智能型錄播實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案設(shè)計(jì)*

徐 清，侯鳳芝

（寧波大紅鷹學(xué)院 現(xiàn)代教育技術(shù)中心,浙江 寧波 315175）

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革與發(fā)展規(guī)劃綱要（2010－2020年)》提出“加快教育信息化進(jìn)程”的要求，并制定了“到2020年基本實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化，基本形成學(xué)習(xí)型社會(huì)，進(jìn)入人力資源強(qiáng)國(guó)行列”的戰(zhàn)略目標(biāo)。[1]為了更好地利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，加強(qiáng)優(yōu)質(zhì)教育資源開(kāi)發(fā)和普及共享，進(jìn)一步提高高等教育質(zhì)量，服務(wù)學(xué)習(xí)型社會(huì)建設(shè)，教育部啟動(dòng)了國(guó)家精品開(kāi)放課程建設(shè)工作（教高[2011]8號(hào)），并納入“十二五”期間實(shí)施的“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”。國(guó)家精品開(kāi)放課程包括精品視頻公開(kāi)課與精品資源共享課，是以普及共享優(yōu)質(zhì)課程資源為目的、體現(xiàn)現(xiàn)代教育思想和教育教學(xué)規(guī)律、展示教師先進(jìn)教學(xué)理念和方法、服務(wù)學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳播的開(kāi)放課程。[2]

針對(duì)視頻公開(kāi)課建設(shè)項(xiàng)目，教育部還特別制定了視頻公開(kāi)課拍攝制作技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （教高司函 [2011]105號(hào)文件），包括錄制場(chǎng)地、錄制方式及設(shè)備等前期錄制要求，視頻信號(hào)源、音頻信號(hào)源的數(shù)據(jù)采集技術(shù)指標(biāo)，后期制作、網(wǎng)絡(luò)傳輸基本技術(shù)規(guī)范等。[3]根據(jù)要求，在視頻制作過(guò)程中，要求視頻制作者應(yīng)根據(jù)課程內(nèi)容，盡量采用多機(jī)位拍攝，機(jī)位設(shè)置應(yīng)滿足完整記錄課堂全部教學(xué)活動(dòng)的要求。攝像機(jī)要求不低于專業(yè)級(jí)數(shù)字設(shè)備，推薦使用高清數(shù)字設(shè)備，錄音設(shè)備采用若干個(gè)專業(yè)級(jí)話筒，以保證教師和學(xué)生發(fā)言的錄音質(zhì)量。

一、現(xiàn)有錄播手段存在的問(wèn)題

目前，我校采用奧維亞 （AVA）科技公司開(kāi)發(fā)的PROPRE 9移動(dòng)式錄播系統(tǒng)進(jìn)行視頻課程的錄制與網(wǎng)絡(luò)直播，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括系統(tǒng)前端、管理端和播放端，主要由錄播主機(jī)、音視頻信號(hào)采集系統(tǒng)（包括教師攝像機(jī)、學(xué)生攝像機(jī)、VGA信號(hào)采集）、管理電腦、遠(yuǎn)程客戶端（視頻直播/點(diǎn)播）等幾部分組成，具有同步錄制、實(shí)時(shí)直播、在線點(diǎn)播、遠(yuǎn)程導(dǎo)播和后期編輯等功能。

圖1 移動(dòng)式錄播錄播系統(tǒng)拓?fù)?/p>

學(xué)?，F(xiàn)有的錄播系統(tǒng)主要用于精品課程錄像、視頻會(huì)議、網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)、專家講座等視頻的錄制與網(wǎng)絡(luò)直播，并在全校范圍內(nèi)推廣應(yīng)用，拍攝的視頻資源經(jīng)后期處理后上傳至學(xué)校專用的資源服務(wù)器，并提供師生在線點(diǎn)播觀看?，F(xiàn)有錄播系統(tǒng)基本能夠滿足教學(xué)需要，但與精品視頻公開(kāi)課技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚有一定差距，無(wú)法滿足視頻上網(wǎng)的更高層次要求。

與教育部視頻公開(kāi)課所要求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相比較，如表1所示，現(xiàn)有錄播系統(tǒng)在錄制場(chǎng)地、視頻錄制模式、音視頻采集方式等方面存在以下不足：

表1 現(xiàn)有錄播系統(tǒng)與視頻公開(kāi)課拍攝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比表

1.錄制場(chǎng)地不固定，難以保證設(shè)備安裝的安全和信號(hào)的穩(wěn)定

拍攝場(chǎng)地不固定，容易造成設(shè)備不必要的意外損傷，不能很好地保護(hù)錄播主機(jī)。如地面視頻線、音頻線、網(wǎng)線布局錯(cuò)綜復(fù)雜，容易造成線纜移動(dòng)接觸不良；接口頻繁拆裝造成接觸不良，頻繁地移動(dòng)容易降低設(shè)備的使用壽命。

2.現(xiàn)有的拍攝場(chǎng)地不能充分保證視頻的質(zhì)量

普通的教室采光和隔音效果較差，錄制的視頻畫(huà)面質(zhì)量不高。

3.現(xiàn)有的單機(jī)位—手動(dòng)導(dǎo)播模式無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)的交流和互動(dòng)

在教學(xué)過(guò)程中，教師需要寫(xiě)板書(shū)、操作電腦、與學(xué)生交流等，視頻拍攝時(shí)則通過(guò)控制攝像頭的移動(dòng)控制畫(huà)面，但是頻繁地移動(dòng)畫(huà)面，容易使觀看者產(chǎn)生視覺(jué)疲勞，影響視頻美觀。此外，操作人員在進(jìn)行手動(dòng)導(dǎo)播時(shí)，由于單機(jī)位操作，使得工作強(qiáng)度加大，容易手忙腳亂，出現(xiàn)切換不及時(shí)、視頻定位不準(zhǔn)確、教師走出攝像范圍等情況。

4.現(xiàn)有的設(shè)備不能滿足高質(zhì)量的視頻錄制需求

視頻拍攝的質(zhì)量不單單取決于操作人員水平的高低，更受到硬件設(shè)備的影響，高質(zhì)量的拍攝設(shè)備在畫(huà)面清晰度、移動(dòng)定位的平順性、光線變化反應(yīng)速度、對(duì)焦速度等方面都有很大的優(yōu)勢(shì)，這些正是我校現(xiàn)有設(shè)備所不足的。

5.現(xiàn)有的設(shè)備難以滿足高質(zhì)量的音頻錄制需求

優(yōu)質(zhì)的錄音對(duì)于視頻來(lái)說(shuō)是不可缺少的，我?，F(xiàn)有的錄音設(shè)備只能滿足普通音頻錄制需求，存在音域不廣、降噪不強(qiáng)、音質(zhì)還原不夠等問(wèn)題。

6.現(xiàn)有設(shè)備無(wú)法滿足未來(lái)的視頻文件存儲(chǔ)需求

根據(jù)我校網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)目標(biāo)規(guī)定，通過(guò)5年左右時(shí)間的建設(shè)，使大部分本科主干課程建有網(wǎng)絡(luò)課程。我?，F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)課程200余門(mén)，按現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)課程視頻錄制安排和現(xiàn)有設(shè)備拍攝的畫(huà)面質(zhì)量來(lái)計(jì)算，共需要約1500G的磁盤(pán)空間。隨著網(wǎng)絡(luò)課程數(shù)量的增加，按照教育部要求采用高清技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)拍攝，磁盤(pán)空間需求必定翻倍甚至更多，將使得原本緊張的服務(wù)器資源更加匱乏。

隨著學(xué)校教育信息化的不斷推進(jìn)，優(yōu)秀的教學(xué)視頻上網(wǎng)已提到議事日程，參照教育部視頻公開(kāi)課技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)專用錄播實(shí)驗(yàn)室已迫在眉睫。

二、智能型錄播實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案設(shè)計(jì)

1.錄播實(shí)驗(yàn)室的場(chǎng)地與環(huán)境要求

依據(jù)教育部精品視頻公開(kāi)課拍攝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，錄播實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地、環(huán)境參數(shù)按照以下標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)：

（1）面積約為50平方米的專用錄播教室，6平米左右導(dǎo)播室，預(yù)留雙層玻璃視察窗。

（2）房間內(nèi)裝飾盡量簡(jiǎn)樸，墻壁顏色應(yīng)盡量選用中性、非白色的色調(diào)，如淺灰、淺藍(lán)等。避免在室內(nèi)陳設(shè)鏡子、懸掛藝術(shù)品、放置植物花卉等。否則這些與教學(xué)內(nèi)容無(wú)關(guān)的背景信息會(huì)在攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)或變焦時(shí)產(chǎn)生干擾，造成圖像編碼質(zhì)量的下降。

（3）錄播室的光源采用非直射三基色燈或日光燈，不宜采用自然光照明。若有大的窗子，可用厚的吸音窗簾遮蓋。講臺(tái)區(qū)域采用分區(qū)管理光照區(qū)域，投影屏幕的前面設(shè)置可調(diào)光源，避免強(qiáng)光穿透投影儀和投影屏幕之間的投影區(qū)域。同時(shí)，在講臺(tái)上方設(shè)置一個(gè)燈光區(qū)域，在四周的天花板上設(shè)置適當(dāng)?shù)耐矡?，以調(diào)節(jié)講臺(tái)的光線，使之更柔和，亮度更均勻。

（4）錄播室墻壁采用木質(zhì)穿孔復(fù)合吸音板做簡(jiǎn)單的隔音處理。

（5）為專業(yè)設(shè)備提供一個(gè)電源插座，不和其他外圍設(shè)備，特別是大功率設(shè)備（如空調(diào)、音箱等）共用一個(gè)電源插座。電源線和網(wǎng)絡(luò)傳輸線布到終端設(shè)備放置的地方，而且應(yīng)使用導(dǎo)管或墻內(nèi)布線，保護(hù)線纜及人身安全；強(qiáng)電和弱電采用非并行布線，以免產(chǎn)生電源干擾，如環(huán)境不允許，則需要做屏蔽保護(hù)，并采用不中斷電源系統(tǒng)（UPS）。

（6）室內(nèi)應(yīng)保證為 15～25℃的室溫，60%～80%的濕度。保持室內(nèi)的合適溫度、濕度是保證系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運(yùn)行的基本條件，為保證室內(nèi)的合適溫度與濕度，室內(nèi)可安裝空調(diào)系統(tǒng)、干燥箱和加濕器等，以達(dá)到加熱、加濕、制冷、去濕、換氣的功能。

2.智能型視頻錄播系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

智能錄播系統(tǒng)是高校課程建設(shè)與展示的最科學(xué)、最高效的應(yīng)用平臺(tái)。[4]鑒于精品課程/網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)錄像的制作需求，以及現(xiàn)有錄播系統(tǒng)存在的不足，在綜合分析學(xué)校對(duì)教學(xué)視頻資源質(zhì)量需求的基礎(chǔ)上，我們采用基于網(wǎng)絡(luò)的智能型視頻錄播系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 智能型視頻錄播系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于網(wǎng)絡(luò)的智能型視頻錄播系統(tǒng)具有管理方便、人性化設(shè)計(jì)、制作效率高、擴(kuò)展功能強(qiáng)、支持交互教學(xué)等優(yōu)點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)主要由錄播服務(wù)器、視頻采集、圖像跟蹤系統(tǒng)、音頻采集輸出模塊、導(dǎo)播功能、網(wǎng)絡(luò)功能等六部分組成。

（1）錄播服務(wù)器

錄播服務(wù)器的主要功能是將攝像機(jī)所采集的視頻源與教師機(jī)上的VGA視頻源進(jìn)行單流或多流模式的錄制，并同時(shí)采集聲音，實(shí)現(xiàn)同步錄制、實(shí)時(shí)播放。錄播系統(tǒng)具有錄制、直播、點(diǎn)播、導(dǎo)播等多種功能，鑒于教學(xué)的多種需求，智能型視頻錄播系統(tǒng)應(yīng)同時(shí)具有手動(dòng)導(dǎo)播和自動(dòng)導(dǎo)播功能。手動(dòng)導(dǎo)播功能適合精品課程、專家講座、網(wǎng)絡(luò)會(huì)議等視頻錄制，在后臺(tái)導(dǎo)播人員通過(guò)實(shí)時(shí)導(dǎo)播平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)視頻與畫(huà)面信號(hào)之間的切換，并實(shí)時(shí)編輯生成視頻文件。自動(dòng)導(dǎo)播需要配合圖像跟蹤系統(tǒng)和設(shè)定的導(dǎo)播參數(shù)進(jìn)行工作，所實(shí)現(xiàn)的導(dǎo)播優(yōu)點(diǎn)為切換速度快，定位精準(zhǔn)，但形式比較單一。全自動(dòng)化智能導(dǎo)播功能，能夠滿足大量的課堂教學(xué)視頻的自動(dòng)錄制存儲(chǔ)，不需要人工干預(yù)，適合累積大量的教學(xué)資源，便于教學(xué)資源的廣泛利用，提高教與學(xué)的質(zhì)量。此外，錄播人員可以使用管理電腦登錄服務(wù)器管理界面，通過(guò)手動(dòng)導(dǎo)播平臺(tái)對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行拍攝方向和拍攝距離的調(diào)整，還可以對(duì)話筒的音量進(jìn)行精確控制。

（2）視頻采集

主要以攝像機(jī)采集和教師電腦VGA信號(hào)采集為主，并可根據(jù)需要選擇單流模式或多流模式進(jìn)行錄制。單流模式可采用手動(dòng)導(dǎo)播或自動(dòng)導(dǎo)播方式進(jìn)行，單流模式的優(yōu)點(diǎn)在于所錄制的單畫(huà)面視頻能被絕大部分的第三方播放器所支持。而播放多流模式（即一個(gè)視頻文件里同時(shí)有兩路或兩路以上的視頻源）拍攝的視頻文件需要采用專用播放器，采用不完美支持多流視頻播放的第三方播放器播放時(shí)，會(huì)發(fā)生只播放一路的視頻文件的問(wèn)題，應(yīng)用范圍受到局限。

（3）圖像跟蹤系統(tǒng)

圖像跟蹤系統(tǒng)能夠自動(dòng)、準(zhǔn)確地定位教師、學(xué)生、板書(shū)的位置，并實(shí)時(shí)地跟蹤教師、學(xué)生、板書(shū)，保持教師、學(xué)生特定畫(huà)面或預(yù)置的圖像取景范圍。通過(guò)輔助攝像機(jī)和拍攝攝像機(jī)完成自動(dòng)跟蹤錄制功能。輔助攝像機(jī)是圖像識(shí)別專用的，拍攝攝像機(jī)拍攝現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)，由跟蹤系統(tǒng)控制云臺(tái)移動(dòng)來(lái)自動(dòng)跟蹤目標(biāo)。

（4）音頻采集輸出模塊

音樂(lè)和語(yǔ)言的清晰度是衡量音質(zhì)的重要指標(biāo)，以確保音質(zhì)為前提，音質(zhì)主要取決于失真度和傳輸頻率特性。采用專業(yè)級(jí)話筒，可降低失真和增加傳輸頻率的穩(wěn)定性，達(dá)到視頻公開(kāi)課所要求的無(wú)明顯失真、放音過(guò)沖、過(guò)弱、音頻信噪比不低于48db、無(wú)交流聲或其他雜音等缺陷。此外，音頻處理器可以針對(duì)不同使用功能的聲學(xué)特性要求進(jìn)行場(chǎng)景（如會(huì)議、演講、課堂錄像等）編輯存儲(chǔ)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用情況選擇與之符合的聲場(chǎng)程序，從而達(dá)到良好的聽(tīng)音輸出效果。

（5）網(wǎng)絡(luò)功能

通過(guò)智能錄播系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)同步直播（如網(wǎng)絡(luò)會(huì)議、重要演講、課堂專家點(diǎn)評(píng)等），使觀看者不需要在現(xiàn)場(chǎng)就能看到實(shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面，只需要一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的PC機(jī)，在瀏覽器中輸入錄播服務(wù)器IP地址，點(diǎn)擊直播頁(yè)面就可以觀看現(xiàn)場(chǎng)直播。另外服務(wù)器增加了常規(guī)應(yīng)用的擴(kuò)展功能，比如網(wǎng)絡(luò)在線點(diǎn)播功能、相關(guān)文檔打包下載、視頻的點(diǎn)評(píng)和投票等功能。

3.資源存儲(chǔ)服務(wù)器配置

由于視頻資源的存儲(chǔ)容量大，因此其存儲(chǔ)介質(zhì)應(yīng)采用大容量存儲(chǔ)空間的服務(wù)器或磁盤(pán)陣列 （如IBM DS系列），并提供在線點(diǎn)播服務(wù)。另外，將資源存儲(chǔ)服務(wù)器與學(xué)?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行無(wú)縫鏈接，方便課件與視頻互相調(diào)用，加快了資源的更新速度和使用頻率，有利于解決視頻點(diǎn)播人數(shù)過(guò)多而產(chǎn)生服務(wù)器響應(yīng)慢等問(wèn)題。另外，在服務(wù)器備份的基礎(chǔ)上，將處理過(guò)的視頻保存在移動(dòng)硬盤(pán)上或刻盤(pán)保存，方便日后查詢調(diào)用。

三、小結(jié)

學(xué)習(xí)國(guó)外精品視頻公開(kāi)課的運(yùn)作模式，加強(qiáng)學(xué)校的精品課程和視頻公開(kāi)課建設(shè)是大勢(shì)所趨。建設(shè)專用的視頻錄播室，采用智能型錄播系統(tǒng)錄制高品質(zhì)教學(xué)視頻，是學(xué)校開(kāi)展視頻公開(kāi)課建設(shè)和實(shí)現(xiàn)教育信息化的基礎(chǔ)條件。加強(qiáng)硬件建設(shè)的同時(shí)，學(xué)校應(yīng)努力提高相關(guān)技術(shù)人員的專業(yè)技能，依照精品視頻公開(kāi)課拍攝制作技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一組織主講教師及有關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)，以保證視頻拍攝和制作質(zhì)量。作為一名專業(yè)技術(shù)人員，努力提高自己的業(yè)務(wù)水平，以公開(kāi)課的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)，制作出高質(zhì)量、受眾面廣、社會(huì)反響好的視頻課程是今后的努力方向。

[1]國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革與發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)[EB/OL].http://www.gov.cn/jrzg/2010-07/29/content_1667143.htm.

[2]教育部關(guān)于國(guó)家精品開(kāi)放課程建設(shè)的實(shí)施意見(jiàn)（教高 [2011]8號(hào)）[EB/OL].http://news.jingpinke.com/details?uuid=e82db6a3-133a-1000-b350-e724242786ee&objectId=oid:e82dfc72-133a-1000-b387-e724242786ee.

[3]視頻公開(kāi)課拍攝制作技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[EB/OL].http://news.jingpinke.com/details?uuid=165530f9-1345-1000-9b9d-22f745f72788&objectId=oid:16580282-1345-1000-9cfd-22f745f72788.

[4]朱劍平.錄播型多媒體教室的建設(shè)探討[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備,2010,5(15):81-82.