網絡課程中視頻質量的優化

楊愛華

【摘要】基于多機位錄像的基本原理,通過分析影響網絡課程中視頻質量優化的關鍵因素,文章研究了網絡課程中視頻質量優化的各個環節,得出了合理的優化方案。

【關鍵詞】網絡課程;視頻;優化

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A【論文編號】1009—8097(2009)08—0082—03

隨著我國學習型社會的建設,遠程教育越來越受到全社會的重視。遠程教育是把教學內容通過計算機網絡以網頁的形式進行傳送、呈現。遠程教育的教學內容包含多個方面的內容,其中教學視頻是其中重要的組成部分,也是最接近課堂教學的一種網絡教學方式,網絡教學視頻有聲畫并茂、直觀的特點。但目前網絡課程中的教學視頻部分還存在著不盡如人意的地方,這其中既有技術限制的原因,也有人們對網絡課程中教學視頻的認識不到位的原因[1]。本文著重分析了教學視頻中存在的問題,并從拍攝、制作到網絡諸多環節中,對視頻質量的優化進行了分析選擇。

一 教學視頻中存在的問題

1 畫面

教學視頻中畫面主要存在的問題有:整體畫面圖像不清晰,只能大概看到老師的形象,不能看清老師后面黑板上的板書以及多媒體投影上的字。這樣學生在學習這節課程時就不能完全理解授課內容或者跟上老師的授課進度,影響教學的效果。畫面不穩定,有跳幀或者馬賽克現象。單機位錄制的教學視頻較多,即使是多機位錄制,畫面的切換也不符合電視編輯的規律,使學習者不能始終把興趣點集中在畫面上。

2 聲音

教學視頻中聲音是非常重要的組成部分,沒有聲音或者聲音不清晰,那觀看者只能是看啞劇了。目前大部分網絡課程的聲音都不是很清晰,這和錄制環境有很大的關系,一般網絡課程的錄制都是在老師上課的教室進行,普通教室的隔音、吸音、混音效果和專業的演播室相比還有很大的差距,造成教學視頻的聲音效果差強人意。

3 聲畫同步

許多網絡課程教學視頻的聲畫不同步,觀看這樣的視頻往往叫觀者不知所云,在理解教學內容的同時,還要分別跟上講授者的聲音和圖像的節奏。造成聲畫不同步的主要原因在于后期采集、制作及壓縮成網絡視頻的時候,各種參數的設置有誤。

4 制作效率

假設以一節30分鐘的網絡教學視頻為例,從準備拍攝到拍攝結束最少需要一個小時的時間,采集到非編需要40分鐘,制作壓縮約需5小時,這樣一節30分鐘的網絡教學視頻課就最少需要7小時。對一般學校而言,以100門網絡課程為例,每門網絡課程有4段教學視頻,就最少需要2800小時,而一般學校也只有一兩個電視制作的老師,這是一個非常巨大的工作量,所以需要尋找一種有效的方法縮短制作周期,提高制作的效率。

5 點播延遲

當我們在網絡上點播一段視頻的時候都需要一定的緩沖時間,這是因為網絡的帶寬有限。而視頻點播相對于文字又需要非常大的帶寬資源,這就造成我們在點播教學視頻時有時會有一頓一頓的感覺,有時還因再次緩沖造成播放的暫停。當然如果在校內的局域網上點播時很少出現以上現象,但當非局域網用戶進行點播時這種現象會非常明顯,不利于教學資源的社會共享。

6 制作的意識

制作網絡課程的老師一般更注重網絡課程的其它內容建設,忽視了教學視頻的建設。客觀上課程內容的建設老師自己能獨立完成,而教學視頻需要教育技術部門的配合。無論是授課老師還是制作視頻的技術人員,在拍攝制作教學視頻過程中,絕大部分都是抱著完成任務的想法,沒有從思想上認識到教學視頻的重要性。

二 拍攝質量的優化

目前攝像機的記錄介質主要有錄像帶、光盤、硬盤,攝像機的格式以DVCAM和DV居多,拍攝方式上主要分為單機位和多機位方式,拍攝場所分為演播室和普通教室。

1 記錄介質的選擇

錄像帶、光盤、硬盤這三種記錄介質各有所長。從后期編輯的角度,光盤和硬盤記錄介質上的內容導入非編的時間較短,只是相當于文件拷貝的時間。而錄像帶導入非編的時間較長,由于錄像帶是線性記錄方式,所以錄像帶記錄多長的內容,導入非編就最少需要多長時間。但如果是光盤或硬盤攝像機,拍攝的內容主要通過USB接口導入非編,一般的非編軟件不能很好的識別,需要再次進行文件格式的轉換,轉換成AVI(DV),需要的時間和錄像帶方式相差不大,同時再經過一次圖像格式的轉換后,會對圖像質量有一定的影響。對于光盤或硬盤介質的廣播級攝像機,許多非編支持它的文件格式,但價格相對都較昂貴。而錄像帶記錄介質的攝像機現在都帶1394接口,也有較多的可選擇性。

2 拍攝方式上的選擇

(1)單機位方式

一般的網絡課程多使用單機位拍攝方式。單機位拍攝方式只需要一臺攝像機,一個攝像人員,攝像機架設在教室的最后,對著上課的老師拍攝,攝像機只需做一些簡單的推、拉、搖等動作,把一節課從開始到結束完整的記錄下來,加上片頭片尾,壓縮生成就可以加入網絡課程中。這種方式成本較低,需要的人員也較少。但是由于是一臺機器拍攝,鏡頭不能切換,對觀看者來說,非常容易產生視覺疲勞,也不能完整地反應課堂教學的全過程。如老師和學生進行互動交流的時候,學生的鏡頭可能拍不到,也可能只拍到學生的背影。

(2)多機位方式

多機位方式一般由二到三臺攝像機組成系統,通過切換臺進行現場切換。多機位方式需要投入多臺機器,同時也需要多人的投入,整個系統的正常運轉需要四到五人。

根椐多機位系統的連接方式不同,分為CCU(或SDI)連接方式和1394連接方式。根椐錄制場地的不同,可以分為演播室錄制和教室的錄制[2]。

CCU(或SDI)連接方式需要專門的演播室攝像機,這種攝像機需要帶CCU(或SDI)連接專用接口,價格也較高,使用率低,只有在現場直播中才能發揮作用。一般的CCU(或SDI)攝像機由于不帶錄相系統,只能用于演播室中,相對于學校而言性價比較低。這種方式聲音和圖像分開拾取,進入錄相機,可靠性高,圖像質量也高,但系統的連接調試復雜,連接系統需要較長的時間。如只是在演播室固定使用時,一次連接,可以長期使用,如在不同的教室使用,則每次都需要搬運、拆裝、調試,費時費力。

1394連接方式中的攝像機只要求攝像機具有1394接口,現在一般的攝像機,哪怕是家用攝像機都標配1394接口,都可以運用到這種方式中,使攝像機的利用率大幅提高。1394接口系統連接方式如上圖1所示。

系統中,我們考慮的切換臺是1394/DV切換臺,輸入方式為1394接口,輸出可以是1394接口,也可以是復合/S端子/分量信號。其中,1394口的輸出信號圖像質量最高,復合/S端子/分量輸出的信號則是經過DV信號轉換而成。通過1394連接線連接攝像機的1394口和切換臺的1394口。一般1394連接線最長只能達20米,如果距離較遠可以通過1394中繼器延長1394連接線,但要考慮1394接口的牢固度不是太高,1394連接中不宜使用太多的中繼器,一個較為適宜,同時每個1394接口處都要有加固措施[3]。

由于1394接口傳送的是音視頻混合信號,當我們使用切換臺1394口輸出信號時,要考慮音頻信號隨著視頻信號切換時同步切換輸出。在系統中使用多臺攝像機時,需要把多臺攝像機的話筒放在同一位置,確保三臺攝像機拾取的音頻信號大小相同,在切換時,才能保證音頻信號大小一致,不會隨著不同機位的視頻信號切換而帶來音頻信號的忽高忽低。

系統中音視頻信號的錄制可以考慮用帶1394接口的錄相帶,如SONY 25P。錄像帶在后期制作時,還需非編采集,為了節省采集時間,可以考慮把現場切換的1394信號直接輸送到非編的1394接口,邊切換邊采集,在采集這個環節就節約了近一個小時的時間,提高了效率。

從節省人力的角度,上述系統中(以三機位為例),切換人員是必不可少的,主拍學生機位(反打機位)的人員也是必要的。其它二個機位:一個機位拍屏幕,一個機位拍教師。其中拍屏幕的機位可以固定對著屏幕,不需要人員操作,主機位拍攝教師,這樣就需要三個人。如果主機位使用SONY 190攝像機,190攝像機再配上遙控器,那么切換臺的人員可以一邊切換,一邊遙控190攝像機進行簡單的推、拉鏡頭動作,從而使整個系統的人員投入只需要二個人,大大節約了人力資源。

上圖系統中1394切換臺集成了4個小的液晶監視器,整個系統包含非編可以安裝到一個小的轉播架中,方便搬運,適合在不同的課堂進行拍攝。

從聲音的錄制效果看,演播室具有一定混音和吸音系數的設計,更有隔音效果的處理,所以聲音更清晰。普通教室隔音的效果相對較差,所以錄制中雜音較多。但是演播室里的燈光和裝潢設計都不同于普通教室,所以不論是教師還是學生,初次進入演播室都有一種不適應的感覺,教師上課的表情、動作相對生硬,師生的互動明顯減少。這種情況隨著學生年齡越大越明顯,小學生在演播室的心理障礙最小,所以精品課程的視頻錄制應該讓教師和學生先在演播室試上幾節課后再進行錄制。由于演播室使用時間和次數的限制,更多的網絡課程還是適合在教室錄制,這就需要錄制前對教室的門窗做一些簡單的隔音處理,如有窗簾的情況下盡可能拉上窗簾,用棉花壓在窗戶和門邊上,同時選擇環境相對安靜的教室。

三 編輯壓縮優化

網絡課程視頻后期制作的流程:編輯、合成、壓縮。編輯、合成需要授課教師的配合,壓縮環節只需要設定正確的參數,計算機自動生成。

編輯主要是對教師上課講錯的地方或者出現口誤的地方、也有可能是切換人員出現切換失誤的部分進行剪輯。當然,授課教師為了整個課堂視頻的質量,也可能要求在需要的地方加入效果圖、效果音,特別是教師上課時,在屏幕上播放的視頻或FLASH動畫等,拍攝時可能由于光線的原因而使屏幕畫面不是太清晰,就需要在編輯時,把原視頻或動畫直接編輯插入。為了后期編輯的方便,在現場拍攝結束后,再拍攝部分不同角度、不同景別學生上課的鏡頭,以便后期編輯中用于鏡頭的切換。在現場切換方式時,如果現場切換的信號直接采集進入計算機,要注意采集信號的格式。由于采集中所用的板卡和采集方式的不同,采集的接口和文件格式也有所不同,采集接口有1394、復合、S端子等,采集格式有AVI、MPG、RM等。最好使用1394接口方式采集成AVI,直接采集壓縮成非AVI格式有可能在非編中不能直接編輯,還需要再次轉換成AVI格式,耗費更多的時間。

合成主要是加片頭字幕(課程名、執教者、單位)、片尾(錄制單位、日期等)、片中需要的字幕注解、特技效果、保護版權資源所需加的水印等。需要存檔時輸出到錄像帶。

壓縮是指把視頻壓縮成流媒體信號,如WMV、RM等。目前,通用的非編軟件主要有EDUIS、PREMIERE,壓縮軟件有PROCORDER、小日本、WINAVI。其中PROCORDER、小日本可以作為EDUIS、PREMIERE的插件,在使用EDUIS、PREMIERE編輯完成后可以直接調用PROCORDER、小日本進行壓縮。廣播級的國產非編軟件不太適合編輯網絡課程的視頻,因為它的壓縮軟件的編碼方式不同,壓縮成流媒體時,流媒體的圖像質量普通不高。

WINAVI是一個獨立的壓縮軟件,需要先通過EDUIS、PREMIERE生成AVI后,再進行壓縮,使用WINAVI有可能出現聲畫不同步的現象,沒有特殊的需要,一般不宜使用WINAVI方式壓縮,耗時同時也有聲畫同步的問題。PROCORDER、小日本都可以把AVI轉換成RM。在壓縮質量上,小日本有一定的優勢,圖像相對清晰一點,但在壓縮時間上,PROCORDER更具一定的優勢。當然我們也可以選擇其它的編輯軟件和壓縮軟件進行編輯壓縮。

四 網絡優化

一般在內部局域網上,只需設立專用的視頻服務器,網絡調程的視頻點播都很流暢。考慮到教育資源的社會共享,從互聯網上點播教學視頻資源時,需要對網絡進行進一步的優化。除了設置專用的視頻服務器外,還要有專用的100M接入線路,分別設置外網內網雙IP地址,這樣才能保證外網點播的流暢。

五 結論

通過以上的分析可以看出,多機位1394連接方式可以有效地提高視頻拍攝的質量,通過現場切換信號直接同步輸入非編可以節約采集的時間,通過后期編輯軟件和壓縮軟件的合理選擇可以提高最后流媒體的壓縮效率和壓縮質量。有了以上的各環節的優化,整個網絡課程教學視頻的制作質量和效率也會大大提高。

網絡課程視頻的錄制、編輯、合成壓縮需要多方面的配合,也需要多種技術的支撐。本文只是提供了一種比較合理的制作方案,運用這種方案可以在比較高的效率基礎上使網絡課程中的視頻質量得到一定的優化。隨著新技術的發展,以及大家對網絡課程的重視和利用程度的普及,相信必將有更多的技術投入到網絡課程視頻錄制的使用中,網絡課程視頻的質量也將越來越高。