【摘 要】全自動智能錄播系統(tǒng)的出現(xiàn)和應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)多媒體錄播系統(tǒng)的諸多瓶頸問題；對設(shè)計全自動智能錄播系統(tǒng)的功能需求進行分析，闡述了構(gòu)建系統(tǒng)應(yīng)從視頻信號、音頻信號、圖像跟蹤定位、智能導(dǎo)播及流媒體五個方面綜合考慮，提出了將微錄播和電子書包的應(yīng)用與智能錄播系統(tǒng)進行整合的發(fā)展思路。

【關(guān)鍵詞】全自動 智能錄播系統(tǒng) 數(shù)字化資源

【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】 A

【文章編號】0450-9889（2015）06C-0182-02

隨著信息化教學(xué)建設(shè)的不斷拓展和深入，傳統(tǒng)的多媒體錄播系統(tǒng)在實踐過程中暴露出越來越多的弊端，如教學(xué)視頻的制作成本較高，錄制及編輯過程需要耗費較多的人力和時間；拍攝、剪輯的技術(shù)手段較為單一，圖像清晰度不高；拍攝工作人員的現(xiàn)場干預(yù)在一定程度上影響了課堂教學(xué)情境和教師教學(xué)水平的發(fā)揮，難以體現(xiàn)出真實的教學(xué)特色。近幾年，全自動智能錄播系統(tǒng)的出現(xiàn)和應(yīng)用，則可以較好地解決上述問題。全自動智能錄播系統(tǒng)是一個集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、流媒體技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、軟件技術(shù)等多種技術(shù)手段于一體的智能化系統(tǒng)，因其具備較強的靈活性和可擴展性而被廣泛應(yīng)用于各類教研活動，如視頻公開課錄制、網(wǎng)絡(luò)課程點播、講座直播、遠程監(jiān)控、微格教學(xué)等，從而為各高校革新教學(xué)手段及促進數(shù)字化資源建設(shè)提供強有力的技術(shù)支持。

一、全自動智能錄播系統(tǒng)的功能需求分析

（一）錄制功能

要求錄播系統(tǒng)的主機可以將多種接口、編碼方式的視頻、音頻及電子設(shè)備（如教師機、視頻展示臺等）的圖像信號進行整合同步錄制，也能將不同的信號源進行組合接入。音視頻流和屏幕流的各種參數(shù)均可根據(jù)需要進行調(diào)整，也可將其預(yù)先設(shè)置為特定的錄制模板，實現(xiàn)快速模板化錄制。并可支持單流單畫面、單流多畫面及多流多畫面等視頻錄制模式，最后形成能夠進行后期編輯、點播及在線直播的流媒體文件。

（二）編輯功能

編輯功能是指系統(tǒng)對生成的流媒體文件進行分割、剪切、修改、合并、壓縮及添加或刪除索引標記等后期處理的功能。通過后期編輯工具，可以實現(xiàn)視頻資源在多窗口中進行同步完整回放，方便用戶對文件進行精確定位、動態(tài)標識等編輯操作，使最后生成的視頻畫面更為流暢生動。

（三）圖像跟蹤定位功能

由于在課堂活動中，教師和學(xué)生的位置有可能隨時發(fā)生變化，如教師在講臺上的板書活動、師生之間的互動交流等。為了及時捕捉并真實展現(xiàn)師生活動的鏡頭畫面，要求錄播系統(tǒng)具備圖像跟蹤定位功能，不用手動進行調(diào)整，攝像機即可自動準確跟蹤定位目標對象的所處區(qū)域。

（四）智能導(dǎo)播功能

系統(tǒng)應(yīng)具備智能導(dǎo)播功能，可在沒有后臺管理人員操作的情況下，根據(jù)教學(xué)活動的變化在VGA屏幕、教師、學(xué)生、教室全景畫面之間進行智能切換和剪輯，以有序展現(xiàn)教學(xué)活動的整個動態(tài)過程，實現(xiàn)教學(xué)視頻的自動錄制。

（五）后臺管理功能

后臺管理包括系統(tǒng)用戶認證、權(quán)限管理、資源分類、視頻點播直播等功能。錄制的視頻可以通過校園網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)在校內(nèi)外進行實時直播，獲得授權(quán)的終端用戶通過IE瀏覽器登錄到系統(tǒng)平臺后，便可進入資源列表檢索和點播相應(yīng)的視頻內(nèi)容。此外，生成的視頻文件也可以兼容于第三方的播放軟件。

二、全自動智能錄播系統(tǒng)的構(gòu)建

（一）視頻信號系統(tǒng)

視頻信號采集系統(tǒng)至少包含有針對教師、學(xué)生和黑板三個不同機位的攝像機。圖像的清晰記錄和還原必須借助于高性能的視頻信號采集設(shè)備。為能快速準確地跟蹤拍攝對象，教師攝像機和學(xué)生攝像機往往是采用具有智能旋轉(zhuǎn)功能的云臺式球型攝像機。通過對攝像機的鏡頭角度及焦距等參數(shù)值進行預(yù)設(shè)，便可在拍攝過程中快速啟用預(yù)設(shè)參數(shù)來使云臺和攝像頭及時調(diào)整至相應(yīng)位置。黑板攝像機要求應(yīng)能針對黑板的局部和全景進行清晰拍攝，因此攝像機的配置可根據(jù)黑板的寬度及攝像定位角度來制定不同方案。如果采用定焦距的攝像方案，則需3～4臺固定安裝的攝像機；如果同樣采用球型攝像機，那么通常只需安裝一臺具有自動變焦功能的攝像機即可。

（二）音頻信號系統(tǒng)

音頻信號系統(tǒng)的功能主要是負責(zé)采集、處理教師講課和學(xué)生回答、討論問題的語音信息。系統(tǒng)中的拾音設(shè)備一般由教師拾音話筒和學(xué)生拾音話筒組成。音頻信號的采集直接關(guān)系到視頻文件的音質(zhì)，也會在很大程度上影響視頻的播放效果，因此需針對教學(xué)活動中教師和學(xué)生不同的行為特點來選取拾音話筒。如考慮到教師在課堂中的活動范圍較大、肢體語言較多，可采用指向性的吊麥話筒；而由于學(xué)生的座位是固定且覆蓋面較廣的，所以可在座位區(qū)域上方按一定規(guī)律固定安裝多個吊掛式話筒。采集到的語音信息經(jīng)過音頻處理器進行回聲消除、增益控制、自動降噪等綜合處理，以實現(xiàn)高保真的音質(zhì)效果。

（三）圖像跟蹤定位系統(tǒng)

對拍攝對象的跟蹤和定位是智能錄播系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)的實現(xiàn)通?？刹捎靡韵路椒ǎ撼暡ǜ?、紅外反射跟蹤、區(qū)域網(wǎng)格及紅外跟蹤等。但上述方法都存在著一定弊端，如超聲波跟蹤方式往往會受到場地環(huán)境的影響；如采用紅外反射跟蹤，當教師轉(zhuǎn)身背對鏡頭時，則會容易造成跟蹤目標丟失；而區(qū)域網(wǎng)格技術(shù)則需要安裝許多定位設(shè)備，不便于學(xué)生座位的重新調(diào)整。為解決上述問題，可考慮采用圖像識別跟蹤方式，即通過對運動圖像的檢測，利用特定算法技術(shù)來實現(xiàn)鏡頭對攝像目標的定位及自動跟蹤。如果教師操作鼠標演示課件或在黑板上板書，系統(tǒng)通過智能識別會自動切換到VGA屏幕畫面或板書內(nèi)容；如果教師走下講臺區(qū)域與學(xué)生互動，系統(tǒng)則會自動定位教師所在的位置，進行準確的追蹤拍攝。而當攝像機捕捉到某位學(xué)生在鏡頭畫面中的高度超過預(yù)先設(shè)定值時，便判斷該學(xué)生的活動狀態(tài)為起立發(fā)言，此時攝像機會自動對該學(xué)生進行定位，并給予適當特寫鏡頭；如果捕捉到多名學(xué)生同時站立，或?qū)W生離開座位區(qū)域，鏡頭則會立即切換到教室全景畫面，以確保教學(xué)活動的完整展示。

（四）智能導(dǎo)播系統(tǒng)

智能導(dǎo)播系統(tǒng)包含傳統(tǒng)多媒體錄播設(shè)備的導(dǎo)播功能和數(shù)字化特技切換臺的功能，可利用控制面板來選擇人工導(dǎo)播或自動導(dǎo)播模式。人工導(dǎo)播模式運用數(shù)字化的觸摸式導(dǎo)播鍵盤，快速實現(xiàn)對控制設(shè)備的調(diào)用、切換及參數(shù)設(shè)置，極大提高了系統(tǒng)的服務(wù)性和便利性。自動導(dǎo)播模式則能根據(jù)教學(xué)活動的實時變化來選擇鏡頭切換策略，實現(xiàn)多路音視頻信號源及多個場景之間的自動切換和剪輯。切換時運用的特效渲染及視頻的片頭片尾可進行預(yù)設(shè)，錄制區(qū)域也可根據(jù)需要設(shè)置為全屏、特定區(qū)域或特定窗口。

（五）流媒體系統(tǒng)

一個完整的流媒體系統(tǒng)應(yīng)由以下部分組成：編碼工具、流媒體服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境及客戶端設(shè)備。利用編碼工具可以創(chuàng)建、捕捉和編輯采集到的媒體信號，最終生成流媒體格式文件，這一環(huán)節(jié)可以由配備音視頻硬件接口的計算機和流媒體壓縮編碼軟件來共同完成。流媒體服務(wù)器的主要功能是對資源信息進行采集、緩存、調(diào)度和傳輸播放，為了盡可能使服務(wù)器負載均衡，加強其工作效率，服務(wù)器的硬件配備可選用高能多核處理器、大數(shù)據(jù)的存儲設(shè)備、磁盤陣列控制器等，并在服務(wù)器中安裝Sewise軟件系統(tǒng)以實現(xiàn)對用戶權(quán)限、資源內(nèi)容及傳輸方式的管理。網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境負責(zé)對流媒體數(shù)據(jù)進行傳輸，既可用有線網(wǎng)絡(luò)，也可用無線網(wǎng)絡(luò)。客戶端設(shè)備包括PC臺式、筆記本電腦、智能手機、平板電腦、交互式網(wǎng)絡(luò)電視等，在客戶端設(shè)備中還需安裝視頻播放器或解碼器，以便實時接收播放流媒體文件。

三、全自動智能錄播系統(tǒng)的展望

（一）微錄播的應(yīng)用

微錄播是指將課堂內(nèi)外“教”與“學(xué)”活動中的特定片段，如將課前教師的備課過程、課堂中學(xué)生記錄筆記的內(nèi)容，以及課后教師對學(xué)生提出的疑難點問題進行釋疑等環(huán)節(jié)錄制下來。微錄播生成的視頻文件可以作為一段單獨的數(shù)字化資源獨立保存，也可以根據(jù)需要剪輯融入課堂教學(xué)視頻中，使教學(xué)活動軌跡的記錄更為完整和豐富。

（二）智能錄播系統(tǒng)與電子書包的整合

電子書包是利用無線通信技術(shù)和信息化手段來輔助學(xué)習(xí)的智能化便攜式終端設(shè)備，其主要特點是可以提供豐富的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，改變傳統(tǒng)課堂中較為呆板的教學(xué)方式，支持學(xué)生個性化學(xué)習(xí)，實現(xiàn)師生在線互動交流。電子書包中包含有文檔、圖片、音頻、視頻等文件類型的學(xué)習(xí)資料，其中，視頻文件所傳達的信息最為直觀和生動。而智能錄播系統(tǒng)本身具備視頻資源的錄制、點播、管理和更新等功能，基于錄播系統(tǒng)和電子書包的應(yīng)用特點，可考慮將兩者進行整合。利用流媒體技術(shù)，通過電子書包可將教師終端和學(xué)生終端在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中進行連接，構(gòu)建遠程在線課堂，從而使智能錄播系統(tǒng)發(fā)揮其最大作用。

【參考文獻】

[1]王文培. 自動錄播系統(tǒng)在高校教學(xué)中的應(yīng)用發(fā)展[J]. 技術(shù)在線，2011（36）

[2]李海韻，鐘 亮. 全自動錄播系統(tǒng)的特點和展望[J]. 中國教育信息化，2013（9）

【作者簡介】馮麗丹（1982- ），女，廣西龍州人，柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，研究方向：教育信息化，課程建設(shè)研究。

（責(zé)編 丁 夢）