流媒体课件智能录播系统的构建

王凤琦，王军锋

(1.长安大学教网中心，陕西 西安 710061;2.陕西远程教育研究中心，陕西 西安 710068)

一、智能录播系统的概念与分类

(一)智能录播系统的概念

录播系统兼具录和播的功能。 “录”指对客体进行视频录制，分为单画面录制和多画面录制模式;“播”指对客体进行视频播放，播放形式可以分为直播和点播。［1］客体包括现场摄录的视频、音频、教学活动中使用电子设备的图像信号 (包含电脑、视频展台等)，录制格式为标准化的流媒体文件，用来对外直播、存储、后期编辑、点播。流媒体课件智能录播系统，是将授课教师的视音频、多媒体教学内容(包括教师的电子讲稿、课件等)以及学生学习活动视音频等教学现场信息以数字化形式同步采集、压缩、录制，并自动合成单流或多流实时教学录像的录制与播放系统。［2］该系统由一系列硬件设备和配套应用软件组成，其智能性不仅体现在流媒体文件的自动合成上，更重要的是根据既定的策略，对录制过程中各种信号源实现智能化的实时切换，无需人工干预。

(二)智能录播系统的分类

1.按部署形式分类。

按部署形式划分，可分为固定式录播系统和移动式录播系统。

固定式录播系统指固定安装在一个特定的场所，如普通教室或专用教室，所有设备都固定在场所的某一位置上，这种系统基本可以不受设备尺寸的限制，可以优先考虑设备性能。

移动式录播系统，也可以称为便携式录播系统，它具有固定式录播系统的全部功能，但各种设备只是临时布置到录制场所，无需固定，录制结束后即装箱收回。这种系统优先考虑设备的便携性，其性能满足要求即可。

2.按跟踪、定位方式分类。

按跟踪、定位方式划分，可分为红外线跟踪、超声波定位和图像识别跟踪。

红外跟踪系统:采用红外技术，需要安装固定检测装置。传统的红外跟踪系统，存在三大问题:易受太阳光影响，造成跟踪不准确;外红线工作方式的有效工作距离通常不超过10M，因而跟踪距离短;红外自动跟踪摄像机只对云台、变焦两项参数进行调整，主场景图像大小一直保存不变，无景深变化。目前比较先进的红外跟踪系统可以与无线定位话筒结合，对主讲人进行准确定位，使用定位/无线话筒一体移动装置，不需安装固定检测装置。

超声波定位系统:使用超声波技术，允许教师随意走动的同时，根据教师的具体位置自动调节或切换全景、中景、近景镜头，使得录播画面更加丰富。可以是一个机位进行追拍，也可以是多个固定机位、固定景别进行切换。

3.按编辑理念分类。

传统的红外跟踪系统需要安装固定检测装置，且镜头景别不可更变，只能是简单的跟踪拍摄，随着信号的移动而“紧盯”目标，拍出来的画面呆板、单一，并不能满足高水准的拍摄需求。目前比较先进的红外跟踪系统可以与无线定位话筒结合，对主讲人进行准确定位，并在传统跟踪拍摄的基础上，创造性的引入逻辑切换思维。在跟踪拍摄过程中使用多路摄像头对4大区域进行多达6组拍摄画面的自动切换。

二、流媒体课件智能录播系统的组成

(一)系统前段

多路视频信号的实时采集:包括一个录播教室同时安排3个全自动跟踪的固定安装的云台摄像机，3个对应兼容的手动控制的摄像机，其他视频信号的采集 (DVD，电子白板等)。同时，高质量VGA信号传输:Poweipoint等将以纯硬件VGA画面实时采集压缩并获取，凸显高分辨率 (640*480，800*600，1024*768分辨率、4FPS，25FPS帧率)。在声音的采集上:为了保证录制课件的效果，要保证录制声音清晰，抑制回声啸叫，有降噪处理，只拾取有效地声音信号，教室中其他的干扰噪音等都将自动过滤，从而有效地保证现场直播或后期回放的声音效果，以保证录播课件的效果，保证声音的完美采集。

学生定位系统

在传统的流媒体课件智能录播系统里，一直没有好的办法自动拍摄学生特写画面，常见的方法是为学生配发手持麦克或其他设备，当这类设备被打开时，根据预置的位置参数，摄像机转动过来。传统方案虽然能够拍摄特写画面，但没有实用价值:需要对每个学生进行技术培训;设备也很难管理。而现在的流媒体课件智能录播系统使用图像识别技术，分析学生的行为特点，发现学生站立时，自动给特写镜头;当学生坐下时，自动给全景镜头，并切换到老师画面。

(二)系统后台

这个部分是流媒体课件智能录播系统的核心，也就是多媒体教学实录。系统不仅可以按多媒体授课时实际发生的时间顺序吗，真实记录全过程、全场景的课堂实况 (支持同时多屏录制的课件模式/选择单屏录制的电影模式)，实时直播的内容包括教师场景、学生场景和课件场景等，而且授课完毕后，视频、音频、老师的讲稿和现场操作等自动录制成一个完全同步的、完整的多媒体课件，整个过程必须在无人工干扰的情况下自动进行。［3］

采用的设备主要有:(1)智能导播控制主机，具备自动控制功能，可以根据课堂进程自动处理各种输入信号，并完成教师跟踪、学生定位等功能的实现;能根据课堂教学进程，自动对教师画面、学生画面、教师电脑画面等多视频信号进行合乎逻辑的智能剪辑，最后形成完整的实况录像;此系统还具有手动控制切换功能，可根据需要对教师、学生图像和计算机画面以及其它视频信号进行手动切换;(2)实时录制系统软件，用于系统同步录制教学场景中教师、学生的视、音频信号、板书以及计算机动态屏幕等所有信号，并实时生成流媒体课件。按照接收方式的不同，可分为三种类型:录制方式、录播方式和直播方式;(3)课件点播发布系统，用于将录制好的课件方便地发布到流媒体服务器上，并自动生成播放列表，供网络上的用户随时随地进行点播观看;(4)精品课件非线性编辑软件，用于对录制好的课件进行编辑，包括创建索引、掐头、去尾、去掉中间垃圾画面、分割成多个段落课件、增加旁白、字幕及交互功能;支持多种文件格式，如:asf、avi、wmv、rm、wav、mp3、rma、ppt、pps、bmp、jpg等等;(5)集控监控系统软件，用于实时监控录播教室的摄像场景及教师授课电脑屏幕;(6)其它外围设备有:无线音频收发系统、高灵敏拾音器、录播专用调音台、多媒体中控、功放音箱、视频分配器、视频采集卡等。［3］

数字化控制台

(三)教学资源库服务器

通过它可以对流媒体课件智能录播系统录制的网络教学课程以及计算机网络用户进行操作、管理和维护。此外，还在服务器中安装了课堂直播系统软件。由此，只要是连在学校校园网上的电脑，都可以通过IE浏览器即时观看相应的课堂内容，包括上课的视音频及教师电脑屏幕内容。

(四)远程管理

结合中控系统，管理员无须亲临现场便可实现对录播系统的远程开关机。如果想改变录播系统的参数，只需使用IE浏览器登录录播系统即可实现对其的全面管理，包括全自动录播参数设置、直播管理、点播管理、用户管理、资源管理等［4］。运行需要观看现场信号的计算机系统客户端软件 (浏览器)，可接收录播系统实时发送的教学内容，也可点播相关的网络教学课程。

(五)后期编辑

录课过程中难免出现一些瑕疵，例如口误、笔误等，所以后期编辑功能是流媒体课件智能录播系统所不可或缺的功能。而一般的录播系统只能提供简单的切割、合并等简单编辑功能，稍微复杂的编辑功能就得借助于传统的非编系统，而且并不能处理三分屏、四分屏课件。流媒体课件智能录播系统提供了非线性课件编辑系统，能够对课件进行精细化编辑处理，可以直接修正流媒体课件中的PPT错别字，可以进行多轨道实时编辑，也能用于后期制作课件。同时，使用后期编辑软件可对录制生成的文件进行再压缩、剪切、拆分、合成和索引信息的添加或修改功能。后期编辑软件能够对文件进行多窗口同步完整回放，操作直观简便。

三、结语

随着教育信息化工程的不断推进，课堂教学已不仅仅只是一个一教而过的过程，而是将作为一种重要的资源和手段，通过课堂实录的形式进行共享与学习。与此相对应，教学录像的制作手段也随之丰富和高科技化。虽然流媒体课件智能录播系统在功能上并非已经完美无缺但只要结合实际需求不断开发与完善，相信其可以在高校精品课程建设和学校数字化资源建设两方面都发挥重要作用。

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［1］宋建功，张冀中.课程录播系统的研究与应用 ［J］.现代教育技术，2010，(8).

［2］冀燕丽，王玉清.高校精品课程制作中自动录播系统的设计与应用［J］.中国现代教育装备，2009，(14).

［3］罗虹，王士勇.基于流媒体课件智能录播系统互动教学设计的探索与思考［J］.西北医学教育，2011，(4).

［4］杨新.全自动智能录播系统的体系结构及应用［J］.现代计算机 (专业版)，2010，(1).