1、.：.；多媒體電子教室輔助軟體模組之研發(fā)產(chǎn)學(xué)協(xié)作計(jì)畫(huà)吳家麟、陳文進(jìn)、黃肇雄、歐陽(yáng)明臺(tái)灣大學(xué)資訊工程學(xué)系通訊與多媒體實(shí)驗(yàn)室一、前言自從90年代初期多媒體開(kāi)始出現(xiàn)在個(gè)人電腦上之後，這項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)逐漸對(duì)個(gè)人的生活產(chǎn)生影響，而不再單純被視為一種娛樂(lè)的型態(tài)。在這二十世紀(jì)的最後五年，人們開(kāi)始思索如何將電腦和電腦之間連接起來(lái)，達(dá)成資料的共享的目的。截自目前為止，全球資訊網(wǎng)World Wide Web，WWW已經(jīng)成為網(wǎng)際網(wǎng)路Internet上資料傳輸量最大的網(wǎng)路資訊傳輸服務(wù)工具；而美國(guó)柯林頓政府大力提倡的國(guó)家資訊基礎(chǔ)建設(shè)National Information Infrastructure， NII計(jì)劃也

2、正顯示多媒體通訊Multimedia Communication的時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。我國(guó)也由行政院召集成立推動(dòng)小組，主導(dǎo)NII計(jì)劃的進(jìn)行。更重要的是，這種技術(shù)的進(jìn)步將會(huì)深化到每一個(gè)家庭，每一部電腦，因此每個(gè)人只需經(jīng)由電腦即可和全世界連接，達(dá)成“資訊在彈指之間Information at your fingertips的夢(mèng)想。隨著網(wǎng)路地球村的成形，需求重新定義的，不只是任務(wù)和生活形態(tài)，還有“教育。二、研討過(guò)程基於本研討群對(duì)於虛擬實(shí)境相關(guān)技術(shù)多年的研討發(fā)展成果，因此不同於普通的多媒體應(yīng)用，而將本研討計(jì)劃定位於具有虛擬實(shí)境特征的多媒體電子教室。本計(jì)劃的主要目的即在於研討如何整合多媒體網(wǎng)路、電腦繪圖、多媒

3、體資料庫(kù)以多媒體資料壓縮等技術(shù)，建構(gòu)一個(gè)友善的、有效的、不受區(qū)域及時(shí)間限制的多媒體電子教室。我們規(guī)劃的方向乃是參考時(shí)下的學(xué)習(xí)方式，因此在此環(huán)境中特針對(duì)電子教室Digital Classroom研發(fā)相關(guān)的教學(xué)輔助軟體模組，包括：多媒體網(wǎng)路模組、多媒體文件瀏覽器、多媒體筆記工具、音訊會(huì)議系統(tǒng)、夢(mèng)幻美術(shù)館系統(tǒng)以及虛擬實(shí)境系統(tǒng)等。圖一顯示的即是本計(jì)畫(huà)所提出的電子教室之系統(tǒng)架構(gòu)圖。EMBED MSDraw * mergeformat圖一 多媒體電子教室系統(tǒng)架構(gòu)圖在多媒體電子教室中，老師可透過(guò)電腦和位於不同地點(diǎn)的學(xué)生作雙向性的溝通，以達(dá)到傳道、授業(yè)、解惑的目的。在授課工具方面，老師可以經(jīng)由運(yùn)用共享多媒體文

4、件瀏覽器，透過(guò)全球資訊網(wǎng)WWW作精彩的解說(shuō)，並且運(yùn)用共用白板來(lái)書(shū)寫(xiě)資料。而學(xué)生可在網(wǎng)路環(huán)境下、透過(guò)多媒體筆記系統(tǒng)，一面學(xué)習(xí)，一面作筆記，並經(jīng)由音訊會(huì)議系統(tǒng)和老師作雙向的溝通。此外，夢(mèng)幻美術(shù)館系統(tǒng)及虛擬實(shí)境系統(tǒng)可使學(xué)生處?kù)兑粋€(gè)預(yù)設(shè)的虛擬環(huán)境中，自在的悠遊其間參觀(guān)美術(shù)品或進(jìn)行日常生活會(huì)話(huà)演練等，提供了一個(gè)生動(dòng)、活潑的教學(xué)環(huán)境。此一多媒體電子教室的開(kāi)發(fā)，確可突破時(shí)空的限制，達(dá)到教育資源共享，並提供符合網(wǎng)際網(wǎng)路時(shí)代的學(xué)習(xí)環(huán)境。電子教室之概念乃是如圖二所示，由教務(wù)處、老師、以及學(xué)生三大部份所組成。教務(wù)處乃是一管理電子教室系統(tǒng)資源之程式，它負(fù)責(zé)系統(tǒng)資源之分配，並儲(chǔ)存各種課程之相關(guān)資料，如上課時(shí)間、授課老師

5、、修課學(xué)生資料等。當(dāng)上課時(shí)間到了時(shí)，教務(wù)處程式會(huì)產(chǎn)生此課程之虛擬教室Virtual Classroom Object，以供老師及學(xué)生做報(bào)到的動(dòng)作，當(dāng)老師及學(xué)生都報(bào)到之後，此系統(tǒng)便會(huì)建立此課程之群播頻道Multicast channels，使得一切的課程參與者彷彿在同一教室上課一樣。圖二 電子教室概念圖電子教室的操作方式可分為以下幾種：正常教學(xué)：在此方式下，老師透過(guò)網(wǎng)路將教學(xué)資料傳送給學(xué)生，教學(xué)資料能夠包括老師的聲音、投影片、白板、教科書(shū)等。學(xué)生發(fā)問(wèn)：學(xué)生可經(jīng)由按發(fā)問(wèn)鈕通知老師，經(jīng)老師認(rèn)可後，學(xué)生即可透過(guò)群播頻道Multicast channel發(fā)問(wèn)，而其它學(xué)生亦能聽(tīng)到問(wèn)題。實(shí)況演練：學(xué)生可利用

6、結(jié)合虛擬實(shí)境Virtual Reality及虛擬角色合成Announcement技術(shù)之實(shí)況演練工具，在本人的電腦上做諸如英語(yǔ)教學(xué)之實(shí)況練習(xí)，並將練習(xí)結(jié)果的評(píng)估傳給老師。進(jìn)行表決：在有些時(shí)候，老師必須徵詢(xún)學(xué)生們對(duì)一議題的看法，以便做決定；因此，系統(tǒng)中亦提供了類(lèi)似投票功能的表決工具，讓老師可以透過(guò)這項(xiàng)工具，搜集學(xué)生的意見(jiàn)。三、研討成果本計(jì)畫(huà)之具體成果可歸納如下：多媒體文件共享瀏覽工具多媒體文件共享瀏覽工具圖三是一套適合教學(xué)方式下，進(jìn)行網(wǎng)際網(wǎng)路上文件瀏覽與共享的瀏覽器?？商峁├蠋熢谡n堂上，當(dāng)作投影片，教科書(shū)或參考資料的顯示區(qū)，也可由學(xué)生在課後複習(xí)運(yùn)用。此系統(tǒng)具備功能：1援助HTML 3.0的多媒體超

7、鏈結(jié)文件標(biāo)準(zhǔn)。2援助VRML 2.0的虛擬實(shí)境模型語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)。3具備中文字型顯示才干。4援助四種影像格式GIF，JPEG，PPM與PGM，三種聲音格式MPEG LAYER-II Audio，Wave，Audio，及二種視訊格式Frame-Based Animation及MPEG-I Video的多媒體播放才干。圖三 多媒體共享瀏覽器圖四 語(yǔ)音會(huì)議工具語(yǔ)音會(huì)議工具語(yǔ)音會(huì)議工具圖四允許老師與學(xué)生直接以聲音溝通，以彌補(bǔ)文字表達(dá)之缺乏。老師可以掌握上課的狀況，學(xué)生也可以隨時(shí)向老師提出問(wèn)題，使教學(xué)達(dá)到事半功倍之效。此系統(tǒng)功能：1可允許許多人同時(shí)討論。2可在不同平臺(tái)上執(zhí)行。筆記工具和考試工具 筆記工具圖五a

8、圖五b在遠(yuǎn)距教學(xué)的環(huán)境中，筆記工具可提供學(xué)生隨時(shí)記錄上課內(nèi)容與心得，或拷貝教材片段，製作上課筆記。課後可存取筆記內(nèi)容，並加以編排整理。圖五a筆記記錄工具圖五b筆記播放工具考試工具圖六提供老師針對(duì)某議題或上課內(nèi)容，搜集學(xué)生意見(jiàn)，或評(píng)量學(xué)習(xí)成果。並以DES與RSA加密，確保考試之公平性。圖六 考試工具(四) T.120系統(tǒng)T.120為ITU所制定的網(wǎng)路通訊協(xié)定標(biāo)準(zhǔn)， 其制定目的乃是對(duì)於跨平臺(tái)之網(wǎng)路架構(gòu) (ISDN、CSDN、PSDN、PSTN)， 制定網(wǎng)路堆疊中各層的標(biāo)準(zhǔn)， 提供不同運(yùn)用者實(shí)作出符合T.122 / T.125MSC及T.124GCC等標(biāo)準(zhǔn)的上層運(yùn)用者服務(wù)程式。提供多點(diǎn)通訊的模組MS

9、C中可提供可靠的多點(diǎn)資料傳送， 以援助上層一切標(biāo)準(zhǔn)與非標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程式協(xié)定。在網(wǎng)路控制臺(tái)(圖七)這個(gè)模組中GCC提供系統(tǒng)管理會(huì)議及終端機(jī)控制的功能， 並提供node controllerNC來(lái)提供會(huì)議系統(tǒng)的管理的人機(jī)介面。在T.126的部份， 本系統(tǒng)提供一個(gè)共享視窗(圖八)的功能， 其中包括共享視窗任務(wù)區(qū)的開(kāi)啟與關(guān)閉， 讓運(yùn)用者可在任務(wù)區(qū)中作圖、修正等功能， 並提供Bitmap圖檔載入、儲(chǔ)存與移動(dòng)的功能。(五) T.120分析儀為了解所發(fā)展的T.120系統(tǒng)能否真正符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，還必須要做與其他相關(guān)產(chǎn)品的互通性測(cè)試，而T.120分析儀(圖九)就是一個(gè)必要的輔助工具。T.120分析儀是用來(lái)分析網(wǎng)路上

10、所傳各式封包的內(nèi)容，以輔助網(wǎng)路程式設(shè)計(jì)者分析資料及發(fā)展系統(tǒng)。(1) T.120分析儀除了可以收取網(wǎng)路上一切的資料外，還可以分析T.120各協(xié)定的功能包含T.123，MCS，GCC，T.126 Share Board， 並能動(dòng)態(tài)的展現(xiàn)T.120各層次的傳輸情形與結(jié)果， 以分析各產(chǎn)品的協(xié)定差異， 達(dá)到對(duì)協(xié)定標(biāo)準(zhǔn)的落實(shí)。(2) 目前著重分析的產(chǎn)品以Farsite為主， 此產(chǎn)品為目前世界上被運(yùn)用最廣泛的T.120軟體; 藉由與此產(chǎn)品的互通勝利， 可以更容易地達(dá)成與其它產(chǎn)品的互通。 目前發(fā)展的T.120分析儀可以分析網(wǎng)路上的資料， 分別以Ethernet Frame、IP Packet， 和TCP St

11、ream各層通訊協(xié)定表示其header各欄位與內(nèi)容， 其餘各層次模組將陸續(xù)完成。圖七 T.120 網(wǎng)路控制臺(tái)圖八 T.126 共享視窗圖九 T.120 分析儀之輸出畫(huà)面(六)夢(mèng)幻美術(shù)館夢(mèng)幻美術(shù)館的主要功能在於提供運(yùn)用者一個(gè)三度空間的環(huán)境漫遊系統(tǒng)，以及可以360度觀(guān)賞物體的工具，讓運(yùn)用者真正感遭到行走於美術(shù)館內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)。此系統(tǒng)所運(yùn)用的工具可分為兩大項(xiàng)：1. PhotoVR全景影像編輯展現(xiàn)工具圖十(1) 可接合照片，以合成一JPEG格式之全景影像環(huán)。(2) 可連接數(shù)個(gè)全景影像環(huán)及設(shè)定ObjectViewer連結(jié)點(diǎn)。(3) 援助Win95單機(jī)版及Netscape 3.0 plug-ins，可在WWW漫

12、遊。(4) 可讀取商業(yè)產(chǎn)品PanoVR之檔案。(5) 具anti-aliasing功能，以提昇影像品質(zhì)。2. Object Viewer 物品編輯展現(xiàn)工具圖十一 (1) 可消除物件以外之背景，並產(chǎn)生一連串的物品360度影像。(2) 援助Win95單機(jī)版及Netscape 3.0 plug-ins，可在WWW瀏覽。(3) 已與PhotoVR整合。圖十 PhotoVR全景影像編輯展現(xiàn)工具圖十一 Object Viewer 物品編輯展現(xiàn)工具七夢(mèng)幻劇場(chǎng)夢(mèng)幻劇場(chǎng)的主要功能在提供運(yùn)用者學(xué)習(xí)語(yǔ)言的互動(dòng)環(huán)境。透過(guò)提供的語(yǔ)音辨正技術(shù)，讓運(yùn)用者反覆練習(xí)發(fā)音；而臉部表情合成技術(shù)，則提供了更人性化的人機(jī)介面。在夢(mèng)幻劇

13、場(chǎng)中所運(yùn)用的工具可分為兩項(xiàng)：語(yǔ)音學(xué)習(xí)工具及表情語(yǔ)調(diào)編輯工具。語(yǔ)音學(xué)習(xí)工具可由老師預(yù)錄數(shù)句片語(yǔ)。2學(xué)生可針對(duì)這些片語(yǔ)重覆練習(xí)發(fā)音，此工具會(huì)自動(dòng)將學(xué)生和老師的發(fā)音作比較，藉此給定學(xué)生一個(gè)分?jǐn)?shù)。(3) 主要是判斷發(fā)音上的音調(diào)能否準(zhǔn)確。(4) 對(duì)不同個(gè)人間的聲音差異作normalization處理，以降低因人而異的影響。表情語(yǔ)調(diào)編輯工具在一張靜止的臉部照片上，應(yīng)用肌肉模型，參與控制線(xiàn)，藉由修正控制線(xiàn)以產(chǎn)生不同的表情。(2) 已和語(yǔ)言學(xué)習(xí)工具整合，在老師發(fā)音時(shí)，可配協(xié)作出相對(duì)應(yīng)的表情，添加運(yùn)用者學(xué)習(xí)的興趣。 圖十二 表情編輯工具四、檢討與評(píng)估在國(guó)外相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)況方面，近來(lái)電腦界的龍頭之一微軟公司Mi

14、crosoft推出NetMeeting系統(tǒng)，其所著重的也是在網(wǎng)際網(wǎng)路上作多方面的通話(huà)和軟體共享，再配合共用白板，其目的與本計(jì)畫(huà)大致相符。唯其所採(cǎi)用的共享方式為圖形共享，需求較大的頻寬，無(wú)法透過(guò)電話(huà)線(xiàn)作連接，而且所能共享的程式亦限於個(gè)人電腦上，無(wú)法在其他平臺(tái)達(dá)成共享的效果。而本計(jì)畫(huà)所實(shí)作出來(lái)的多媒體文件瀏覽器採(cǎi)用的共享方式為訊息共享，故僅需極小之頻寬便可達(dá)到共享功能，而且採(cǎi)用Java為發(fā)展工具，具有跨平臺(tái)之特性，一舉解決上述兩大難題。除了上述兩項(xiàng)差別外，最重要的是本計(jì)畫(huà)所研發(fā)的系統(tǒng)是一套完好的教學(xué)工具，可瀏覽由HTML所製作的教材。在國(guó)內(nèi)方面，交通大學(xué)資訊科學(xué)系所發(fā)展的CORALcooperat

15、ively remotely accessible learning系統(tǒng)亦可作到瀏覽教材的功能。惟本計(jì)畫(huà)所發(fā)展的系統(tǒng)可透過(guò)共享環(huán)境使老師與學(xué)生同時(shí)瀏覽一份文件，達(dá)成線(xiàn)上教學(xué)的目的；而CORAL系統(tǒng)則是強(qiáng)調(diào)離線(xiàn)教學(xué)，亦即學(xué)生本人上站瀏覽老師所作的教材，但亦可透過(guò)視聽(tīng)視窗audiovideo window或白板whiteboard與線(xiàn)上他人作即時(shí)的溝通，或利用共同筆記本share notebook留言給他人。在未來(lái)系統(tǒng)發(fā)展上，CORAL的許多功能，尤其在教材的設(shè)計(jì)及學(xué)生間的討論等，都值得我們借鏡。五、結(jié)語(yǔ)本計(jì)畫(huà)除了專(zhuān)為電子教室所需特性量身定做之外，尚有以下特點(diǎn)：在共享文件瀏覽器及其輔助工具方面，以

16、Java為開(kāi)發(fā)的程式語(yǔ)言，具有跨平臺(tái)的執(zhí)行才干，也能展現(xiàn)多媒體文件包括視訊於不同的作業(yè)平臺(tái)上。除了語(yǔ)言會(huì)議及共享瀏覽器之外，也提供學(xué)生筆記工具，以利學(xué)習(xí)。提供漫遊美術(shù)館及實(shí)況演練功能，使學(xué)生以互動(dòng)的方式，身歷其境地學(xué)習(xí)以加深印象。一切工具為國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)，可發(fā)揮的空間大且修正時(shí)較有彈性。整體而言，本計(jì)畫(huà)所能夠遭遇到的問(wèn)題除了技術(shù)上的研發(fā)外，最大的壓力將是來(lái)自國(guó)外功能類(lèi)似的產(chǎn)品能夠於近年出現(xiàn)，如微軟公司全力推動(dòng)的Microsoft ActiveX計(jì)畫(huà)，其主要且較完好的規(guī)格及產(chǎn)品可望在一九九八年完成，這個(gè)產(chǎn)品預(yù)計(jì)將會(huì)對(duì)網(wǎng)路相關(guān)市場(chǎng)有相當(dāng)大的衝擊。本計(jì)畫(huà)之產(chǎn)品也不例外，但經(jīng)本研討群仔細(xì)分析觀(guān)察比較本計(jì)畫(huà)和ActiveX及其衍生產(chǎn)品，雖然在底層架構(gòu)上兩者採(cǎi)取同一標(biāo)準(zhǔn)，但是設(shè)計(jì)理念上有較大的區(qū)隔，在市場(chǎng)定位上亦如是。區(qū)隔如下：ActiveX不是專(zhuān)為電子教室而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，並不能對(duì)電子教室的功能作最正確化。ActiveX加上微軟Explore 3.0所成之共享瀏覽器，並不會(huì)對(duì)共享