高清視頻錄制在結構力學課程線上教學中的應用

楊冬升，凌 靜

(貴州師范大學 材料與建筑工程學院，貴州 貴陽 550001)

0 前 言

結構力學課程作為土木工程專業的一門重要的基礎課，其線上教學深受教師們的重視[1]。新冠肺炎疫情期間，線上教學高峰期，視頻播放出現卡頓、網絡擁堵現象[2-3]。以教學的結構力學課程為例，從線上教學視頻的錄制軟件、視頻文件大小、編碼方式出發，尋求解決以上問題的一種途徑。視頻的錄制軟件[4-5]有很多，本文擬從常用的軟件特點著手，以期向同行教師推薦一款功能特點好、又容易操作的軟件。而視頻的幀數與編碼方式[6]，又直接影響著最終視頻文件大小和清晰程度。擬選用結構力學課程線上教學視頻的一節，詳細討論視頻幀數、編碼方式，以得到文件小而畫面高清的視頻，減少同行教師對視頻幀數、編碼方式選擇問題。

1 屏幕錄制軟件舉例

屏幕錄制軟件有很多，本文介紹本校土木工程系教師常用的幾種本地桌面電腦版屏幕錄制軟件。CourseMaker 2020作為微課錄制軟件(如圖1)，能夠輸出2 K以上超清視頻，但是不能調整錄制幀數，不能控制視頻輸出的編碼方式。FasStone Capture是一個小巧的截圖軟件，帶有屏幕錄制功能，可以調整錄制幀數，但只能確定錄制截面大小，不能確定視頻輸出尺寸、編碼方式。格式化工廠5.2.1的屏幕錄制模塊，帶有幀數選擇，視頻輸出選擇，但仍然不包括編碼輸出方式。

圖1 CourseMaker 2020軟件屏幕錄制選項

屏幕錄像專家V2019輸出的選項眾多，可以指定屏幕輸出尺寸、視頻畫面錄制幀數、視頻輸出類型、視頻的編碼形式，比如MP4的輸出截面如圖2所示。從圖中可看出MP4以AVC(H264)編碼格式最好，文件小文字清晰，具體在第二部分給出數據說明。經平時的使用對比，推薦屏幕錄像專家V2019用于錄制網上教學視頻。

圖2 屏幕錄像專家V2019 MP4視頻編碼選擇

2 不同編碼對結構力學課程章節視頻錄制的影響

網絡課程的視頻格式很大一部分是MP4。MP4的編碼方式主要有MPEG4(DivX)、MPEG4(Xvid)、AVC(H264)、HEVC(H265)這四種格式。本文以結構力學課程“6-1 力法的基本概念”這一節視頻為例，錄制不同幀數的5分鐘視頻，比較最終文件的大小、視頻的清晰程度，見表1。表1是以屏幕錄制專家V2019軟件AVC(H264)的1楨、5楨、10楨、15楨、20楨作為錄制輸出對象，用格式化工廠5.2.1軟件轉化MPEG4(DivX)、MPEG4(Xvid)、HEVC(H265)格式得到對應的文件大小，但H265格式轉換速度較慢。從傳到超星學習通的手機視頻來看，發現1幀、5幀模糊，10幀可接受，15幀清晰，20幀超清晰。表1中H264、H265的文件大小為DVIX、Xvid格式的30%～50%。故綜合建議選擇20楨的H264格式來錄制視頻，可保證視頻的高清與文件較小的特征。

表1 MP4視頻錄制不同編碼、幀數文件大小對比 單位：M

3 小而高清視頻對疫情期間學生在線學習的影響

把表1的文件上傳到疫情期間本校使用的超星學習通教學平臺，看到20幀H264格式的結構力學課程“6-1 力法的基本概念”視頻清晰度高。自疫情以來，線上教學期間，使用文件小而畫面高清的視頻、配上對應的PPT、PDF電子書，結構力學課程學生點擊率高，回放比例高。據超星學習通統計數據顯示，課程通過手機或電腦被打開次數已經上萬。加入學生的QQ群以及在超星學習通上與學生交流，發現在上課期間，尤其在高峰期，文件較小而又高清(迄今超星學習通僅提供標清播放)的視頻，點擊率高，出現網絡擁堵、視頻畫面卡頓現象更少。故文件小而畫面高清的視頻，對學生點擊結構力學課程線上教學視頻播放、教師錄制重難點習題講解視頻，產生較好的促進效果，學生反映喜愛這種緩沖速度快的視頻。

4 結束語

1)對本校土木工程系主要使用的屏幕錄制軟件進行比較，得出屏幕錄像專家V2019功能性較好。

2)以結構力學課程“6-1力法的基本概念”為例，使用四種編碼、5種幀數，錄制視頻，經在學校很多老師使用的超星學習通平臺上傳測試，優選出的20幀H264格式MP4視頻，有著文件小而畫面高清的特點。

3)學生在線上教學高峰期點擊小而高清視頻，能夠緩解網絡擁堵，提高教學效果，深受學生喜愛。

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