全自動錄播系統在醫學院校中的應用初探

王磊

濱州醫學院現代教育技術中心 山東煙臺 264003

全自動錄播系統在醫學院校中的應用初探

王磊

濱州醫學院現代教育技術中心 山東煙臺 264003

精品課程和大學視頻公開課的建設為全自動錄播系統的發展提供了強有力的支撐。結合濱州醫學院實際使用情況，介紹全自動錄播系統的功能特點，指出該系統在使用中存在的問題，并提出相應的解決方案預期。

錄播系統；精品課程；網絡教學

Author’s address Binzhou Medical Col lege, Yantai, Shandong, China, 264003

2011年11月9日，由我國高水平大學建設的首批20門“中國大學視頻公開課”向社會公眾免費開放。加之此前高等學校質量工程建設中精品課程部分對現場教學錄像的要求逐年提高，已由原來的“需在網上提供不少于45分鐘的現場教學錄像”變成“鼓勵將課件或全程錄像上網參評”。對于傳統精品課程制作者來說，評審要求的提高給他們帶來前所未有的壓力。濱州醫學院于2008年安裝了全自動錄播系統，它的使用大大緩解了精品課程制作的壓力，而且極大地提高了精品課程的制作效率和質量。

1 全自動錄播系統

全自動錄播系統可在教師現場授課的同時，自動生成課堂教學實況錄像，完整地記錄教師授課的全過程，包括教師講授的過程、板書書寫過程和使用多媒體教學課件等，按照授課的時間順序自動編輯生成授課實況錄像[1]。同時還以流媒體的方式在互聯網上直播觀看，使廣大學生產生如在課堂現場面授同樣的感受，課后還可網上點播重放。利用全自動錄播系統可以在互聯網上共享知名教師的優秀教學資源，也是師資培養、課程評估、教學觀摩、評職評優、資源共享的良師益友，更為精品課程的錄制工作提供了便捷之路。

2 濱州醫學院全自動錄播系統介紹

濱州醫學院全自動錄播系統主要包括課件實時錄制系統、全自動跟蹤系統、智能導播系統、課堂直播系統等，它的系統整體結構圖如圖1所示。

全自動錄播系統運用兩種模式（軟件模式和硬件模式）來進行教師展示課件屏幕的采集；通過自動跟蹤攝像機自動追蹤教師的圖像；使用無線遙控器來快速實現學生與教師畫面的切換，完成師生互動過程；或者通過智能導播系統進行學生和教師畫面的切換，以體現課堂教學中師生互動的效果；利用直播服務器，將課堂實時直播至網絡上的其他計算機。

2.1 課件實時錄制系統

課件實時錄制系統可以非常簡單、方便地把整個課堂情景實時錄制下來，生成有音視頻和電子文檔的流媒體課件。制作一節課件，只需要點擊3次鼠標即可完成。它由兩部分組成：教師端和錄制端。教師端負責采集教師計算機屏幕內容，通過局域網傳送給錄制端；錄制端實時捕捉教師的音視頻信息，經過壓縮處理后，生成流媒體文件（ASF格式）。授課結束后，自動生成Web課件（包括流媒體文件、網頁、圖片等）。它主要的功能特點：1）流暢地捕獲包括講稿、Flash、鼠標運動軌跡、電子白板內容等計算機屏幕內容；2）實時采集教師的圖像與聲音，并進行壓縮處理后存盤；3）及時無限制地實現Web課件的發布、點播，多碼流課件保證學生在多種網絡環境下都能流暢地學習；4）實時監控圖像與聲音，保證不會出現“靜音課件”；5）根據教師的PowerPoint或Word，自動生成文字索引；6）提供了豐富的課件樣式模板，可以根據自己的喜好選擇課件的外觀樣式模板；7）可以對課件中的視頻與講稿進行同步剪切；8）屏幕切換策略操作簡單，適時準確地切換到最需要的畫面。

圖1

2.2 全自動跟蹤系統

全自動跟蹤系統由全自動跟蹤球形攝像機、無線麥克風、無線音頻接收機和固定式傳感器組成，它可自動追蹤探測運動目標，便于對教師教學活動進行實時轉播、錄像，徹底改變錄像畫面不連貫等問題。紅外感應的跟蹤是通過利用無線麥克風和傳感器鎖定目標來實現的。它的主要功能特點：1）自動鎖定跟蹤目標，跟蹤過程不受其他運動目標影響；2）跟蹤過程非常平穩，視頻無明顯晃動；3）自動鎖定跟蹤目標在圖像中的位置，保證教師在圖像中的視頻效果；4）專業級無線語音傳輸，保真度出色。

2.3 智能導播系統

通過智能切換多路視頻信號源，實現對教師和學生之間的教學互動場景進行實時切換，徹底改變人工切換所帶來的不便和錄像質量低下、錄像畫面不連貫等問題。由導播機和遙控器組成的導播系統，實現多個機位之間的切換。它主要的功能特點：1）豐富的接口模塊保證了系統的可擴展性及視頻采集的豐富性；2）全自動智能切換主講教師、硬件設備的視頻信息以及學生和教師的互動等場景；3）智能導播系統自動跟蹤語音的聲源，自動切換教師場景、學生場景；4）管理員在必要時可在主控室對主講教室的場景及多路視頻信號源進行遠程控制。

2.4 課堂直播系統

在實時錄制課堂情景的同時，通過課堂直播系統，讓更多的學生通過互聯網進行遠程學習。它的主要功能特點：1）直播時延時時間短，1秒之內；2）客戶端可通過多種方式（TCP、UDP或Mul t icast）直接用瀏覽器收看直播節目；3）可以與學校現有的Web Server進行無縫連接；4）支持多個直播服務器協同工作，自動化程度很高，便于管理。

3 使用中存在的問題及預期解決方法

3.1 全自動跟蹤系統中教師定位和學生定位

全自動跟蹤系統中對教師的定位是通過別在教師身上的紅外話筒和黑板下沿的光帶感應器來實現的。在使用過程中，紅外話筒感應器會被很多的因素干擾：教師在黑板上板書時，由于遮擋紅外話筒而導致無法跟蹤教師；有戶外光線時，多媒體講臺上無意放置的粉筆盒、水杯等會在教師轉身時致使黑板下的光帶感應器發出錯誤的定位信號；在教師和學生同時在講臺的時候，跟蹤系統經常無法定位主體，造成所錄制的課程不符合要求。預期解決方法是采用圖形和人臉識別技術。人臉捕獲是指在一幅圖像或視頻流的一幀中檢測出人像并將人像從背景中分離出來，并自動地將其保存。人像跟蹤是指利用人像捕獲技術，當指定的人像在攝像頭拍攝的范圍內移動時自動地對其進行跟蹤。錄播系統通過對教師的臉部特征和衣著特征的識別，始終無誤地跟蹤教師而不受任何外界情況或課堂意外情況的干擾。

全自動跟蹤系統中對學生定位是通過教師課前指定一名或幾名學生回答其課堂上提的問題，并將攝像機遙控器交至該生手中，回答問題時該生按遙控器，攝像機便定位該生。這種方式讓教師和學生無法完全投入到教與學之中，進而影響整個課堂教學效果。唯有通過圖形識別技術，來判斷是哪位學生舉手起立，然后自動跟蹤和定位該學生，來達到比較好的錄制效果。

3.2 智能導播系統

智能導播系統是整個全自動錄播系統的重要組成部分，因為它作為導播、負責教師講課、學生答問、交流互動、板書、課件、實物展示等多個教學場景的自動調度和切換。在使用的過程中，經常是場景切換過于死板，不能準確地根據實際上課情況來切換場景，并且場景轉換方式過于機械，缺少影片剪輯時常用的“淡入淡出”等特效，最終生成的教學錄像表現力不足。如對課程錄制要求很高，選擇人工導播控制可以解決場景切換問題，使場景切換更加自然、準確，做到恰如其分；而特效問題現階段只能通過后期專業人員的編輯來實現。

3.3 課件實時錄制系統

1）瀏覽模式。課件實時錄制系統可以生成單個流媒體格式（ASF）視頻文件，也可生成包含視頻、PPT等多個文件的文件夾。前者觀看時通過常用的視頻瀏覽器就可以正常瀏覽，即單畫面模式；后者則是可以通過IE瀏覽器等瀏覽的三畫面模式，包括上課錄像、PPT畫面和提綱。單畫面模式的缺點是現實屏幕受限時無法同時看清投影畫面和板書，適合教師純板書授課方式。三畫面模式內容豐富，可以單獨放大觀看視頻，并且可以通過提綱來選擇自己需要學習的內容，但是缺點也顯而易見：文件過大，存儲、上傳服務器較困難，而且通過網絡瀏覽時受帶寬的限制明顯。

2）錄制參數設置。課件實時錄制系統錄制生成視頻的清晰度和后期文件傳輸占用網絡帶寬總是存在矛盾，清晰度越高，文件越大、占用帶寬也就越大。根據《國家精品課程教學錄像上網技術標準（2010）》中“服務器端視頻文件建議使用RMVB、RM、WMV、ASF、FLV或AVI格式，編碼方式采用Mpeg-4標準，使用流媒體服務器對外發布，建議視頻格式采用至少總比特率為300 kbps、幀速度為30 fps、大小為320*240”的要求[2]，最低選擇碼流率300 kbps、分辨率320*240。但是根據長期的實際使用情況，錄制時應盡量將錄制參數設置為碼流率500 kbps、分辨率640*480，以此來保證觀看效果。目前，專業的視頻門戶網站均采用FLV視頻格式作為主要的網絡流媒體點播格式，這種流媒體格式占用帶寬小，碼流低，清晰度高。錄制系統生成的視頻文件均為ASF格式，在互聯網時代的今天這種格式已略顯落后[3]。

4 結束語

國家級精品課程指標體系不斷調整，中國大學視頻公開課向社會公眾免費開放……這一系列變化預示著全自動錄播系統在高等學校精品課程建設中將發揮越來越重要的作用，對于其前沿技術的研發也必將是今后一段時期教育技術研究的重要部分。因此，完善并利用好全自動錄播系統意義重大。

[1]陶祥亞,胡建華.談“多流-自動化”精品課程錄播系統的構建與實踐[J].中國醫學教育技術,2009,23(1):13-16。

[2]教育部.國家精品課程教學錄像上網技術標準（2010）[EB/OL].ht tp://www.jpkcnet.com/.

[3]郝大魁,張健,邵晶晶.淺談高校課程錄播系統的構建與應用[J].教育傳播與技術,2010(4):48-50.

Appl ication of Automatic Record-broadcast System in Medical Col lege//

Wang Lei

The const ruction of qual ity course and open video classes of universities provides an active suppor t for the development of the automatic record-broadcast system. Based on the practical appl ication of Binzhou Medical Col lege, the paper int roduces the function and features of the automatic record-broadcast system. And it also discusses some problems existing in its application and puts forward the cor responding solutions.

excel lent course; record-broadcast system; onl ine teaching

G431

B

1671-489X(2012)18-0110-03

10.3969 /j.issn.1671-489X.2012.18.110

作者：王磊，碩士研究生，主要從事現代教育技術、網絡教學研究。