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摘 要传统的多媒体闭路教学系统传输的是模拟信号，需要铺设专门的线路，投资高，并且容易出故障。IP摄像机是一种新兴的网络视频设备，可以在互联网及局域网上作即时视讯或连续传输，现在已经广泛应用于安防行业。本文是讨论怎样把它应用于教育，结合VOD系统，方便快捷地构建数字化多媒体教学系统。
关键字 IP摄像机；多媒体教学系统；安防；数字化；VOD
中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1671-489X（2007）10－0073-03
Construct Digital Multimedia Instructional System with IP Cameras//Jin Tianze
Abstract Traditional closed-circuit television system used analog signals, they are transmitted by special circuitry, with high investment and easy to malfunctions. IP camera is a new device of web video, it can be used to instantaneous video and continuous output in Internet and LAN, which has been fully used in secure industry. This topic discusses how to use the IP camera in education area and integrate VOD system to construct digital multimedia instructional system.
Key words IP camera; multimedia instructional system; secure digital; VOD
Author’s address Guangdong University of Technology, Guangzhou 510520
1 IP网络摄像机简介
IP网络摄像机是内置有IP服务器，可以在互联网及区域网络上作即时视讯或连续传输的摄像机，与普通摄像机相比，IP网络摄像机内建Web server和CCD，从功能上说，它在内部增加了对模拟视频进行数字化处理的芯片，可以将数字化的视频信号转换成符合网络传输协议（如TCP/IP协议）的数据流，送到网上传输，远端的浏览者不需要任何专业软件，只要标准的网络浏览器监视其影像。每一个IP网络摄像机都有自己的IP网址、数据处理功能和内置的应用软件，可担当网络服务器、ftp服务器、ftp用户端和邮箱用户端，许多高级的IP网络摄像机还包括其特殊功能，比如移动探测、警报讯号输入/输出设备和邮件支持功能。
表1是瑞典的网络视频公司AXIS今年推出的AXIS 250S IP摄像机的参数，了解一下IP摄像机的主要软硬件组成及能实现的功能。
2.1 系统组成
（1）教室。需要2个IP地址：一台连接IP摄像机，记录视频信号；另外一个IP地址连接普通的计算机，再用投影把信号放到大屏幕上，可以实现普通的多媒体教学，还可以进行视频点播，以管理员的权限登陆也能控制IP摄像机。
（2）VOD服务器。实现视频点播功能，还可以存储IP摄像机传送来的信号。
（3）计算机（网络中的任一台计算机）。根据不同的登陆权限，可以控制IP摄像机，监控各个地方，把录制的视频信号存储到VOD服务器中，以供点播，还可以通过控制进行教学直播。
（4）如果IP摄像机拥有固定的IP地址，就可以实现远程实时监控。
2.2 数字化多媒体教学系统的技术特点
（1）技术先进：依托局域网和互联网，现在校园局域网大多数采用千兆光纤；另外，采用VOD系统和IP摄像机结合。
（2）功能完善：使用最新的IP摄像机，可以实现多路节目的直播和录制，并存放到VOD服务器上，可以实现视频的搜索。
（3）易于使用：该系统采用的是数字化的设计思想，操作简单，使用方便。
（4）运行稳定：VOD是一套很成熟的技术，运行稳定且管理和维护方便简洁；IP摄像机技术在安防领域已经得到了广泛的使用，技术已经很成熟。
2.3 数字化多媒体教学系统在教学中的应用
（1）记录教师授课情况：拥有管理员权限的人可以通过计算机查看教师授课情况，也可以通过控制软件将采集的视频信号保存到VOD视频服务器上，以便以后分析教师讲课的不足，提高教师的讲课能力，相当于实现了传统微格实验室的功能；各个班级可以自己观看优秀教师的讲课录像。
（2）实时公开课功能：可以将任意一路视音频信号切换到VOD系统上，这样其他教室的师生就可以通过计算机和投影屏幕进行实时的收看，实现教学资源共享及其最大限度的利用；可以在教学过程中实现对讲、广播功能，与教室内的老师或同学进行讲话，指导教学中的问题，提醒学生注意听课，非常方便快捷；提供分组广播的功能，可以对任意几个教室同时讲话。
（3）组建校园电视台，通过VOD系统完成校园电视节目对各个联网计算机的直播和转播。
（4）监视、监听教室情况：拥有管理员权限的人可通过计算机或监视器对教室内的教学情况、自习情况进行实时观看、监听，或者在考试中实现电子监考；也可以在家里或外地通过互联网和IP摄像机互联，实时对学校的情况进行监视。
2.4 与传统闭路电视双向交互系统相比的优点
通过IP 网络摄像机构建的数字化多媒体教学系统与传统闭路电视双向交互系统相比有很多优势，主要集中在以下几个方面：
（1）节省费用：传统闭路电视双向交互系统解决方案通常都需要复杂的系统，涉及到PC、附加软件和硬件、工作站，有时还有视频电缆系统；数字化多媒体教学系统不需要那些不必要的设备和安装投入，IP网络摄像机可以直接插到现有的数据网络中通过以太网得以应用；现在大多数学校都有先进的局域网，省去了闭路电视，大幅减少线材及人力费用；同时，IP 网络摄像机可以在PC上独立作业，图像可用标准网络浏览器读取，降低了成本。
（2）安装方便：IP网络摄像机具备了所有需要用来建立远程监控系统的构件；内置Web server功能，只需要接入以太网，分配一个地址，就可以通过网络直接实现远端监控、摄像，并随时用浏览器观察传输过来的图像；基于Web 的管理工具包括一些用户使用向导，可令用户快速按照需要进行应用设计，可多人同时监控多个点，可使用光纤远距离传输图像。
（3）系统性能高：画面设置灵活，可依应用环境不同及用户喜好自行设定画面的大小、解析度以及监控的地点，达到多点网络监控的目的；最高能够在网络上以每秒25帧的速度传送高质量的动态图像，图像分辨率最高可达720×576，达到DVD的分辨率，并支持多用户同时访问此视频服务器。
（4）在网络中使用和灵活集成：IP网络摄像机基于全球业界标准，可以与各种类型的以太网设备无缝连接，本系统就是IP摄像机和VOD系统的集成。
2.5 需要进一步完成的工作
现在IP摄像机主要应用于安防行业，开发的软件也是针对安防行业的，如果想实现以上多媒体教学系统的功能，必须开发出相应的软件，达到与学校原有的VOD系统无缝整合，更方便快捷地使用。需要开发的软件要实现以下功能：
（1）视频记录和上传功能：能控制某一个IP摄像机，并把录制内容按一定的分类存放到VOD视频服务器上，以便其他用户进行搜索、查询和观看，并且也能够实时观看，实现直播功能。
（2）管理：不同权限的用户有不同的功能，管理员可以监控每一个IP摄像机所能观测的教师、重点区域，并能远程控制云台和镜头，以便观测到详细的信息；普通用户只能查看VOD视频服务器上的信息，或者接收直播信号。
（3）便捷使用：软件基于B/S，只需要通过浏览器，局域网和因特网的每一台计算机都可以以不同权限登陆，进行管理或查看。
3 总结
随着教育信息化的发展，现在无论是高校还是中小学，都建立了比较先进的局域网，主干是千兆光纤，桌面是百兆，能够很好地传输大量的视频信号。利用IP摄像机构建数字化多媒体教学系统很容易，可以更大发挥网络的作用。
关键字 IP摄像机；多媒体教学系统；安防；数字化；VOD
中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1671-489X（2007）10－0073-03
Construct Digital Multimedia Instructional System with IP Cameras//Jin Tianze
Abstract Traditional closed-circuit television system used analog signals, they are transmitted by special circuitry, with high investment and easy to malfunctions. IP camera is a new device of web video, it can be used to instantaneous video and continuous output in Internet and LAN, which has been fully used in secure industry. This topic discusses how to use the IP camera in education area and integrate VOD system to construct digital multimedia instructional system.
Key words IP camera; multimedia instructional system; secure digital; VOD
Author’s address Guangdong University of Technology, Guangzhou 510520
1 IP网络摄像机简介
IP网络摄像机是内置有IP服务器，可以在互联网及区域网络上作即时视讯或连续传输的摄像机，与普通摄像机相比，IP网络摄像机内建Web server和CCD，从功能上说，它在内部增加了对模拟视频进行数字化处理的芯片，可以将数字化的视频信号转换成符合网络传输协议（如TCP/IP协议）的数据流，送到网上传输，远端的浏览者不需要任何专业软件，只要标准的网络浏览器监视其影像。每一个IP网络摄像机都有自己的IP网址、数据处理功能和内置的应用软件，可担当网络服务器、ftp服务器、ftp用户端和邮箱用户端，许多高级的IP网络摄像机还包括其特殊功能，比如移动探测、警报讯号输入/输出设备和邮件支持功能。
表1是瑞典的网络视频公司AXIS今年推出的AXIS 250S IP摄像机的参数，了解一下IP摄像机的主要软硬件组成及能实现的功能。
2.1 系统组成
（1）教室。需要2个IP地址：一台连接IP摄像机，记录视频信号；另外一个IP地址连接普通的计算机，再用投影把信号放到大屏幕上，可以实现普通的多媒体教学，还可以进行视频点播，以管理员的权限登陆也能控制IP摄像机。
（2）VOD服务器。实现视频点播功能，还可以存储IP摄像机传送来的信号。
（3）计算机（网络中的任一台计算机）。根据不同的登陆权限，可以控制IP摄像机，监控各个地方，把录制的视频信号存储到VOD服务器中，以供点播，还可以通过控制进行教学直播。
（4）如果IP摄像机拥有固定的IP地址，就可以实现远程实时监控。
2.2 数字化多媒体教学系统的技术特点
（1）技术先进：依托局域网和互联网，现在校园局域网大多数采用千兆光纤；另外，采用VOD系统和IP摄像机结合。
（2）功能完善：使用最新的IP摄像机，可以实现多路节目的直播和录制，并存放到VOD服务器上，可以实现视频的搜索。
（3）易于使用：该系统采用的是数字化的设计思想，操作简单，使用方便。
（4）运行稳定：VOD是一套很成熟的技术，运行稳定且管理和维护方便简洁；IP摄像机技术在安防领域已经得到了广泛的使用，技术已经很成熟。
2.3 数字化多媒体教学系统在教学中的应用
（1）记录教师授课情况：拥有管理员权限的人可以通过计算机查看教师授课情况，也可以通过控制软件将采集的视频信号保存到VOD视频服务器上，以便以后分析教师讲课的不足，提高教师的讲课能力，相当于实现了传统微格实验室的功能；各个班级可以自己观看优秀教师的讲课录像。
（2）实时公开课功能：可以将任意一路视音频信号切换到VOD系统上，这样其他教室的师生就可以通过计算机和投影屏幕进行实时的收看，实现教学资源共享及其最大限度的利用；可以在教学过程中实现对讲、广播功能，与教室内的老师或同学进行讲话，指导教学中的问题，提醒学生注意听课，非常方便快捷；提供分组广播的功能，可以对任意几个教室同时讲话。
（3）组建校园电视台，通过VOD系统完成校园电视节目对各个联网计算机的直播和转播。
（4）监视、监听教室情况：拥有管理员权限的人可通过计算机或监视器对教室内的教学情况、自习情况进行实时观看、监听，或者在考试中实现电子监考；也可以在家里或外地通过互联网和IP摄像机互联，实时对学校的情况进行监视。
2.4 与传统闭路电视双向交互系统相比的优点
通过IP 网络摄像机构建的数字化多媒体教学系统与传统闭路电视双向交互系统相比有很多优势，主要集中在以下几个方面：
（1）节省费用：传统闭路电视双向交互系统解决方案通常都需要复杂的系统，涉及到PC、附加软件和硬件、工作站，有时还有视频电缆系统；数字化多媒体教学系统不需要那些不必要的设备和安装投入，IP网络摄像机可以直接插到现有的数据网络中通过以太网得以应用；现在大多数学校都有先进的局域网，省去了闭路电视，大幅减少线材及人力费用；同时，IP 网络摄像机可以在PC上独立作业，图像可用标准网络浏览器读取，降低了成本。
（2）安装方便：IP网络摄像机具备了所有需要用来建立远程监控系统的构件；内置Web server功能，只需要接入以太网，分配一个地址，就可以通过网络直接实现远端监控、摄像，并随时用浏览器观察传输过来的图像；基于Web 的管理工具包括一些用户使用向导，可令用户快速按照需要进行应用设计，可多人同时监控多个点，可使用光纤远距离传输图像。
（3）系统性能高：画面设置灵活，可依应用环境不同及用户喜好自行设定画面的大小、解析度以及监控的地点，达到多点网络监控的目的；最高能够在网络上以每秒25帧的速度传送高质量的动态图像，图像分辨率最高可达720×576，达到DVD的分辨率，并支持多用户同时访问此视频服务器。
（4）在网络中使用和灵活集成：IP网络摄像机基于全球业界标准，可以与各种类型的以太网设备无缝连接，本系统就是IP摄像机和VOD系统的集成。
2.5 需要进一步完成的工作
现在IP摄像机主要应用于安防行业，开发的软件也是针对安防行业的，如果想实现以上多媒体教学系统的功能，必须开发出相应的软件，达到与学校原有的VOD系统无缝整合，更方便快捷地使用。需要开发的软件要实现以下功能：
（1）视频记录和上传功能：能控制某一个IP摄像机，并把录制内容按一定的分类存放到VOD视频服务器上，以便其他用户进行搜索、查询和观看，并且也能够实时观看，实现直播功能。
（2）管理：不同权限的用户有不同的功能，管理员可以监控每一个IP摄像机所能观测的教师、重点区域，并能远程控制云台和镜头，以便观测到详细的信息；普通用户只能查看VOD视频服务器上的信息，或者接收直播信号。
（3）便捷使用：软件基于B/S，只需要通过浏览器，局域网和因特网的每一台计算机都可以以不同权限登陆，进行管理或查看。
3 总结
随着教育信息化的发展，现在无论是高校还是中小学，都建立了比较先进的局域网，主干是千兆光纤，桌面是百兆，能够很好地传输大量的视频信号。利用IP摄像机构建数字化多媒体教学系统很容易，可以更大发挥网络的作用。