數(shù)字全自動課程錄播系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用研究

趙峰臣

摘 要：數(shù)字全自動課程錄播系統(tǒng)作為新興的網(wǎng)絡(luò)流媒體制作技術(shù)手段，為院校課程資源建設(shè)和教學(xué)訓(xùn)練提供有利條件。本文從信息化教學(xué)手段建設(shè)與應(yīng)用角度出發(fā)，提出系統(tǒng)構(gòu)建方案，制定方案時應(yīng)注意的問題并對系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行分析，旨在推動院校教學(xué)信息化建設(shè)。

關(guān)鍵詞：全自動錄播智能導(dǎo)播；圖像定位跟蹤

隨著網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，信息化教學(xué)手段建設(shè)與應(yīng)用是院校教學(xué)訓(xùn)練的重要組成部分，全自動錄播系統(tǒng)是新興的網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)手段，依據(jù)TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)，集多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)、人工智能和自動控制技術(shù)于一體，將授課電腦屏幕信號、老師授課和師生互動場景以及課堂板書等進(jìn)行智能化的跟蹤切換，實現(xiàn)課程資源錄制、課程直播等功能。改革教學(xué)模式，推進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育資源建設(shè)與共享，有利于異地教學(xué)交流與合作。

一、整體解決方案

數(shù)字全自動課程錄播系統(tǒng)可以在一定程度上完成教師以及學(xué)生相關(guān)視頻的自動化跟蹤采集以及音頻智能采集工作，實現(xiàn)教師電腦屏幕的VGA信號截取，對教師、學(xué)生視頻以及計算機(jī)的畫面進(jìn)行智能導(dǎo)播，在一定成上實時錄制優(yōu)質(zhì)化課程資源，同時通過直播系統(tǒng)在局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)上直播為遠(yuǎn)端用戶。

數(shù)字全自動課程錄播系統(tǒng)主要由由智能錄播系統(tǒng)、錄播中控系統(tǒng)、圖像定位跟蹤系統(tǒng)、智能導(dǎo)播系統(tǒng)、智能音頻系統(tǒng)、課件實時錄制系統(tǒng)、課堂點播/直播系統(tǒng)等組成。

（一）智能錄播系統(tǒng)

錄播系統(tǒng)通常由系統(tǒng)設(shè)置、課程錄制、課程管理、課程直播等內(nèi)容組成。可以支持多種錄制模式，如電影模式、資源模式、混合模式等，根據(jù)用戶需要輸出單畫面、多畫面、畫中畫等視頻素材文件，滿足用戶多樣化需求。

（二）錄播中控系統(tǒng)

主要用于對錄播設(shè)備控制及錄播操控。采用一鍵開/關(guān)系統(tǒng)，進(jìn)行一鍵開始或者是一鍵停止錄播，一般情況下，相關(guān)工作人員是不需要特意接受技術(shù)培訓(xùn)的，也就是說可以即時授課；此外，由系統(tǒng)的控制臺有效提供按鍵操作與數(shù)字化觸摸操作，在此過程中，還需要實施相應(yīng)的云臺鏡頭控制，進(jìn)而更好地開展手動導(dǎo)播工作，最終實現(xiàn)科學(xué)化的鼠標(biāo)點擊跟蹤工作。

（三）圖像定位跟蹤系統(tǒng)

主要在錄播過程中控制攝像頭對教員、學(xué)員定位跟蹤。圖像定位跟蹤系統(tǒng)包括：教員定位跟蹤系統(tǒng)以及學(xué)員定位跟蹤系統(tǒng)。教員定位跟蹤主要是指教師上課期間進(jìn)行快速走動或者是板書的時候，可以實現(xiàn)自動化變焦跟蹤，最終完成圖像的拍攝，從某種程度上講，整個跟蹤過程具有連續(xù)性以及平滑性特點，能夠保證畫面輸出的穩(wěn)定性。此外，系統(tǒng)一般情況下會采用專業(yè)化的無人值守模式，保證跟蹤過程不會受到人為的干擾，而且上課教員僅僅需要結(jié)合正常上課模式開展教學(xué)就行，從而實現(xiàn)教學(xué)活動的規(guī)范化與專業(yè)化。學(xué)員定位跟蹤可以在一定程度上及時抓拍發(fā)言學(xué)員的動態(tài)化變化，并且還能夠進(jìn)行特寫拍攝。學(xué)員站立回答問題或者是發(fā)言的時候，定位系統(tǒng)將會把鏡頭自動定位到學(xué)員所在的位置，然后進(jìn)行清晰化拍攝，當(dāng)學(xué)員發(fā)言完成之后則系統(tǒng)就會自動返回到教員所在位置，繼續(xù)跟蹤。

（四）智能導(dǎo)播系統(tǒng)

從專業(yè)化角度出發(fā)，該系統(tǒng)具有自動導(dǎo)播功能以及特技切換臺功能，一般情況下被應(yīng)用到課程錄制場景切換、視頻信號源切換、視/音頻文件切換以及計算機(jī)畫面切換工作中，而且系統(tǒng)可以隨教學(xué)活動改變選擇科學(xué)化的切換策略，從而達(dá)到智能導(dǎo)播的目的。

（五）智能音頻系統(tǒng)

智能音頻系統(tǒng)主要實現(xiàn)教員授課時的語音信號和學(xué)員上課時回答問題或討論的語音信號通過智能混音器全息的采集下來，并實時傳送至課件錄制系統(tǒng)完成課件實時錄制。

二、系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)注意的問題

（一）聲音采集設(shè)計

目前，錄播室聲音采集有兩種方案，一是采用吊麥或拾音器方式；二是采用無線胸麥和手持麥克方式。吊麥和拾音器方式錄播時簡潔、方便，無需其它操作，但錄播的音質(zhì)差，聲音嘈雜，能錄進(jìn)學(xué)員翻書、教員走步等聲音，不符合國家網(wǎng)絡(luò)精品課建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，建議教員采用無線胸麥，學(xué)員采用手持無線麥克方式進(jìn)行設(shè)計。

（二）擴(kuò)展建設(shè)設(shè)計

考慮用戶未來幾年對錄播教室建設(shè)需求，以及錄播系統(tǒng)建設(shè)不同公司錄播平臺硬件設(shè)備不通用、軟件系統(tǒng)不兼容等問題，在錄播教室方案設(shè)計上應(yīng)充分考慮未來擴(kuò)展建設(shè)需要以及承建公司實力和先進(jìn)水平，為此建議錄播教室建設(shè)采用教室加后臺管理的分布式模塊化建設(shè)模式，根據(jù)以后建設(shè)需求增加后臺存儲、管理控制等設(shè)備和媒體中心、錄播管理平臺等軟件系統(tǒng)，為實現(xiàn)錄播教室統(tǒng)一管理控制，錄播的課程資源集中存儲、網(wǎng)上點播/直播等功能預(yù)留空間。

三、系統(tǒng)應(yīng)用分析

（一）推進(jìn)課程建設(shè)與發(fā)展

為推進(jìn)教學(xué)訓(xùn)練信息化建設(shè)，豐富教學(xué)資源和手段建設(shè)，近年來，各院校積極開展優(yōu)質(zhì)課程、網(wǎng)絡(luò)課程、精品示范課、視頻公開課等優(yōu)秀課程資源建設(shè)。數(shù)字全自動課程錄播系統(tǒng)方便、快捷的將教學(xué)訓(xùn)練實況進(jìn)行實時錄制，形成優(yōu)質(zhì)課程資源，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供有效手段，學(xué)生通過反復(fù)觀看課程資源視頻，掌握教學(xué)實驗實訓(xùn)各個環(huán)節(jié)、各個步驟和知識要點，有效提高教學(xué)質(zhì)量和效益，同時錄制完成的豐富課程資源為構(gòu)建優(yōu)質(zhì)課程資源庫，為學(xué)科專業(yè)、課程建設(shè)提供支撐，為課程改革教學(xué)提供有效手段。

（二）有利于觀摩教學(xué)和資源共享

利用全自動課程錄播系統(tǒng)將優(yōu)秀、骨干教員授課情況實時錄制，形成課例，便于其他教師對顆例中教學(xué)設(shè)計、教學(xué)模式、課堂組織形式和授課經(jīng)驗進(jìn)行觀摩借鑒，反思、完善自身教學(xué)技能，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提高。并且，錄制的課程資源作為教學(xué)成果有利于傳承和保存。

（三）為開展遠(yuǎn)程教學(xué)交流提供有效手段

全自動課程錄播系統(tǒng)建有對已錄制的課程資源點播和授課過程實時在線直播功能。依托局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，通過IE瀏覽器訪問錄播服務(wù)器IP地址進(jìn)行課程直播，課程直播同時可以一對一或一對多直播進(jìn)行，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源遠(yuǎn)程共享和教學(xué)經(jīng)驗異地交流。

總之全自動課程錄播系統(tǒng)將教學(xué)設(shè)備、教學(xué)理念和教學(xué)手段相結(jié)合，實現(xiàn)課堂教學(xué)活動全面完整的再現(xiàn)，構(gòu)建常態(tài)化、自動化、智能化的課程資源建設(shè)和共享應(yīng)用平臺。推進(jìn)為學(xué)科專業(yè)建設(shè)，提高教學(xué)質(zhì)量和效益，促進(jìn)教學(xué)模式改革。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馮麗丹.全自動智能錄播系統(tǒng)在高校數(shù)字化資源建設(shè)中的應(yīng)用.電教科技，2014.