王磊

濱州醫(yī)學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 山東煙臺(tái) 264003

全自動(dòng)錄播系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)院校中的應(yīng)用初探

王磊

濱州醫(yī)學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 山東煙臺(tái) 264003

精品課程和大學(xué)視頻公開課的建設(shè)為全自動(dòng)錄播系統(tǒng)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支撐。結(jié)合濱州醫(yī)學(xué)院實(shí)際使用情況，介紹全自動(dòng)錄播系統(tǒng)的功能特點(diǎn)，指出該系統(tǒng)在使用中存在的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的解決方案預(yù)期。

錄播系統(tǒng)；精品課程；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

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

2011年11月9日，由我國(guó)高水平大學(xué)建設(shè)的首批20門“中國(guó)大學(xué)視頻公開課”向社會(huì)公眾免費(fèi)開放。加之此前高等學(xué)校質(zhì)量工程建設(shè)中精品課程部分對(duì)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)錄像的要求逐年提高，已由原來(lái)的“需在網(wǎng)上提供不少于45分鐘的現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)錄像”變成“鼓勵(lì)將課件或全程錄像上網(wǎng)參評(píng)”。對(duì)于傳統(tǒng)精品課程制作者來(lái)說(shuō)，評(píng)審要求的提高給他們帶來(lái)前所未有的壓力。濱州醫(yī)學(xué)院于2008年安裝了全自動(dòng)錄播系統(tǒng)，它的使用大大緩解了精品課程制作的壓力，而且極大地提高了精品課程的制作效率和質(zhì)量。

1 全自動(dòng)錄播系統(tǒng)

全自動(dòng)錄播系統(tǒng)可在教師現(xiàn)場(chǎng)授課的同時(shí)，自動(dòng)生成課堂教學(xué)實(shí)況錄像，完整地記錄教師授課的全過(guò)程，包括教師講授的過(guò)程、板書書寫過(guò)程和使用多媒體教學(xué)課件等，按照授課的時(shí)間順序自動(dòng)編輯生成授課實(shí)況錄像[1]。同時(shí)還以流媒體的方式在互聯(lián)網(wǎng)上直播觀看，使廣大學(xué)生產(chǎn)生如在課堂現(xiàn)場(chǎng)面授同樣的感受，課后還可網(wǎng)上點(diǎn)播重放。利用全自動(dòng)錄播系統(tǒng)可以在互聯(lián)網(wǎng)上共享知名教師的優(yōu)秀教學(xué)資源，也是師資培養(yǎng)、課程評(píng)估、教學(xué)觀摩、評(píng)職評(píng)優(yōu)、資源共享的良師益友，更為精品課程的錄制工作提供了便捷之路。

2 濱州醫(yī)學(xué)院全自動(dòng)錄播系統(tǒng)介紹

濱州醫(yī)學(xué)院全自動(dòng)錄播系統(tǒng)主要包括課件實(shí)時(shí)錄制系統(tǒng)、全自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)、智能導(dǎo)播系統(tǒng)、課堂直播系統(tǒng)等，它的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

全自動(dòng)錄播系統(tǒng)運(yùn)用兩種模式（軟件模式和硬件模式）來(lái)進(jìn)行教師展示課件屏幕的采集；通過(guò)自動(dòng)跟蹤攝像機(jī)自動(dòng)追蹤教師的圖像；使用無(wú)線遙控器來(lái)快速實(shí)現(xiàn)學(xué)生與教師畫面的切換，完成師生互動(dòng)過(guò)程；或者通過(guò)智能導(dǎo)播系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)生和教師畫面的切換，以體現(xiàn)課堂教學(xué)中師生互動(dòng)的效果；利用直播服務(wù)器，將課堂實(shí)時(shí)直播至網(wǎng)絡(luò)上的其他計(jì)算機(jī)。

2.1 課件實(shí)時(shí)錄制系統(tǒng)

課件實(shí)時(shí)錄制系統(tǒng)可以非常簡(jiǎn)單、方便地把整個(gè)課堂情景實(shí)時(shí)錄制下來(lái)，生成有音視頻和電子文檔的流媒體課件。制作一節(jié)課件，只需要點(diǎn)擊3次鼠標(biāo)即可完成。它由兩部分組成：教師端和錄制端。教師端負(fù)責(zé)采集教師計(jì)算機(jī)屏幕內(nèi)容，通過(guò)局域網(wǎng)傳送給錄制端；錄制端實(shí)時(shí)捕捉教師的音視頻信息，經(jīng)過(guò)壓縮處理后，生成流媒體文件（ASF格式）。授課結(jié)束后，自動(dòng)生成Web課件（包括流媒體文件、網(wǎng)頁(yè)、圖片等）。它主要的功能特點(diǎn)：1）流暢地捕獲包括講稿、Flash、鼠標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡、電子白板內(nèi)容等計(jì)算機(jī)屏幕內(nèi)容；2）實(shí)時(shí)采集教師的圖像與聲音，并進(jìn)行壓縮處理后存盤；3）及時(shí)無(wú)限制地實(shí)現(xiàn)Web課件的發(fā)布、點(diǎn)播，多碼流課件保證學(xué)生在多種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下都能流暢地學(xué)習(xí)；4）實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像與聲音，保證不會(huì)出現(xiàn)“靜音課件”；5）根據(jù)教師的PowerPoint或Word，自動(dòng)生成文字索引；6）提供了豐富的課件樣式模板，可以根據(jù)自己的喜好選擇課件的外觀樣式模板；7）可以對(duì)課件中的視頻與講稿進(jìn)行同步剪切；8）屏幕切換策略操作簡(jiǎn)單，適時(shí)準(zhǔn)確地切換到最需要的畫面。

圖1

2.2 全自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)

全自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)由全自動(dòng)跟蹤球形攝像機(jī)、無(wú)線麥克風(fēng)、無(wú)線音頻接收機(jī)和固定式傳感器組成，它可自動(dòng)追蹤探測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，便于對(duì)教師教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)播、錄像，徹底改變錄像畫面不連貫等問(wèn)題。紅外感應(yīng)的跟蹤是通過(guò)利用無(wú)線麥克風(fēng)和傳感器鎖定目標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它的主要功能特點(diǎn)：1）自動(dòng)鎖定跟蹤目標(biāo)，跟蹤過(guò)程不受其他運(yùn)動(dòng)目標(biāo)影響；2）跟蹤過(guò)程非常平穩(wěn)，視頻無(wú)明顯晃動(dòng)；3）自動(dòng)鎖定跟蹤目標(biāo)在圖像中的位置，保證教師在圖像中的視頻效果；4）專業(yè)級(jí)無(wú)線語(yǔ)音傳輸，保真度出色。

2.3 智能導(dǎo)播系統(tǒng)

通過(guò)智能切換多路視頻信號(hào)源，實(shí)現(xiàn)對(duì)教師和學(xué)生之間的教學(xué)互動(dòng)場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)時(shí)切換，徹底改變?nèi)斯で袚Q所帶來(lái)的不便和錄像質(zhì)量低下、錄像畫面不連貫等問(wèn)題。由導(dǎo)播機(jī)和遙控器組成的導(dǎo)播系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)位之間的切換。它主要的功能特點(diǎn)：1）豐富的接口模塊保證了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性及視頻采集的豐富性；2）全自動(dòng)智能切換主講教師、硬件設(shè)備的視頻信息以及學(xué)生和教師的互動(dòng)等場(chǎng)景；3）智能導(dǎo)播系統(tǒng)自動(dòng)跟蹤語(yǔ)音的聲源，自動(dòng)切換教師場(chǎng)景、學(xué)生場(chǎng)景；4）管理員在必要時(shí)可在主控室對(duì)主講教室的場(chǎng)景及多路視頻信號(hào)源進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

2.4 課堂直播系統(tǒng)

在實(shí)時(shí)錄制課堂情景的同時(shí)，通過(guò)課堂直播系統(tǒng)，讓更多的學(xué)生通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)。它的主要功能特點(diǎn)：1）直播時(shí)延時(shí)時(shí)間短，1秒之內(nèi)；2）客戶端可通過(guò)多種方式（TCP、UDP或Mul t icast）直接用瀏覽器收看直播節(jié)目；3）可以與學(xué)校現(xiàn)有的Web Server進(jìn)行無(wú)縫連接；4）支持多個(gè)直播服務(wù)器協(xié)同工作，自動(dòng)化程度很高，便于管理。

3 使用中存在的問(wèn)題及預(yù)期解決方法

3.1 全自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)中教師定位和學(xué)生定位

全自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)中對(duì)教師的定位是通過(guò)別在教師身上的紅外話筒和黑板下沿的光帶感應(yīng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在使用過(guò)程中，紅外話筒感應(yīng)器會(huì)被很多的因素干擾：教師在黑板上板書時(shí)，由于遮擋紅外話筒而導(dǎo)致無(wú)法跟蹤教師；有戶外光線時(shí)，多媒體講臺(tái)上無(wú)意放置的粉筆盒、水杯等會(huì)在教師轉(zhuǎn)身時(shí)致使黑板下的光帶感應(yīng)器發(fā)出錯(cuò)誤的定位信號(hào)；在教師和學(xué)生同時(shí)在講臺(tái)的時(shí)候，跟蹤系統(tǒng)經(jīng)常無(wú)法定位主體，造成所錄制的課程不符合要求。預(yù)期解決方法是采用圖形和人臉識(shí)別技術(shù)。人臉捕獲是指在一幅圖像或視頻流的一幀中檢測(cè)出人像并將人像從背景中分離出來(lái)，并自動(dòng)地將其保存。人像跟蹤是指利用人像捕獲技術(shù)，當(dāng)指定的人像在攝像頭拍攝的范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)自動(dòng)地對(duì)其進(jìn)行跟蹤。錄播系統(tǒng)通過(guò)對(duì)教師的臉部特征和衣著特征的識(shí)別，始終無(wú)誤地跟蹤教師而不受任何外界情況或課堂意外情況的干擾。

全自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)中對(duì)學(xué)生定位是通過(guò)教師課前指定一名或幾名學(xué)生回答其課堂上提的問(wèn)題，并將攝像機(jī)遙控器交至該生手中，回答問(wèn)題時(shí)該生按遙控器，攝像機(jī)便定位該生。這種方式讓教師和學(xué)生無(wú)法完全投入到教與學(xué)之中，進(jìn)而影響整個(gè)課堂教學(xué)效果。唯有通過(guò)圖形識(shí)別技術(shù)，來(lái)判斷是哪位學(xué)生舉手起立，然后自動(dòng)跟蹤和定位該學(xué)生，來(lái)達(dá)到比較好的錄制效果。

3.2 智能導(dǎo)播系統(tǒng)

智能導(dǎo)播系統(tǒng)是整個(gè)全自動(dòng)錄播系統(tǒng)的重要組成部分，因?yàn)樗鳛閷?dǎo)播、負(fù)責(zé)教師講課、學(xué)生答問(wèn)、交流互動(dòng)、板書、課件、實(shí)物展示等多個(gè)教學(xué)場(chǎng)景的自動(dòng)調(diào)度和切換。在使用的過(guò)程中，經(jīng)常是場(chǎng)景切換過(guò)于死板，不能準(zhǔn)確地根據(jù)實(shí)際上課情況來(lái)切換場(chǎng)景，并且場(chǎng)景轉(zhuǎn)換方式過(guò)于機(jī)械，缺少影片剪輯時(shí)常用的“淡入淡出”等特效，最終生成的教學(xué)錄像表現(xiàn)力不足。如對(duì)課程錄制要求很高，選擇人工導(dǎo)播控制可以解決場(chǎng)景切換問(wèn)題，使場(chǎng)景切換更加自然、準(zhǔn)確，做到恰如其分；而特效問(wèn)題現(xiàn)階段只能通過(guò)后期專業(yè)人員的編輯來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.3 課件實(shí)時(shí)錄制系統(tǒng)

1）瀏覽模式。課件實(shí)時(shí)錄制系統(tǒng)可以生成單個(gè)流媒體格式（ASF）視頻文件，也可生成包含視頻、PPT等多個(gè)文件的文件夾。前者觀看時(shí)通過(guò)常用的視頻瀏覽器就可以正常瀏覽，即單畫面模式；后者則是可以通過(guò)IE瀏覽器等瀏覽的三畫面模式，包括上課錄像、PPT畫面和提綱。單畫面模式的缺點(diǎn)是現(xiàn)實(shí)屏幕受限時(shí)無(wú)法同時(shí)看清投影畫面和板書，適合教師純板書授課方式。三畫面模式內(nèi)容豐富，可以單獨(dú)放大觀看視頻，并且可以通過(guò)提綱來(lái)選擇自己需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，但是缺點(diǎn)也顯而易見：文件過(guò)大，存儲(chǔ)、上傳服務(wù)器較困難，而且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽時(shí)受帶寬的限制明顯。

2）錄制參數(shù)設(shè)置。課件實(shí)時(shí)錄制系統(tǒng)錄制生成視頻的清晰度和后期文件傳輸占用網(wǎng)絡(luò)帶寬總是存在矛盾，清晰度越高，文件越大、占用帶寬也就越大。根據(jù)《國(guó)家精品課程教學(xué)錄像上網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（2010）》中“服務(wù)器端視頻文件建議使用RMVB、RM、WMV、ASF、FLV或AVI格式，編碼方式采用Mpeg-4標(biāo)準(zhǔn)，使用流媒體服務(wù)器對(duì)外發(fā)布，建議視頻格式采用至少總比特率為300 kbps、幀速度為30 fps、大小為320*240”的要求[2]，最低選擇碼流率300 kbps、分辨率320*240。但是根據(jù)長(zhǎng)期的實(shí)際使用情況，錄制時(shí)應(yīng)盡量將錄制參數(shù)設(shè)置為碼流率500 kbps、分辨率640*480，以此來(lái)保證觀看效果。目前，專業(yè)的視頻門戶網(wǎng)站均采用FLV視頻格式作為主要的網(wǎng)絡(luò)流媒體點(diǎn)播格式，這種流媒體格式占用帶寬小，碼流低，清晰度高。錄制系統(tǒng)生成的視頻文件均為ASF格式，在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的今天這種格式已略顯落后[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

國(guó)家級(jí)精品課程指標(biāo)體系不斷調(diào)整，中國(guó)大學(xué)視頻公開課向社會(huì)公眾免費(fèi)開放……這一系列變化預(yù)示著全自動(dòng)錄播系統(tǒng)在高等學(xué)校精品課程建設(shè)中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，對(duì)于其前沿技術(shù)的研發(fā)也必將是今后一段時(shí)期教育技術(shù)研究的重要部分。因此，完善并利用好全自動(dòng)錄播系統(tǒng)意義重大。

[1]陶祥亞,胡建華.談“多流-自動(dòng)化”精品課程錄播系統(tǒng)的構(gòu)建與實(shí)踐[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)教育技術(shù),2009,23(1):13-16。

[2]教育部.國(guó)家精品課程教學(xué)錄像上網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（2010）[EB/OL].ht tp://www.jpkcnet.com/.

[3]郝大魁,張健,邵晶晶.淺談高校課程錄播系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用[J].教育傳播與技術(shù),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，碩士研究生，主要從事現(xiàn)代教育技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)研究。