全自动录播系统在精品课程录制中的应用探索

张淮泽 彭 强 杜庆波

（皖北卫生职业学院公共基础部 安徽·宿州 234000）

教育部近年发布了 《教育部办公厅关于开展2018年国家精品在线开放课程认定工作的通知》。随着“精品线下开放课程”项目的不断推广，各大高校都积极致力于精品课程建设，借助录播设备将其录成视频，将课堂教学过程及教学资源进行展示，学生可以通过网络课程进行学习、复习，教师之间也可以进行观摩交流，提高教学质量。其中，视频的制作是精品课程建设中最重要环节之一，全自动录播系统可以在精品课程的录制过程中快速、高效、智能地完成此项工作，其中的智能导播系统可以快速、有效地解决多视频输入、单视频输出以及视频与视频之间切换、多视频通道备份等问题，降低了精品课程制作的工作量，提高了精品课程的质量。下面，笔者将简要分析PowerCreator 全自动录播系统在精品课程录制中的应用，浅述如何充分利用该系统高质量完成精品课程的制作工作。

一、全自动录播系统下精品课程制作的特点

精品课程制作的形式是多种多样的，目前大多数高校采用传统的录制方式。一种是在课堂上架设摄像机、麦克风等设备，对教师的上课过程进行录制；另一种是在录播室录制，两人负责多机位摄像机的控制，一人负责导播台切换，录制完后导入非线性编辑系统进行剪辑加工。这些录制的模式都需花费较多的人力，并且后期制作的复杂程度会极大的增加，费时费力。

全自动录播统对教学过程进行全方位的录制，既包含了教师、学生的教学实况，还包含了教师在多媒体大屏上的所有操作，灵活切换、声像并茂的教学，能使学生更容易领会教学内容，极大地提高了教学质量。另外，录播系统采用了人性化设计，大部分功能都可以通过一键式操作完成，简化了操作流程，甚至可以做到全过程、全场景的无人值守自动录制，极大地降低了导播人员和教师使用的难度，增强了系统的易用性和稳定性。教师自行控制录播的开始和结束，精确地把握时间节点，在录制完成后，该系统将直接生成1 路合成视频文件和3路原始视频文件，如无特殊情况打断录制，则无需后期剪辑，只需在合成视频内添加片头、栏目条、片尾等，省时省力，为精品课程的制作提供了良好的基础，极大地提高了精品课程制作的效率。

二、全自动录播系统的组织结构

鉴于传统录制精品课程的复杂性和局限性，根据精品课程建设的要求，本校搭建了多用途专业级高清4 机位录播教室，录播教室的拓扑图如图1 所示。

图1-录播教室拓扑图

在搭建的录播教室前端配备1 台交互智能一体机；教室后端配备2 台云台摄像机分别对教学全景和教师特写进行跟踪拍摄，前端的2 台云台摄像机对学生全景、学生特写画面进行采集；8 只吊麦负责对录播教室内的声音进行采集；导播台、控制键盘、多功能教学终端等设备安置在导播控制室，导播人员通过PowerCreator 全自动录播系统进行实时观察和控制，确保能够高质量地完成精品课程的制作工作。PowerCreator 全自动录播系统主要包括了视频采集系统、音频采集系统、跟踪定位系统、智能管控系统和智能导播系统。

（一）视频采集系统

PowerCreator 全自动录播系统的视频信号主要采集五路镜头，一路采集VGA 多媒体大屏信号，四路采集摄像机信号，其中四路视频信号由一台Sony高清摄像机和三台云摄像机采集。Sony 高清摄像机搭载跟踪云台架设在录播室后方，主要跟踪拍摄教师的近景，即使教师在较大范围走动，也会自动跟踪拍摄；一台云台摄像机架设在教室后方移动，主要拍摄教室全景镜头。另外两台云台摄像机架设在教室右前侧，一台用于拍摄学生全景镜头以及课堂互动时学生的远景镜头；一台根据红外线定位仪来定位镜头，当有学生站立时会触及红外线定位，云台摄像机可以自动跟踪变焦和聚焦拍摄学生特写。当教师切换PPT页面或者进行屏幕操作，则导播系统自动切换采集VGA 多媒体大屏信号，自动录制教师在电脑上做的所有操作。

（二）音频采集系统

音频系统主要由吊麦、无线麦、数字音频处理器组成。吊麦用来对教室内所有声音进行采集拾取并传送至后台进行音频处理。无线麦多放置在导播控制室，在必要时导播人员可与教师进行实时沟通，方便处理特殊情况。数字音频处理器可与教学终端相配合，完成声音混音、回声抑制、背景降噪等音频处理。

（三）跟踪定位系统

跟踪定位系统能自动跟踪并进行定位，分别定位教师区、学生区，其不仅能够应用于本录播教室，还能应用于大型教室或阶梯型礼堂教室的跟踪拍摄。

教师跟踪模块采用常规图像分析算法，系统通过计算教师在讲台上的实时位置，控制云台摄像机对教师进行特写或全景的跟踪拍摄。

学生跟踪定位系统采用红外检测仪和俯视定位算法。通过红外检测仪，自动识别学生的起立动作，并通过面部识别进行定位。当学生起立时，系统自动识别到起立学生，控制云台摄像机对学生进行特写拍摄；当学生坐下时，系统自动切换至教师跟踪。

（四）智能管控系统

智能管控通过多功能控制屏实现中央控制功能，对录播教室内的多媒体设备与软件系统进行统一控制管理。教师无需进行专业的培训，通过一键式操作即可进行相应的控制操作，过程跟操作手机与移动智能终端一样简单便捷。教师在教室内通过多功能教学控制屏可对教室的教学使用环境进行快速切换，完成实际教学的需要。

（五）智能导播系统

PowerCreator MediaCast 智能导播系统是全自动录播系统中最重要的子系统，是一套控制多媒体数据实时切换与录播功能软件，仅需一台高性能的普通PC，就可以实现专业的视频切换、音频混合、字幕叠加、文本叠加、视频输出等功能，既实现了调音台、切换台、字幕机等传统硬件录播系统的主要功能，同时又能实现各个通道视频同时备份功能。智能导播系统的实景如图2 所示。

图2-智能导播系统实景图

这套子系统可以实现多种输入、输出形式，最多支持9 路1080P 信号源同时输入，每路信号源可由用户自行定义；输出可以直接录制为MP4、WMV、FLV、m3u8 或AVI 五种视频格式。通过系统自带的视频特效，可以实现九十九种特技效果，并支持实时添加字幕、台标等。智能导播根据预先设定好的自动导播规则自动切换，其中的鼠标点击跟踪功能只需点击视频图像或者画框，系统自动调整镜头与云台，以需要的方式进行拍摄，最大程度地降低工作人员的工作量，提高了切换的响应速度。

三、本校精品课存在的问题分析

自本校搭建了全自动录播教室以来，已成功录制精品课程20 余门，各种重要座谈会议、说课比赛等活动数十场，获得了广大师生的一致好评。作为精品课程制作的参与者和录播室的管理人员，在精品课程的录制中还是发现了一些问题。

（一）录制效果分析

从本校录制的精品课程来看，录制的画面和声音符合国家精品课程的基本要求，不过想要达到完美的录制效果还有很多细节需要不断地研究探索。

1.教师在进行课堂教学时，习惯性走动、实物演示等都会出现较大范围的位置变动，倘若教师走动速度较快，定位系统控制摄像机镜头移动的速度也会变快，教师特写镜头的移动范围较大，会造成后期画面不稳定，影响视觉效果。

2.PowerCreator MediaCast 智能导播系统的VGA 多媒体大屏信号主要通过捕捉教师鼠标操作或者切换PPT页面来进行画面的自动切换。当调至自动模式，有时无法保证PPT页面展示的时长，造成了学生和观众阅读PPT 内容的时间不够。导播人员有时并不熟悉教师的授课内容，无法精准适时地将PPT 画面切换至教师画面，造成了PPT 画面展示时间过长，与教师讲授进度不完全一致，存在一定时间误差。

3.精品课程主要表现形式为讲授型，主讲教师对教学内容展开系统全面的讲解，容易出现长时间的单一场景、单一人物的画面，加上部分教师PPT内容较为单调，使后期生成的视频画面较为单调，缺乏美感。

4.由于摄像头位置的固定性和局限性，在课堂教学中，主讲教师一些教学工具的细节展示不足，不便于学生和观众对这部分进行掌握。作为医学类院校，人体解剖学等课程的实训课，教师需要向学生和观众展示人体模型、标本等很多特写镜头，这些都难以通过全自动录播系统完成拍摄，而通过工作人员在导播室远程操作，不仅增加了导播人员的工作负担，而且较难与主讲教师进行默契的配合。

（二）教学效果分析

精品课程是一次完整的教学过程展示，对于学生和观众来说只是一节普通的课程教学，但是对于教师来说，是一次较高难度的考验。大部分教师日常上课熟练自如，但由于缺少上镜的经验，在镜头前可能会发挥不佳，出现紧张、不稳定等情绪，也可能出现咳嗽、吐字不清、言语不顺、口头禅等情况，影响正常的授课，降低了听课质量。

在传统课堂教学过程中，教师可以深入到学生当中，活动范围较大，但在录播室的环境下，主讲教师的活动范围，一般只限定在讲台上，否则会出现跟踪系统捕捉不到教师，造成出画的情况。例如，在解剖课的传统教学中，教师可以引导学生上前台近距离观摩学习，但全自动录播系统下学生摄像机会进行自动追踪拍摄，学生不宜大范围走动，由此学生难以近距离观察和学习，一定程度上影响了教学质量。

四、全自动录播系统在视频录制中的应对策略

针对本校全自动录播系统在录制中遇到的问题，可从以下几个方面进行完善。

1.录制前，提前与教师沟通，请教师尽量降低走动的频率和范围，从而减少定位系统控制摄像机镜头的移动，使后期画面更稳定，提升视觉效果。

2.当教师PPT 内容较多，知识 点较为琐碎，导播人员可以与教师提前沟通，将智能导播系统的VGA 多媒体大屏信号自动切换功能关闭，工作人员在导播室控制画面的切换，确保每一页PPT 展示的时长。为了防止出现PPT 画面与教师讲授进度不完全一致的问题，可以全程采集两路拍摄教师的摄像机信号，在后期制作过程中，工作人员在非线性编辑软件中，添加PPT 画面，虽然增加了一定的工作量，但可以完美解决PPT 画面与教师讲授内容不一致的情况。

3.在实训课中遇到难以通过全自动录播系统拍摄的特写镜头，可以在精品课程录制结束后，将录播室后方的Sony 高清摄像机从云台上取下，单独补录相关的特写镜头，由后期制作人员在非线性编辑软件中添加进去，完美实现教室全景和特写镜头的切换，便于学生和观众对实训操作进行掌握学习，提升了教学质量。

结 语

精品课程建设是高校中教育教学改革的重要组成部分，全自动录播系统对高校精品课程的建设起到了积极的推动作用。在未来的精品课程建设中，应科学合理的使用全自动录播系统，根据情况采用全自动录播和人工拍摄相结合，充分发挥该系统的特点和优势，从而推进高质量多媒体教学资源的建设，适应当下高校精品课程制作的新模式。