с защит курсовых работ проводятся в прямом эфире (Рис. 10), а записи публикуются на сервере и доступны через Интернет уже на следующий день.

Такие мероприятия положительно влияют на учебный процесс: студенты осознают, что они защищают свои работы перед огромной аудиторией; все, кто смотрит защиту, могут задавать вопросы студентам, что заставляет их задуматься о качестве своей работы и выступления. Видеоматериал с защит выкладывается в видео архив на сайт кафедры (video.auditory.ru ).

Организация трансляции

Для трансляции в настоящий момент используется технология Windows Media Services 9 Series.

Программная часть:

• 
  Windows Media 9 Series Streaming Server – сервер потокового видеовещания. Отвечает за получение видеопотока с кодировщиков и перенаправление его к зрителям, с одновременной записью на диск, формирует телеканалы из материала, содержащегося в архиве, а также обслуживает On-Demand запросы, поступающие с сайта видеокаталога.
  
• 
  Windows Media Encoder 9 – осуществляет кодирование видеосигнала с камеры в потоковый формат, пригодный для вещания через сеть. Поддерживая несколько типов источников видео, Encoder позволяет переключаться между несколькими камерами и/или передавать происходящее на рабочем столе компьютера. Кроме того, может осуществлять запись передаваемого потока локально на диск (для подстраховки, или когда нет возможности быстро получить доступ к записи, сделанной на стороне сервера).
  
• 
  Windows Media Player (WMP) 10 или 11 – используется для просмотра кафедральных телеканалов и записей. Отдельно стоит упомянуть технологию т.н. «встроенного» плеера (embedded media player), когда окно плеера встраивается в веб-страницу, делая просмотр доступным абсолютному большинству пользователей и создавая «эффект присутствия».
  

Аппаратная часть:

К оборудованию, используемому в системе кафедрального телевидения, требования различны. Так, для кодирования видеосигнала необходим мощный центральный процессор.

Конфигурация текущего «кодирующего» компьютера выглядит следующим образом:

• 
  AMD Athlon 64x 2800+;
  
• 
  512Mb RAM;
  
• 
  100 mbps UnLink.
  

Использовались видеокамеры:

• 
  Sony HDR-HC1E HDV Camcoder;
  
• 
  Canon XL1 DV Camcoder.
  

Конфигурация видеосервера:

• 
  Intel Celeron 1700MHz CPU;
  
• 
  256MB RAM;
  
• 
  20Gb IBM DTLA HDD;
  
• 
  100Mbit/s UpLink.
  

Рис. 4. Схема организации трансляции

При проведении телемостов возникли трудности. Задержка сигнала в прямом эфире составляет около 10 сек. в одну сторону. Изображение передается с разрешением 320×240, что является достаточным для Интернета, но не для традиционного телевидения. Для совмещения хорошего качества изображения и скорости передачи следует рассмотреть специализированное аппаратное обеспечение. Также для дизайнерского оформления видеопотока во время вещания в прямом эфире следует использовать аппаратный модуль для создания титров и эффектов. Решить эту задачу программным способом не представляется возможным в связи с отсутствием подходящего программного обеспечения.

Информационная панель

Информационная панель кафедры представляет собой обычный ЖК-монитор и колонки, установленные в холле кафедры над доской объявлений. Таким образом, каждый входящий на кафедру, сразу обращает на него внимание. Панель служит главным элементом, осуществляющим информационную и рекламную функции кафедрального телевидения. Изображение, которое видят зрители, является динамической HTML-страницей со встроенным видеоплеером Windows Media Player. Плеер воспроизводит эфир специального канала ЭВА-ТВ, а в правой части экрана расположен «бегущий столбец», который отображает последние новости с новостного сайта кафедры (http://news.auditory.ru), доступные через RSS-канал. Бегущая строка снизу предназначена для отображения наиболее важных, экстренных новостей, но пока не используется. Рис. 5 демонстрирует внешний вид панели и наглядно показывает предназначение элементов экрана.

Рис. 5

Эфир сетевого телеканала, демонстрируемый информационной панелью, содержит информацию о предстоящих событиях на кафедре, видеоотчёты о прошедших событиях (защите курсовых и дипломов, выступлениях на конференциях), рекламные ролики ресурсов информационной среды кафедры (http://www.auditory.ru), а также видеоматериал об общественной и внеучебной жизни кафедры (выезды на природу, походы и т.п.).

В моменты проведения сетевых телетрансляций телеканал информационной панели автоматически начинает передачу «живого» изображения с происходящего мероприятия, что позволяет ещё больше расширить список задач, решаемых с помощью этого элемента системы сетевого TV.