流媒體課件智能錄播系統(tǒng)的構(gòu)建

王鳳琦，王軍鋒

(1.長安大學(xué)教網(wǎng)中心，陜西 西安 710061;2.陜西遠(yuǎn)程教育研究中心，陜西 西安 710068)

一、智能錄播系統(tǒng)的概念與分類

(一)智能錄播系統(tǒng)的概念

錄播系統(tǒng)兼具錄和播的功能。 “錄”指對(duì)客體進(jìn)行視頻錄制，分為單畫面錄制和多畫面錄制模式;“播”指對(duì)客體進(jìn)行視頻播放，播放形式可以分為直播和點(diǎn)播。［1］客體包括現(xiàn)場攝錄的視頻、音頻、教學(xué)活動(dòng)中使用電子設(shè)備的圖像信號(hào) (包含電腦、視頻展臺(tái)等)，錄制格式為標(biāo)準(zhǔn)化的流媒體文件，用來對(duì)外直播、存儲(chǔ)、后期編輯、點(diǎn)播。流媒體課件智能錄播系統(tǒng)，是將授課教師的視音頻、多媒體教學(xué)內(nèi)容(包括教師的電子講稿、課件等)以及學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)視音頻等教學(xué)現(xiàn)場信息以數(shù)字化形式同步采集、壓縮、錄制，并自動(dòng)合成單流或多流實(shí)時(shí)教學(xué)錄像的錄制與播放系統(tǒng)。［2］該系統(tǒng)由一系列硬件設(shè)備和配套應(yīng)用軟件組成，其智能性不僅體現(xiàn)在流媒體文件的自動(dòng)合成上，更重要的是根據(jù)既定的策略，對(duì)錄制過程中各種信號(hào)源實(shí)現(xiàn)智能化的實(shí)時(shí)切換，無需人工干預(yù)。

(二)智能錄播系統(tǒng)的分類

1.按部署形式分類。

按部署形式劃分，可分為固定式錄播系統(tǒng)和移動(dòng)式錄播系統(tǒng)。

固定式錄播系統(tǒng)指固定安裝在一個(gè)特定的場所，如普通教室或?qū)Ｓ媒淌?，所有設(shè)備都固定在場所的某一位置上，這種系統(tǒng)基本可以不受設(shè)備尺寸的限制，可以優(yōu)先考慮設(shè)備性能。

移動(dòng)式錄播系統(tǒng)，也可以稱為便攜式錄播系統(tǒng)，它具有固定式錄播系統(tǒng)的全部功能，但各種設(shè)備只是臨時(shí)布置到錄制場所，無需固定，錄制結(jié)束后即裝箱收回。這種系統(tǒng)優(yōu)先考慮設(shè)備的便攜性，其性能滿足要求即可。

2.按跟蹤、定位方式分類。

按跟蹤、定位方式劃分，可分為紅外線跟蹤、超聲波定位和圖像識(shí)別跟蹤。

紅外跟蹤系統(tǒng):采用紅外技術(shù)，需要安裝固定檢測裝置。傳統(tǒng)的紅外跟蹤系統(tǒng)，存在三大問題:易受太陽光影響，造成跟蹤不準(zhǔn)確;外紅線工作方式的有效工作距離通常不超過10M，因而跟蹤距離短;紅外自動(dòng)跟蹤攝像機(jī)只對(duì)云臺(tái)、變焦兩項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，主場景圖像大小一直保存不變，無景深變化。目前比較先進(jìn)的紅外跟蹤系統(tǒng)可以與無線定位話筒結(jié)合，對(duì)主講人進(jìn)行準(zhǔn)確定位，使用定位/無線話筒一體移動(dòng)裝置，不需安裝固定檢測裝置。

超聲波定位系統(tǒng):使用超聲波技術(shù)，允許教師隨意走動(dòng)的同時(shí)，根據(jù)教師的具體位置自動(dòng)調(diào)節(jié)或切換全景、中景、近景鏡頭，使得錄播畫面更加豐富?？梢允且粋€(gè)機(jī)位進(jìn)行追拍，也可以是多個(gè)固定機(jī)位、固定景別進(jìn)行切換。

3.按編輯理念分類。

傳統(tǒng)的紅外跟蹤系統(tǒng)需要安裝固定檢測裝置，且鏡頭景別不可更變，只能是簡單的跟蹤拍攝，隨著信號(hào)的移動(dòng)而“緊盯”目標(biāo)，拍出來的畫面呆板、單一，并不能滿足高水準(zhǔn)的拍攝需求。目前比較先進(jìn)的紅外跟蹤系統(tǒng)可以與無線定位話筒結(jié)合，對(duì)主講人進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并在傳統(tǒng)跟蹤拍攝的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性的引入邏輯切換思維。在跟蹤拍攝過程中使用多路攝像頭對(duì)4大區(qū)域進(jìn)行多達(dá)6組拍攝畫面的自動(dòng)切換。

二、流媒體課件智能錄播系統(tǒng)的組成

(一)系統(tǒng)前段

多路視頻信號(hào)的實(shí)時(shí)采集:包括一個(gè)錄播教室同時(shí)安排3個(gè)全自動(dòng)跟蹤的固定安裝的云臺(tái)攝像機(jī)，3個(gè)對(duì)應(yīng)兼容的手動(dòng)控制的攝像機(jī)，其他視頻信號(hào)的采集 (DVD，電子白板等)。同時(shí)，高質(zhì)量VGA信號(hào)傳輸:Poweipoint等將以純硬件VGA畫面實(shí)時(shí)采集壓縮并獲取，凸顯高分辨率 (640*480，800*600，1024*768分辨率、4FPS，25FPS幀率)。在聲音的采集上:為了保證錄制課件的效果，要保證錄制聲音清晰，抑制回聲嘯叫，有降噪處理，只拾取有效地聲音信號(hào)，教室中其他的干擾噪音等都將自動(dòng)過濾，從而有效地保證現(xiàn)場直播或后期回放的聲音效果，以保證錄播課件的效果，保證聲音的完美采集。

學(xué)生定位系統(tǒng)

在傳統(tǒng)的流媒體課件智能錄播系統(tǒng)里，一直沒有好的辦法自動(dòng)拍攝學(xué)生特寫畫面，常見的方法是為學(xué)生配發(fā)手持麥克或其他設(shè)備，當(dāng)這類設(shè)備被打開時(shí)，根據(jù)預(yù)置的位置參數(shù)，攝像機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過來。傳統(tǒng)方案雖然能夠拍攝特寫畫面，但沒有實(shí)用價(jià)值:需要對(duì)每個(gè)學(xué)生進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn);設(shè)備也很難管理。而現(xiàn)在的流媒體課件智能錄播系統(tǒng)使用圖像識(shí)別技術(shù)，分析學(xué)生的行為特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生站立時(shí)，自動(dòng)給特寫鏡頭;當(dāng)學(xué)生坐下時(shí)，自動(dòng)給全景鏡頭，并切換到老師畫面。

(二)系統(tǒng)后臺(tái)

這個(gè)部分是流媒體課件智能錄播系統(tǒng)的核心，也就是多媒體教學(xué)實(shí)錄。系統(tǒng)不僅可以按多媒體授課時(shí)實(shí)際發(fā)生的時(shí)間順序嗎，真實(shí)記錄全過程、全場景的課堂實(shí)況 (支持同時(shí)多屏錄制的課件模式/選擇單屏錄制的電影模式)，實(shí)時(shí)直播的內(nèi)容包括教師場景、學(xué)生場景和課件場景等，而且授課完畢后，視頻、音頻、老師的講稿和現(xiàn)場操作等自動(dòng)錄制成一個(gè)完全同步的、完整的多媒體課件，整個(gè)過程必須在無人工干擾的情況下自動(dòng)進(jìn)行。［3］

采用的設(shè)備主要有:(1)智能導(dǎo)播控制主機(jī)，具備自動(dòng)控制功能，可以根據(jù)課堂進(jìn)程自動(dòng)處理各種輸入信號(hào)，并完成教師跟蹤、學(xué)生定位等功能的實(shí)現(xiàn);能根據(jù)課堂教學(xué)進(jìn)程，自動(dòng)對(duì)教師畫面、學(xué)生畫面、教師電腦畫面等多視頻信號(hào)進(jìn)行合乎邏輯的智能剪輯，最后形成完整的實(shí)況錄像;此系統(tǒng)還具有手動(dòng)控制切換功能，可根據(jù)需要對(duì)教師、學(xué)生圖像和計(jì)算機(jī)畫面以及其它視頻信號(hào)進(jìn)行手動(dòng)切換;(2)實(shí)時(shí)錄制系統(tǒng)軟件，用于系統(tǒng)同步錄制教學(xué)場景中教師、學(xué)生的視、音頻信號(hào)、板書以及計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)屏幕等所有信號(hào)，并實(shí)時(shí)生成流媒體課件。按照接收方式的不同，可分為三種類型:錄制方式、錄播方式和直播方式;(3)課件點(diǎn)播發(fā)布系統(tǒng)，用于將錄制好的課件方便地發(fā)布到流媒體服務(wù)器上，并自動(dòng)生成播放列表，供網(wǎng)絡(luò)上的用戶隨時(shí)隨地進(jìn)行點(diǎn)播觀看;(4)精品課件非線性編輯軟件，用于對(duì)錄制好的課件進(jìn)行編輯，包括創(chuàng)建索引、掐頭、去尾、去掉中間垃圾畫面、分割成多個(gè)段落課件、增加旁白、字幕及交互功能;支持多種文件格式，如:asf、avi、wmv、rm、wav、mp3、rma、ppt、pps、bmp、jpg等等;(5)集控監(jiān)控系統(tǒng)軟件，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控錄播教室的攝像場景及教師授課電腦屏幕;(6)其它外圍設(shè)備有:無線音頻收發(fā)系統(tǒng)、高靈敏拾音器、錄播專用調(diào)音臺(tái)、多媒體中控、功放音箱、視頻分配器、視頻采集卡等。［3］

數(shù)字化控制臺(tái)

(三)教學(xué)資源庫服務(wù)器

通過它可以對(duì)流媒體課件智能錄播系統(tǒng)錄制的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課程以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)用戶進(jìn)行操作、管理和維護(hù)。此外，還在服務(wù)器中安裝了課堂直播系統(tǒng)軟件。由此，只要是連在學(xué)校校園網(wǎng)上的電腦，都可以通過IE瀏覽器即時(shí)觀看相應(yīng)的課堂內(nèi)容，包括上課的視音頻及教師電腦屏幕內(nèi)容。

(四)遠(yuǎn)程管理

結(jié)合中控系統(tǒng)，管理員無須親臨現(xiàn)場便可實(shí)現(xiàn)對(duì)錄播系統(tǒng)的遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)。如果想改變錄播系統(tǒng)的參數(shù)，只需使用IE瀏覽器登錄錄播系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)其的全面管理，包括全自動(dòng)錄播參數(shù)設(shè)置、直播管理、點(diǎn)播管理、用戶管理、資源管理等［4］。運(yùn)行需要觀看現(xiàn)場信號(hào)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)客戶端軟件 (瀏覽器)，可接收錄播系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)送的教學(xué)內(nèi)容，也可點(diǎn)播相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課程。

(五)后期編輯

錄課過程中難免出現(xiàn)一些瑕疵，例如口誤、筆誤等，所以后期編輯功能是流媒體課件智能錄播系統(tǒng)所不可或缺的功能。而一般的錄播系統(tǒng)只能提供簡單的切割、合并等簡單編輯功能，稍微復(fù)雜的編輯功能就得借助于傳統(tǒng)的非編系統(tǒng)，而且并不能處理三分屏、四分屏課件。流媒體課件智能錄播系統(tǒng)提供了非線性課件編輯系統(tǒng)，能夠?qū)φn件進(jìn)行精細(xì)化編輯處理，可以直接修正流媒體課件中的PPT錯(cuò)別字，可以進(jìn)行多軌道實(shí)時(shí)編輯，也能用于后期制作課件。同時(shí)，使用后期編輯軟件可對(duì)錄制生成的文件進(jìn)行再壓縮、剪切、拆分、合成和索引信息的添加或修改功能。后期編輯軟件能夠?qū)ξ募M(jìn)行多窗口同步完整回放，操作直觀簡便。

三、結(jié)語

隨著教育信息化工程的不斷推進(jìn)，課堂教學(xué)已不僅僅只是一個(gè)一教而過的過程，而是將作為一種重要的資源和手段，通過課堂實(shí)錄的形式進(jìn)行共享與學(xué)習(xí)。與此相對(duì)應(yīng)，教學(xué)錄像的制作手段也隨之豐富和高科技化。雖然流媒體課件智能錄播系統(tǒng)在功能上并非已經(jīng)完美無缺但只要結(jié)合實(shí)際需求不斷開發(fā)與完善，相信其可以在高校精品課程建設(shè)和學(xué)校數(shù)字化資源建設(shè)兩方面都發(fā)揮重要作用。

］

［1］宋建功，張冀中.課程錄播系統(tǒng)的研究與應(yīng)用 ［J］.現(xiàn)代教育技術(shù)，2010，(8).

［2］冀燕麗，王玉清.高校精品課程制作中自動(dòng)錄播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2009，(14).

［3］羅虹，王士勇.基于流媒體課件智能錄播系統(tǒng)互動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)的探索與思考［J］.西北醫(yī)學(xué)教育，2011，(4).

［4］楊新.全自動(dòng)智能錄播系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及應(yīng)用［J］.現(xiàn)代計(jì)算機(jī) (專業(yè)版)，2010，(1).