網(wǎng)絡(luò)直播技術(shù)在教育行業(yè)中的應(yīng)用探究

陳琛

摘 要：近幾年，教育行業(yè)越來(lái)越廣泛的運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)直播技術(shù)進(jìn)行教育教學(xué)類(lèi)的節(jié)目制作和播出，以學(xué)校為代表的教育行業(yè)在停止線(xiàn)下課程學(xué)習(xí)的情況下，各種網(wǎng)絡(luò)直播平臺(tái)便更加活躍起來(lái)，并取得了良好的傳播效果。本文即通過(guò)對(duì)教育行業(yè)中幾類(lèi)典型的應(yīng)用場(chǎng)景的直播活動(dòng)進(jìn)行分析，嘗試從技術(shù)和應(yīng)用兩個(gè)層面探索總結(jié)適用于教育行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)直播方案。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)直播;教育行業(yè);應(yīng)用探究

網(wǎng)絡(luò)直播已經(jīng)成為新媒體時(shí)代一個(gè)重要的媒體傳播方式。特別在近幾年，一方面隨著網(wǎng)絡(luò)直播設(shè)備的低成本化，以手機(jī)為代表的移動(dòng)終端就可單獨(dú)完成采集、處理、編碼、封裝、推流、分發(fā)等一整套復(fù)雜的直播作業(yè)流程;另一方面，網(wǎng)絡(luò)直播播出平臺(tái)的可選擇范圍越來(lái)越廣，垂直度越來(lái)越高，用戶(hù)的定位也更加精準(zhǔn)。因此，越來(lái)越多的教育機(jī)構(gòu)選擇網(wǎng)絡(luò)直播作為重要的教育教學(xué)和信息傳播手段，取得了良好的傳播效果。

1 教育行業(yè)運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)直播技術(shù)的特點(diǎn)

首先，教育行業(yè)通過(guò)在線(xiàn)直播實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)規(guī)模的擴(kuò)大。網(wǎng)絡(luò)直播能夠擺脫地域限制，擴(kuò)大業(yè)務(wù)輻射范圍。在平時(shí)，我們?cè)诰€(xiàn)下上課是需要到某一個(gè)指定的地點(diǎn)的，而且途中花費(fèi)的時(shí)間和金錢(qián)累積下來(lái)也是很多的。如果是線(xiàn)上上課的話(huà)，那我們可以節(jié)省去往教育機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的費(fèi)用和時(shí)間，同時(shí)異地的小伙伴也可以在異地享受到優(yōu)質(zhì)的師資，接受更好的教育。

其次直播可以錄播，回看方便快捷。如果學(xué)生臨時(shí)有事，不能及時(shí)上直播課，那么在課后，這名同學(xué)可以觀看老師的錄播視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)，雖然遇到問(wèn)題不能及時(shí)解答，但是可以通過(guò)直播中其他同學(xué)的提問(wèn)來(lái)尋找答案或者直接在線(xiàn)上向其他同學(xué)尋求解答。

第三，直播視頻安全防護(hù)，保證老師的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。由于當(dāng)前國(guó)民的知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)薄弱，老師直播如果不加以安全防護(hù)，那么就會(huì)受到第三方網(wǎng)站或者一些用戶(hù)的盜取，侵害老師的知識(shí)產(chǎn)權(quán)以及損害老師的利益?，F(xiàn)在大部分的直播平臺(tái)都具備一些安全防護(hù)功能，如防盜鏈、防錄屏、播放器域名限制等。

第四，教育直播還原線(xiàn)下課堂的場(chǎng)景。由于現(xiàn)在專(zhuān)業(yè)的教育直播平臺(tái)大多具備與傳統(tǒng)教育課堂相關(guān)的功能，那么對(duì)于直播課堂的布置，舉手提問(wèn)、電子白板等都不能少，另外還要有一些互動(dòng)功能，如答題、隨堂測(cè)驗(yàn)等，還原線(xiàn)下課堂場(chǎng)景，讓師生在更熟悉的環(huán)境中學(xué)習(xí)，提高師生間的互動(dòng)。

第五，可支持多終端觀看，無(wú)需下載。由于當(dāng)前人們的終端有電腦、手機(jī)、平板等等，如果僅僅是指定一種終端來(lái)觀看或者直播，那么一些對(duì)終端無(wú)太多需求的人需要支出額外的費(fèi)用去購(gòu)買(mǎi)，增加用戶(hù)使用成本。另外如果觀看直播是需要下載的話(huà)，相信教育直播會(huì)缺失一部分用戶(hù)，因?yàn)闀?huì)占據(jù)終端內(nèi)存。因此，目前絕大部分教育直播平臺(tái)是支持電腦、手機(jī)、平板等終端收看老師直播，不需要學(xué)生專(zhuān)門(mén)下載客戶(hù)端。

總之，教育行業(yè)因其具有強(qiáng)互動(dòng)、零延時(shí)、重版權(quán)等獨(dú)特的業(yè)務(wù)需求，對(duì)網(wǎng)絡(luò)直播技術(shù)的要求也不同于其他行業(yè)，每場(chǎng)直播活動(dòng)的具體技術(shù)需求也都不同。因此，本文將針對(duì)教育行業(yè)中兩個(gè)具體的應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)分析直播系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)。

2 網(wǎng)絡(luò)直播系統(tǒng)的基本原理

2.1流媒體技術(shù)的基本原理

所謂流媒體是指采用流式傳輸方式在互聯(lián)網(wǎng)播放的媒體格式。如：音頻、視頻等多媒體文件。流式媒體在播放前不會(huì)下載整個(gè)文件，只預(yù)先下載開(kāi)始部分的內(nèi)容存入內(nèi)存，流式媒體的數(shù)據(jù)流以“即傳即放”的方式進(jìn)行播出，與傳統(tǒng)的先下載后播放的方式相比，這種邊下邊播的流式傳輸方式不僅使啟動(dòng)延時(shí)大幅度地縮短，而且對(duì)系統(tǒng)緩存容量的需求也大大降低。

流媒體在廣域網(wǎng)進(jìn)行傳輸時(shí)多數(shù)使用RTMP（Real-Time Messaging Protocol實(shí)時(shí)消息傳送協(xié)議）協(xié)議，它是Adobe Systems公司為Flash播放器和服務(wù)器之間音頻、視頻和數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)發(fā)的協(xié)議。因?yàn)镕lash播放器現(xiàn)在已經(jīng)安裝在了全世界將近99%的PC上，因此一般情況下收看RTMP流媒體系統(tǒng)的視音頻是不需要安裝插件的。用戶(hù)只需要打開(kāi)網(wǎng)頁(yè)，就可以直接收看流媒體，十分方便。

2.2網(wǎng)絡(luò)直播系統(tǒng)的工作原理

在網(wǎng)絡(luò)直播系統(tǒng)中，視頻信號(hào)源包含多種類(lèi)型，可以來(lái)自攝像機(jī)、電視節(jié)目信號(hào)等。編碼器通過(guò)線(xiàn)路接收節(jié)目源中的視音頻信號(hào)，再由視頻采集卡將各種信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號(hào)，進(jìn)行壓縮處理后，變成對(duì)應(yīng)的格式發(fā)送給推流設(shè)備。而推流設(shè)備上傳的信號(hào)不是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的，它取決于客戶(hù)機(jī)首先提出的特定需求，推流設(shè)備根據(jù)每個(gè)客戶(hù)機(jī)的需求再發(fā)送相應(yīng)的流媒體格式視頻信號(hào)，因此才能保證所有用戶(hù)在使用流媒體播放器時(shí)都能十分順暢。

3 教育行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景中的常規(guī)直播系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

教育行業(yè)的直播系統(tǒng)設(shè)計(jì)，必須結(jié)合各類(lèi)教育機(jī)構(gòu)的具體業(yè)務(wù)需求，全面分析功能模塊技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)架和可行性。總體來(lái)說(shuō)，目前主要有兩類(lèi)適合教育行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)直播技術(shù)方案。

3.1 演播室推流直播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，可在已有的多訊道演播室系統(tǒng)基礎(chǔ)上，加入直播推流設(shè)備，即可實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)課程的直播。

演播室直播系統(tǒng)基于完善的演播室設(shè)備，在采集端可保證專(zhuān)業(yè)級(jí)別的畫(huà)質(zhì)和音質(zhì)，且在專(zhuān)業(yè)燈光、舞美和制景環(huán)境下，視覺(jué)效果更接近專(zhuān)業(yè)電視臺(tái)的制作水準(zhǔn)，適用于專(zhuān)家訪(fǎng)談，或者高規(guī)格的單人線(xiàn)上授課形式。相對(duì)于簡(jiǎn)易的用電腦攝像頭或手機(jī)進(jìn)行直播的方式，演播室直播系統(tǒng)整體造價(jià)較高，對(duì)場(chǎng)地環(huán)境的要求較為嚴(yán)格。一旦演播室的空間布局設(shè)計(jì)完成，不能靈活的進(jìn)行改造或重新布景，且建設(shè)周期長(zhǎng)，因此僅對(duì)于已經(jīng)建有演播室的教育機(jī)構(gòu)更為適用。

在應(yīng)用層面，以訪(fǎng)談?lì)惞?jié)目為例。常規(guī)的節(jié)目設(shè)計(jì)為一主持一嘉賓雙主播形式，也可增加到雙嘉賓三主播形式，根據(jù)人數(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行多機(jī)位拍攝，并加入一路PPT信號(hào)配合嘉賓進(jìn)行展示。主持人通過(guò)返送設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)看直播畫(huà)面，與直播間的用戶(hù)第一時(shí)間進(jìn)行互動(dòng)交流。

這里以Blackmagic Design ATEM Mini Pro四路高清推流切換臺(tái)為例，輸入端分別為攝像機(jī)信號(hào)和筆記本電腦播放PPT的信號(hào)，接口全部為HDMI。輸出端為切換臺(tái)USB-C接口到推流工作站的USB接口。信號(hào)全部接通后，在工作站直播平臺(tái)軟件上選擇視頻輸入路徑，會(huì)看到“BMD ATEM Mini”選項(xiàng)，選中后直播平臺(tái)會(huì)自動(dòng)識(shí)別出視頻信號(hào)，相當(dāng)于將切換臺(tái)的PGM信號(hào)作為輸出畫(huà)面交給推流工作站進(jìn)行轉(zhuǎn)碼和推流，同時(shí)會(huì)生成RTMP推流地址，將地址復(fù)制給相應(yīng)的拉流平臺(tái)，即可實(shí)現(xiàn)直播。

3.2 移動(dòng)推流直播系統(tǒng)

此系統(tǒng)主要適用于無(wú)固定位置的直播活動(dòng)。當(dāng)下以手機(jī)為代表的智能移動(dòng)設(shè)備，因其高度集成化的特點(diǎn)，將拍攝采集、視頻轉(zhuǎn)碼、推流直播等功能集于一身，大大降低了直播活動(dòng)的技術(shù)成本，同時(shí)也大大增加了移動(dòng)直播的靈活性。使用高性能手機(jī)進(jìn)行直播，配合無(wú)線(xiàn)麥克風(fēng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)收音，可獲得接近專(zhuān)業(yè)攝像機(jī)水準(zhǔn)的畫(huà)質(zhì)和音質(zhì)，同時(shí)還可借助推流APP實(shí)現(xiàn)一機(jī)多平臺(tái)同步直播。

以光明網(wǎng)新媒體頻道推出的《光明大直播-高招咨詢(xún)》為例，是近些年各大教育機(jī)構(gòu)招生直播活動(dòng)中比較典型的一個(gè)案例。《光明大直播》不僅覆蓋學(xué)校多，受關(guān)注度也非常可觀。特別在今年防控的背景下，學(xué)生和家長(zhǎng)不能到現(xiàn)場(chǎng)親身感受校園環(huán)境和學(xué)校面貌，這就讓招生直播比以往更受關(guān)注。為保證光明網(wǎng)的直播活動(dòng)順利進(jìn)行，除了組建專(zhuān)業(yè)分工的團(tuán)隊(duì)之外（如表1），還要對(duì)直播配套設(shè)備進(jìn)行部署和調(diào)配，包括高性能長(zhǎng)續(xù)航手機(jī)（華為MATE30 Pro），充電寶，5G隨身WIFI（中國(guó)電信），平板電腦，藍(lán)牙監(jiān)聽(tīng)耳機(jī)，手持穩(wěn)定器和無(wú)線(xiàn)麥克風(fēng)等。每個(gè)學(xué)校的直播活動(dòng)前，都要經(jīng)過(guò)至少兩次的彩排測(cè)試，測(cè)試完成后對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，以確保直播工作的順利進(jìn)行。

值得一提的是，為解決現(xiàn)場(chǎng)收音，我們將RODE無(wú)線(xiàn)麥克風(fēng)的3.5mm接口，通過(guò)轉(zhuǎn)接線(xiàn)連接手機(jī)的TYPE C接口，經(jīng)測(cè)試音質(zhì)清晰，降噪效果優(yōu)異。信號(hào)方面，我們并沒(méi)有使用手機(jī)卡直接推流，而是通過(guò)手機(jī)wifi連接5G發(fā)射包進(jìn)行上載，一方面可以減輕手機(jī)負(fù)載，減少機(jī)體發(fā)熱和電量消耗，二是保證信號(hào)的持續(xù)穩(wěn)定。經(jīng)實(shí)測(cè)，除了部分建筑內(nèi)部信號(hào)稍弱，偶爾出現(xiàn)卡頓，大部分直播路徑的信號(hào)基本穩(wěn)定，且近兩小時(shí)的直播結(jié)束時(shí)，拍攝手機(jī)的剩余電量還有50%。

移動(dòng)直播的缺點(diǎn)是受通信信號(hào)影響較大，畫(huà)面卡頓、掉幀現(xiàn)象偶有發(fā)生。此外，對(duì)拍攝手機(jī)的要求也較高，移動(dòng)直播應(yīng)盡量選用處理器性能高、續(xù)航能力強(qiáng)、散熱性好且拍攝性能較高的機(jī)型。

4 存在問(wèn)題及解決辦法

以上兩種直播類(lèi)型，在實(shí)際操作中結(jié)合場(chǎng)地、人員、節(jié)目需要等諸多因素，能初步總結(jié)出一些通用性的經(jīng)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)。但是在教育行業(yè)多種多樣的業(yè)務(wù)類(lèi)型中，每一場(chǎng)每一種直播活動(dòng)都需要高度的“量身定制”。因此，制定統(tǒng)一規(guī)范或統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來(lái)適用所有的直播活動(dòng)，顯然是不現(xiàn)實(shí)的。

具體來(lái)說(shuō)，以移動(dòng)直播為例，選用的拍攝手機(jī)可能只有一個(gè)TYPE C接口，在接入麥克風(fēng)以后，手機(jī)無(wú)法再通過(guò)充電寶供電，經(jīng)估算，如果在wifi推流的條件下不間斷拍攝，4000毫安時(shí)電量的手機(jī)可以堅(jiān)持大約2小時(shí)。當(dāng)然，這還要考慮不同品牌不同處理器的機(jī)型在不同環(huán)境溫度下的實(shí)際功耗。而且藍(lán)牙耳機(jī)因?yàn)閭鬏攨f(xié)議不同，推流APP無(wú)法識(shí)別藍(lán)牙麥克風(fēng)，導(dǎo)致無(wú)法正常收音。所以，在戶(hù)外進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間直播，最好選用有獨(dú)立3.5mm音頻接口的手機(jī)，能夠同時(shí)保證正常收聲和給手機(jī)供電。

第二，畫(huà)面設(shè)置問(wèn)題。目前現(xiàn)有的直播平臺(tái)多數(shù)只支持豎屏拍攝，如果前端手機(jī)是橫屏拍攝，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將畫(huà)面旋轉(zhuǎn)90度，在用戶(hù)端看到的最終畫(huà)面是9：16的豎版畫(huà)面。所以在直播后臺(tái)設(shè)置時(shí)一定要注意橫豎屏拍攝的選擇，如果選擇橫屏拍攝，用戶(hù)端正常顯示效果為手機(jī)（豎屏?xí)r）上三分之一為16：9正常畫(huà)面，下三分之二為直播間留言互動(dòng)區(qū)域。

第三，直播平臺(tái)的選擇與對(duì)接工作。經(jīng)調(diào)研，目前各教育機(jī)構(gòu)常用的播出平臺(tái)為抖音、快手、央視頻、B站等，部分機(jī)構(gòu)還使用自己的直播平臺(tái)。每場(chǎng)直播前，需要先根據(jù)具體發(fā)布要求選定直播推流平臺(tái)。目前常見(jiàn)的有OBS、大觀直播和移動(dòng)直播臺(tái)三個(gè)推流軟件，信號(hào)比較穩(wěn)定，自定義功能較為豐富。此外，進(jìn)行一對(duì)多直播時(shí)，因?yàn)槊恳粋€(gè)發(fā)布平臺(tái)的要求都不相同，比如開(kāi)機(jī)圖、推首圖和直播內(nèi)容簡(jiǎn)介等信息，需要安排專(zhuān)人與直播平臺(tái)溝通協(xié)調(diào)，所以每次直播活動(dòng)前，負(fù)責(zé)人應(yīng)做好人員方面的準(zhǔn)備工作，組建團(tuán)隊(duì)明確分工，提前測(cè)試，把控好直播流程。

隨著媒體技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)直播在教育行業(yè)中呈現(xiàn)出越來(lái)越重要的作用，網(wǎng)絡(luò)直播相關(guān)的工作量和工作范圍也越來(lái)越大，因地制宜的采用便捷高效、靈活轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡(luò)直播系統(tǒng)，可以大大提高工作效率，同時(shí)減少人員與設(shè)備的投入。因此，結(jié)合教育行業(yè)自身特點(diǎn)并在業(yè)務(wù)實(shí)踐基礎(chǔ)上，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)直播系統(tǒng)的整體規(guī)劃與設(shè)計(jì)是非常必要的。

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