視頻分析軟件：概述、比較與應用

李 婷

湛江師范學院信息與教育技術中心 廣東湛江 524048

教師的教育智慧，是未來教師專業素養達到成熟水平的標志[1]。研究表明，“教師的教育智慧不是生來就有的，而是扎根于生動的教育實踐體驗，產生于教育實踐過程中教師的自我研究與反思，來源于教師的自我發展愿景和努力，萌發于自我教育實踐經驗的總結與提升。”[2]視頻分析對于有效總結和研究教師教育實踐始終有著獨特的價值和特殊的地位，20世紀60年代，美國斯坦褔大學艾倫教授創立了微格教學系統，因其具有訓練課題微型化、技能動作規范化、記錄過程聲像化、觀摩評價及時化的特點，而被世界各國應用于教師教育培養中。隨著教育信息化的發展，視頻分析軟件的智能化發展，給教師教育實踐分析的觀念、方法以及內容帶來新的變化，教師教育實踐的目標由早期微格教學的教學技能訓練轉向提高課堂觀察力與促進教學反思[3]，教師教育實踐的觀摩由單一的視頻重復觀摩總結到多用戶、網絡化、同異步的視頻分析。為使一線教師和職前教師能夠了解并熟練運用視頻分析技術挖掘自己的教學行為特性，我們選取國內外常用的幾款功能強大的視頻分析軟件進行比較，并展示其在教師教育實踐分析中的具體運用，希望能為廣大研究者設計開發視頻分析軟件提供有利的資料。

1 視頻分析軟件介紹

隨著數字技術的飛躍發展，涌現出許多優秀的視頻分析軟件，如Studiocode，MediaNotes和Anvil等軟件，這些軟件各具特色，提供切片技術、文本注釋、協作學習和信息檢索等技術，它們的主要工作原理是對導入的視頻進行片斷取樣或按時間取樣，根據視頻編碼系統對樣本編碼和分析，最后將分析結果導出為視頻、文本或圖表等。本文以軟件發展成熟、提供試用版本等為原則選取國內外常用的8款視頻分析軟件，從軟件的起源、應用范圍、主要特性等方面進行介紹。

1.1 MediaNotes

MediaNotes是由美國楊百翰大學研發，起初用于分析法學院和舞蹈學院學生的表現，后來又應用到商學院、工學院學生表現分析和教師教育中。MediaNotes的核心功能是虛擬地將數字片斷分類標記成獨立事件[4]，這些事件可以結合專家評論，可鏈接到其他視頻片斷，可以回放任意組合。這種虛擬切割過程對于源文件不產生任何變化，媒體文件始終保留其物理結構和連續性，MediaNotes除常見的媒體播放、切割功能外，增加了導航、索引、分類和注釋功能，以滿足教學需要。

1.2 Transana

Transana由Chris Fassnacht始創，現由美國威斯康星大學教育研究中心的David K Woods開發和維護，它是一款便于錄制和定性分析大量視音頻數據集合的計算機程序，適用于專門從事數字視頻或音頻數據分析的專業研究人員[5]。它能識別并輕易獲取所分析視頻數據中的重要部分，可以管理包含上百甚至上千小時的大型視頻集合，善于從大型視頻集合中挖掘復雜數據和檢驗假設，切割的視頻片斷數量不受限，可以將分析的成果與遠方伙伴分享以有助于協作式交流學習。

1.3 Studiocode

Studiocode是美國Sportstec有限公司中的Studiocode商業集團開發研制的，是致力于定性和定量研究的專業發展和多學科分析的軟件，原本用于體育運動視頻編碼分析，現已應用于教師教育、科學、醫療和數學研究等領域[4]。它最大的特色在于能獲取全面的、最新的索引，提供最多20個類別的多層次搜索，使用者只需操作幾個簡單的步驟就可以找到所需要的數據，并獲取有針對性的甚至是跨多個文件的數據結果，軟件還提供開放的編碼模板和跨時間線與數據庫的智能搜索。

1.4 VideoPaper Builder

VideoPaper Builder始創于2000年，最初由美國國家科學基金會資助建立，作為橋接教育技術研究中心的研究與實踐項目的一部分，2002年Seeing Math Telecommunications項目獲得美國教育部的資金支持發展到2.0版本，2004年發展到3.0版本。美國的塔夫茨大學應用VideoPaper Builder的研究顯示通過強調反思和分析的水平有助于促進學生的自我反思[6]，在VideoPaper Builder中，課堂的或采訪拍攝的片斷可以顯示和同步詮釋、轉譯，促使教師的人機對話植根于真實事件，軟件提供自動組織的參考和參考鏈接，可以慢動作方式觀看視頻內容，分析的結果能生成可打印的布局圖。

1.5 The Observer XT

The Observer XT是荷蘭諾達思信息技術公司于1990年研發，專業用于收集、分析和演示觀察數據的行為事件記錄軟件，它包含了高級分析模塊、視頻模塊、多路視頻模塊、外部數據模塊和軟件開發工具包[7]。該軟件的工作流程是設置軟件系統、建立編碼方案、數據收集錄入、數據管理統計和數據高級分析。它能同時分析多組觀察對象、抽樣結合連續抽樣和時間抽樣，能創建多形式的可視化演示分析結果，具有實時問卷調查功能。

1.6 Anvil

Anvil是由德國奧格斯堡應用技術大學的Michael Kipp教授帶領研究團隊開發出來的視頻分析軟件，最初用于姿勢動作研究，現在已被廣泛應用于人機交互研究、行為學、語言學、人類學、海洋學等研究領域。Anvil用不同的顏色區分各個編碼，能依據用戶定義的編輯方案提供多層注釋，將BVH格式的動作捕獲文件顯示為3D骨架[8]，并與視頻播放同步展示，讓使用者真切地感受到行為動作的變化。

1.7 Nvivo

Nvivo是澳大利亞QSR公司開發的功能強大的質性分析軟件，能分析任何文檔、PDF、電子表格、數據庫、視音頻或圖片的組合，應用于人文、教育、社會學、營銷等各領域，Nvivo的視頻分析工作流程是首先建立和導入視頻內容，建立節點和進行編碼并開展質性分析，最后建立組合和模型關系[9]。Nvivo能查找特定的單詞或具有相似含義的詞，使用矩形式樹狀結構圖和聚類分析以獲得全新可視化的視角，能“實時”創建節點或者“預先”創建節點，提供矩形編碼查詢、復合查詢和編碼比較查詢的多種編碼方式。

1.8 Atlas.ti

Atlas.ti是德國Atlas.ti科學軟件開發有限公司研發出的質性研究工具，在大學、研究機構和公司被廣泛應用，它類似于Nvivo，能分析文本、圖像、視音頻、PDF文件，甚至包括谷歌地球的方位數據。Atlas.ti分析視頻的工作流程是首先建立新項目和導入視頻內容，接著為視頻片斷創建引用，再對視頻引用進行編輯和分析，最后形成可視化的網絡視圖[10]。Atlas.ti具有完全交互式的邊注區域，拖放式的鏈接、譯碼和合并，它的網絡編輯器可進行可視模型建立和思維繪圖，能應用邏輯運算符、語義運算符和趨近運算符進行搜索。

2 視頻分析軟件的比較

視頻分析軟件各具特色，實現的功能存在著共性與差異，表1列出了8款視頻分析軟件在應用平臺、界面組成、分析方式等方面的區別和共性。

表1 國內外常用的8款視頻分析軟件的比較分析表

2.1 在分析方式上，采用定量或定性或兩者相結合的研究方式

定量的分析是通過對視頻內容以時間抽樣，對每個時間點的行為活動按編碼系統的規定賦予一個相應符號，從而測量師生各種課堂行為發生的頻率，如The Observer XT。定性的分析是基于扎根理論，采用由下而上的分析方法，允許研究者對大量的視頻、音頻、文字、圖片、多媒體剪輯等研究素材進行自由的節點編碼，在此基礎上發現編碼之間的關系、規律，用以解釋自己的觀點[11]，如Nvivo。在大多數情況下，對視頻內容的分析采用定量與定性分析相結合的方法，用量化的數據呈現真實的課堂互動行為，用質性的分析語言、可視化圖表獲得課堂互動行為的深層理解。

2.2 提供豐富而強大的視頻編輯功能

這些軟件均提供了視頻標記功能，學習者或評論者在觀看視頻的過程中可以根據個人的理解對視頻進行標記，如Anvil軟件還可用不同的顏色區分不同的標記內容。這些軟件均提供了視頻片斷定位功能，單擊標記的內容或相關鏈接內容，即可切換至相應的視頻片斷進行播放。部分軟件還提供了視頻片斷虛擬切割功能、視頻片斷比較功能、視頻內容檢索功能或協作交流學習功能等，以滿足用戶的各種需求。

2.3 多樣化的分析輸出結果

除了可輸出帶分析、注釋內容的視頻外，各軟件還提供多種格式、多樣表達的分析結果，譬如可輸出豐富的文本格式，常見的有RTF，XML和HTML，如Studiocode軟件甚至可以輸出Word文檔或PDF格式的文本，譬如還可將分析結果形成圖表式的可視化模型，如Atlas.ti軟件能構建比較復雜的模型。

3 視頻分析軟件的應用

視頻是教師教育實踐效果的最有力佐證，對視頻的分析能讓實踐者發現實踐成果與實踐目標的差距，因此視頻分析軟件的有效應用顯得尤為重要，我們嘗試選取MediaNotes軟件，探討其對教育實踐視頻的分析流程，形成視頻分析的模型。

3.1 內容錄制

參照《視頻公開課拍攝制作技術標準》，采用中高檔的拍攝設備，錄制教師教育實踐現場錄像，使用Adobe Premiere等專業軟件轉化為數字視頻，作為視頻分析的原始素材。

3.2 標簽創建

參考顧小清等編制的基于信息技術的互動分析編碼系統ITIAS，從課程結構、教學設計、師生互動、資源呈現、媒體整合5個方面創建標簽。課程結構的分析主要是探討教學過程中師生的主體地位，教學設計的分析主要是判斷實踐者對各個教學環節是否合理設置、靈活調整，師生互動分析是了解師生的互動交流對教學的作用，資源呈現分析主要是探討不同類型資源出現的頻率及其對教學效果的影響，媒體整合主要是了解信息技術與課程教學的整合層次及其作用。

3.3 事件標記

MediaNotes的事件可以標簽、分類和分析，以便用于自我評價、教師反饋和課堂展示。MediaNotes在時間線編輯區域(如圖1中A區域所示)提供視頻切片工具，對教師教育實踐視頻按標簽進行事件標記，細化教師教育實踐行為，為解釋教師課堂行為、判斷教師教學優劣提供依據。

圖1 應用MediaNotes軟件進行視頻分析的實例圖

3.4 視頻分析

在對教師教育實踐內容創建標簽、劃分細化的事件后，我們可以開展定性與定量分析，MediaNotes的事件檢索、定位、比較與評論功能為視頻的分析提供了便捷，在內容評論區域(如圖1中B區域所示)，以定性分析方式，實踐者對單一事件進行自我反思，導師或評論者對該事件給予反饋，這些內容用不同顏色以示區別。在事件分析區域的高級檢索窗口(如圖1中C區域所示)，選擇視頻的標簽進行檢索，系統會檢索出與之匹配的事件，并展示出該事件的評論內容、時間點和標簽列表，分析者根據標簽出現的頻率對事件進行量的分析，用量化數據來判斷實踐的成效。

3.5 實踐循環

實踐者從視頻分析中獲得有益反饋并經過深刻的實踐反思，對教育實踐的體驗有了質的飛躍后，繼續開展下一輪實踐。第二輪實踐后將新一輪實踐的視頻分析與上一次的視頻分析在MediaNotes軟件的事件比較區域進行比較分析，探討新一輪實踐過程中有所提升和尚待改進的環節，為第三輪實踐提供努力的方向和目標。通過實踐和分析的循環開展，實踐者逐漸透徹領悟課堂教學有效實施的方法，從而提升教育智慧和實現教育實踐目標。

4 結束語

“在人們認為自己做到的事情和他們真正做到的事情之間存在著差距，視頻為看清這些差距提供了一個共享的資源。如果我們感興趣的是‘真正’發生了什么而不是解釋發生了什么時，視頻提供了最佳的數據。”[12]視頻分析軟件是教育實踐反思的有力支持工具，也逐漸用于解決各種各樣的師資培訓和發展問題，如電子檔案袋建立、學生積極性檢測、教師的考核和評價，合理選擇視頻分析軟件是有效完成視頻分析和獲得有價值數據的前提。

4.1 視頻分析軟件的合理選擇

(1)從經濟角度考慮。大部分視頻分析軟件是需要付費的，如果經濟條件允許而又需要長期使用，可以考慮購買功能齊全、格式豐富的視頻軟件，如Studiocode和Nvivo等；也可以嘗試通過CALI會員賬號而獲得軟件的使用權，如MediaNotes；也可以到各軟件官方網站下載免費試用版。

(2)從研究方法選擇。經典路線依賴理論告訴我們不要只基于一個程序在某個領域的應用而做出選擇，在決定選擇某個軟件工具之前應先決定研究的方法論，一旦方法論被選擇，就可以用一個選定的分析工具理想地完成分析[10]。

4.2 視頻分析軟件的發展與展望

(1)隨著智能手機、平板電腦等移動設備的廣泛應用，視頻分析軟件將拓展至這些移動應用平臺，以適應科技的發展和用戶的需求。

(2)日益重視強化協作交流功能，使實踐者、評論者或導師能隨時參與到視頻分析中。

(3)在分析結果輸出的表現形式上，可視化模型將成為主流。

(4)數據的處理、分析的層次、跨庫的檢索等功能將獲得提升。

(5)軟件除提供常見的簡單查詢，將盡可能提供臨近查詢、模糊查詢以及組合查詢等多方式的查詢功能。

[1] 葉瀾.新世紀教師專業素養初探[J].教育研究與實驗,1998(1)∶41-46.

[2] 郭元祥.教師教育智慧生成的三個基礎[J].教育科學研究,2008(1)∶14-17.

[3] 劉家春.國外教師教育中視頻案例教學的特點及其啟示[J].外國中小學教育,2011(10)∶56-60.

[4] Rich, P., & Hannafin, M. J. Video annotation tools∶ Technologies to scaffold, structure, and transform teacher reflection[J]. Journal of Teacher Education, 2009,60(1)∶52-67.

[5] Halverson,E.R.,Bass,M.,&Woods,D.The Process of Creation∶A Novel Methodology for Analyzing Multimodal Data[J/OL].The Qualitative Report 2012 Volume 17, Article 21(1-27)∶http∶//www.nova.edu/ssss/QR/QR17/halverson.pdf,2012-3-10.

[6] Hauge, T.E & Norenes, S.O. VideoPaper as a Bridging Tool in Teacher Professional Development[M].Online learning communities and teacher professional development∶ Methods for improved education delivery.2010

[7] Zimmerman P.H., Bolhuis J.E., Willemsen A., Meyer E.S.,&Noldus L.P. The Observer XT∶ a tool for the integration and synchronization of multimodal signals[J].Behavior Research Methods,2009, 41(3)∶731-735.

[8] Bunt, H., Kipp, M., & Petukhova, V. Using DiAML and ANVIL for multimodal dialogue annotation [EB/OL]. In∶Proc. of LREC 2012. http∶//michaelkipp.de/ publication/BuntKippPetukhova2012.pdf.

[9] Leech, N. L.,Onwuegbuzie, A. J. Beyond Constant Comparison Qualitative Data Analysis∶ Using NVivo[J].School Psychology Quarterly,2011,26(1)∶70-84.

[10] 胡萍.質性分析工具的比較與應用研究[D].長沙∶湖南師范大學,2012.

[11] 孫從.職前教師的信息化課堂教學基本功能力研究[J].電化教育研究,2011(7)∶94-98.

[12] 王美.視頻研究在教師學習與專業發展中的運用[J].遠程教育雜志,2011(6)∶66-72.