多媒體講解呈現播放器於PDA行動裝置之設計及製作

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(1)國立交通大學資訊科學與工程研究所碩士論文多媒體講解呈現播放器於 PDA 行動裝置之設計及製作. The Design and Implementation of a Multimedia Lecturing Presentation Player under PDA Mobile Device. 研究生：謝佳成指導教授：陳登吉. 教授. 中華民國九十六年七月.

(2) 多媒體講解呈現播放器於 PDA 行動裝置之設計及製作 The Design and Implementation of Multimedia Lecturing. Presentation Player under PDA Mobile Device. 研究生：謝佳成. Student：Chia-Cheng Hsieh. 指導教授：陳登吉. Advisor：Dr. Deng-Jyi Chen. 國立交通大學資訊科學與工程研究所碩士論文. A Thesis Submitted to Institute of Computer Science and Engineering College of Computer Science National Chiao Tung University in partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master in Computer Science July 2007 Hsinchu, Taiwan, Republic of China. 中華民國九十六年七月.

(3) 多媒體講解呈現播放器於 PDA 行動裝置之設計及製作. 學生：謝佳成. 指導教授：陳登吉博士. 國立交通大學資訊工程學系碩士班摘要網路基礎建設的普遍，包括有線網路、無線網路，造就了隨處可上網，隨處可學習的環境，於是數位學習漸漸朝向行動學習蓬勃發展。藉由這些網路基礎建設，使網際網路資源無遠弗屆、隨手可得，學習者可使用 PDA 透過網路基礎建設，擷取多媒體講解呈現之學習教材，加以閱讀及學習，以達行動學習之效果。多媒體講解呈現應用於學習教材，吸引力強。一般都經由計算能力比較強的 PC 來錄製多媒體講解呈現。若要給 PDA 觀看的多媒體講解呈現，則內容提供者須要額外製作 PDA 版本的多媒體講解呈現，增加內容提供者的額外負擔。學習者已可以利用現成 PC 端的多媒體講解呈現播放器，觀看並學習。本研究探討多媒體講解呈現內容協調至 PDA 端的機制，使 PC 端的多媒體講解呈現可以用最少的成本而可以在 PDA 端觀看及學習。本研究實作一個 PDA 多媒體講解呈現播放器，將 PC 端播放器的程式移植至 PDA 端，在移植的過程中，探討 PC 端與 PDA 端的系統資源、程式語法及支援程式庫的差異，比較後實作之，使 PC 端可觀看的多媒體講解呈現之學習教材，同樣可以在 PDA 端上觀看，以期達到學習教材隨處可得，隨時可學習的理想。. i.

(4) The Design and Implementation of Multimedia Lecturing Presentation Player under PDA Mobile Device. Student: Chia-Cheng Hung. Advisor: Dr. Deng-Jyi Chen. Department of Computer Science and Information Engineering National Chiao Tung University. Abstract The popularity of network infrastructure, including wired、wireless network resulting ubiquitous networking and ubiquitous learning environment. So Electronic Learning has been developed prosperously toward Mobile Learning. By the mature network infrastructure and Internet resource, users can easily access variable contents from website. Learners can use PDA via Internet infrastructure to acquire the multimedia lecturing contents for learning through wireless manner. While multimedia lecturing presentation was applied to learning contents, that is attractive. In general, these multimedia lecturing contents are usually produced under PC which has much more computing power. For PDA readers, content providers have to produce multimedia lecturing contents for PDA version and that costs some extra overhead. Learners can use the existing player of multimedia lecturing presentation under PC to read and learn. In this research, we discuss the mechanism of multimedia lecturing content adaptation from PC to PDA such that multimedia lecturing contents from PC can be read and learned by using PDA, too. In this research, we implement a player of PDA version for the multimedia lecturing content creation tool. We port the player programs of PC version into PDA version. During the porting, we discuss the differences of system resource, program grammar, and supportive libraries between PC and PDA, then bridge and implement these differences into PDA player. Make the multimedia lecturing learning material from PC can also be read from PDA, expectedly, achieve the goal of ubiquitous learning material and ubiquitous learning.. ii.

(5) 誌謝本論文承蒙指導教授陳登吉老師的耐心指導及細心教誨之下，幫助我解決許多難題與盲點，論文得以順利完成，在此敬上無限謝意及感激。在研究所二年的時光中，於軟體工程實驗室各位學長姐和學弟妹的歡樂相伴與教學相長下，在學習與研究時受益匪淺，也感謝所有曾經教導過我、幫助過我的師長及朋友，認識你們真是我一生中的福氣。最後，感謝養育我、有遠見的母親和可愛的妹妹，有你們的支持與幫忙，給予我背後最大的支柱。期許自己於未來的人生路上，能盡一己微薄之力造福社會人群。. iii.

(6) 目錄摘要.................................................................................................................................i Abstract.........................................................................................................................ii 誌謝.............................................................................................................................. iii 目錄...............................................................................................................................iv 表目錄 .........................................................................................................................vii 圖目錄 ....................................................................................................................... viii 一、緒論 .....................................................................................................................1 1.1 研究動機與目標 ...........................................................................................1 1.2 研究方法與步驟 ...........................................................................................1 1.3 研究範圍 .......................................................................................................2 1.4 章節概要 .......................................................................................................3 二、相關研究與探討 .................................................................................................4 2.1 內容協調(Content Adaptation) ...............................................................4 2.1.1 內容協調運作架構 ...........................................................................4 2.1.2 內容協調項目 ...................................................................................5 2.2 行動學習 .......................................................................................................7 2.2.1 非同步行動學習架構 .......................................................................7 2.2.2 行動學習閱讀工具 ...........................................................................8 2.3 PC 與 PDA 平台差異 ......................................................................................9 2.4 多媒體相關工具 .........................................................................................10 2.4.1 CxImage ...........................................................................................10 2.4.2 Windows Media Control for Pocket IE ...................................11 2.5 OMA DRM .......................................................................................................11 2.5.1 Open Mobile Alliance .................................................................11 2.5.2 OMA DRM ...........................................................................................12 2.6 小結 .............................................................................................................14 三、系統設計分析 ...................................................................................................16 3.1 多媒體講解錄製工具的選擇 .....................................................................16 3.2 錄製工具與播放器架構 .............................................................................17 3.3 多媒體講解呈現場景圖 .............................................................................18 3.4 多媒體講解呈現腳本系統 .........................................................................19 3.5 多媒體講解呈現軌道資訊 .........................................................................20 3.6 程式移植 .....................................................................................................21 3.6.1 PC 端與 PDA 端開發工具及平台 ....................................................21 3.6.2 程式移植對應 .................................................................................22 3.7 多媒體講解呈現與 DRM 伺服器 .................................................................23 iv.

(7) 3.8 小結 .............................................................................................................24 四、系統架構 ...........................................................................................................25 4.1 PDA 多媒體講解呈現播放器之架構 ..........................................................25 4.1.1 權限管理模組 .................................................................................26 4.1.2 資料剖析模組 .................................................................................26 4.1.3 呈現模組 .........................................................................................26 4.2 多媒體講解呈現於 PDA 端播放流程 .........................................................27 4.2.1 由儲存媒介 .....................................................................................28 4.2.2 由部落格 .........................................................................................28 4.3 PDA 多媒講解呈現播放器流程 ..................................................................29 4.4 多媒體講解呈現與 DRM 架構 .....................................................................30 4.5 小結 .............................................................................................................31 五、系統實作 ...........................................................................................................32 5.1 權限管理模組 .............................................................................................32 5.1.1 DRM Client .....................................................................................32 5.1.2 Decoder ...........................................................................................33 5.2 資料剖析模組 .............................................................................................34 5.2.1 Parser .............................................................................................34 5.2.2 Media Extractor ...........................................................................36 5.3 呈現模組 .....................................................................................................36 5.3.1 座標系統協調 .................................................................................37 5.3.2 Script Player ...............................................................................37 5.3.3 Image Module .................................................................................39 5.3.4 Audio/Video Module .....................................................................39 5.4 小結 .............................................................................................................40 六、系統功能展示 ...................................................................................................41 6.1 多媒體講解呈現的錄製 .............................................................................41 6.1.1 錄製 .................................................................................................41 6.1.2 發佈至本地端儲存媒介 .................................................................43 6.1.3 發佈至部落格 .................................................................................44 6.2 PC 端播放 ....................................................................................................46 6.2.1 由本地端儲存媒介播放 .................................................................46 6.2.2 由部落格播放 .................................................................................49 6.3 PDA 端播放 ..................................................................................................51 6.3.1 由本地端儲存媒介播放 .................................................................51 6.3.2 由部落格播放 .................................................................................53 七、結論 ...................................................................................................................56 7.1 總結 .............................................................................................................56 v.

(8) 7.2 未來發展方向 .............................................................................................56 參考文獻或資料 .........................................................................................................58. vi.

(9) 表目錄表格 1 : 靜態與動態協調優缺點比較表..............................................................................................4 表格 2 : 手持行動裝置作業系統之比較..............................................................................................8 表格 3 : PC 與 PDA 平台比較表 ............................................................................................................9 表格 4 : WINDOWS MEDIA CONTROL. FOR. POCKET IE 支援的媒體類型........................................................ 11. 表格 5 : 錄製工具測試比較環境 .......................................................................................................16 表格 6 : 錄製工具參數設定 ...............................................................................................................16 表格 7 : 多媒體講解錄製工具的比較................................................................................................17 表格 8 : 腳本系統動作 .......................................................................................................................20 表格 9 : PC 與 PDA 端播放器開發工具及平台...................................................................................21 表格 10 : 程式移植分析比較表 .........................................................................................................23. vii.

(10) 圖目錄圖 1 : 720X540 圖片於 PDA 程式中呈現畫面 .......................................................................................5 圖 2 : 320X240 圖片於 PDA 程式中呈現畫面 .......................................................................................6 圖 3 : 地圖導航軟體利用畫面移動方式..............................................................................................7 圖 4 : 非同步行動學習架構 .................................................................................................................8 圖 5 : CXIMAGE 程式庫架構圖...............................................................................................................10 圖 6 : OMA 組織圖 ................................................................................................................................12 圖 7 : OMA DRM FUNCTIONAL ARCHITECTURE ...............................................................................................14 圖 8 : 錄製工具與播放器架構 ...........................................................................................................18 圖 9 : 多媒體講解呈現場景圖 ...........................................................................................................19 圖 10 : 滑鼠筆 .....................................................................................................................................19 圖 11 : 軌道資訊物件類別 .................................................................................................................20 圖 12 : 軌道資訊的應用例子 .............................................................................................................21 圖 13 : PDA 多媒體講解呈現播放器架構圖.......................................................................................25 圖 14 : 權限管理模組之架構 .............................................................................................................26 圖 15 : 資料剖析模組之架構 .............................................................................................................26 圖 16 : 呈現模組之架構 .....................................................................................................................27 圖 17 : 由儲存媒介播放多媒體講解呈現流程圖..............................................................................28 圖 18 : 由部落格播放多媒體講解呈現流程圖..................................................................................29 圖 19 : PDA 多媒講解呈現播放器流程...............................................................................................30 圖 20 : PDA 端播放器與 DRM 伺服器之架構圖...................................................................................31 圖 21 : DRM CLIENT 運作圖 ...................................................................................................................33 圖 22 : DECODER 運作圖.........................................................................................................................34 圖 23 : PDA 端播放器工作區目錄結構及配置...................................................................................36 圖 24 : SCRIPT PLAYER 運作圖 ...............................................................................................................38 圖 25 : IMAGE MODULE 運作圖................................................................................................................39 圖 26 : AUDIO/VIDEO MODULE 運作圖 .....................................................................................................40 圖 27 : 講解手新建專案 .....................................................................................................................41 圖 28 : 講解手讀取投影片資訊 .........................................................................................................42 圖 29 : 講解手開始錄製多媒體講解教材..........................................................................................42 圖 30 : 講解手錄製過程中使用畫筆，螢光筆塗鴉..........................................................................43 圖 31 : 講解手錄製過程中畫線、楕圓形、方形、塗鴉、使用橡皮擦 ..........................................43 圖 32 : 講解手發佈時設定相關資訊 .................................................................................................44 圖 33 : 講解手發佈於本地端儲存媒介..............................................................................................44 圖 34 : 講解手發佈於部落格帳號登入..............................................................................................45 圖 35 : 講解手發佈至部落格上傳畫面..............................................................................................45 圖 36 : 於部落格設定多媒體教材分享..............................................................................................46. viii.

(11) 圖 37 : PC 端開啟本地端多媒體講解呈現檔案.................................................................................47 圖 38 : PC 端播放本地端多媒體講解檔案畫面(一).........................................................................47 圖 39 : PC 端播放本地端多媒體講解檔案畫面(二).........................................................................48 圖 40 : PC 端使用網頁瀏覽器連線至部落格多媒體講解呈現網頁(一) ........................................49 圖 41 : PC 端使用網頁瀏覽器選取欲觀看閱讀的多媒體講解呈現 ................................................49 圖 42 : PC 端網頁瀏覽器連線至多媒體講解呈現播放頁面.............................................................50 圖 43 : 於 PC 由部落格播放多媒體講解呈現之畫面........................................................................50 圖 44 : PDA 端播放器開檔並選擇欲觀看的多媒體講解呈現檔案...................................................51 圖 45 : PDA 端播放器多媒體講解呈現畫面.......................................................................................52 圖 46 : 閱讀者將 PDA 旋轉九十度觀看多媒體講解呈現畫面..........................................................52 圖 47 : PDA 端網頁瀏覽器於部落格尋找多媒體講解呈現...............................................................53 圖 48 : PDA 端網頁瀏覽器於部落格選取欲觀看多媒體講解呈現...................................................53 圖 49 : PDA 端網頁瀏覽器於部落格多媒體講解呈現播放頁面.......................................................54 圖 50 : PDA 端播放器下載多媒體講解呈現檔案...............................................................................54 圖 51 : PDA 端播放器多媒體講解呈現畫面 320X240(一) ................................................................55 圖 52 : PDA 端播放器多媒體講解呈現畫面 320X240 (二)...............................................................55. ix.

(12) 一、緒論 1.1 研究動機與目標網路基礎建設的普及化，包括有線網路，無線網路，造就了隨處可上網，隨處可學習的環境，於是無所不在的學習(Ubiquitous Learning)概念形成，趨使數位學習(Electronic Learning)漸漸朝向行動學習(Mobile Learning)蓬勃發展。藉由這些網路基礎建設，使網際網路資源無遠弗屆、隨手可得。學習者可藉由 PDA 透過網路基礎建設，擷取多媒體講解呈現之學習教材，加以閱讀及學習，以收行動學習之效果。多媒體講解呈現應用於學習教材，吸引力強。一般都經由計算能力比較強的 PC 端來錄製多媒體講解呈現。若要給 PDA 觀看的多媒體講解呈現，因 PDA 的螢幕大小比較小、記憶體較少、計算能力比較差，內容提供者須要額外製作符合 PDA 特性的多媒體講解呈現版本，增加內容提供者的額外負擔。目前學習者已可以利用現成 PC 端的多媒體講解呈現播放器，觀看並學習，但是 PC 的行動性不夠，學習只局限於定點性。本研究探討多媒體講解呈現內容協調至 PDA 端的機制，使 PC 端的多媒體講解呈現可以用最少的成本而可以在 PDA 端的觀看及學習，增加學習的行動性。本研究設計及實作一個 PDA 多媒體講解呈現播放器，將 PC 端上的播放器程式移植至 PDA 端，在移植的過程中，探討 PC 端與 PDA 端的系統資源、程式語法及支援程式庫的差異，比較後實作，使 PC 端可觀看的多媒體講解呈現之學習教材，同樣可以在 PDA 端上觀看，並且具有一致性，以期達到學習教材隨處可得，隨時可學習的理想。. 1.2 研究方法與步驟本研究之利用現有的 PC 端多媒體講解呈現錄製工具來產生多媒體講解呈現之學習教材，因此須先了解此多媒體講解呈現檔案的格式和相關部落格平台，之後分析現在 PC 端播放器做程式移植至 PDA 端。約略分為以下方法步驟: . 了解現有 PC 端播放器的程式架構及相關平台: PC 端播放器的功能模組。 PC 端播放器與部落格結合的方式。. . 了解 PC 端與 PDA 端環境的差異硬體差別。作業系統的關連。. 1.

(13) 系統中支援程式庫的差別。 . 系統分析: 分析 PC 端播放器程式及 PDA 端程式庫、程式語法的不同。. . 系統設計: 根據分析出來的差異，找出相對應的方式。. . 系統實作: 根據分析的結果及程式移植對應，依功能面實作小型測試程式。依小型測式程式結果做程式的開發及移植。. . 總結論文結論及未來發展方向. 1.3 研究範圍本研究相關名詞解釋及領域，敘述如下無所不在的學習 Ubiquitous Learning(U-Learning): 利用有線網路、無線網路的基礎建設，讓學習教材隨處可得隨處可學習，於是 U-Learning 概念形成，成為未來學習達成的目標，概括來說 U-Learning 包括了數位學習及行動學習。 . 數位學習 Electronic Learning(E-Learning)[20]: 利用電腦及 Internet 來幫助及加強學習，一般應用於遠距教學，具有彈性、方便性及學習者自我調整步調的優點。. . 行動學習 Mobile Learning(M-Learning)[7][9][20]: 透過可攜式小型數位裝置達到學習的效果，小型裝置包括智慧型手機 (Smart Phone)、個人數位助理(PDA)，通常透過無線網路來取得學習的教材。. . 數位著作權管理 Digital Rights Management(DRM)[20]: 出版者用來控制被保護對象的使用權的一些技術，這些技術保護的有數位化內容(例如：數位教材、軟體、音樂、電影)以及硬體，處理數位化產品的某個實例的使用限制。. . 內容協調 Content Adaptation[2]: 對於異質性平台，將內容做協調轉換，以符合目標裝置的播放特性及限制或使用者的偏好。. . 程式移植 Program Porting[20]: 將來源平台的程式移轉到目標平台，使來源平台之程式，能夠在目標平. 2.

(14) 台上正常使用。由於來源平台與目標平台可使用的系統資源不同、程式語言的語法不同，移轉的過程中需要一些改變或對映。 . PDA 行動裝置: 基於 Windows CE[14]在 Pocket PC 2003 的應用程式開發[12]。. 1.4 章節概要第一章，緒論，介紹研究動機與目標、研究方法。第二章，相關研究與探討，介紹相關的研究議題及相關技術。第三章，系統設計分析，分析 PC 與 PDA 端的程式庫、程式語法差異，擬定程式移植的相對應方式。第四章，系統架構，說明系統的架構及流程。第五章，系統實作，說明系統的程式移植實作及運作方式。第六章，系統展示，呈現系統的功能範例。第七章，總結，結論說明及未來發展方向。. 3.

(15) 二、相關研究與探討本研究主要在 PDA 端設計及實作多媒體講解呈現播放器，但多媒體講解呈現之學習教材皆由內容提供者於 PC 端製作，要能夠於 PDA 端觀看，則有異質性平台的差異，於是探討內容協調的議題，了解內容協調相關技術及協調項目。接著會探討行動學習的議題，PDA 在行動學習中扮演的角色，並了解各種手持行動式裝置的作業系統和多媒體講解呈現的相關性。接續分析 PC 與 PDA 環境的差異，了解多媒體內容在 PDA 中呈現時，原本的作業系統程式庫中多媒體格式支援度較不足，所以利用其它多媒體程式庫來呈現多媒體內容。由於多媒體講解呈現搭配 DRM 伺服器之應用，故接續探討 DRM 相關標準及議題。以下介紹及探討本研究相關議題。. 2.1 內容協調(Content Adaptation) 當多媒體內容分享流傳於手持式行動裝置時，由於手持式行動裝置的顯示畫面較小或多媒體支援度較少或是依照使用者的偏好，則必須做一些轉換，期能呈現於手持式行動裝置。內容協調的方式分為靜態協調(static)及動態協調(dynamic)二類型 [1][3][6]: 靜態協調 : 一般使用客戶端特性(client profile)的方式，針對異質裝置預先做協調並儲存，再根據預先協調好的內容做呈現。動態協調 : 當客戶端有需求時，才對內容做協調，再呈現至客戶端。靜態協調的優點為呈現速度較快，品質可以掌控，但缺點為需要額外儲存空間來換取時間，而動態協調的優點為較節省空間，不需要預存的儲存空間，其缺點為呈現時間較慢，因為需要等待即時協調的時間，加上協調的內容不能預視，所以品質較難維持。如下表格 1 的分析比較。表格 1 : 靜態與動態協調優缺點比較表. 優點靜態協調. 動態協調. . . 缺點. 呈現速度較快 . 需要額外空間儲存相對應異質性平台的內容. . 呈現前須等待即時協調計算時間. . 協調的內容不能預視，品質較難掌控. 協調的內容可預視，品質可掌控. 節省空間. 2.1.1 內容協調運作架構 4.

(16) 內容協調可於伺服器、中介伺服器或客戶端運作[4][5][6]。伺服器為基礎(Server Base)：由伺服器負責做內容協調，可以用靜態或動態的方式，通常有管理介面，提供管理者預覽選擇，但不一定為使用者的偏好。中介伺服器為基礎(Mediator Base)：類似伺服器端，沒有人為預視動作，無法保證協調結果為最佳，且不一定為使用者的偏好。客戶端基礎(Client Base)：通常採用動態協調的方式，缺點為需要客戶端的計算能力，花費時間，優點為使用者可以依照自我偏好協調轉換。. 2.1.2 內容協調項目內容協調在運作時有二類型項目可以做為協調的依據及方式，媒體協調和畫面協調[5]: 媒體協調：媒體協調是指對媒體物件做轉換，例如圖片、聲音或影像，轉換方式有解析度轉換、格式轉換、取樣率轉換。 1. 解析度轉換：將圖片或影像呈現的解析度，轉換至符合目標裝置的較佳解析度。例如一張解析度 720x540 的圖片於 PDA 程式中呈現時如下圖 1，為真實 240x320 解析度的 PDA 畫面。. 720. 540. 圖 1 : 720x540 圖片於 PDA 程式中呈現畫面. 欲清楚呈現於 PDA 上面，可將圖片解析度轉換為 320x240 於相同程式中呈現，如下圖 2，為真實解析度 240x320 的 PDA 畫面，較圖 1 為清. 5.

(17) 楚。. 320. 240. 圖 2 : 320x240 圖片於 PDA 程式中呈現畫面. 2. 格式轉換：將媒體物件格式轉換至目標裝置較能支援的一般格式。例如 AAC 格式的聲音檔案於一般 PDA 中無 AAC 解碼器可播放，故可以轉為較為常見的 WAV、MP3 或 WMA 格式。 3. 取樣率轉換：將媒體物件如影像及聲音的取樣率轉換為較低的取樣率，使得目標裝置在播放時可減少計算能力減輕目標裝置的負擔。例如某影像檔於 PC 端的 Frame Rate 為 30 幅/秒(fps)可轉換為 15 幅/秒(fps)~20 幅/秒(fps) 於計算能力較差的 PDA 端播放，可減少播放延遲的狀況。畫面協調：畫面協調是指將原先呈現的畫面，針對目標裝置的較受限制的顯示畫面安排出新的呈現畫面，畫面協調的方式或技巧有座標轉換、畫面分頁、畫面移動。 1. 座標轉換：將來源平台的座標系統，轉換為目標平台的座標系統，使能正常且具有一致性的運作於目標裝置。例如來源平台場景解析度定義的長 x 寬為 1280x1024，其中二維座標(OldX,OldY),0≦OldX≦1280 ,0≦OldY≦ 1024，若要運作於畫面解析度只有 1024x768 的 Tablet PC 上，則來源的座標(OldX,OldY)，勢必做轉換，可以採用等比例縮小，即 Tablet PC 的二維座標系統(NewX,NewY)轉換如下： NewX=OldX*(1024/1280) , NewY=OldY*(768/1024). 6.

(18) 2. 畫面分頁：將來源平台較大的畫面分成若干頁的畫面，使目標平台能經由翻頁的方式清楚觀看。 3. 畫面移動：將來源平台較大的畫面某部份未經協調直接呈現於目標平台，因為目標平台顯示畫面較小，故有部分來源平台的畫面勢必無法顯示，而目標平台顯示器無法顯示的部分，使用者可用拖拉的方式觀看其它尚未顯示的畫面，通常應用於地理資訊相關。例如下圖 3. 圖 3 : 地圖導航軟體利用畫面移動方式. 地圖導航軟體利用畫面移動的方式，使用者原本觀看新光三越的地理位置，接著利用拖拉的方式，找到二二八和平公園的地理位置，其中拖拉時會顯示出其它範圍的地圖。. 2.2 行動學習在數位學習朝向行動學習方向邁進時，先探討數位學習的模式，數位學習分為同步學習及非同步學習[8]。同步學習通常指透過視訊會議(Video Conference)或網路聊天室(Chat Room)來達學習效果，但是限於網路頻寬及機器設備的成本，尚未大量推廣及普遍，故在行動學習中較為少見且不容易推行。非同步學習通常指內容提供者將學習教材置於網際網路，可使學生下載閱讀，通常會搭配伺服器，亦可使學生上傳作業，是較常見的模式。行動學習透過手持行動裝置藉由無線網路來取得學習教材，再藉由手持行動裝置當作閱讀器來學習。以下探討非同步行動學習的架構。. 2.2.1 非同步行動學習架構. 7.

(19) Learning Learning Material. Material Content Adaptation Reader Internet. Server. Content Provider. Content Adaptation. Authoring Tool. Wireless Network (WiFi,3G,WiMAX). Reader Content Adaptation. 圖 4 : 非同步行動學習架構. 由上圖 4 可以概略了解非同步行動學習的架構: 1. 內容提供者利用編輯或錄製工具產生學習教材，再將學習教材傳送至網際網路中的伺服器，學習教材形式可為單純圖文、影音、圖文配合影音。 2. 學生可以藉由手持行動裝置透過無線網路擷取網際網路中的學習教材。 3. 有了學習教材後利用手持行動裝置來加以閱讀並學習。 4. 2.1 探討之內容協調之應用可於伺服器、中介伺服器或於閱讀器。. 2.2.2 行動學習閱讀工具行動學習中閱讀的工具即是手持行動裝置。目前手持行動裝置大致上分為二類，個人數位助理(PDA)和智慧型手機(Smart Phone)，於手持行動裝置上的作業系統影響了學習教材的閱讀性，調查目前的手持行動裝置的作業系統如下表格 2 所示。表格 2 : 手持行動裝置作業系統之比較. 作業系統 Palm OS. 特點 . 以簡單易用為大前提，速度快不支援多工處理，長期發展受限制. 8. 圖例.

(20) Nokia Symbian OS. . MS Windows Mobile (前身為 Windows CE) . 先占式多工 (preemptive) 多執行緒 (multi-thread) 記憶體保護(memory protection) 為智慧型手機(smart phone)設計的作業系統設計初衷是接近於桌面版本的 windows 友好的使用者界面和方便的使用性與 PC 平台極佳的相容性市場率廣大，目前朝向智慧型手機蠶吞. 由於大多數多媒體學習教材應用於 Windows 的作業系統而且和 Windows Mobile 相容性高，所以本研究選擇 PDA 配合 MS Windows Mobile 作業系統為行動學習的閱讀工具。. 2.3 PC 與 PDA 平台差異為了於 PDA 端發展多媒體講解播放器，故須了解 PC 與 PDA 端的差異，目前 PC 與 PDA 平台[12][13][14]的比較如下表格 3 所示: 表格 3 : PC 與 PDA 平台比較表. 平台. PC. PDA. 記憶體容量. 512MB~2GB. 32MB~128MB. CPU 運算速度. 1GHz~3.6GHz. 266MHz~624MHz. 螢幕解析度. XVGA(1024x768) SXVGA(1280x1024) Others 1440x900. QVGA(320x240) VGA(640x480). 字集. All Supported. Unicode(UTF-8). 繪圖程式庫. MS GDI+. MS GDI (limited effect). All Supported. Limited Supported in Native APIs (Needs codecs but costs computing power). 項目. 多媒體支援格式. 9.

(21) 由上面可以了解 PC 與 PDA 平台之間的差異，總結來說 PDA 算是 PC 平台的精簡版，而 PDA 有較少的系統資源，例如記憶體容量較少，CPU 速度較慢、顯示畫面較小。PDA 程式支援度較不足，例如 GDI 繪圖程式庫為 GDI+的前身，有較少的功能，多媒體格式的支援較少，常需要額外的解碼器(codec)來支援，較花費計算時間。. 2.4 多媒體相關工具由於在 Pocket PC 平台 Windows CE 作業系統中當地的 API(Native APIs)支援圖檔格式有限，以及影音播放功能尚無可被程式呼叫的 API，於是使用了一些多媒體程式庫來做媒體的載入及操作。本研究使用 CxImage 程式庫來載入圖片及呈現，使用 Windows Media Control for Pocket IE 載入並播放聲音和影像檔，以下介紹之。. 2.4.1 CxImage CxImage[10]是一個 C++的 class，它可以非常簡單容易的方式載入、呈現、圖檔格式轉換。CxImage 是開放式原始碼，有著超過 200 個函式，其支援的圖檔格式: BMP, GIF, ICO, CUR, JBG, JPG, JPC, JP2, PCX, PGX, PNG, PNM, RAS, TGA, TIF, WBMP, WMF。 CxImage 是高度可移植性而且在 Windows 的環境中 Visual C++6/7，C++ Builder 3/6 以及在 Linux 的環境中 gcc 3.3.2 這些編譯器(Compiler)測試過皆可正常運作。CxImage 這個程式庫可以透過靜態連結(Static Linking)或經由動態連結(Dynamic Link Library)方式或使用 ActiveX 元件的方式來使用。下圖 5 為 CxImage(5.99c 版本)這個程式庫的架構圖. 圖 5 : CxImage 程式庫架構圖 10.

(22) 2.4.2 Windows Media Control for Pocket IE 此為微軟公司出的一個多媒體的控制項[11]，其用途為可播放聲音及影像檔，可以嵌入網頁或視窗表單中方便程式來控制聲音或影像的播放。此控制項支援非串流(Non-streaming, local playback)及網路串流(network streaming)兩種方式播放，以下表格 4 為此控制項所支援的聲音或影像格式: 非串流媒體格式 (Non-streaming Media Format). 網路串流媒體格式 (Network streaming Media Format). . Windows Media Audio v2, v7,v8 Windows Media Video v7 and v8 MPEG4v2, v3 and ISO (MPEG4S) MP3. Windows Media files with .wm file name extensions and Windows Media metafiles with .wmx file name extensions Windows Media Audio (WMA) files with .wma file name extensions and Windows Media Audio metafiles with .wax file name extensions Windows Media Video (WMV) files with .wmv file name extensions and Windows Media Video metafiles with .wvx file name extensions Windows Media files with .asf file name extensions and Windows Media metafiles with .asx file name extensions Windows Media Station files with .nsc file name extensions. 表格 4 : Windows Media Control for Pocket IE 支援的媒體類型. 概括來說，Windows Media Control for Pocket IE 控制項支援較為常見的聲音及影像格式，例如聲音檔有 wav、mp3、wma 格式，影像檔有 wmv、mpg、asf 格式。. 2.5 OMA DRM 內容提供者所製作的數位內容，需要一些機制來保護其智慧財產權以及相關的權限管理，於是數位著作權管理 Digital Rights Management(DRM)擔負數位內容的管控，使得內容提供者重視 DRM 於行動裝置之應用。本研究在多媒體講解呈現的內容管理，亦有 DRM 伺服器之支援，在此探討行動裝置相關 DRM 的標準及相關議題，計有 OMA 組織[20][29]及 OMA 的 DRM 標準[20] [30]。. 2.5.1 Open Mobile Alliance 11.

(23) 首先介紹 Open Mobile Alliance (OMA)這個組織，成立於西元 2002 年，是由行動工業所建立，整個行動服務價值鍵結中包括的會員有行動通訊業者、無線網路廠商、資訊科技公司以及內容提供者或其它的。 OMA 的使命為讓採用行動資料服務的全球使用者有便利的使用性，而且經由不同的裝置、地理位置、服務提供者或運作者以及不同的網路，可確保其互通性。 OMA 的目的為傳送高品質，開放式的技術定義驅使模組化、延伸性、一致性以減少業界實作所花費的努力，期使 OMA 為鞏固行動資料服務標準的催化劑，以結合其它現存的標準組織與工業上的研討論壇，增進互通性及減少運作時的成本。下圖 6 為 OMA 的組織圖(引自 OMA 官方網站 About Me 中的文件)。. 圖 6 : OMA 組織圖. 以內容提供者的觀點而言，OMA 可以促進一致性的行動散佈格式，驅動具有吸引力的內容發展並傳送於全球觀眾，簡化應用程式及內容發展，促進全球及多家廠商生態系統的獲益，以及藉由 DRM 來管理版權。. 2.5.2 OMA DRM OMA DRM 為 OMA 所定義的 DRM 標準，目前發展至版本 2.0。在 OMA DRM 版本 1.0 中定義功能面的三個層次(level)有 Forward Lock、Combined Delivery 及 Separate Delivery，接著版本 2.0 加強安全性以及新增相關的信任元件，以下說明之。 Forward Lock：防止內容離開行動裝置。 Combined Delivery：增加權限定義。 Separate Delivery：提供內容加密以及支援 SuperDistribution。 1. Forward Lock：此層次的目的是防止點對點(peer-to-peer)散佈較低價值的數位內容，通常應用於以訂閱為基礎的服務，例如新聞、運動類等等。裝置被. 12.

(24) 允許可以播放、呈現或執行內容，但是不能傳遞內容物件。 2. Combined Delivery：此層次除了防止點對點(peer-to-peer)的散佈，還加上內容的使用權。在此方法中，DRM 的訊息包括了兩個物件，內容物件(Content Object) 及一個權限物件(Rights Object)，權限物件定義內容使用的許可權限及限制，例如只能播放一次或只能使用於某期限內。內容或權限物件皆不能經由目標裝置傳遞。 3. Separate Delivery：此層次是用來保護更高價值的內容，它啟用所謂的 SuperDistribution，就是可允許裝置去傳遞內容，但不能傳遞使用權限，其是經由不同通道(channel)分開傳遞媒體(media)及使用權限 (usage rights)來達成。內容經由對稱式加密(Symmetric Encryption)的演算法加密為 DRM Content Format(DCF)，而 DCF 的明文標頭有記錄著內容型態、加密演算法及以其它有用的資訊。權限物件包括對稱性的內容加密金鑰 Content Encryption Key(CEK)，其為 DRM 使用者代理者 DRM User Agent 於裝置上用來解密使用。在 OMA DRM 版本 2.0 中更進一步加密權限物件，而且藉由使用裝置的公開金鑰(public key)做為內容物件加密的金鑰，將它們結合於目標裝置，來加強安全性。如此整合的保護內容及權限物件，可減少被濫用的風險。除了加強安全性，亦加入信任的元件(trust element)，例如 DRM Agent、Content Issuer 及 Rights Issuer。 1. DRM Agent：此元件內嵌入一個信任的實體(trusted entity)，此實體負責執行 DRM 內肉的許可權限及限制，例如控制對 DRM 內容的存取。 2. Content Issuer：負責傳遞 DRM 內容，OMA DRM 中有定義 DRM 內容的格式以傳遞至 DRM Agent，亦定義使用不同傳遞機制由 Content Issuer 傳遞至 DRM Agent，Content Issuer 可以確實地將 DRM 內容包裝好或是可接收已包裝好的內容。 3. Rights Issuer：此為一個對 DRM 內容分配許可權限及限制的一個實體，並產生權限物件 Rights Objects，一個權限物件是一份 XML 文件，表達出對相關 DRM 內容的許可權限及限制。權限物件管理 DRM 內容如何被使用，其中包括 DRM 內容應要有權限物件才能使用，或是只能被權限物件所表示的 DRM 內容才能使用。在數位內容被傳遞前，此內容為了防止未經授權的存取而先被包裝 (packaged)。由 Content Issuer 傳遞內容，而 Rights Issuer 則產生權限物件。 OMA DRM 標準將 DRM 內容(DRM Content)及權限物件(Rights Object)做一個邏輯性的分開，DRM 內容和權限物件可以分開或一起請求，亦可於不同時間或相同時間傳遞，例如使用者可選擇某內容，然後購買它，而在同一時間內接收 DRM 內容和權. 13.

(25) 限物件，假如之後權限物件期限終止，使用者可以再回去取得新的權限物件而不須再次下載 DRM 內容。權限物件和 DRM 內容必須強制執行於消費的時間點，此塑造於 OMA DRM 定義中的 DRM Agent。DRM Agent 於裝置中包括一個可信任的元件，負責對 DRM 內容執行許可權限及限制功能，加上控制存取權限。加密過的權限物件結合至一個特定的 DRM Agent，只有此 DRM Agent 能夠存取此權限物件。而 DRM 內容只能配合正確的權限物件才能被存取，所以 DRM 內容可以被自由地傳遞，於是啟用了所謂的 superdistribution，例如使用者可以自由地互相傳遞 DRM 內容，為了在新裝置存取 DRM 內容，必須請求新的權限物件再傳遞至此新裝置的 DRM Agent。一個權限物件可以選擇性地結合至某一群 DRM Agents，而這些 DRM Agents 為在 OMA DRM 所定義的 Domain。同 Domain 下面的所有 DRM Agents 可以共享地及離線式地存取傳遞此 Domain 的 DRM 內容和權限物件，例如使用者可以購買 DRM 內容使用於其擁有的手機及 PDA 兩個裝置上。上述之功能架構如下圖 7 所示(引自 OMA DRM 版本 2.0 架構中的文件)。. 圖 7 : OMA DRM Functional Architecture. 2.6 小結總結上述的相關背景與技術探討，本論文將多媒體講解呈現播放器由 PC 端移植至 PDA 端，期使多媒體講解呈現之教材能藉由 PDA 來閱讀和學習且具有播放的一致性。但由於 PC 與 PDA 環境的差異、座標系統表示不同而且 PDA 端作業系統中多媒體格式支援度較少，加上數位內容搭配權限的控管，以下為本研究的相關認知及所採用的相關技術： 1. PDA 平台記憶體較少，運算能力較差，顯示畫面較小。 2. 採用內容協調，協調 PC 座標系統至 PDA。. 14.

(26) 3. 4.. 利用開放式原始碼的 CxImage 程式庫載入並呈現圖檔。藉由微軟公司出 Windows Media Control for Pocket IE 控制項載入並播放聲音及影像檔。 5. 在數位內容於權限管理時，如同 OMA DRM 標準中所定義，計有 DRM Agent 負責執行權限的管理，Content Issuer 負責數位內容傳遞以及 Rights Issuer 負責核定權限。研究過相關技術及領域後，接續在下一個章節分析多媒體講解教材製作工具及閱讀學習的架構和多媒體講解呈現的組成結構，並且分析 PC 和 PDA 在程式移植時的對應。. 15.

(27) 三、系統設計分析多媒體講解呈現應用於行動學習中，除了採用 PDA 行動裝置當作閱讀工具，內容提供者則會利用多媒體講解錄製工作來製作教材，本章會介紹多媒體講解錄製工具的選擇，並且呈現出錄製工具與播放器的關係以及部落格、DRM 伺服器的相關架構。在選擇了多媒體講解錄製工具後，本研究進一步分析多媒體講解呈現的內部資料結構，包括有場景圖及腳本系統。由於在 PC 已有現成的多媒體講解呈現播放器，我們利用 PC 端播放器的原始碼做程式移植至 PDA，分析 PC 端播放器的開發工具及所使用的程式庫及類別，並研究如何將 PC 端播放器的原始碼移植至 PDA 端。在 DRM 管理部分，為了與現有 DRM 伺服器搭配，分析既有的 DRM 整體架構，並比擬至 OMA DRM 的架構，提出相關修改方式期能符合 OMA DRM 標準，但為了與現有 DRM 伺服器搭配，本研究利用程式移植做相同於 PC 端播放器中的 DRM 程序及實作方式。. 3.1 多媒體講解錄製工具的選擇多媒體講解錄製工具在商業界有許多類似的軟體，本研究為了選取錄製工具，於是挑選了目前由不同技術所開發的錄製軟體，有智勝國際的講解手 3.1[16]、台灣數位學習科技 PowerCam 4.1[18]、訊連科技串流大師 3.0[19]，來做測試比較。錄製環境如下表格 5 所示: 表格 5 : 錄製工具測試比較環境. 記憶體. 1.24 GB. CPU. Intel Pentium 1.73 GHz. 作業系統. Windows XP Professional 5.10.2600.2180，Service Pack 2. 螢幕解析度. 1024x768. 磁碟機. 60 GB. 錄製的 PowerPoint 檔皆為相同的檔案，其餘錄製參數設定如下表格 6 所示: 表格 6 : 錄製工具參數設定. 工具. 智勝國際講解手 3.1. 台灣數位學習科技 PowerCam 4.1. 訊連科技串流大師 3.0. 投影片頁數. 30. 30. 30. 預計錄製時間. 8:26. 8:26. 8:26. 音訊壓縮設定. 32Kbps,Stereo. 32Kbps,Mono. 32Kbps,Stereo. 項目. 以下表格 7 為測試分析比較表:. 16.

(28) 表格 7 : 多媒體講解錄製工具的比較. 工具. 智勝國際講解手 3.1. 台灣數位學習科技 PowerCam 4.1. 訊連科技串流大師 3.0. 錄製方式. 物件化方式 (投影片、繪圖、影音) ->較易移植. 影像錄製 (Video Recording). 物件化方式 (無法取得細節). 測試錄製呈現檔案壓縮後大小. 錄製時間: 8:26 大小: 2.87 MB. 錄製時間: 8:25 大小: 4.49 MB. 錄製時間: 8:26 大小: 10.3 MB. 預估一小時呈現檔案壓縮後大小. 約略 20.42 MB. 約略 32.01 MB. 約略 73.28 MB. 操作便利性. 方便模擬 PowerPoint 操作模式，學習門檻低. 方便直接在 PowerPoint 中操作與錄影. 較不方便需進行許多設定，學習門檻高. 螢幕解析度限制. 無. 有，某些解析度下無法錄製(1440x900). 無. 網路分享. 有. 有. 有. 部落格結合. 有. 無. 無. DRM 結合. 有. 無. 無. 項目. 如上表格 7 的分析因為講解手錄製工具操作便利性佳，而且採用物件化方式錄製，較方便管理及移植，加上錄製的呈現檔案大小較小，以及有完善的網路學習環境(部落格、DRM 伺服器)搭配機制與架構，所以選擇智勝國際的講解手做為研究的目標。. 3.2 錄製工具與播放器架構選擇了錄製工具，接著分析其整體架構，其中有講解者、多媒體講解錄製工具、學習者閱讀的播放器和網路日益流行的部落格及課程權限管理伺服器，如下圖 8 所示。. 17.

(29) 本機儲存端部落格. 麥克風. Internet 匯出/發佈. 講解者. PowerPoint 檔案. 多媒體講解錄製工具 (講解手). 多媒體講解呈現檔案(*.bst). PC Player. DRM Server. 攝影機 PDA Player. 圖 8 : 錄製工具與播放器架構. 經由上圖 8 可觀察出有以下流程及步驟： 1. 講解者利用多媒體講解錄製工具將 PowerPoint 檔案讀入，透過麥克風或錄影機，講解學習教材。 2. 利用多媒體講解工具將講解過程匯出/發佈為講解呈現檔案，可選擇上傳至部落格或儲存在本機儲存媒介中。 3. 於 PC 端的學習者，即可使用 PC 端的播放器從部落格或從儲存媒介來觀看多媒體講解呈現之學習教材。 4. 在觀看學習的過程中，播放器會透過 DRM Server 做使用者認證並取得學習教材解密的資訊。若皆通過即可觀看學習，反之則無法觀看學習。 5. 使用 PDA 的學習者，尚無可觀看學習的播放器可利用，因此本研究著手於 PDA 端多媒體講解呈現播放器的設計及製作。. 3.3 多媒體講解呈現場景圖為了多媒體講解呈現播放器的製作，我們分析多媒體講解呈現的場景圖 (Scene Graph)。一般在呈現畫面時，畫面中的文字、圖片或配樂等等，皆是構成畫面呈現時的要素，於是如何有邏輯性地組織呈現畫面為重要的議題，以電影製作為例子，電影中需要演員(Actor, Object)、劇本(Script, Interaction, Scenario)來建構成場景(Scene)，再由每場景集合而成一部電影。類似地，由電影製作類比至場景圖的觀念，場景圖為描述演員(Actor)及場景 (Scene)的依據，演員各有其屬性，例如:位置、大小、型態、檔案位置等，由數. 18.

(30) 個演員構成場景，再由數個場景構成場景圖，場景圖為樹狀結構圖。以下圖 9 為場景圖的例子。 Scene Graph. PowerPoint. Scene. Scene ……… Actor. Mouse Actor. Actor. ………. Actor. Mouse Actor. Actor. ………. 圖 9 : 多媒體講解呈現場景圖. 由上圖 9 的例子，本研究所選擇的錄製工具中多媒體講解呈場景圖利用 PowerPoint 檔案裡的投影片為輸入，講解錄製工具分析投影片內容並加入其定義的演員(例如滑鼠演員)，而建構成一個場景圖，此場景圖為播放器在呈現時的依據，以 XML 方式描述於多媒體講解呈現檔案中。. 3.4 多媒體講解呈現腳本系統多媒體講解呈現的內容，通常在內容提供者製作時會有些欲強調的重點或配合講解者的錄音做畫面的彰顯，如何呈現出上述的強調行為及彰顯動作，是由腳本系統(Script System)來負責，在此分析腳本系統。腳本系統(Script System)為描述內容提供者在錄製多媒體講解呈現時，利用講解錄製工具所提供的一些機制，例如使用彩色筆塗鴉或畫線，在呈現畫面上標示或做記號來強調要表達的地方。本研究所選擇的錄製工具中的腳本系統是以 XML 的方式描述於多媒體講解呈現檔案中。敘述內容提供者於錄製時在呈現畫面上操作滑鼠並做記號的動作，而滑鼠的指標在錄製時會用鉛筆的圖示替代，在此稱滑鼠為滑鼠筆。如下圖 10 所示：. 圖 10 : 滑鼠筆. 可以歸類腳本系統的動作如下： 1. 滑鼠筆相關：講解者在操作滑鼠時，可以讓滑鼠筆指標出現或消失，腳本系統亦紀錄滑鼠移動的行為及座標。 2. 畫筆相關：講解者可以使用彩色筆或螢光筆，於呈現畫面上作塗鴉的動作。 3. 幾何圖形相關：. 19.

(31) 講解者可以使用線條、實心或空心矩形、實心或空心楕圓形，於呈現畫面上作記號。 4. 文字相關：講解者可以輸入文字於呈現畫面。 5. 橡皮擦：講解者可以將上述有對呈現畫面做塗鴉、幾何記號、文字標示的部分，利用橡皮擦清除。以下表格 8 為腳本系統所描述及定義的動作。表格 8 : 腳本系統動作. 滑鼠筆消失. 畫線. 滑鼠筆出現. 畫矩形(實心，空心). 滑鼠筆移動. 畫楕圓形(實心，空心). 畫彩色筆. 文字輸入. 畫螢光筆. 橡皮擦. 3.5 多媒體講解呈現軌道資訊講解者在錄製時，需要一些資訊來描述錄製的時間相關資訊，而這些資訊是由多媒體講解呈現中的軌道資訊來描述。本研究所選擇的錄製工具中的軌道資訊包括錄製時間長度、指定時間內場景中那些演員必須要演出、錄製的聲音或影像檔案的資訊，以 XML 方式紀錄於多媒體講解呈現檔案中，下圖 11 為軌道資訊的物件類別模型。 Track View -TotalTime -SceneGraph -AudioRefList -VideoRefList +GetTotalTime 圖 11 : 軌道資訊物件類別. 下圖 12 為 PC 端播放器應用軌道資訊於畫面呈現的例子。. 20.

(32) 圖 12 : 軌道資訊的應用例子. 3.6 程式移植目前 PC 端有播放器可觀看閱讀多媒體講解呈現而且功能完備，本研究利用 PDA 端播放器原始碼做程式移植至 PDA 端。在程式移植前會先介紹 PC 和 PDA 端播放器各別所使用的開發工具及程式庫，接續針對 PC 端播放器原始碼的內容分析程式移植的相關對應，以下分析之。. 3.6.1 PC 端與 PDA 端開發工具及平台由於 PC 與 PDA 平台及應用層次不同，在做程式移植前先須了解 PC 端的作業系統、開發工具及程式庫、場景解析度。以下表格 9 分析之: 表格 9 : PC 與 PDA 端播放器開發工具及平台. PC 端播放器. PDA 端播放器. Platform OS. MS Windows XP SP2. MS WinCE 4.2. Development Tool/Library. BCB6/VCL. MS Visual Studio 2005 (VS2005/C++/MFC/ATL). Scene Resolution. 720x540. 240x320. 由上表格 9 中可了解 PC 端播放器，運作於微軟公司的 Windows XP SP2 的作業系統中，且其開發的工具為 Borland 公司出的 C++ Builder 6 [15]，主要使用 Borland 公司的 VCL[24]程式庫及程式類別，而場景的解析度為 720x540。 PDA 端播放器運作於微軟公司的 Windows CE 4.2[14]的作業系統中，由於微軟公司的 Visual Studio 2005 有較便利的開發介面及操作性，加上可快速開發應用程式於以 Windows CE 為作業系統的手持行動裝置，所以本研究使用 Visual Studio 2005 C++為開發工具，指向目標裝置 Pocket PC 2003，主要使用微軟公司的 MFC[25]及 ATL[26]兩類程式庫。由於 PDA 的顯示畫面解析度較小，而且較常見 21.

(33) 的解析度為 240x320，於是本研究定義場景解析度為 240x320。. 3.6.2 程式移植對應了解 PC 端及 PDA 端所使用的開發工具及程式庫後，接著作程式移植的分析。在程式移植時，可經由下面步驟或方式： 1. 了解程式函式(function)、類別(class)的用法及功能。 2. 找出替代的類別或函式。 3. 利用#define。 4. 利用文字編輯器中的搜尋與取代工具。理解 PC 端播放器的程式碼後，研究出相對應方式: 1. PC 端播放器程式碼中有照標準 C/C+的規範，則 PDA 端播放器程式碼可以直接使用，不用替換或變更。 2. 在程式字串使用方面，PC 端播放器程式碼中使用 VCL 程式庫中的 AnsiString 及 WideString 兩個字串類別，經過分析後，於 PDA 端播放器程式碼中替換為 MFC 程式庫中的 CString 字串類別。 3. 在記憶體串流使用方面，PC 端播放器程式碼中使用 VCL 程式庫中的 TMemory 類別於記憶體中以串流的方式的運作資料，經過分析後，於 PDA 端播放器程式碼中替換為 IStream 介面，達到相同的記憶體串流使用功能。 4. 在 XML 文件物件模式(DOM)中，PC 端播放器使用 VCL 程式庫中的 _di_IXMLDoc 及_di_IXMLNode 兩個類別介面，用來解析多媒體講解呈現檔中使用 XML 描述的資料，經過分析後，於 PDA 端播放器程式碼中替換為 IXMLDOMDoc *及 IXMLDOMNode *類別介面，達到相同的 XML 資料剖析功能。 5. 在網際網路連線部分，PC 端播放器使用 VCL 程式庫中的 TIdHTTP 及 TIdSSLIOHandlerSocket 兩程式類別，用來連線位於網際網路的伺服器，有連線至部落格及 DRM 伺服器，經過分析後，於 PDA 端播放器程式碼中為 MFC 程式庫中的 CInternetSession 及 CHttpConnection 兩個程式類別，達到相同網路連線的功能。 6. 在繪圖方面，PC 端播放器使用 GDI+程式庫所提供的函式依據腳本系統，對呈現畫面做記號或標示，其中有畫線、畫幾何圖形(矩形、楕圓形)、畫文字及透明色混合(AlphaBlend)，但是在 PDA 平台中，尚無 GDI+程式庫可支援使用，只有 GDI+前身，即為較精簡的 GDI 程式庫可使用，於是經過分析後，在畫線、畫幾何圖形、畫文字時 PC 端播放器的程式碼可以通用於 PDA 端播放器，故可以保留。但是在透明色混合時，PDA 端播放器中的程式碼無 AlphaBlend 此函式可使用，於是本研究使用 Bit And 的方式將前景及背景顏色混合，模擬出透明色的效果。 7. 在圖形方面，PC 端播放器使用 GDI+程式庫中的 Bitmap 及 Image 兩個程. 22.

(34) 式類別來載入及呈現圖片，經過分析後，在 PDA 平台由於只有較精簡的 GDI 程式庫，不支援 Bitmap 及 Image 兩個程式類別，尚且 MFC 程式庫中的 CBitmap 程式類別及 ATL 程式庫中的 CImage 程式類別支援圖形格式有限，且無透明色處理的函式，例如具有透明色背景的 PNG 格式圖檔，使用 CImage 類別或 SHLoadImageFile 函式載入呈現後，其透明背景為黑色，而不是此圖下一層畫面當背景的顏色，所以本研究使用開放式原始碼的 CxImage 程式庫，其支援較多圖形格式，且有透明色處理的函式，達到相同載入及呈現圖片的功能。 8. 在影音播放方面，PC 端播放器的程式碼中，有一個自訂的媒體播放器程式類別，用來放影像及聲音，由於其類別會使用到 VFW 程式庫，Video For Windows，但是在 PDA 平台，此 VFW 程式庫完全不支援，經過分析後，本研究使用 Windows Media Control for Pocket IE 來替換，達到播放影像及聲音的功能。以下表格 10 中列出 PC 端播放器程式移植到 PDA 端對應的項目：表格 10 : 程式移植分析比較表. Development Tool. PC 端 BCB6(VCL). PDA 端 VS2005/C++(MFC/ATL). General. Standard C/C++. Keep. String Related. AnsiString WideString. CString. Memory Stream Related. TMemoryStream. IStream. _di_IXMLDoc. IXMLDOMDoc *. _di_IXMLNode. IXMLDOMNode *. TIdHTTP TIdSSLIOHandlerSocket. CInternetSession CHttpConnection. Draw Line. Keep. Draw Geometry. Keep. Draw Text. Keep. Alpha Channel. Emulation (Bit And). Image Related (GDI+). Bitmap Image. CxImage class (from open source by Davide Pizzolato ). Audio/Video Related. Customized Media Player. Windows Media Control for Pocket IE. Item. XML DOM model Internet Related. Drawing Related (GDI+). 3.7 多媒體講解呈現與 DRM 伺服器於 3.2 章節所分析的講解錄製工具與播放器架構圖中，可以了解 PC 端播放器 23.

(35) 在呈現多媒體講解的內容時，會與 DRM 伺服器做些溝通，而這些溝通經由程式分析後，為使用者認證及解密資訊的取得，於章節 2.5.2 OMA DRM 探討的架構中，可將 PDA 端播放器比擬為 DRM Agent 做權限控管的執行、部落格比擬為 Content Issuer 做內容的傳遞以及 DRM 伺服器比擬為 Rights Issuer 做權限的認證，而多媒體講解呈現內容比擬為受保護的 DRM 內容。由於部落格及 DRM 伺服器為本研究所選擇多媒體講解錄製工具的開發公司-智勝國際公司自行開發，雖然尚未照 OMA DRM 標準，但有類似的架構及實作，若經稍微修改，亦可成為 OMA DRM 標準。分析大致上須修改的地方有： 1. 於錄製端的軟體工具或於部落格中，將多媒體講解呈現的檔案格式轉換為符合 DRM 內容格式(DRM Content Format)。 2. 於 DRM 伺服器及 DRM Client 的溝通協定中，在權限物件的取得方面須修改為 OMA DRM 所定義的 Rights Object Acquisition Protocol(ROAP) suite 此通訊協定。 3. 於 DRM 伺服器中，新增權限物件的定義及利用 OMA DRM 所定義的權限表示語言 Rights Expression Language(REL)來做 DRM 內容的權限對應。本研究為了求與 PC 端多媒體講解呈現的播放一致性，所以採用與 PC 端相同的 DRM 認證程序以及溝通的協定與格式並做程式的移植，以配合現有 DRM 伺服器的權限控管。. 3.8 小結本章節分析多媒體講解錄製工具及相關架構，理解多媒體講解呈現播放器在行動學習中的所扮演的角色。接著分析由多媒體講解錄製工具所產生的講解呈現檔案，剖析多媒體講解呈現如何的組成，其中有場景圖、腳本系統及軌道資訊，以提供多媒體講解呈現播放器呈現時的依據。因為在 PC 端有現成的多媒體講解呈現播放器，本研究利用 PC 端播放器的程式碼移植至 PDA 端，使 PDA 端具有一致性的播放功能，於是分析 PC 端播放器所使用的開發工具及程式庫，將 PC 端播放器的程式碼中間經過一些對應或修改而移植成 PDA 端播放器，在與 DRM 伺服器搭配方面，其中認證程序以及溝通的協定與格式亦是依照 PC 端播放器，以利與現有 DRM 伺服器的搭配性。有了本章節的多媒體講解呈現搭配的架構及多媒體講解呈現的組成結構，加上程式移植的分析為基礎，接下來在下一個章節中進一步解釋 PDA 端播放器的架構及相關播放流程。. 24.

(36) 四、系統架構經由上一個章節的分析過後，了解多媒體講解呈現的組成結構，接著本研究利用 PC 端播放器的運作方式產生出 PDA 端播放器的架構，並剖析 PDA 端播放器內部模組的關連性及流程，接者說明現有 DRM 整體架構，並比擬至 OMA DRM 相關元件。. 4.1 PDA 多媒體講解呈現播放器之架構一般的播放器，在播放其自訂格式的檔案時，皆有其架構及過程，才能呈現於使用者或閱讀者。本研究在分析 PC 端多媒體講解呈現播放器後，分析出 PC 端播放器由三大模組來構成，權限管理模組、資料剖析模組、呈現模組，由於 PC 端播放器透過移植的方式至 PDA 端，所以 PDA 多媒體講解呈現播放器亦是如此播放架構及過程。權限管理模組負責使用者或閱讀者帳號的認證及閱讀權限的控管、解密資訊的授權，所以此模組下包括 DRM Client 及 Decoder，達成權限管理模組的功能。資料剖析模組負責將欲播放的資料分析至內部的資料結構，此內部結構即為第三章所分析解釋的多媒體講解呈現場景圖、腳本系統及軌道資訊，所以此模組下包括 Parser 及 Media Extractor，達成資料剖析模組的功能。呈現模組，顧名思義為將欲播放的資料呈現於使用者或閱讀者，呈現畫面、聲音及影像，所以此模組下包括 Script Player、Image Module 及 Audio/Video Module，達成呈現模組的功能。於是 PDA 端播放器(BSTPlayer)的架構圖如下圖 13 所示： BSTPlayer. Rights Management Module DRM Client. Decoder. Data Parsing Module Parser. Media Extractor. Presentation Module Script Player Image Module Audio/Video Module 圖 13 : PDA 多媒體講解呈現播放器架構圖. 25.

(37) 接著依此三大模組，以下說明其功能。. 4.1.1 權限管理模組權限管理模組負責使用者或閱讀者帳號的認證、閱讀權限的控管及解密資訊的授權，此模組有兩個子模組，如下圖 14 所示： Rights Management Module. DRM Client. Decoder. 圖 14 : 權限管理模組之架構. 1.. 2.. DRM Client: 負責連線至 DRM 伺服器做使用者登入認證並檢查閱讀權限，取得閱讀教材的解密資訊。 Decoder: 根據取得的解密資訊，對多媒體講解呈現檔案做解密動作，將檔案內部資料還原為正確的資料。. 4.1.2 資料剖析模組資料剖析模組負責將欲播放的資料分析至內部的資料結構，包括多媒體講解呈現場景圖、腳本系統及軌道資訊，並擷取媒體檔案。此模組有兩個子模組，如下圖 15 所示： Data Parsing Module. Parser. Media Extractor. 圖 15 : 資料剖析模組之架構. 1.. 2.. Parser: 於解密還原過的正確資料中取得多媒體講解呈現的內部資料結構，如場景圖、腳本系統及軌道資訊。 Media Extractor: 將多媒體講解呈現中的多媒體演員所參照的媒體，例如圖片、聲音、影像，擷取於檔案系統。. 4.1.3 呈現模組 26.

(38) 呈現模組，根據多媒體講解呈現的內部資料結構，將講解呈現於使用者或閱讀者，其中會呈現畫面、錄製者於畫面之標示或記號、聲音及影像，此模組包括三個子模組，如下圖 16 所示：. Presentation Module. Script Player. Image Module. Audio/Video Module. 圖 16 : 呈現模組之架構. 1.. Script Player: 依照多媒體講解腳本系統，來呈現畫面的標示或記號，例如滑鼠筆移動、塗鴉、畫線等等。 2. Image Module: 播放圖片演員於畫面，此利用 CxImage 程式庫來呈現。 3. Audio/Video Module: 播放聲音或影像演員，此利用 Windows Media Control for Pocket IE 控制項來呈現。. 4.2 多媒體講解呈現於 PDA 端播放流程了解 PDA 端多媒體講解呈現播放器後，使用者或閱讀者要如何觀看多媒體講解呈現是一個問題，在此介紹多媒體講解呈現於 PDA 端的播放流程。由第三章圖 8 中介紹的多媒體講解錄製工具與播放器架構，並搭配部落格的運作，由多媒體講解錄製工具錄製完畢後，發佈及匯出多媒體講解呈現檔案至本機連接的儲存媒介，亦可上傳至部落格，使用 PDA 端播放器觀看閱讀多媒體講解呈現內容的方式，即有二種方式，一為由儲存媒介透過檔案系統，二為從網路上的部落格下載。本研究所選擇的多媒體講解錄製工具在發佈及匯出後，會有描述此多媒體講解呈現的描述檔，以 XML 的方式來描述，此描述檔為 publish.xml，其內容描述多媒體講解呈現的相關資訊，包括課程資訊、多媒體講解呈現檔案資訊，DRM 資訊。當使用者或閱讀者在準備開始要觀看時，可透過 publish.xml 判別讓使用者或閱讀者選擇是否閱讀整份多媒體講解呈現內容。若欲觀看整份內容，則播放器會經由 publish.xml 得到多媒體講解檔案的列表，以利播放整份內容。以下介紹多媒體講呈現於 PDA 端的播放流程，分為由儲存媒介及由部落格兩種方式來播放與閱讀。. 27.

(39) 4.2.1 由儲存媒介由儲存媒介播放多媒體講解呈現有以下流程： 1. 開啟多媒體講解檔案，得知欲開啟之檔名 filename.bst。 2. 檢查 publish.xml 存在與否，若不存在，播放此多媒體講解檔案 filename.bst。 3. 若 publish.xml 存在，詢問學習者"是否閱讀整份課程"。 4. 若不是，播放此多媒體講解檔案(filename.bst)。 5. 若是，開啟 publish.xml 並取得整份多媒體講解呈現之學習教材的檔案列表。 6. 取得下一個要播放的多媒體講解檔案名稱，然後播放此檔案 (filename.bst)。 7. 再依序取得下一個要播放的多媒體講解檔案名稱並播放之。以上流程如下圖 17 所示： From Local File Open File(*.bst) filename.bst publish.xml Exist ?. Yes. Open Whole Presentation?. No. No. Whole Presentation File List. filename.bst Get Next Filename for Play. Play (filename.bst). More File ?. Yes. Get Whole Presentation File List. Yes. No End 圖 17 : 由儲存媒介播放多媒體講解呈現流程圖. 4.2.2 由部落格由部落格播放多媒體講解呈現有以下流程： 1. 使用 PDA 裡的 Internet Explorer 瀏覽器連結至部落格，找到想要觀看的多媒體講解呈現。. 28.

(40) 2.. 網頁導引至播放頁面，播放時會透過 HTTP 協定下載並開啟 publish.xml，再經由 publish.xml 取得整份多媒體講解呈現的檔案列表。 3. 依據整份多媒體講解呈現檔案列表，由部落格下載整份多媒體講解呈現中的檔案。 4. 取得下一個要播放的多媒體講解檔案名稱，然後播放此檔案 filename.bst。 5. 再依序取得下一個要播放的多媒體講解檔案名稱 filename.bst 並播放之。以上流程如下圖 18 所示： From Blog Link to Web Page for Play. Download and Open publish.xml. Get Whole Presentation File List. Download Presentation Files. Whole Presentation File List. Get Next Filename for Play filename.bst Play (filename.bst) No. End. Yes More File ?. 圖 18 : 由部落格播放多媒體講解呈現流程圖. 4.3 PDA 多媒講解呈現播放器流程多媒體講解呈現可經由儲存媒介或由部落格的方式取得，進一步地交由 PDA 端播放器將多媒體講解呈現檔案呈現於使用者或閱讀者面前。在 4.1 介紹的 PDA 端播放器架構，有三大模組，權限管理模組中有 DRM Client 模組及 Decoder 模組，資料剖析模組中有 Parser 模組及 Media Extractor 模組，呈現模組中有 Script Player 模組、Image 模組及 Audio/Video 模組，其中各個子模組進一步建構出 PDA 端的播放流程，達成播放及呈現的目的。 PDA 端播放器播放多媒體講解呈現的流程： 1. 由儲存媒介或由部落格的方式取得的 publish.xml 及多媒體講解呈現檔. 29.

(41) 案為輸入，接著 DRM Client 利用 publish.xml 中提供的 DRM 伺服器資訊及課程資訊，登入 DRM 伺服器並取得解密資訊。 2. 接續由 Decoder 利用解密資訊將多媒體講解呈現檔案還原至正確的資料，其中會經過 DES 解密及 Zip 解壓縮。 3. 接著經由 Parser 於正確的多媒體講解資料中擷取出場景圖、腳本系統、軌道資訊。 4. Media Extractor 根據 Parser 所擷取的場景圖中描述的多媒體演員，所參照的媒體，例如圖片、聲音、影像擷取至檔案系統。 5. Presentation Engine 依據場景圖、腳本系統及軌道資訊利用計時器將這些演員載入及呈現，展示出多媒體講解的內容。以上播放器流程如下圖 19 所示：. Presentation Engine. publish.xml 多媒體講解呈現檔. DRM Client Granted Decoding Key Decoder (DES Decryption,Unzip). Parser. SceneGraph ScriptSystem Track. Media Actor(Image) Media Actor(Audio) Media Actor(Video). Media Extractor. 圖 19 : PDA 多媒講解呈現播放器流程. 4.4 多媒體講解呈現與 DRM 架構上述章節 4.1.1 中介紹的權限模組，其下有 DRM Client 子模組做使用者的認證及解密資訊的取得，於章節 3.7 系統分析的多媒體講解呈現與 DRM 伺服器，比擬至 OMA DRM 的標準中，PDA 端播放器(BSTPlayer)、部落格、DRM 伺服器分別比擬為 OMA DRM 標準中的 DRM Agent、Content Issuer 以及 Rights Issuer 三個主要元件。. 30.

(42) PDA 端播放器(BSTPlayer)比擬為 DRM Agent，負責講解呈現檔案的下載，而 PDA 播放器中的 DRM Client 子模組負責權限管理的執行。部落格比擬為 Content Issuer，負責提供多媒體講解呈現檔案的下載平台。現有的 DRM 伺服器比擬為 Rights Issuer，負責解密資訊及使用權限的發送，如下圖 20 所示之架構。 Rights Issuer. Content Issuer. DRM 伺服器. 部落格. Protected Content. Rights Object. 多媒體講解呈現檔案. 解密資訊. DRM Agent BSTPlayer DRM Client 圖 20 : PDA 端播放器與 DRM 伺服器之架構圖. 4.5 小結本章說明出 PDA 端播放器的架構有三大模組，權限管理模組、資料剖析模組、呈現模組，其中各有其小模組各司其職，以達到呈現的目的。內容提供者錄製多媒體講解呈現後，如何供使用者或閱讀者存取呢?於章節 4.2 中闡述有二種方式，一為由儲存媒介，二為由部落格。存取到多媒體講解呈現後，於 PDA 端如何播放呢?利用章節 4.1 中 PDA 播放器架構中的各個模組，建構出 PDA 端播放的流程，而在 DRM 管理方面，說明現有 DRM 伺服器、部落格以及播放器的相關架構，並比擬至 OMA DRM。接著在下一個章節進一步說明 PDA 端播放器各個模組的實作。. 31.