周永佳

北京工業(yè)大學(xué) 北京 100124

錄播教室的系統(tǒng)與應(yīng)用

周永佳

北京工業(yè)大學(xué) 北京 100124

多媒體教學(xué)作為計算機輔助教學(xué)的基礎(chǔ)設(shè)施和重要組成部分,已廣泛應(yīng)用于高等院校課堂教學(xué),其中，基于網(wǎng)絡(luò)的視音頻點播已成為學(xué)校多媒體教學(xué)應(yīng)用的一項重要技術(shù)，如何有效應(yīng)用多媒體錄播教室設(shè)備，使之發(fā)揮更大效益，一直是高校在努力解決的問題，本文對錄播教室的系統(tǒng)和應(yīng)用進行了介紹,以期促進錄播教室的應(yīng)用和管理更加趨于合理、有效、經(jīng)濟。

錄播教室 系統(tǒng) 應(yīng)用

目前，隨著網(wǎng)絡(luò)的日益普及，基于網(wǎng)絡(luò)的視音頻點播成為學(xué)校多媒體教學(xué)應(yīng)用的一項重要需求。同時多媒體課件在教學(xué)過程中滲透的日益深入，課堂實錄除了需要錄制教學(xué)過程中教員的影像和聲音以外，還需要同步錄制多媒體課件的內(nèi)容，并且可以快捷方便地生成課件通過網(wǎng)絡(luò)進行實時直播。這就要求功能強大的錄播教室在教學(xué)中發(fā)揮其舉足輕重的作用。

一、系統(tǒng)構(gòu)成

錄播教室的建設(shè)可實現(xiàn)對教學(xué)過程進行多角度、全方位課堂實錄及網(wǎng)絡(luò)實時直播，錄制的內(nèi)容不僅包含老師、學(xué)生授課聽課的場景，還包含教師講課所用的課件內(nèi)容。本系統(tǒng)具有MPEG2，MPEG4雙碼流傳輸；MPEG4壓縮卡完成低碼流的MPEG4格式編碼，可實現(xiàn)教學(xué)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)直播；MPEG2的采集卡可進行高質(zhì)量的采集，并保存在雙碼流采集廣播服務(wù)器中，可制作成高質(zhì)量的DVD，也可后期通過網(wǎng)絡(luò)把素材傳輸?shù)椒蔷幏?wù)器上進行編輯、制作成精品課件，供后期點播。

依據(jù)實現(xiàn)的功能不同主要分為4部分：

1.傳統(tǒng)多媒體教室部分

傳統(tǒng)多媒體教室的部分主要包括：多媒體教學(xué)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)中央控制器、投影顯示、功率放大器、IP電話、教室音視頻回傳等部分。

2.音視頻信號采集、控制部分

采用視頻轉(zhuǎn)換卡將教師計算機/筆記本的VGA信號轉(zhuǎn)換為復(fù)合VIDEO信號/S端子視頻信號，作為一路信息源連接到特技臺進行編輯。

攝像機考慮到場景拍攝需要配置了16倍的變焦鏡頭，其中主攝像位安裝在講臺對面，用于拍攝教師授課全景；2臺輔助攝像位安裝在兩邊側(cè)墻的中間位置，主要用于拍攝教師授課近景及學(xué)生的聽課畫面。

3.現(xiàn)場編輯部分

主要實現(xiàn)對直播教室授課場景的現(xiàn)場編輯，主要包含調(diào)音臺、特技臺、監(jiān)視器。

現(xiàn)場的所有音頻信號，接入到調(diào)音臺，便于音頻系統(tǒng)信號的控制。

3臺攝像機及教師課件視頻、調(diào)音臺音頻接入特技臺，進行影音切換及特效制作，在教學(xué)現(xiàn)場作初剪工作。

實時編輯的教學(xué)實況通過特技臺的模擬分量接口進入雙碼流采集廣播服務(wù)器的MPEG2采集卡進行高質(zhì)量的采集，素材暫存在服務(wù)器中或通過以太網(wǎng)傳輸?shù)骄庉嫶鎯Ψ?wù)器進行后期編輯。

實時編輯的教學(xué)實況通過特技臺的復(fù)合視頻進入雙碼流采集廣播服務(wù)器的MPEG4壓縮卡，進行低碼流的MPEG4編碼，進行課堂教學(xué)實況的網(wǎng)絡(luò)直播。

在當前水利工程項目施工中，機電安裝已經(jīng)成為其中的重點，不僅對于水利工程的性能產(chǎn)生直接影響，也決定了水利項目的運行水平。因此在現(xiàn)代研究中，機電安裝成為貫穿于整個水利工程項目建設(shè)始終的關(guān)鍵點，做好造價管理，對于確保機電安裝順利進行具有重要意義。

4.雙碼流視頻直播部分

系統(tǒng)具有MPEG2，MPEG4雙碼流傳輸、存儲網(wǎng)絡(luò)，每個直播室具有獨立的上傳服務(wù)器（采集廣播服務(wù)器），總存儲容量4T。其中MPEG4格式可供現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)直播。

雙碼流采集廣播服務(wù)器通過廣播級MPEG2壓縮卡接收視音頻切換臺的模擬分量接口的數(shù)據(jù)，進行高質(zhì)量的采集，素材暫存在服務(wù)器中，后期通過校園網(wǎng)傳輸?shù)骄庉嫶鎯Ψ?wù)器的光纖陣列中進行后期編輯；同時雙碼流采集廣播服務(wù)器通過MPEG4采集卡或H.264的編碼卡接收特技臺的復(fù)合視頻接口的數(shù)據(jù)，進行低碼流的MPEG4編碼，實現(xiàn)課堂教學(xué)實況的網(wǎng)絡(luò)直播。

(1)教學(xué)實況直播部分

直播及錄制的啟動、停止操作通過IE瀏覽器方式遠程控制，異地即可進行直播資源的發(fā)布管理，實時提供網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下畫面流暢、音質(zhì)清晰、低延時的視頻直播服務(wù)。采用先進的MPEG4/H.264編解碼技術(shù)，既保證了圖像的質(zhì)量，又大大縮減了視頻所占的帶寬，不影響網(wǎng)絡(luò)的其他使用，實現(xiàn)了實時高效的壓縮音視頻流網(wǎng)絡(luò)直播。

(2)存儲編輯

編輯系統(tǒng)由學(xué)校已有的非編工作站來完成，主要通過網(wǎng)絡(luò)接收采集服務(wù)器的高質(zhì)量的MPEG2數(shù)據(jù)，存儲至磁盤陣列，系統(tǒng)提供管理員對所有軟硬件資源的簡單方便的控制和管理。本部分處于網(wǎng)絡(luò)視頻資源管理系統(tǒng)的核心，對保存的MPEG2文件進行后期編輯包裝、制作成精品課件。

(3)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

整個雙碼流視頻直播系統(tǒng)是基于千兆以太結(jié)構(gòu)的，利用了以太網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、協(xié)議被廣泛支持等特點，將以太網(wǎng)絡(luò)這種成熟的技術(shù)應(yīng)用到新一代的DV網(wǎng)絡(luò)中。3個教室的雙碼流廣播采集服務(wù)器具有2個千兆口，一個千兆口連接到校園網(wǎng)，另一個千兆口連接到雙碼流直播網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

二、系統(tǒng)應(yīng)用

1.教學(xué)方式的突破

現(xiàn)代信息社會需要多才多藝、知識廣泛的人才，用黑板板書大量呆板、枯燥的文字，不能激起學(xué)生的積極性，引發(fā)學(xué)生的思維。采用多媒體教學(xué)，文字加上聲音、圖片、動態(tài)圖像，活躍了課堂，展現(xiàn)在學(xué)生眼前，身臨其境，既有助于學(xué)生理解，又可開拓學(xué)生思維。例如：工科類教師對機械、力學(xué)的原理很難語言描述，上課時把已備的視頻資料點播出來，學(xué)生即可豁然開朗；語言類教師可隨時漫步于學(xué)生之中，和學(xué)生形成有效的互動；藝術(shù)類教師可將創(chuàng)作地點移到教室中央，拉近和同學(xué)的距離，方便師生之間的溝通。

2.教學(xué)空間的擴大

傳統(tǒng)教學(xué)師生的教、學(xué)空間限制在一個教室里，學(xué)生接受知識的來源就有很大局限。利用網(wǎng)絡(luò)，將教師上課廣播出去，一則方便學(xué)生上課，再則減少了教師不必要的重復(fù)教課。特別受學(xué)生歡迎的課程和指導(dǎo)性講座，還可通過廣域網(wǎng)絡(luò)傳到遠程教室。同時，還可將課程存儲下來，供學(xué)生在網(wǎng)上任一地點再學(xué)習(xí)。學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)也可隨時檢查教師講課情況。例如：合班上課及學(xué)術(shù)性報告的人數(shù)比較多，一間教室往往不能解決問題，運用錄播教室可實現(xiàn)在任意多媒體教室的觀看。

3.教學(xué)時間的靈活、師生選擇的開放

傳統(tǒng)教學(xué)，都有課程的安排，學(xué)生在其時間內(nèi)到指定的地點上課。學(xué)生在選修多科時，一旦課程之間時間沖突便不能兼得。如把教師授課錄制下來，存于服務(wù)器，任學(xué)生課后隨時點播，使學(xué)生有了自己編排的課程表，也便于學(xué)生課后復(fù)習(xí)。師生在打破空間和時間的約束后，師生之間的自由選擇帶來很大的空間。學(xué)生完全自由選擇自己喜歡的教師。學(xué)校就可以選擇受學(xué)生歡迎的教師，教學(xué)質(zhì)量可大大提高。例如：我校的機械設(shè)計、概率與數(shù)理統(tǒng)計、材料力學(xué)3門國家級精品課程已進行全程網(wǎng)上直播，學(xué)生可隨時通過校園網(wǎng)進行收看，點擊次數(shù)達到近8000次。

4.教學(xué)課件制作成本的降低

錄播教室建設(shè)之前，一節(jié)精品課前期需要兩名攝像教師進行音視頻的采集工作，后期需要一名編導(dǎo)教師連同課件進行非線性編輯，制作一節(jié)精品課的時間累計長達5～7小時。錄播教室建成以后，一節(jié)精品課前期只需要一名導(dǎo)播教師實時進行音視頻的處理和一名教師進行實時的錄制，后期只需要一名編導(dǎo)教師進行簡單的編輯，制作一節(jié)精品課的時間僅為2小時左右，時間成本大大縮短。

總之，隨著教育的發(fā)展、科技的進步和教師應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)水平的提高，多媒體教學(xué)方式必將在高校普及，錄播教室系統(tǒng)以其全面的功能、獨有的特色走進現(xiàn)代多媒體教學(xué)課堂，實現(xiàn)了多媒體教學(xué)設(shè)備的諸多功能，將普通的教室升級為影音、圖文實時交互的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生更容易了解接受, 提高教學(xué)效果。錄播教室系統(tǒng)的開發(fā)，使多媒體教室管理更加科學(xué)、高效，具有廣闊的應(yīng)用前景，并將在現(xiàn)代化高校教育建設(shè)中發(fā)揮越來越重要的作用。

[1]耿建民.網(wǎng)絡(luò)直播教室的設(shè)計原則與配置方案[J].中國教育技術(shù)裝備，2003,12

周永佳，本科，助教。