融合媒体环境下知识竞答类现场答题互动系统的设计与建设

王蒲惠子 秦磊 张源 扬州广播电视总台

引 言

2018年初，国家新闻出版广电总局正式发布了《广播电视台融合媒体互动技术平台白皮书》，贯彻落实中央关于加快传统媒体与新兴媒体融合发展的战略部署，指导和规范广电融合媒体互动技术平台的建设。在媒体融合时代的背景引导下，面对媒介变化以及用户互动习惯的改变，扬州广电在节目构建和应用中逐步融入融合思维，有效助推广电用户互动技术的应用和业务发展，对促进广电行业融合媒体技术发展、推动节目内容模式创新、增强节目互动性与用户粘度、提高融合媒体制作水平等方面有重要意义。扬州广电综合运用新技术新系统，搭建了一套知识竞答类现场答题互动系统，实现内容产品的强互动性，满足多终端、多体验的需求，增强内容反馈的效果。本系统的开发以互动技术为基础应用于电视媒体中，扩大受众群体，增强用户参与性，一定程度上提高用户的活跃性，是对传统电视节目业务的提升，也是一次依托新媒体对内容形式进一步探索的试验。

1.系统建设目标

传统媒体以电视为代表其优势是成熟的视听体验及高度沉淀的制播技术，但在传播形态上主要是线性和单向的，信息的传播缺乏及时性和互动性。新媒体的互动性则为受众带来了前所未有的参与感和关注度。从节目的内容层面考虑，各企事业单位尤其是广播电视台经常需要组织一些知识抢答类的竞赛，如何增加节目的可看性、观赏性，积极利用多屏互动等新技术创新节目形态，增强节目的吸引力，激发用户参与节目的热情，是本系统研发的初衷。

本系统是一款知识抢答类软件，主要适用于电视台、机关、企事业单位、学校、娱乐行业等组织各类知识选拔赛、技能比赛活动。系统具有准确、公平、灵活、成本低廉以及界面美观大方的优点。扩展性、适应性强，竞赛项目数、题目数、选手数均不受限制，且操作简单，实用性强。本答题系统依据电视知识竞赛流程而设计，有比较完善的知识竞赛功能。运用互动式多媒体技术，通过LED、投影仪、大屏幕或电视在现场播放，选手抢答时使用无线答题器进行答题，实时作答，给观众强烈的视听感受，凝聚比赛现场气氛，体现公正裁决。

扬州是一座文化底蕴深厚的城市，市民们热爱传统文化也乐于学习传统文化，针对这一特点，扬州广播电视台运用本系统制作了一档弘扬扬州文化的知识竞答类节目“一路楼台直到山”。通过考查选手有关扬州传统文化相关的问题，展现扬州历史文化名城的底蕴。配置专属题库，选题皆与扬州有关，凸显扬州文化本土特点。借助竞技的外衣实现挖掘传播扬州文化的效果，将扬州人拉到电视机前一起再次认识扬州，利用融媒体手段掀起每个扬州人多角度、多元化熟悉扬州城的热情。

2.系统需求和功能设计

2.1 基本需求功能

2.1.1 题目类型

在知识测试或素质测试时，试题支持单选题、判断题、填空题、问答题、图像题、视频题、音频题，实现用户显示不同的试题内容。

2.1.2 展示界面

软件提供了各种显示界面，有开始界面、选题界面、试题显示界面、成绩公布界面、排行榜界面、结束界面，全方位实现用户的竞赛显示需求。

2.1.3 倒数计时

在选手回答试题的时候可以进行倒计时，计时可以从2分钟开始倒计时。没有进行任何作答时，无法提交答案。答题时间到了之后界面会有提示，并且无法再作答。

2.1.4 参赛人排名

排行有公布显示界面和排行榜界面。还可以按照用户需求，将排行发布至不同的客户端。

2.1.5 辅助项目

系统提供了多种显示界面，为用户提供了许多辅助功能。利用这些界面，可以为竞赛制作多种辅助效果，穿插在竞赛过程中演示。利用好这些界面可以为整个竞赛锦上添花。

2.2 系统核心能力

2.2.1 节目准备

系统提供便捷直观的UI界面，节目策划人可以设置节目流程、节目参加人和节目题库。图1是答题系统后台 节目编辑操作页面。

图1 答题系统后台 节目编辑操作页面

图2 答题系统播控台界面

2.2.2 节目播控

由于在现场活动中存在主持人、出题人、嘉宾、选手、攻擂者、答题团等可能的多类参与人间的配合，系统专门安排了节目播控人的职责。该功能主要负责按照节目时间流程调度，为指定的目标推送题目，评判题目，发送各种命令给各个参与终端，让这些参与终端能够按照栏目编导的要求，显示和交互。同时，播控台可以全面跟踪所有终端的连接工作情况、每个答题者的答题结果以及用时情况。必要时可以根据这些记录数据进行排名统计等功能。

图3 答题系统播控台界面——当前题目

2.3 定制功能

系统可以在各个连接端，受控地发送和接收数据；在一般的答题功能以外，可以定制出任意需求的功能。例如“选手选择题目类型”“显示排行榜”“显示指定图片”“发送文本消息”“重启检测”……

2.4 在线答题页面

场外受众通过移动设备访问该活动的在线答题页面可参与比赛，与现场选手同步答题。

图5 答题系统移动端界面

答题页与竞赛场景使用同一套UI系统，在界面上保持高度统一，让用户能在参与活动时找到熟悉感，答题中更易产生沉浸感。

3.系统技术架构

3.1 逻辑结构

答题系统根本目标是一个控制各种答题终端屏幕的控制系统，其数据实质是对各种显示屏的状态表达。各个终端上的程序是对各自状态数据的节目渲染器。

3.1.1 持久化层

提供将答题库、答题现场状态、答题状态持久保存；从持久保存的数据库中，恢复答题状态。

3.1.2 终端节目渲染器

通过各类定制的渲染器，将答题状态按需渲染为界面效果。

3.1.3 消息分发器

将各个终端进行的操作，发送给服务器，服务器变更终端状态。

3.2 系统软件框架

3.2.1 系统软件框架

本系统采用BS结构，PC客户端只需安装网页浏览器即可使用，系统基于Node.js框架web开发，可方便地构建快速、可扩展的网络应用程序的平台。Node.js使用事件驱动，非阻塞I/O模型，使其轻量又高效，可以完美地处理实时数据，运行在不同的设备上。这也为我们解决现实当中的系统瓶颈提供了新的思路和方案。

本系统在MVC框架的基础上进行开发，有View层、Pipe层、Logic层、Data层。其中View层包含了Web端，是“前端”的一部分，实现了用户可观看的软件界面；其他三层均为“服务端”部分，具有向前端传递数据，提供HTTP接口，处理业务逻辑等功能。

（1）view层：负责实现网站或软件页面展示与前端简单逻辑展示。

（2） pipe层：负责处理数据请求的发送，规定了所有端口基于何种协议与服务器进行交互，以及数据类型的规范，对请求进行安全验证。

（3）logic层：进行整个程序业务逻辑请求的处理，处理结果通过HTTP接口的形式使用户可通过URL地址调用。Logic层在MVC框架中具体实现时包括Controller层和Service层。

（4）Data层：包括访问数据库或其他数据源等，具体有对数据库中表的查询、修改、删除等功能，供Service层调用。Data层在MyBatis框架中的实现包括Mapper层和POJO层。

3.2.2 运行时数据结构

当一场答题活动开始时，服务器辅助构建和维护如下数据结构。

图6 答题系统数据结构

3.3 物理结构

系统硬件逻辑上采用星型结构，中间服务器对现场所有设备进行通讯控制，各终端设备通过无线连接服务器。每个PC终端采用主机挂双屏的设置，分为选手操作触摸屏和前置显示屏，服务端可以远程分别控制这两个屏的显示内容。该设计业务拓扑比较简明，利于收集所有连接终端的信息，功能扩展也较为容易。答题系统拓扑见图7。

图7 答题系统拓扑

3.4 使用场景

3.4.1 答题活动前的使用场景

（1）录入题库：将需要的题干、答案，根据不同题型录入题库，持久保存。

（2）录入选手和嘉宾：将每次活动现场的选手和嘉宾安排录入系统。

（3）配置终端设备：将现场设备硬件终端和软件系统的终端状态进行对应配置。

3.4.2 答题中使用场景

（1）启动一场答题活动：由活动主持人员，启动一场答题活动，答题参与人获得初始界面。

（2）答题参与人操作：答题活动的各类参与人，通过终端发送操作给服务器进行调度逻辑。

（3）答题活动主持人调度：答题主持人调度答题状态，展示新的状态，分发状态变化，回滚旧状态，人工调整状态。

4. 系统创新及优势

知识竞答的媒介呈现并非新鲜事，这种呈现方式早期就在电视媒体上活跃过，近年来也广泛应用于诗词大会等节目。节目形式本身是成功的，用户通过观看竞赛，获取知识和娱乐感。而在现时媒体融合背景下，如何进一步探索并寻求提升？本系统基于以下几方面进行了思考：一是随着移动设备的普及，固定时间端坐在固定场地打开固定设备收看节目成为了新时代用户嗤之以鼻的场景，通过移动设备随时随地观看才是王道。二是活跃的互联网用户已经不甘于围观，而是希望获得更多的参与感，初级的参与感是可以为敬佩的大神级选手点赞、送花、鼓掌，甚至打赏；随着进入门槛的降低，更多用户自己也想试一试答题，角色由“观众”变为“选手”；更深一级参与体验如用户之间，或者用户与答题大神之间的PK等等。新媒体技术的介入，可以冲破时间空间的观看藩篱，扩大节目的传播范围；多维度的参与方式，可以强化用户的参与体验，营造出更热烈精彩的竞赛氛围。互动也是一种变现模式，用户的强参与可以进一步推动互动变现的脚步。

基于以上思考可以看出，一直以来在答题类节目的发展中，播出和互动形式并未有大的提升和变革，播出形式受到制约，互动缺乏即时性和灵活性。本系统希望通过技术手段排除难点，通过多屏互动有效增强受众传播的触达率，为媒体融合的发展打开新的局面。

4.1 客户端技术提升，解决设备壁垒

4.1.1 先进的瘦客户端

瘦客户端的特点是，浏览器中只解析标准的HTML来显示用户交互界面。服务器端负责处理业务逻辑和数据存取,将处理完的结果以HTML的形式发送给客户端，客户端负责将结果显示给用户，客户端除了负责一些数据的验证和组织之外，基本上不处理任何的业务逻辑，只专注于用户交互界面显示。

瘦客户端具有的明显优势如下：

（1）只要能够运行浏览器网页技术的各类各型设备都可以连接在系统中，这样用户可以任意使用低价非定制设备，建立稳定的网络系统方案，完全能够适应各类舞美特定场景下的需求。

（2）各个客户端程序，受控地运行在服务端下，只需要在服务端升级程序，所有其他设备的程序可以得到一并升级，极大地提高了定制需求的响应速度。

（3）同时，各个连接设备基于浏览器内核做了应用封包，该层封包可以使程序直接控制系统硬件层，并进行全屏播放、手势限制、输入设备锁定、远程关机等传统B/S架构系统无法实现的功能。

4.1.2 健壮灵活的运转模式

在系统设计过程中，多位经验丰富的编导人员深度参与。节目录制现场的各种突发情况在系统中都进行了适应兼容。对以下场景都能及时响应并做处理：

（1）突然有设备断电、断网

（2）撤销已经发出的题目

（3）任意活动阶段需要进入重录重播

（4）和现场播控设备时间切换

（5）为了节目效果有可能需要改动实际成绩

……

4.2 系统设计的多样化满足多种使用场景

4.2.1 系统题库支持多种题型

目前已经支持且不限于：“手写”“选字”“判断”“选择”等题型。

4.2.2 系统支持多种参与人身份

在充分使用带宽的情况下，系统实时记录各个终端的答题状态，可以同步显示到现场大屏、嘉宾席、主持人席等各类终端上。针对各类参与人的需求，系统目前已经按需定制了各类终端设备。例如，主持人的设备能够实时显示当前节目进度，发送的是哪道题目，选手的答案，以及答案是否正确，同时包含题目解析等等，这些功能极大地辅助了参与人的节目活动。

4.3 多屏互动有效增强受众传播的触达率

节目受众可以通过应用市场下载“扬帆”客户端、用手机扫描二维码、访问网页等方式进入在线答题系统页面，与场上选手同步答题，答题过程及结果在电视屏幕上实时呈现，手机屏、电脑屏、PAD屏等与电视大屏互动互通，真正实现全民参与、实时互动,实现传统媒体与新媒体的有机融合。在此过程中不仅将传统观众转化为融媒体用户，还将年轻的新媒体用户拉回电视机前。

（1）答题活动页可以发布至微信、QQ、微博等，用户访问页面并通过应用授权后即可在相应平台直接答题。打破平台屏障，扩大受众范围。

（2）答题结束后系统设置填写参赛者信息环节，数据信息的参数可进行配置，后续对用户数据进行收集、统计、分析，从而构建用户画像，挖掘用户习惯，并将这些规律运用于系统的改进。

（3）成功完成答题的用户后续可参与线上抽奖，通过用户激励，增加用户黏性。

4.4 系统运维成熟稳定

4.4.1 网络带宽设定合理、服务器稳定可靠

系统上线前对访问量进行了评估和预判，对网络带宽和服务器进行测算并进行了压力测试，有效地防止了答题过程中访问量超过极限的情况，避免答题系统出现拥堵而影响节目进程。

4.4.2 实施便捷，系统修复快

系统经过多次舞台拆装布置，每次长达几个小时的录制，经过了从WLAN换到LAN、电路改造、设备替换、设备发热、设备故障等各种情况。系统都表现良好，导致的故障都能够在1分钟内恢复运行。

4.5 系统建设周期短、投入小

本竞答系统从前期参与节目策划，了解和分析需求， 到系统结束规划、软件开发、安装调试直至上线运行，整个过程用时不到三个月，其中前一个月主要是和节目部门一起梳理需求，实际开发建设调试仅2个月不到，期间还进行了两次较大的方案修改，最终在3名软件开发和设计人员的努力下，如期完成了系统的研发，相应的技术硬件系统也仅仅花费了3万元。可以这么说，无论是人力成本还是经济成本的投入都比较小，这些得益于项目前期对需求进行了深入的挖掘，得益于技术开发人员同步参与活动策划，大大减轻了开发的沟通成本，加上软件系统架构合理，代码结构清晰、规范，系统的后续维护成本低，可复用率高，面对类似的节目需求，软件硬件稍加改动即可以复用，在本文完稿之前，该系统又在两个节目中得以运用。

5.结束语

传播的媒介、形态、格局一直都处于动态发展之中,随着互联网技术飞速发展，移动终端广泛普及,媒体融合时代中,传统大众传播活动因其点对面单向传播、受众被动接收、信息反馈艰难等特点,受到了极大影响，技术手段调整与革新已成必然。

传统的广播电视节目制播技术系统都是依靠广电行业内的外包公司来提供，而新型的融媒体节目的生产将更多地依赖于软件和新媒体技术，因此，广电媒体的新媒体技术部门与传统的技术部门相比，更需要多一份创新精神。特别是在广电媒体转型期，应该充当媒体融合的探路者，充分发挥“技术引领”作用。因此，本项目的意义正是在于我们完全自力更生地设计、开发出了一套大型季播类节目的现场互动技术支撑系统，充分体现了自主开发的低成本投入、高度灵活响应的优势。