基于云架構的高校視頻資源制播體系研究

王 琳東北大學 遼寧沈陽 110819

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基于云架構的高校視頻資源制播體系研究

王 琳
東北大學 遼寧沈陽 110819

摘 要：在開放教育資源運動及大規模開放式網絡課程興起的大背景下，高校面臨著大量視頻教學資源的制播、存儲以及共享等問題。利用云計算等技術建立基于云架構的視頻資源制播體系，可以充分利用現有軟硬件資源，提高資源建設質量與效率。提出了云制播體系的技術架構及實現方案，對高校資源建設未來發展進行了展望。

關鍵詞：視頻資源；制播；云架構

近年來，多媒體、網絡信息等技術快速發展，教學方法和手段不斷創新，開放教育資源運動在全世界范圍內悄然興起。2003年我國開始了國家精品課建設工作，隨后視頻公開課、精品資源共享課等也相繼啟動，2012年MOOCs（大規模開放式網絡課程）進入了大家的視野，在這樣的大背景下，高校視頻學習資源的錄播和制作成了資源建設中的重中之重。大數據、云計算等聲音時常在大眾耳邊響起，那么這些新興技術會給高校教學資源建設帶來什么樣的影響呢？

1　云架構在高校資源建設中應用的優勢

高校傳統視頻資源制播體系一般是每一間教室都搭建一套錄播系統，一間教室至少需要2位技術人員跟蹤操作。遇到多間教室同時錄制的情況時，人員不夠成為常態，資源利用率也比較低。在錄制之后還要通過人工拷貝等方式將視頻資源傳送到編輯軟件所在的電腦里，編輯輸出后還需要上傳至指定服務器，不僅費時費力，而且容易出現差錯、丟失數據。系統的低集成度造成了管理不便、運行成本高、資源建設效率低［1］。

運用云計算等技術構建的云制播體系，可以把錄播室的導播等應用放到云平臺上，通過網絡同步采集視音頻信號，在云平臺導播控制系統完成導播、編輯、轉碼、存儲等服務，充分利用高校現有的硬件資源，不必在每間錄播室都建立整套的錄播系統，降低資源開發成本。可以根據各類課程的特點，搭建多樣化的在線學習平臺，滿足學習者個性化學習需求，有利于資源共建共享。

通過云架構可以實現適合多種類型終端的視頻資源發布功能，可以為使用不同設備（如計算機、平板電腦、智能手機等）的學習者提供視頻資源點播服務，使學習者隨時可學、隨地可學，實現泛在學習和碎片化學習。由于數據和應用都統一部署在云服務器上，實現了資源集中管理，避免了多用戶分散化管理，大大提高了數據的可靠性和安全性，保證教學資源的完整性。

2　視頻資源云制播體系架構

視頻教學資源的生產過程由錄播、編輯制作、合成、審核、存儲、上傳等多個環節構成，本質上是數據信息在物理層、網絡層、應用層等不同層面變化和傳輸的過程。要在多環節的前提下，保障資源的完整性、可靠性，必須整合資源，構建云制播體系，將云技術、多媒體技術、網絡技術互相融合起來，建立比傳統制播系統具有更高的效率與安全性的制播系統。

該體系采用三層架構，包括基礎支撐層、業務應用層、服務層 （如圖1所示）。

圖1　視頻資源云制播體系架構

云制播體系不是簡單的錄播室與服務器連接，而是以錄播室視音頻信號同步采集為基礎，利用云計算技術，以云平臺錄播、編輯制作、轉碼、發布等功能為重心，提高視頻制播工作的智能化水平，實現資源的統一管理與共享。基礎支撐層采用網絡、防火墻、服務器虛擬化等技術，使硬件資源得到充分的利用，在業務應用層實現基于云的錄播控制、編輯制作、轉碼、審片、存儲等功能，在服務層建立綜合管理系統、資源發布與點播系統等。

3　視頻資源云制播體系實現方案

3.1多種類型演播室搭建方案

高校視頻資源錄播場所可以包括專業級演播室、虛擬演播室、訪談型演播室、常規教學錄播室、外景錄制現場等幾種。

3.1.1專業級演播室

在資源建設過程中，一些高標準的教學資源如教學專題片、精品課等，僅滿足常規教學需求還不夠，對藝術水平、畫面真實感、視音頻質量、教學設計思想也有更高的需求，常規錄制室不能滿足錄播的需要。可以采用三機位高清攝像機人工跟蹤拍攝及一路VGA信號，錄制教室全景、教師近景、學員近景及授課電子講稿，可以展現教師與學員的精神風貌和課堂互動效果。技術人員通過導播控制實時切換鏡頭，生成教學效果自然、課程品質高的視頻資源。這種演播模式需要專業技術人員在錄播過程中進行適當的操作，成本較高但效果較好。

3.1.2虛擬演播室

應用虛擬演播室，在建設方面只需搭建有藍色背景的錄播空間，后期制作人員運用摳圖、三維制作等技術，將教師與場景完美結合，可以隨意構建場景，滿足不同課程的實際需求。可以采用2～3機位，拍攝近景、特寫等鏡頭，通過錄播控制系統生成課程源視頻，制作人員在云平臺上進行制作合成。這種方式可以應用于高校的實踐教學、精品課程建設等。

3.1.3訪談型演播室

訪談型講座是常有的授課方式，高校會邀請專家學者、知名企業家等來校，這種方式授課人通常會脫稿自由發揮，對于錄播工作來說主要是拍攝教師特寫鏡頭及學員全景或近景，采用2個高清攝像機機位便可以滿足需求，云端錄播控制系統根據實時授課情況自由切換畫面，錄制出來的視頻資源直接存放在云存儲服務器上，后期制作等人員在云平臺上直接進行相關操作，整個錄播過程方便快捷、自由流暢。

3.1.4常規教學錄播室

在日常教學過程中，將教學活動通過攝像機錄制下來，教師可以通過教學視頻發現教學中的不足，有利于提高教學質量；學生可以通過教學視頻進行復習，鞏固學習效果；教師可以共享授課視頻資源，節省開放教育資源的錄制成本，提高教學資源利用率。在錄播室內架設2～3臺攝像機，錄制全景、教師特寫、學員近景等，再加一路電子講稿VGA信號，常規教學錄制方法可以完整記錄教學過程，包括授課過程、板書、師生互動等，通過云端錄播系統集中錄制，錄制完成后自動上傳至云平臺，再進行編輯等操作［2］。

3.1.5外景錄制

課程錄制場地除了幾種類型室內錄播室之外，可能還需要拍攝一些課堂以外的視頻影像，例如深入工廠拍攝大型設備工作現場、拍攝實訓基地的實踐過程、拍攝校園外景等，需要錄制人員有較高的技術水平及臨場發揮能力，對燈光、構圖等都提出了很高的要求。外景拍攝之后，將視頻等素材上傳至云存儲平臺，有利于資源的制作及共享，避免了分散化存儲可能會出現的資源丟失、檢索不便等問題。

3.2視頻資源云制播體系的技術實現

通過云制播體系，可以實現專業級演播室、虛擬演播室、訪談型演播室、常規教學錄播室、外景錄制等不同級別和需求的視頻教學資源開發與管理（如圖2所示）。在云端采用多通道錄播系統，實現多采集通道集中或分組控制，可以選擇多錄制室集中式錄制或各個錄播室分別控制兩種模式，支持多通道幀精度同步控制，保證錄播質量。與傳統的錄播系統相比，不僅減少了大量軟硬件建設成本，還使管理和維護變得更加集中化，進而減少人力成本，同時也提高了資源建設的工作效率。

圖2　云制播體系功能模型

云存儲平臺可以由密集刀片服務器或大量分布式計算機利用分布式算法、虛擬化技術等組成的云資源池，密集刀片服務器的優點是擁有較高的系統性能但購置成本高昂，分布式計算機構成的云資源池可以充分利用現有硬件資源、節約建設成本但性能略低，高校可以根據自身的實際情況，選擇一種較為適宜的方法，構建云平臺來實現資源的靈活配置和統一管理。

運用桌面虛擬化技術，可以使用戶在云終端完成視頻編輯、審核、轉碼等操作，不僅方便快捷而且利于管理。云制播平臺不僅滿足制作人員云編輯、云轉碼等需求，還可以為教室提供在線編輯平臺訪問權限，便于查看、修改視頻資源，使教師快速地發現課程的問題，方便教師與負責編輯制作的相關人員溝通，提高課程資源制作效率。通過云點播服務器等軟硬件設施，為用戶提供資源發布、點播等服務，可以通過多種終端，如計算機、平板電腦、智能手機訪問云點播系統進行點播學習。系統在面向用戶開放的同時，實行用戶認證與授權管理等安全保證機制，為資源的安全性和可靠性提供保障。

4　總結及展望

基于云架構的高校視頻資源制播體系可以充分利用軟硬件資源，降低建設成本、人力成本，為資源建設提供高可靠性、高處理能力的運行平臺，使視頻資源開發擁有更高的效率和質量。傳統的制播體系網絡、硬件等結構較為簡單，易于維護，云制播體系雖然節省了大量維護人員的管理成本，但卻需要少量高端人才，需要具備虛擬化技術、網絡技術、分布式計算等多種知識及應用能力，這就需要高校著重培養相關的技術人員以滿足信息化建設的需要。

隨著云計算等新技術進入高校應用領域，現有的標準及法律準則已經與技術的快速發展不相匹配。如果要使高校資源建設與共享持續健康有序的發展，修訂相應技術標準、構建相關法律體系是必不可少的工作。這就需要國家層面及各大院校審慎研究，出臺政策及法律法規，為教育信息化建設提供政策支持及法律保障。

從高校信息化管理未來發展來看，必將從現有的封閉式內部管理平穩過渡到基于云架構的開放式云管理，以提高資源利用率，構建開放的教育資源體系，促進教育行業的良性發展。

參考文獻

［1］ 宋述強，鐘曉流，李海霞.面向MOOCs的云錄播教學環境的設計與實現［J］.實驗技術與管理，2014（8）:177-180.

［2］ 趙祥好，王鵬，方小凡.多層次云平臺錄播系統的設計及應用研究［J］.現代教育技術，2015（5）:121-126.

實驗室與實訓基地建設

Research of Video Resources in Universities Production and Broadcasting System Based on Cloud

Wang Lin
Northeastern University， Shenyang， 110819， China

Abstract:In the background of Open Educational Resources movement and the rising of Massive Online Open Course， the university is facing a large number of video teaching resources， how to product， store and share these resources is a problem. Building the video resources in universities production and broadcasting system based on cloud computing technology can make full use of existing hardware and software resource and improving the quality and effciency of resource development. This paper presents the technical architecture and implementation of cloud production and broadcasting system and discusses the future development of Universities' resources building.

Key words:video resources； production and broadcasting； cloud architecture

收稿日期：2015-11-10

作者簡介：王琳，本科，助理實驗師。