浅谈精品课程自动录播系统解决方案

2010-02-16张金城

张家口职业技术学院学报 2010年1期

张金城

(张家口职业技术学院电教中心，河北张家口 075000)

随着计算机多媒体技术的不断进步，学校基于网络的音视频录制点播成为学校多媒体教学应用的一项重要需求。虽然很多与教学相关的资源是传统的录像带和VCD，但在网络已经普及到每个班级的情况下，如何将传统的录像带等模拟节目资源方便地转换为网络上可供点播的资源，成为学校网络普及之后一项新的需求。同时，随着多媒体课件在教学过程中日益广泛的应用，以及传统的教学评估、示范课录制、教学观摩、远程教学和学生自主学习等等需要，要求采取一定形式把课堂教学过程或者讲义图像录制下来，作为学校的一种资源。随着国家“精品课程”建设项目的开展，应用先进的信息化手段，将教室实况、教师课件，按照授课进度录成精品课程，供广大师生、教研员课后点播观摩评价，建立共享资源库，完成知识传承或进行校际课程交流，可以在更大范围内提高高校的教学和人才培养质量。而在现代教学过程中，多媒体形式的引入使得课堂实录除了需要录制教学过程中教员的影像和声音以外，还需要同步录制多媒体课件的内容，并且可以快捷方便地生成课件。如何既能减少学科教师的操作流程，又能得到高清晰度的视频文件，成为一种新的需求。

精品课程录播系统将授课电脑VGA信号、教师授课和师生互动场景以及课堂板书等进行多种模式的整合录制，生成多媒体教学课件。同时，系统实现基于网络环境的多画面直播，保证高清晰的课堂画面和音、视频精确同步的实况效果。系统生成的高质量视频素材文件又可以通过非线编平台进行后期编辑，提高精品课程资源使用的灵活性。

一、精品课程录播系统主要功能

(一)课程录制

三种模式录制，电影和资源模式同步录制，生成单画面、多画面、画中画等不同形式的视频资源。

1.一键录制，系统根据预设模板自动完成课程录制，减少人为干预。

2.遥控录制，采用射频遥控器实现录制过程的遥控管理，方便教师操作。

3.可预设录制模板，实现快速模板化录制。

4.网络远程录制管理，实现录播教室和录播过程的集中管理，提高管理工作效率。

5.支持录制暂停和录制恢复。

(二)课堂直播

1.有权限的用户登录直播系统，可以直接在IE浏览器观摩直播课堂，免插件、免安装。

2.独创性的实现单画面电影模式、多画面资源模式和多画面全景模式三种模式直播。

(三)资源管理

1.B/S架构资源管理平台，具有用户管理、权限管理、资源的发布点播，满足资源的网络化应用和管理。

2.与录制系统整合，录制后自动上传，手动上传，支持批量的资源上传。

3.实现资源分类检索，逐步形成网络课程体系。

(四)微格评估

1全自动课程录播系统内含一套完整的微格评测体系，形成在线评估、微格评测、技能训练和教学研究的平台。

2.在直播和点播过程中专家教师可以网络在线实时打点、添加评语，并且与课程资源同步存储，便于后期回放中的观摩指导。

3.系统内置根据国家微格教学标准量化的评测体系，可以实时进行评分，实现网络汇总，生成评估报告。

(五)后期编辑

1.全自动课程录播系统专有配套编辑平台，实现录制资源的后期处理，操作简便快捷。

2.具有裁减、合并、片头、片尾、台标、字幕、画中画、特效等功能，实现多种格式的转换。

3.支持项目机制，集中编辑后，选择空闲时间批量生成，完成后系统自动关机。

(六)录制模式

1．电影模式

遵从人的视觉习惯，以课堂授课过程为主线，将课堂现场的多路视频信号和VGA信号按照发生的时间顺序，通过手动或自动切换，输出一个单流单画面的流媒体进行录制或网络直播。有机整合教师讲课、学生互动、课件展示、板书等授课实况，有效降低了网络带宽占用，便于网络应用和传播。

2．资源模式

将课堂现场多路视频信号与VGA信号，分别实时采集压缩成多流多画面的流媒体，多路视频可以分别录制成独立文件，也可以直接打包成一个文件，支持网络直播。提供高质量视频素材文件，方便用户后期进行编辑。

3．全景模式

将课堂现场多路视频信号与VGA信号，直接实时采集压缩成单流多画面的流媒体，支持IE和通用播放器播放，支持网络实时直播。网络带宽占用小，便于实时快速制作网络课件。

二、精品课程录播系统的优势分析

课件录制系统经过了三个阶段的发展，目前正处在第三阶段。

第一代课件录制系统产生于1998年左右，当时解决办法比较简单：授课教师将PowerPoint讲稿传到课件录制系统，然后一边讲课，一边换页。这一代课件录制系统具有比较明显的缺陷，表现在：

1．只支持有限的讲稿格式，一般只支持 PowerPoint、word等，这大大限制了内容来源。

2．对授课教师有要求，授课教师必须在这套软件平台基础之上授课，才能够录制课件，在实际教学当中，这个要求很难实现：不是所有教师对计算机很精通；不是所有教师愿意去学习一个陌生的软件。

第二代课件录制系统通过在授课计算机上安装音视频采集设备，对于教师的计算机屏幕数据，通过抓屏方式实现，相对于第一代课件录制系统，第二代课件录制系统具有明显的优势：对授课教师没有任何限制，不需要授课教师去学习新的软件，授课教师完全可以按照以前的习惯授课；同时，由于采取抓屏的方式，所以只要是计算机屏幕上出现的内容，都能够记录下来，从而对讲稿格式就没有任何要求。但是随着教学规模的扩大、课件录制工作的扩大，第二代课件录制系统也暴露出了一些问题：

1．需要配置专用计算机、视频采集卡、摄像机等才能录制课件，一套设备只能同时录制一路课件，如果在全校范围内录制课件，设备成本投入很大。

2．因为涉及到模拟音视频信号传输问题，布线工程比较复杂，不适合大规模推广应用。

3．不能与监控系统进行集成。实际上，监控系统需要采集音视频信号，课件录制系统也需要采集音视频信号，但是因为这两个系统互补兼容，导致了设备重复投资。

在充分考虑了第二代录制系统问题的基础之上，第三代录制系统，可以和监控系统完全融合在一起，可以在大范围内，开展大规模的录制工作。总结有如下特点：

1．不需要购置专门的音视频设备，利用现有的监控系统设备，即可录制课件，大大节省了资金投入。在局域网内任何地方，都可以录制课件，适合大规模应用。

2．绝大部分是基于局域网/互联网进行数据传输，只需要少量布线工作，节省了工程周期。

3．系统具有极强的扩容能力，只需要安装一个视频服务器，就可以了。

4．全自动化。编排好课程表后，程序就能够自动录制课件，无须人工值守。

三、精品课程录播系统的结构

全自动录播系统视频部分由二路或三路摄像机组成，包括一个教师跟踪摄像机、一路学生定位摄像机和一路教室全景摄像机(可以学生全景机位替代)，教师自动跟踪摄像机跟踪教师在教学中的活动，学生定位摄像机负责定位采集回答问题的图像，教室全景摄像机拍摄教室全景图像，三路摄像机通过智能导播系统切换出一路视频进入录播系统。

音频采集。教师使用领夹式无线麦克风，学生使用拾音器，通过智能混音器智能切换出一路音频信号进入录播系统。

系统配有直播服务器实时直播课堂内容，非线性课件编辑系统后期编辑精品课件，点播服务器提供在线平台，学生可以在线学习课件。

自动跟踪系统主要用于跟踪课堂上教师的活动，包括在讲台上的来回走动、板书等教学活动，摄像机的镜头自动跟踪教师的活动，无需人工控制摄像机方位，全方位跟踪教师。

图像跟踪——自动追踪摄像系统可自动追踪地探测、跟踪运动目标，实现对运动目标的自动跟踪，便于对教师教学活动进行实时转播、录像，彻底改变录像画面不连贯等问题。

自动追踪跟踪——跟踪范围不仅仅局限于摄像机固有的视野范围内，而是在整个教师活动的范围内，无论教师在活动范围内做任何动作都能自动跟踪，并且始终保持教师在图像中的位置，不会出现半边身的情况。

自动锁定目标——当系统探测到多个人活动时，跟踪效果不会因为其他活动目标而受影响，自动锁定佩戴有无线麦克风的教师。

自动完成——跟踪摄像工作可由系统全自动完成，而不需要操作人员的帮助。由于任何一个值机操作人员在未知状态下，无法长时间注意画面。为此，该系统全面解除人工疲劳因素的影响，保障系统可靠运行，实现自动跟踪录制。

自动变焦——当教师在黑板上板书时，跟踪摄像机会自动变焦放大图像，清晰采集教师板书，板书时摄像机保持跟踪状态。板书完后系统还原焦距，正常录制教师图像。