網絡直播技術在教育行業中的應用探究

陳琛

摘 要：近幾年，教育行業越來越廣泛的運用網絡直播技術進行教育教學類的節目制作和播出，以學校為代表的教育行業在停止線下課程學習的情況下，各種網絡直播平臺便更加活躍起來，并取得了良好的傳播效果。本文即通過對教育行業中幾類典型的應用場景的直播活動進行分析，嘗試從技術和應用兩個層面探索總結適用于教育行業的網絡直播方案。

關鍵詞：網絡直播;教育行業;應用探究

網絡直播已經成為新媒體時代一個重要的媒體傳播方式。特別在近幾年，一方面隨著網絡直播設備的低成本化，以手機為代表的移動終端就可單獨完成采集、處理、編碼、封裝、推流、分發等一整套復雜的直播作業流程;另一方面，網絡直播播出平臺的可選擇范圍越來越廣，垂直度越來越高，用戶的定位也更加精準。因此，越來越多的教育機構選擇網絡直播作為重要的教育教學和信息傳播手段，取得了良好的傳播效果。

1 教育行業運用網絡直播技術的特點

首先，教育行業通過在線直播實現業務規模的擴大。網絡直播能夠擺脫地域限制，擴大業務輻射范圍。在平時，我們在線下上課是需要到某一個指定的地點的，而且途中花費的時間和金錢累積下來也是很多的。如果是線上上課的話，那我們可以節省去往教育機構產生的費用和時間，同時異地的小伙伴也可以在異地享受到優質的師資，接受更好的教育。

其次直播可以錄播，回看方便快捷。如果學生臨時有事，不能及時上直播課，那么在課后，這名同學可以觀看老師的錄播視頻進行學習，雖然遇到問題不能及時解答，但是可以通過直播中其他同學的提問來尋找答案或者直接在線上向其他同學尋求解答。

第三，直播視頻安全防護，保證老師的知識產權。由于當前國民的知識產權意識薄弱，老師直播如果不加以安全防護，那么就會受到第三方網站或者一些用戶的盜取，侵害老師的知識產權以及損害老師的利益。現在大部分的直播平臺都具備一些安全防護功能，如防盜鏈、防錄屏、播放器域名限制等。

第四，教育直播還原線下課堂的場景。由于現在專業的教育直播平臺大多具備與傳統教育課堂相關的功能，那么對于直播課堂的布置，舉手提問、電子白板等都不能少，另外還要有一些互動功能，如答題、隨堂測驗等，還原線下課堂場景，讓師生在更熟悉的環境中學習，提高師生間的互動。

第五，可支持多終端觀看，無需下載。由于當前人們的終端有電腦、手機、平板等等，如果僅僅是指定一種終端來觀看或者直播，那么一些對終端無太多需求的人需要支出額外的費用去購買，增加用戶使用成本。另外如果觀看直播是需要下載的話，相信教育直播會缺失一部分用戶，因為會占據終端內存。因此，目前絕大部分教育直播平臺是支持電腦、手機、平板等終端收看老師直播，不需要學生專門下載客戶端。

總之，教育行業因其具有強互動、零延時、重版權等獨特的業務需求，對網絡直播技術的要求也不同于其他行業，每場直播活動的具體技術需求也都不同。因此，本文將針對教育行業中兩個具體的應用場景來分析直播系統的架構設計。

2 網絡直播系統的基本原理

2.1流媒體技術的基本原理

所謂流媒體是指采用流式傳輸方式在互聯網播放的媒體格式。如：音頻、視頻等多媒體文件。流式媒體在播放前不會下載整個文件，只預先下載開始部分的內容存入內存，流式媒體的數據流以“即傳即放”的方式進行播出，與傳統的先下載后播放的方式相比，這種邊下邊播的流式傳輸方式不僅使啟動延時大幅度地縮短，而且對系統緩存容量的需求也大大降低。

流媒體在廣域網進行傳輸時多數使用RTMP（Real-Time Messaging Protocol實時消息傳送協議）協議，它是Adobe Systems公司為Flash播放器和服務器之間音頻、視頻和數據傳輸開發的協議。因為Flash播放器現在已經安裝在了全世界將近99%的PC上，因此一般情況下收看RTMP流媒體系統的視音頻是不需要安裝插件的。用戶只需要打開網頁，就可以直接收看流媒體，十分方便。

2.2網絡直播系統的工作原理

在網絡直播系統中，視頻信號源包含多種類型，可以來自攝像機、電視節目信號等。編碼器通過線路接收節目源中的視音頻信號，再由視頻采集卡將各種信號轉換成數字視頻信號，進行壓縮處理后，變成對應的格式發送給推流設備。而推流設備上傳的信號不是統一標準的，它取決于客戶機首先提出的特定需求，推流設備根據每個客戶機的需求再發送相應的流媒體格式視頻信號，因此才能保證所有用戶在使用流媒體播放器時都能十分順暢。

3 教育行業應用場景中的常規直播系統架構設計

教育行業的直播系統設計，必須結合各類教育機構的具體業務需求，全面分析功能模塊技術的系統構架和可行性。總體來說，目前主要有兩類適合教育行業的網絡直播技術方案。

3.1 演播室推流直播系統的設計相對簡單，可在已有的多訊道演播室系統基礎上，加入直播推流設備，即可實現在線課程的直播。

演播室直播系統基于完善的演播室設備，在采集端可保證專業級別的畫質和音質，且在專業燈光、舞美和制景環境下，視覺效果更接近專業電視臺的制作水準，適用于專家訪談，或者高規格的單人線上授課形式。相對于簡易的用電腦攝像頭或手機進行直播的方式，演播室直播系統整體造價較高，對場地環境的要求較為嚴格。一旦演播室的空間布局設計完成，不能靈活的進行改造或重新布景，且建設周期長，因此僅對于已經建有演播室的教育機構更為適用。

在應用層面，以訪談類節目為例。常規的節目設計為一主持一嘉賓雙主播形式，也可增加到雙嘉賓三主播形式，根據人數對現場進行多機位拍攝，并加入一路PPT信號配合嘉賓進行展示。主持人通過返送設備實時監看直播畫面，與直播間的用戶第一時間進行互動交流。

這里以Blackmagic Design ATEM Mini Pro四路高清推流切換臺為例，輸入端分別為攝像機信號和筆記本電腦播放PPT的信號，接口全部為HDMI。輸出端為切換臺USB-C接口到推流工作站的USB接口。信號全部接通后，在工作站直播平臺軟件上選擇視頻輸入路徑，會看到“BMD ATEM Mini”選項，選中后直播平臺會自動識別出視頻信號，相當于將切換臺的PGM信號作為輸出畫面交給推流工作站進行轉碼和推流，同時會生成RTMP推流地址，將地址復制給相應的拉流平臺，即可實現直播。

3.2 移動推流直播系統

此系統主要適用于無固定位置的直播活動。當下以手機為代表的智能移動設備，因其高度集成化的特點，將拍攝采集、視頻轉碼、推流直播等功能集于一身，大大降低了直播活動的技術成本，同時也大大增加了移動直播的靈活性。使用高性能手機進行直播，配合無線麥克風進行現場收音，可獲得接近專業攝像機水準的畫質和音質，同時還可借助推流APP實現一機多平臺同步直播。

以光明網新媒體頻道推出的《光明大直播-高招咨詢》為例，是近些年各大教育機構招生直播活動中比較典型的一個案例。《光明大直播》不僅覆蓋學校多，受關注度也非常可觀。特別在今年防控的背景下，學生和家長不能到現場親身感受校園環境和學校面貌，這就讓招生直播比以往更受關注。為保證光明網的直播活動順利進行，除了組建專業分工的團隊之外（如表1），還要對直播配套設備進行部署和調配，包括高性能長續航手機（華為MATE30 Pro），充電寶，5G隨身WIFI（中國電信），平板電腦，藍牙監聽耳機，手持穩定器和無線麥克風等。每個學校的直播活動前，都要經過至少兩次的彩排測試，測試完成后對設備進行調整優化，以確保直播工作的順利進行。

值得一提的是，為解決現場收音，我們將RODE無線麥克風的3.5mm接口，通過轉接線連接手機的TYPE C接口，經測試音質清晰，降噪效果優異。信號方面，我們并沒有使用手機卡直接推流，而是通過手機wifi連接5G發射包進行上載，一方面可以減輕手機負載，減少機體發熱和電量消耗，二是保證信號的持續穩定。經實測，除了部分建筑內部信號稍弱，偶爾出現卡頓，大部分直播路徑的信號基本穩定，且近兩小時的直播結束時，拍攝手機的剩余電量還有50%。

移動直播的缺點是受通信信號影響較大，畫面卡頓、掉幀現象偶有發生。此外，對拍攝手機的要求也較高，移動直播應盡量選用處理器性能高、續航能力強、散熱性好且拍攝性能較高的機型。

4 存在問題及解決辦法

以上兩種直播類型，在實際操作中結合場地、人員、節目需要等諸多因素，能初步總結出一些通用性的經驗和標準。但是在教育行業多種多樣的業務類型中，每一場每一種直播活動都需要高度的“量身定制”。因此，制定統一規范或統一標準來適用所有的直播活動，顯然是不現實的。

具體來說，以移動直播為例，選用的拍攝手機可能只有一個TYPE C接口，在接入麥克風以后，手機無法再通過充電寶供電，經估算，如果在wifi推流的條件下不間斷拍攝，4000毫安時電量的手機可以堅持大約2小時。當然，這還要考慮不同品牌不同處理器的機型在不同環境溫度下的實際功耗。而且藍牙耳機因為傳輸協議不同，推流APP無法識別藍牙麥克風，導致無法正常收音。所以，在戶外進行長時間直播，最好選用有獨立3.5mm音頻接口的手機，能夠同時保證正常收聲和給手機供電。

第二，畫面設置問題。目前現有的直播平臺多數只支持豎屏拍攝，如果前端手機是橫屏拍攝，系統會自動將畫面旋轉90度，在用戶端看到的最終畫面是9：16的豎版畫面。所以在直播后臺設置時一定要注意橫豎屏拍攝的選擇，如果選擇橫屏拍攝，用戶端正常顯示效果為手機（豎屏時）上三分之一為16：9正常畫面，下三分之二為直播間留言互動區域。

第三，直播平臺的選擇與對接工作。經調研，目前各教育機構常用的播出平臺為抖音、快手、央視頻、B站等，部分機構還使用自己的直播平臺。每場直播前，需要先根據具體發布要求選定直播推流平臺。目前常見的有OBS、大觀直播和移動直播臺三個推流軟件，信號比較穩定，自定義功能較為豐富。此外，進行一對多直播時，因為每一個發布平臺的要求都不相同，比如開機圖、推首圖和直播內容簡介等信息，需要安排專人與直播平臺溝通協調，所以每次直播活動前，負責人應做好人員方面的準備工作，組建團隊明確分工，提前測試，把控好直播流程。

隨著媒體技術的不斷發展，網絡直播在教育行業中呈現出越來越重要的作用，網絡直播相關的工作量和工作范圍也越來越大，因地制宜的采用便捷高效、靈活轉換的網絡直播系統，可以大大提高工作效率，同時減少人員與設備的投入。因此，結合教育行業自身特點并在業務實踐基礎上，進行網絡直播系統的整體規劃與設計是非常必要的。

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（首都經濟貿易大學，北京 100071）