网络直播技术在教育行业中的应用探究

2020-03-25陈琛

装备维修技术 2020年20期

陈琛

摘要：近几年，教育行业越来越广泛的运用网络直播技术进行教育教学类的节目制作和播出，以学校为代表的教育行业在停止线下课程学习的情况下，各种网络直播平台便更加活跃起来，并取得了良好的传播效果。本文即通过对教育行业中几类典型的应用场景的直播活动进行分析，尝试从技术和应用两个层面探索总结适用于教育行业的网络直播方案。

关键词：网络直播;教育行业;应用探究

网络直播已经成为新媒体时代一个重要的媒体传播方式。特别在近几年，一方面随着网络直播设备的低成本化，以手机为代表的移动终端就可单独完成采集、处理、编码、封装、推流、分发等一整套复杂的直播作业流程;另一方面，网络直播播出平台的可选择范围越来越广，垂直度越来越高，用户的定位也更加精准。因此，越来越多的教育机构选择网络直播作为重要的教育教学和信息传播手段，取得了良好的传播效果。

1 教育行业运用网络直播技术的特点

首先，教育行业通过在线直播实现业务规模的扩大。网络直播能够摆脱地域限制，扩大业务辐射范围。在平时，我们在线下上课是需要到某一个指定的地点的，而且途中花费的时间和金钱累积下来也是很多的。如果是线上上课的话，那我们可以节省去往教育机构产生的费用和时间，同时异地的小伙伴也可以在异地享受到优质的师资，接受更好的教育。

其次直播可以錄播，回看方便快捷。如果学生临时有事，不能及时上直播课，那么在课后，这名同学可以观看老师的录播视频进行学习，虽然遇到问题不能及时解答，但是可以通过直播中其他同学的提问来寻找答案或者直接在线上向其他同学寻求解答。

第三，直播视频安全防护，保证老师的知识产权。由于当前国民的知识产权意识薄弱，老师直播如果不加以安全防护，那么就会受到第三方网站或者一些用户的盗取，侵害老师的知识产权以及损害老师的利益。现在大部分的直播平台都具备一些安全防护功能，如防盗链、防录屏、播放器域名限制等。

第四，教育直播还原线下课堂的场景。由于现在专业的教育直播平台大多具备与传统教育课堂相关的功能，那么对于直播课堂的布置，举手提问、电子白板等都不能少，另外还要有一些互动功能，如答题、随堂测验等，还原线下课堂场景，让师生在更熟悉的环境中学习，提高师生间的互动。

第五，可支持多终端观看，无需下载。由于当前人们的终端有电脑、手机、平板等等，如果仅仅是指定一种终端来观看或者直播，那么一些对终端无太多需求的人需要支出额外的费用去购买，增加用户使用成本。另外如果观看直播是需要下载的话，相信教育直播会缺失一部分用户，因为会占据终端内存。因此，目前绝大部分教育直播平台是支持电脑、手机、平板等终端收看老师直播，不需要学生专门下载客户端。

总之，教育行业因其具有强互动、零延时、重版权等独特的业务需求，对网络直播技术的要求也不同于其他行业，每场直播活动的具体技术需求也都不同。因此，本文将针对教育行业中两个具体的应用场景来分析直播系统的架构设计。

2 网络直播系统的基本原理

2.1流媒体技术的基本原理

所谓流媒体是指采用流式传输方式在互联网播放的媒体格式。如：音频、视频等多媒体文件。流式媒体在播放前不会下载整个文件，只预先下载开始部分的内容存入内存，流式媒体的数据流以“即传即放”的方式进行播出，与传统的先下载后播放的方式相比，这种边下边播的流式传输方式不仅使启动延时大幅度地缩短，而且对系统缓存容量的需求也大大降低。

流媒体在广域网进行传输时多数使用RTMP（Real-Time Messaging Protocol实时消息传送协议）协议，它是Adobe Systems公司为Flash播放器和服务器之间音频、视频和数据传输开发的协议。因为Flash播放器现在已经安装在了全世界将近99%的PC上，因此一般情况下收看RTMP流媒体系统的视音频是不需要安装插件的。用户只需要打开网页，就可以直接收看流媒体，十分方便。

2.2网络直播系统的工作原理

在网络直播系统中，视频信号源包含多种类型，可以来自摄像机、电视节目信号等。编码器通过线路接收节目源中的视音频信号，再由视频采集卡将各种信号转换成数字视频信号，进行压缩处理后，变成对应的格式发送给推流设备。而推流设备上传的信号不是统一标准的，它取决于客户机首先提出的特定需求，推流设备根据每个客户机的需求再发送相应的流媒体格式视频信号，因此才能保证所有用户在使用流媒体播放器时都能十分顺畅。

3 教育行业应用场景中的常规直播系统架构设计

教育行业的直播系统设计，必须结合各类教育机构的具体业务需求，全面分析功能模块技术的系统构架和可行性。总体来说，目前主要有两类适合教育行业的网络直播技术方案。

3.1 演播室推流直播系统的设计相对简单，可在已有的多讯道演播室系统基础上，加入直播推流设备，即可实现在线课程的直播。

演播室直播系统基于完善的演播室设备，在采集端可保证专业级别的画质和音质，且在专业灯光、舞美和制景环境下，视觉效果更接近专业电视台的制作水准，适用于专家访谈，或者高规格的单人线上授课形式。相对于简易的用电脑摄像头或手机进行直播的方式，演播室直播系统整体造价较高，对场地环境的要求较为严格。一旦演播室的空间布局设计完成，不能灵活的进行改造或重新布景，且建设周期长，因此仅对于已经建有演播室的教育机构更为适用。

在应用层面，以访谈类节目为例。常规的节目设计为一主持一嘉宾双主播形式，也可增加到双嘉宾三主播形式，根据人数对现场进行多机位拍摄，并加入一路PPT信号配合嘉宾进行展示。主持人通过返送设备实时监看直播画面，与直播间的用户第一时间进行互动交流。

这里以Blackmagic Design ATEM Mini Pro四路高清推流切换台为例，输入端分别为摄像机信号和笔记本电脑播放PPT的信号，接口全部为HDMI。输出端为切换台USB-C接口到推流工作站的USB接口。信号全部接通后，在工作站直播平台软件上选择视频输入路径，会看到“BMD ATEM Mini”选项，选中后直播平台会自动识别出视频信号，相当于将切换台的PGM信号作为输出画面交给推流工作站进行转码和推流，同时会生成RTMP推流地址，将地址复制给相应的拉流平台，即可实现直播。

3.2 移动推流直播系统

此系统主要适用于无固定位置的直播活动。当下以手机为代表的智能移动设备，因其高度集成化的特点，将拍摄采集、视频转码、推流直播等功能集于一身，大大降低了直播活动的技术成本，同时也大大增加了移动直播的灵活性。使用高性能手机进行直播，配合无线麦克风进行现场收音，可获得接近专业摄像机水准的画质和音质，同时还可借助推流APP实现一机多平台同步直播。

以光明网新媒体频道推出的《光明大直播-高招咨询》为例，是近些年各大教育机构招生直播活动中比较典型的一个案例。《光明大直播》不仅覆盖学校多，受关注度也非常可观。特别在今年防控的背景下，学生和家长不能到现场亲身感受校园环境和学校面貌，这就让招生直播比以往更受关注。为保证光明网的直播活动顺利进行，除了组建专业分工的团队之外（如表1），还要对直播配套设备进行部署和调配，包括高性能长续航手机（华为MATE30 Pro），充电宝，5G随身WIFI（中国电信），平板电脑，蓝牙监听耳机，手持稳定器和无线麦克风等。每个学校的直播活动前，都要经过至少两次的彩排测试，测试完成后对设备进行调整优化，以确保直播工作的顺利进行。

值得一提的是，为解决现场收音，我们将RODE无线麦克风的3.5mm接口，通过转接线连接手机的TYPE C接口，经测試音质清晰，降噪效果优异。信号方面，我们并没有使用手机卡直接推流，而是通过手机wifi连接5G发射包进行上载，一方面可以减轻手机负载，减少机体发热和电量消耗，二是保证信号的持续稳定。经实测，除了部分建筑内部信号稍弱，偶尔出现卡顿，大部分直播路径的信号基本稳定，且近两小时的直播结束时，拍摄手机的剩余电量还有50%。

移动直播的缺点是受通信信号影响较大，画面卡顿、掉帧现象偶有发生。此外，对拍摄手机的要求也较高，移动直播应尽量选用处理器性能高、续航能力强、散热性好且拍摄性能较高的机型。

4 存在问题及解决办法

以上两种直播类型，在实际操作中结合场地、人员、节目需要等诸多因素，能初步总结出一些通用性的经验和标准。但是在教育行业多种多样的业务类型中，每一场每一种直播活动都需要高度的“量身定制”。因此，制定统一规范或统一标准来适用所有的直播活动，显然是不现实的。

具体来说，以移动直播为例，选用的拍摄手机可能只有一个TYPE C接口，在接入麦克风以后，手机无法再通过充电宝供电，经估算，如果在wifi推流的条件下不间断拍摄，4000毫安时电量的手机可以坚持大约2小时。当然，这还要考虑不同品牌不同处理器的机型在不同环境温度下的实际功耗。而且蓝牙耳机因为传输协议不同，推流APP无法识别蓝牙麦克风，导致无法正常收音。所以，在户外进行长时间直播，最好选用有独立3.5mm音频接口的手机，能够同时保证正常收声和给手机供电。

第二，画面设置问题。目前现有的直播平台多数只支持竖屏拍摄，如果前端手机是横屏拍摄，系统会自动将画面旋转90度，在用户端看到的最终画面是9：16的竖版画面。所以在直播后台设置时一定要注意横竖屏拍摄的选择，如果选择横屏拍摄，用户端正常显示效果为手机（竖屏时）上三分之一为16：9正常画面，下三分之二为直播间留言互动区域。

第三，直播平台的选择与对接工作。经调研，目前各教育机构常用的播出平台为抖音、快手、央视频、B站等，部分机构还使用自己的直播平台。每场直播前，需要先根据具体发布要求选定直播推流平台。目前常见的有OBS、大观直播和移动直播台三个推流软件，信号比较稳定，自定义功能较为丰富。此外，进行一对多直播时，因为每一个发布平台的要求都不相同，比如开机图、推首图和直播内容简介等信息，需要安排专人与直播平台沟通协调，所以每次直播活动前，负责人应做好人员方面的准备工作，组建团队明确分工，提前测试，把控好直播流程。

随着媒体技术的不断发展，网络直播在教育行业中呈现出越来越重要的作用，网络直播相关的工作量和工作范围也越来越大，因地制宜的采用便捷高效、灵活转换的网络直播系统，可以大大提高工作效率，同时减少人员与设备的投入。因此，结合教育行业自身特点并在业务实践基础上，进行网络直播系统的整体规划与设计是非常必要的。

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