基于虚拟显卡的网络教学系统设计与实现

2009-10-13 作者: 卢恩姿 来源: 万方数据

关键字: 虚拟显卡 网络 教学系统 

网络教学,即通过网络或借助于物理媒体和网络应用软件相结合的一种教学活动模式,本文提出一种基于虚拟显卡的屏幕信息抓取技术的思想,并给出网络教学系统的解决方案。

  3、系统主要功能模块设计及实现

  根据系统设计的目标和系统功能设计,将整个系统平台划分成若干核心功能模块.这些功能模块都町以单独开发调试以便于分工合作,当这些核心功能模块都实现后进行集合,分别进行教师机程序集合和学生机程序集合,最后进行联合调试陶,该系统町分成下列几个核心功能模块。

  3.1核心功能模块简介

  3.1.1屏幕抓图模块

  该模块的主要日标功能是抓取教师机的屏幕指定教学区域数据。指定教学区域的原因是,因为在这个系统中,学生机仅仅可以看到教师机的教学课件部分.而教师机的控制管理部分在学生机是不可以看到的;并且将这些数据存放到指定的公共变量中以供其他函效访问。如接下来的数据压缩、数据传输等。在该部分中。为了使教师机的教学区域全部被抓取,采用抓取指定控件的方法。

  本文采用“虚拟显卡”的屏幕抓图技术来实现。Mirror driver是Windows NT下的一种镜像驱动,对于虚拟显卡驱动(Mirror Display driver)系统.发往物理显卡的所有命令也同样发送给Mirror Di印hydriV口,口J以在Mirror Display driver中模拟出当前系统的显示内容,因此称之为mirror。利用这个特性.就能很方便的捕获到当前屏幕的内容以及系统委绘制的Ⅸ域(变化部分)。是一种速度很快的截屏方法。

  3.1.2数据压缩模块

  该模块功能是对上一模块抓取的图像数据进行压缩,以便为后面的数据传输做准备。考虑到目前的网络带宽对多媒体数据传输带来的滞后问题,使用了压缩技术。可以使数据量大大减少。从而使得传输的速度大大提高。

  位图图像是围像文件格式存储的主要形式,它通过定义一个长·宽的二维矩阵.使图像的每一个像素点对应于矩阵中的一个坐标位置(X。Y).全部图像的像素点组成了长t宽矩阵的数据流(也称原始位图图像),为了减少数据的冗余,往往采用固定的格式和压缩算法把原始图像存储为位图格式的图像文件;在图像处理领域,由于显示的图像具有很小的随机性。它所使用的颜色限于全部调色板很小的一部分.而且往往在一小块很小的区域重复出现相同和相似的像素字节,而不是平均分配到整个显示区域,因此,位图图像很适合于压缩处理。目前,数据压缩算法很多,压缩效率也不尽相同。压缩又分为有损压缩和无损压缩两类。无损压缩就是经过压缩处理后的数据所表示的信息没有发生改变.但其压缩率很有限,有损压缩则以损失一部分次要数据为代价,来提高压缩率,经过分析本系统是在局域网中运行。所以就采用了无损压缩算法JPEG算法。

  3.1.3数据广播

  该模块实现了将教师机获取的并经过压缩处理的图像数据广播到每一台学生机上,以达到教学的目的。这样一来,网络教学的初步功能已经实现。即学生机已经可以看到教师机的授课内容。

  套接字SOCKET的通信方式有两种.即一个是面向连接的流式SOCK_STREM和面向无连接的报式SOCK_DGRAM。它们之间的区别在于前者在每一次完整的数据传输过程中都要经过建立连接、使用连接、终止连接的过程,在数据的传输过程中,各数据分组不携带目的地址,而使用连接号(ConnectID);而后者则以数据撤的方式进行信息的传递,每个分组都携带完整的目的地址,各分组在系统中独立传递,且不保证分组的先后顺序.不进行分组出错的恢复与重传。

  在本系统中传输屏幕数据时.经过分析,采用了数据报UDP无连接的传输方式.这样做的原因是减少CPU的消耗。无论多少学牛都只要一次发送操作就可以了,并且即使出现一些数据报丢失。学生机只会出现一闪Ifli过的乱屏而已,不会造成太大的后果。

  3.1.4终端控制

  此功能模块的功能是实现在授课过程中对听课学生机发送的消息的控制。如在授课的过程中.学生机要求提问不懂的问题或在教师机的授课过程中插入了提问,学生机答题的情况,即下一模块的电子举手的控制。

  3.1.5电子举手

  电子举手是在教师机授课或提问的过程中。学生机被动或主动地向教师机提出要求答题或提fnl问题的申请的一个动作。

  3.2教师机学生机功能集成

  这是该系统的最后一个阶段,即将各功能模块继成为一体。教师机功能集成的主要任务是将备功能模块集成为教师机程序.提供方便统一的用户接口界面,例如:窗口、菜单、图标、快捷键等。该项任务包括集成环境的控制、教师机的状态控制、学生机的登录控制与身份验证等。

  学生机功能的主要任务是将各功能模块集成为学生机程序.提供方便、统一的用户接口界面,例如:窗口、菜单、图标、快捷键等。该项任务包括集成环境的控制、学生机的状态控制,学生登录的控制,序列化等。

  4、结语

  近年来,随着技术的发展,网络教学系统使用的屏幕图像捕获方案越来越高效.本文提出的虚拟显卡正是提供这样一种新的思路。但因这些软件对于网络的依赖性都非常高.再高效的算法也需要优良的通信协议配合。相信在不久的将来,在保证高速的前提下,能够获得高分辨率的域质,使网络的各类应用达到更好的效果。




责任编辑:熊东旭