淺談精品課程自動(dòng)錄播系統(tǒng)解決方案

張金城

(張家口職業(yè)技術(shù)學(xué)院電教中心，河北張家口 075000)

隨著計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的不斷進(jìn)步，學(xué)校基于網(wǎng)絡(luò)的音視頻錄制點(diǎn)播成為學(xué)校多媒體教學(xué)應(yīng)用的一項(xiàng)重要需求。雖然很多與教學(xué)相關(guān)的資源是傳統(tǒng)的錄像帶和VCD，但在網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)普及到每個(gè)班級(jí)的情況下，如何將傳統(tǒng)的錄像帶等模擬節(jié)目資源方便地轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)上可供點(diǎn)播的資源，成為學(xué)校網(wǎng)絡(luò)普及之后一項(xiàng)新的需求。同時(shí)，隨著多媒體課件在教學(xué)過(guò)程中日益廣泛的應(yīng)用，以及傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)估、示范課錄制、教學(xué)觀摩、遠(yuǎn)程教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)等等需要，要求采取一定形式把課堂教學(xué)過(guò)程或者講義圖像錄制下來(lái)，作為學(xué)校的一種資源。隨著國(guó)家“精品課程”建設(shè)項(xiàng)目的開(kāi)展，應(yīng)用先進(jìn)的信息化手段，將教室實(shí)況、教師課件，按照授課進(jìn)度錄成精品課程，供廣大師生、教研員課后點(diǎn)播觀摩評(píng)價(jià)，建立共享資源庫(kù)，完成知識(shí)傳承或進(jìn)行校際課程交流，可以在更大范圍內(nèi)提高高校的教學(xué)和人才培養(yǎng)質(zhì)量。而在現(xiàn)代教學(xué)過(guò)程中，多媒體形式的引入使得課堂實(shí)錄除了需要錄制教學(xué)過(guò)程中教員的影像和聲音以外，還需要同步錄制多媒體課件的內(nèi)容，并且可以快捷方便地生成課件。如何既能減少學(xué)科教師的操作流程，又能得到高清晰度的視頻文件，成為一種新的需求。

精品課程錄播系統(tǒng)將授課電腦VGA信號(hào)、教師授課和師生互動(dòng)場(chǎng)景以及課堂板書等進(jìn)行多種模式的整合錄制，生成多媒體教學(xué)課件。同時(shí)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的多畫面直播，保證高清晰的課堂畫面和音、視頻精確同步的實(shí)況效果。系統(tǒng)生成的高質(zhì)量視頻素材文件又可以通過(guò)非線編平臺(tái)進(jìn)行后期編輯，提高精品課程資源使用的靈活性。

一、精品課程錄播系統(tǒng)主要功能

(一)課程錄制

三種模式錄制，電影和資源模式同步錄制，生成單畫面、多畫面、畫中畫等不同形式的視頻資源。

1.一鍵錄制，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)模板自動(dòng)完成課程錄制，減少人為干預(yù)。

2.遙控錄制，采用射頻遙控器實(shí)現(xiàn)錄制過(guò)程的遙控管理，方便教師操作。

3.可預(yù)設(shè)錄制模板，實(shí)現(xiàn)快速模板化錄制。

4.網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程錄制管理，實(shí)現(xiàn)錄播教室和錄播過(guò)程的集中管理，提高管理工作效率。

5.支持錄制暫停和錄制恢復(fù)。

(二)課堂直播

1.有權(quán)限的用戶登錄直播系統(tǒng)，可以直接在IE瀏覽器觀摩直播課堂，免插件、免安裝。

2.獨(dú)創(chuàng)性的實(shí)現(xiàn)單畫面電影模式、多畫面資源模式和多畫面全景模式三種模式直播。

(三)資源管理

1.B/S架構(gòu)資源管理平臺(tái)，具有用戶管理、權(quán)限管理、資源的發(fā)布點(diǎn)播，滿足資源的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用和管理。

2.與錄制系統(tǒng)整合，錄制后自動(dòng)上傳，手動(dòng)上傳，支持批量的資源上傳。

3.實(shí)現(xiàn)資源分類檢索，逐步形成網(wǎng)絡(luò)課程體系。

(四)微格評(píng)估

1全自動(dòng)課程錄播系統(tǒng)內(nèi)含一套完整的微格評(píng)測(cè)體系，形成在線評(píng)估、微格評(píng)測(cè)、技能訓(xùn)練和教學(xué)研究的平臺(tái)。

2.在直播和點(diǎn)播過(guò)程中專家教師可以網(wǎng)絡(luò)在線實(shí)時(shí)打點(diǎn)、添加評(píng)語(yǔ)，并且與課程資源同步存儲(chǔ)，便于后期回放中的觀摩指導(dǎo)。

3.系統(tǒng)內(nèi)置根據(jù)國(guó)家微格教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)量化的評(píng)測(cè)體系，可以實(shí)時(shí)進(jìn)行評(píng)分，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)匯總，生成評(píng)估報(bào)告。

(五)后期編輯

1.全自動(dòng)課程錄播系統(tǒng)專有配套編輯平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)錄制資源的后期處理，操作簡(jiǎn)便快捷。

2.具有裁減、合并、片頭、片尾、臺(tái)標(biāo)、字幕、畫中畫、特效等功能，實(shí)現(xiàn)多種格式的轉(zhuǎn)換。

3.支持項(xiàng)目機(jī)制，集中編輯后，選擇空閑時(shí)間批量生成，完成后系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)機(jī)。

(六)錄制模式

1．電影模式

遵從人的視覺(jué)習(xí)慣，以課堂授課過(guò)程為主線，將課堂現(xiàn)場(chǎng)的多路視頻信號(hào)和VGA信號(hào)按照發(fā)生的時(shí)間順序，通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)切換，輸出一個(gè)單流單畫面的流媒體進(jìn)行錄制或網(wǎng)絡(luò)直播。有機(jī)整合教師講課、學(xué)生互動(dòng)、課件展示、板書等授課實(shí)況，有效降低了網(wǎng)絡(luò)帶寬占用，便于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和傳播。

2．資源模式

將課堂現(xiàn)場(chǎng)多路視頻信號(hào)與VGA信號(hào)，分別實(shí)時(shí)采集壓縮成多流多畫面的流媒體，多路視頻可以分別錄制成獨(dú)立文件，也可以直接打包成一個(gè)文件，支持網(wǎng)絡(luò)直播。提供高質(zhì)量視頻素材文件，方便用戶后期進(jìn)行編輯。

3．全景模式

將課堂現(xiàn)場(chǎng)多路視頻信號(hào)與VGA信號(hào)，直接實(shí)時(shí)采集壓縮成單流多畫面的流媒體，支持IE和通用播放器播放，支持網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)直播。網(wǎng)絡(luò)帶寬占用小，便于實(shí)時(shí)快速制作網(wǎng)絡(luò)課件。

二、精品課程錄播系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)分析

課件錄制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了三個(gè)階段的發(fā)展，目前正處在第三階段。

第一代課件錄制系統(tǒng)產(chǎn)生于1998年左右，當(dāng)時(shí)解決辦法比較簡(jiǎn)單：授課教師將PowerPoint講稿傳到課件錄制系統(tǒng)，然后一邊講課，一邊換頁(yè)。這一代課件錄制系統(tǒng)具有比較明顯的缺陷，表現(xiàn)在：

1．只支持有限的講稿格式，一般只支持 PowerPoint、word等，這大大限制了內(nèi)容來(lái)源。

2．對(duì)授課教師有要求，授課教師必須在這套軟件平臺(tái)基礎(chǔ)之上授課，才能夠錄制課件，在實(shí)際教學(xué)當(dāng)中，這個(gè)要求很難實(shí)現(xiàn)：不是所有教師對(duì)計(jì)算機(jī)很精通；不是所有教師愿意去學(xué)習(xí)一個(gè)陌生的軟件。

第二代課件錄制系統(tǒng)通過(guò)在授課計(jì)算機(jī)上安裝音視頻采集設(shè)備，對(duì)于教師的計(jì)算機(jī)屏幕數(shù)據(jù)，通過(guò)抓屏方式實(shí)現(xiàn)，相對(duì)于第一代課件錄制系統(tǒng)，第二代課件錄制系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢(shì)：對(duì)授課教師沒(méi)有任何限制，不需要授課教師去學(xué)習(xí)新的軟件，授課教師完全可以按照以前的習(xí)慣授課；同時(shí)，由于采取抓屏的方式，所以只要是計(jì)算機(jī)屏幕上出現(xiàn)的內(nèi)容，都能夠記錄下來(lái)，從而對(duì)講稿格式就沒(méi)有任何要求。但是隨著教學(xué)規(guī)模的擴(kuò)大、課件錄制工作的擴(kuò)大，第二代課件錄制系統(tǒng)也暴露出了一些問(wèn)題：

1．需要配置專用計(jì)算機(jī)、視頻采集卡、攝像機(jī)等才能錄制課件，一套設(shè)備只能同時(shí)錄制一路課件，如果在全校范圍內(nèi)錄制課件，設(shè)備成本投入很大。

2．因?yàn)樯婕暗侥M音視頻信號(hào)傳輸問(wèn)題，布線工程比較復(fù)雜，不適合大規(guī)模推廣應(yīng)用。

3．不能與監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行集成。實(shí)際上，監(jiān)控系統(tǒng)需要采集音視頻信號(hào)，課件錄制系統(tǒng)也需要采集音視頻信號(hào)，但是因?yàn)檫@兩個(gè)系統(tǒng)互補(bǔ)兼容，導(dǎo)致了設(shè)備重復(fù)投資。

在充分考慮了第二代錄制系統(tǒng)問(wèn)題的基礎(chǔ)之上，第三代錄制系統(tǒng)，可以和監(jiān)控系統(tǒng)完全融合在一起，可以在大范圍內(nèi)，開(kāi)展大規(guī)模的錄制工作?？偨Y(jié)有如下特點(diǎn)：

1．不需要購(gòu)置專門的音視頻設(shè)備，利用現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備，即可錄制課件，大大節(jié)省了資金投入。在局域網(wǎng)內(nèi)任何地方，都可以錄制課件，適合大規(guī)模應(yīng)用。

2．絕大部分是基于局域網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，只需要少量布線工作，節(jié)省了工程周期。

3．系統(tǒng)具有極強(qiáng)的擴(kuò)容能力，只需要安裝一個(gè)視頻服務(wù)器，就可以了。

4．全自動(dòng)化。編排好課程表后，程序就能夠自動(dòng)錄制課件，無(wú)須人工值守。

三、精品課程錄播系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

全自動(dòng)錄播系統(tǒng)視頻部分由二路或三路攝像機(jī)組成，包括一個(gè)教師跟蹤攝像機(jī)、一路學(xué)生定位攝像機(jī)和一路教室全景攝像機(jī)(可以學(xué)生全景機(jī)位替代)，教師自動(dòng)跟蹤攝像機(jī)跟蹤教師在教學(xué)中的活動(dòng)，學(xué)生定位攝像機(jī)負(fù)責(zé)定位采集回答問(wèn)題的圖像，教室全景攝像機(jī)拍攝教室全景圖像，三路攝像機(jī)通過(guò)智能導(dǎo)播系統(tǒng)切換出一路視頻進(jìn)入錄播系統(tǒng)。

音頻采集。教師使用領(lǐng)夾式無(wú)線麥克風(fēng)，學(xué)生使用拾音器，通過(guò)智能混音器智能切換出一路音頻信號(hào)進(jìn)入錄播系統(tǒng)。

系統(tǒng)配有直播服務(wù)器實(shí)時(shí)直播課堂內(nèi)容，非線性課件編輯系統(tǒng)后期編輯精品課件，點(diǎn)播服務(wù)器提供在線平臺(tái)，學(xué)生可以在線學(xué)習(xí)課件。

自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)主要用于跟蹤課堂上教師的活動(dòng)，包括在講臺(tái)上的來(lái)回走動(dòng)、板書等教學(xué)活動(dòng)，攝像機(jī)的鏡頭自動(dòng)跟蹤教師的活動(dòng)，無(wú)需人工控制攝像機(jī)方位，全方位跟蹤教師。

圖像跟蹤——自動(dòng)追蹤攝像系統(tǒng)可自動(dòng)追蹤地探測(cè)、跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的自動(dòng)跟蹤，便于對(duì)教師教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)播、錄像，徹底改變錄像畫面不連貫等問(wèn)題。

自動(dòng)追蹤跟蹤——跟蹤范圍不僅僅局限于攝像機(jī)固有的視野范圍內(nèi)，而是在整個(gè)教師活動(dòng)的范圍內(nèi)，無(wú)論教師在活動(dòng)范圍內(nèi)做任何動(dòng)作都能自動(dòng)跟蹤，并且始終保持教師在圖像中的位置，不會(huì)出現(xiàn)半邊身的情況。

自動(dòng)鎖定目標(biāo)——當(dāng)系統(tǒng)探測(cè)到多個(gè)人活動(dòng)時(shí)，跟蹤效果不會(huì)因?yàn)槠渌顒?dòng)目標(biāo)而受影響，自動(dòng)鎖定佩戴有無(wú)線麥克風(fēng)的教師。

自動(dòng)完成——跟蹤攝像工作可由系統(tǒng)全自動(dòng)完成，而不需要操作人員的幫助。由于任何一個(gè)值機(jī)操作人員在未知狀態(tài)下，無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間注意畫面。為此，該系統(tǒng)全面解除人工疲勞因素的影響，保障系統(tǒng)可靠運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤錄制。

自動(dòng)變焦——當(dāng)教師在黑板上板書時(shí)，跟蹤攝像機(jī)會(huì)自動(dòng)變焦放大圖像，清晰采集教師板書，板書時(shí)攝像機(jī)保持跟蹤狀態(tài)。板書完后系統(tǒng)還原焦距，正常錄制教師圖像。

結(jié)束語(yǔ)

隨著數(shù)字視頻技術(shù)和多媒體技術(shù)的發(fā)展，錄播技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)蓬勃發(fā)展的新階段。為提高錄播系統(tǒng)的工作效率，其關(guān)鍵在于根據(jù)工作實(shí)際，設(shè)計(jì)出適合本學(xué)院的錄播系統(tǒng)，使其真正為學(xué)院精品課建設(shè)發(fā)揮作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]詹宏.視音頻編輯處理技術(shù)教程[M]. 人民郵電出版社，2005.

[2]鐘曉流 等.多媒體視聽(tīng)技術(shù)與應(yīng)用環(huán)境[M]. 清華大學(xué)出版社，2007.

[3]孫景琪，孫京.數(shù)字視頻技術(shù)及應(yīng)用[M]. 北京工業(yè)大學(xué)出版社，2006.