高清視頻錄制在結(jié)構(gòu)力學(xué)課程線(xiàn)上教學(xué)中的應(yīng)用

楊冬升，凌 靜

(貴州師范大學(xué) 材料與建筑工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550001)

0 前 言

結(jié)構(gòu)力學(xué)課程作為土木工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的基礎(chǔ)課，其線(xiàn)上教學(xué)深受教師們的重視[1]。新冠肺炎疫情期間，線(xiàn)上教學(xué)高峰期，視頻播放出現(xiàn)卡頓、網(wǎng)絡(luò)擁堵現(xiàn)象[2-3]。以教學(xué)的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程為例，從線(xiàn)上教學(xué)視頻的錄制軟件、視頻文件大小、編碼方式出發(fā)，尋求解決以上問(wèn)題的一種途徑。視頻的錄制軟件[4-5]有很多，本文擬從常用的軟件特點(diǎn)著手，以期向同行教師推薦一款功能特點(diǎn)好、又容易操作的軟件。而視頻的幀數(shù)與編碼方式[6]，又直接影響著最終視頻文件大小和清晰程度。擬選用結(jié)構(gòu)力學(xué)課程線(xiàn)上教學(xué)視頻的一節(jié)，詳細(xì)討論視頻幀數(shù)、編碼方式，以得到文件小而畫(huà)面高清的視頻，減少同行教師對(duì)視頻幀數(shù)、編碼方式選擇問(wèn)題。

1 屏幕錄制軟件舉例

屏幕錄制軟件有很多，本文介紹本校土木工程系教師常用的幾種本地桌面電腦版屏幕錄制軟件。CourseMaker 2020作為微課錄制軟件(如圖1)，能夠輸出2 K以上超清視頻，但是不能調(diào)整錄制幀數(shù)，不能控制視頻輸出的編碼方式。FasStone Capture是一個(gè)小巧的截圖軟件，帶有屏幕錄制功能，可以調(diào)整錄制幀數(shù)，但只能確定錄制截面大小，不能確定視頻輸出尺寸、編碼方式。格式化工廠(chǎng)5.2.1的屏幕錄制模塊，帶有幀數(shù)選擇，視頻輸出選擇，但仍然不包括編碼輸出方式。

圖1 CourseMaker 2020軟件屏幕錄制選項(xiàng)

屏幕錄像專(zhuān)家V2019輸出的選項(xiàng)眾多，可以指定屏幕輸出尺寸、視頻畫(huà)面錄制幀數(shù)、視頻輸出類(lèi)型、視頻的編碼形式，比如MP4的輸出截面如圖2所示。從圖中可看出MP4以AVC(H264)編碼格式最好，文件小文字清晰，具體在第二部分給出數(shù)據(jù)說(shuō)明。經(jīng)平時(shí)的使用對(duì)比，推薦屏幕錄像專(zhuān)家V2019用于錄制網(wǎng)上教學(xué)視頻。

圖2 屏幕錄像專(zhuān)家V2019 MP4視頻編碼選擇

2 不同編碼對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程章節(jié)視頻錄制的影響

網(wǎng)絡(luò)課程的視頻格式很大一部分是MP4。MP4的編碼方式主要有MPEG4(DivX)、MPEG4(Xvid)、AVC(H264)、HEVC(H265)這四種格式。本文以結(jié)構(gòu)力學(xué)課程“6-1 力法的基本概念”這一節(jié)視頻為例，錄制不同幀數(shù)的5分鐘視頻，比較最終文件的大小、視頻的清晰程度，見(jiàn)表1。表1是以屏幕錄制專(zhuān)家V2019軟件AVC(H264)的1楨、5楨、10楨、15楨、20楨作為錄制輸出對(duì)象，用格式化工廠(chǎng)5.2.1軟件轉(zhuǎn)化MPEG4(DivX)、MPEG4(Xvid)、HEVC(H265)格式得到對(duì)應(yīng)的文件大小，但H265格式轉(zhuǎn)換速度較慢。從傳到超星學(xué)習(xí)通的手機(jī)視頻來(lái)看，發(fā)現(xiàn)1幀、5幀模糊，10幀可接受，15幀清晰，20幀超清晰。表1中H264、H265的文件大小為DVIX、Xvid格式的30%～50%。故綜合建議選擇20楨的H264格式來(lái)錄制視頻，可保證視頻的高清與文件較小的特征。

表1 MP4視頻錄制不同編碼、幀數(shù)文件大小對(duì)比 單位：M

3 小而高清視頻對(duì)疫情期間學(xué)生在線(xiàn)學(xué)習(xí)的影響

把表1的文件上傳到疫情期間本校使用的超星學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)，看到20幀H264格式的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程“6-1 力法的基本概念”視頻清晰度高。自疫情以來(lái)，線(xiàn)上教學(xué)期間，使用文件小而畫(huà)面高清的視頻、配上對(duì)應(yīng)的PPT、PDF電子書(shū)，結(jié)構(gòu)力學(xué)課程學(xué)生點(diǎn)擊率高，回放比例高。據(jù)超星學(xué)習(xí)通統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，課程通過(guò)手機(jī)或電腦被打開(kāi)次數(shù)已經(jīng)上萬(wàn)。加入學(xué)生的QQ群以及在超星學(xué)習(xí)通上與學(xué)生交流，發(fā)現(xiàn)在上課期間，尤其在高峰期，文件較小而又高清(迄今超星學(xué)習(xí)通僅提供標(biāo)清播放)的視頻，點(diǎn)擊率高，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁堵、視頻畫(huà)面卡頓現(xiàn)象更少。故文件小而畫(huà)面高清的視頻，對(duì)學(xué)生點(diǎn)擊結(jié)構(gòu)力學(xué)課程線(xiàn)上教學(xué)視頻播放、教師錄制重難點(diǎn)習(xí)題講解視頻，產(chǎn)生較好的促進(jìn)效果，學(xué)生反映喜愛(ài)這種緩沖速度快的視頻。

4 結(jié)束語(yǔ)

1)對(duì)本校土木工程系主要使用的屏幕錄制軟件進(jìn)行比較，得出屏幕錄像專(zhuān)家V2019功能性較好。

2)以結(jié)構(gòu)力學(xué)課程“6-1力法的基本概念”為例，使用四種編碼、5種幀數(shù)，錄制視頻，經(jīng)在學(xué)校很多老師使用的超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)上傳測(cè)試，優(yōu)選出的20幀H264格式MP4視頻，有著文件小而畫(huà)面高清的特點(diǎn)。

3)學(xué)生在線(xiàn)上教學(xué)高峰期點(diǎn)擊小而高清視頻，能夠緩解網(wǎng)絡(luò)擁堵，提高教學(xué)效果，深受學(xué)生喜愛(ài)。

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