全自动录播系统在医学院校中的应用初探

王磊

滨州医学院现代教育技术中心 山东烟台 264003

全自动录播系统在医学院校中的应用初探

王磊

滨州医学院现代教育技术中心 山东烟台 264003

精品课程和大学视频公开课的建设为全自动录播系统的发展提供了强有力的支撑。结合滨州医学院实际使用情况，介绍全自动录播系统的功能特点，指出该系统在使用中存在的问题，并提出相应的解决方案预期。

录播系统；精品课程；网络教学

Author’s address Binzhou Medical Col lege, Yantai, Shandong, China, 264003

2011年11月9日，由我国高水平大学建设的首批20门“中国大学视频公开课”向社会公众免费开放。加之此前高等学校质量工程建设中精品课程部分对现场教学录像的要求逐年提高，已由原来的“需在网上提供不少于45分钟的现场教学录像”变成“鼓励将课件或全程录像上网参评”。对于传统精品课程制作者来说，评审要求的提高给他们带来前所未有的压力。滨州医学院于2008年安装了全自动录播系统，它的使用大大缓解了精品课程制作的压力，而且极大地提高了精品课程的制作效率和质量。

1 全自动录播系统

全自动录播系统可在教师现场授课的同时，自动生成课堂教学实况录像，完整地记录教师授课的全过程，包括教师讲授的过程、板书书写过程和使用多媒体教学课件等，按照授课的时间顺序自动编辑生成授课实况录像[1]。同时还以流媒体的方式在互联网上直播观看，使广大学生产生如在课堂现场面授同样的感受，课后还可网上点播重放。利用全自动录播系统可以在互联网上共享知名教师的优秀教学资源，也是师资培养、课程评估、教学观摩、评职评优、资源共享的良师益友，更为精品课程的录制工作提供了便捷之路。

2 滨州医学院全自动录播系统介绍

滨州医学院全自动录播系统主要包括课件实时录制系统、全自动跟踪系统、智能导播系统、课堂直播系统等，它的系统整体结构图如图1所示。

全自动录播系统运用两种模式（软件模式和硬件模式）来进行教师展示课件屏幕的采集；通过自动跟踪摄像机自动追踪教师的图像；使用无线遥控器来快速实现学生与教师画面的切换，完成师生互动过程；或者通过智能导播系统进行学生和教师画面的切换，以体现课堂教学中师生互动的效果；利用直播服务器，将课堂实时直播至网络上的其他计算机。

2.1 课件实时录制系统

课件实时录制系统可以非常简单、方便地把整个课堂情景实时录制下来，生成有音视频和电子文档的流媒体课件。制作一节课件，只需要点击3次鼠标即可完成。它由两部分组成：教师端和录制端。教师端负责采集教师计算机屏幕内容，通过局域网传送给录制端；录制端实时捕捉教师的音视频信息，经过压缩处理后，生成流媒体文件（ASF格式）。授课结束后，自动生成Web课件（包括流媒体文件、网页、图片等）。它主要的功能特点：1）流畅地捕获包括讲稿、Flash、鼠标运动轨迹、电子白板内容等计算机屏幕内容；2）实时采集教师的图像与声音，并进行压缩处理后存盘；3）及时无限制地实现Web课件的发布、点播，多码流课件保证学生在多种网络环境下都能流畅地学习；4）实时监控图像与声音，保证不会出现“静音课件”；5）根据教师的PowerPoint或Word，自动生成文字索引；6）提供了丰富的课件样式模板，可以根据自己的喜好选择课件的外观样式模板；7）可以对课件中的视频与讲稿进行同步剪切；8）屏幕切换策略操作简单，适时准确地切换到最需要的画面。

图1

2.2 全自动跟踪系统

全自动跟踪系统由全自动跟踪球形摄像机、无线麦克风、无线音频接收机和固定式传感器组成，它可自动追踪探测运动目标，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。红外感应的跟踪是通过利用无线麦克风和传感器锁定目标来实现的。它的主要功能特点：1）自动锁定跟踪目标，跟踪过程不受其他运动目标影响；2）跟踪过程非常平稳，视频无明显晃动；3）自动锁定跟踪目标在图像中的位置，保证教师在图像中的视频效果；4）专业级无线语音传输，保真度出色。

2.3 智能导播系统

通过智能切换多路视频信号源，实现对教师和学生之间的教学互动场景进行实时切换，彻底改变人工切换所带来的不便和录像质量低下、录像画面不连贯等问题。由导播机和遥控器组成的导播系统，实现多个机位之间的切换。它主要的功能特点：1）丰富的接口模块保证了系统的可扩展性及视频采集的丰富性；2）全自动智能切换主讲教师、硬件设备的视频信息以及学生和教师的互动等场景；3）智能导播系统自动跟踪语音的声源，自动切换教师场景、学生场景；4）管理员在必要时可在主控室对主讲教室的场景及多路视频信号源进行远程控制。

2.4 课堂直播系统

在实时录制课堂情景的同时，通过课堂直播系统，让更多的学生通过互联网进行远程学习。它的主要功能特点：1）直播时延时时间短，1秒之内；2）客户端可通过多种方式（TCP、UDP或Mul t icast）直接用浏览器收看直播节目；3）可以与学校现有的Web Server进行无缝连接；4）支持多个直播服务器协同工作，自动化程度很高，便于管理。

3 使用中存在的问题及预期解决方法

3.1 全自动跟踪系统中教师定位和学生定位

全自动跟踪系统中对教师的定位是通过别在教师身上的红外话筒和黑板下沿的光带感应器来实现的。在使用过程中，红外话筒感应器会被很多的因素干扰：教师在黑板上板书时，由于遮挡红外话筒而导致无法跟踪教师；有户外光线时，多媒体讲台上无意放置的粉笔盒、水杯等会在教师转身时致使黑板下的光带感应器发出错误的定位信号；在教师和学生同时在讲台的时候，跟踪系统经常无法定位主体，造成所录制的课程不符合要求。预期解决方法是采用图形和人脸识别技术。人脸捕获是指在一幅图像或视频流的一帧中检测出人像并将人像从背景中分离出来，并自动地将其保存。人像跟踪是指利用人像捕获技术，当指定的人像在摄像头拍摄的范围内移动时自动地对其进行跟踪。录播系统通过对教师的脸部特征和衣着特征的识别，始终无误地跟踪教师而不受任何外界情况或课堂意外情况的干扰。

全自动跟踪系统中对学生定位是通过教师课前指定一名或几名学生回答其课堂上提的问题，并将摄像机遥控器交至该生手中，回答问题时该生按遥控器，摄像机便定位该生。这种方式让教师和学生无法完全投入到教与学之中，进而影响整个课堂教学效果。唯有通过图形识别技术，来判断是哪位学生举手起立，然后自动跟踪和定位该学生，来达到比较好的录制效果。

3.2 智能导播系统

智能导播系统是整个全自动录播系统的重要组成部分，因为它作为导播、负责教师讲课、学生答问、交流互动、板书、课件、实物展示等多个教学场景的自动调度和切换。在使用的过程中，经常是场景切换过于死板，不能准确地根据实际上课情况来切换场景，并且场景转换方式过于机械，缺少影片剪辑时常用的“淡入淡出”等特效，最终生成的教学录像表现力不足。如对课程录制要求很高，选择人工导播控制可以解决场景切换问题，使场景切换更加自然、准确，做到恰如其分；而特效问题现阶段只能通过后期专业人员的编辑来实现。

3.3 课件实时录制系统

1）浏览模式。课件实时录制系统可以生成单个流媒体格式（ASF）视频文件，也可生成包含视频、PPT等多个文件的文件夹。前者观看时通过常用的视频浏览器就可以正常浏览，即单画面模式；后者则是可以通过IE浏览器等浏览的三画面模式，包括上课录像、PPT画面和提纲。单画面模式的缺点是现实屏幕受限时无法同时看清投影画面和板书，适合教师纯板书授课方式。三画面模式内容丰富，可以单独放大观看视频，并且可以通过提纲来选择自己需要学习的内容，但是缺点也显而易见：文件过大，存储、上传服务器较困难，而且通过网络浏览时受带宽的限制明显。

2）录制参数设置。课件实时录制系统录制生成视频的清晰度和后期文件传输占用网络带宽总是存在矛盾，清晰度越高，文件越大、占用带宽也就越大。根据《国家精品课程教学录像上网技术标准（2010）》中“服务器端视频文件建议使用RMVB、RM、WMV、ASF、FLV或AVI格式，编码方式采用Mpeg-4标准，使用流媒体服务器对外发布，建议视频格式采用至少总比特率为300 kbps、帧速度为30 fps、大小为320*240”的要求[2]，最低选择码流率300 kbps、分辨率320*240。但是根据长期的实际使用情况，录制时应尽量将录制参数设置为码流率500 kbps、分辨率640*480，以此来保证观看效果。目前，专业的视频门户网站均采用FLV视频格式作为主要的网络流媒体点播格式，这种流媒体格式占用带宽小，码流低，清晰度高。录制系统生成的视频文件均为ASF格式，在互联网时代的今天这种格式已略显落后[3]。

4 结束语

国家级精品课程指标体系不断调整，中国大学视频公开课向社会公众免费开放……这一系列变化预示着全自动录播系统在高等学校精品课程建设中将发挥越来越重要的作用，对于其前沿技术的研发也必将是今后一段时期教育技术研究的重要部分。因此，完善并利用好全自动录播系统意义重大。

[1]陶祥亚,胡建华.谈“多流-自动化”精品课程录播系统的构建与实践[J].中国医学教育技术,2009,23(1):13-16。

[2]教育部.国家精品课程教学录像上网技术标准（2010）[EB/OL].ht tp://www.jpkcnet.com/.

[3]郝大魁,张健,邵晶晶.浅谈高校课程录播系统的构建与应用[J].教育传播与技术,2010(4):48-50.

Appl ication of Automatic Record-broadcast System in Medical Col lege//

Wang Lei

The const ruction of qual ity course and open video classes of universities provides an active suppor t for the development of the automatic record-broadcast system. Based on the practical appl ication of Binzhou Medical Col lege, the paper int roduces the function and features of the automatic record-broadcast system. And it also discusses some problems existing in its application and puts forward the cor responding solutions.

excel lent course; record-broadcast system; onl ine teaching

G431

B

1671-489X(2012)18-0110-03

10.3969 /j.issn.1671-489X.2012.18.110

作者：王磊，硕士研究生，主要从事现代教育技术、网络教学研究。