網(wǎng)絡中控多媒體教室挖潛改造為遠程互動教室探討

陳王盛

華僑大學網(wǎng)絡與教育技術中心 福建泉州 362021

網(wǎng)絡中控多媒體教室挖潛改造為遠程互動教室探討

陳王盛

華僑大學網(wǎng)絡與教育技術中心 福建泉州 362021

簡要介紹和分析目前高校實時課堂資源難以實現(xiàn)共享的現(xiàn)狀及原因，為了達成共享的目的，考慮將多媒體教室挖潛改造為遠程互動教室以滿足需求。首先結合筆者單位已有的多媒體教室系統(tǒng)資源，對改造方案進行可行性分析，然后通過實驗對方案進行技術實現(xiàn)和測試。結果表明：方案實現(xiàn)技術簡單、預算較低，實現(xiàn)了實時課堂的遠程互動功能。

多媒體教室；網(wǎng)絡中控；實時資源共享；遠程互動

Author’s address Network and Modern Educational Technology Center of Huaqiao University, Quanzhou, Fujian, China 362021

1 引言

隨著多媒體教學應用系統(tǒng)的日益普及，一大批優(yōu)秀的多媒體教學資源在各高校相繼建立，但如何實現(xiàn)課堂資源的實時共享卻始終是資源管理的一個難點。這個問題不但在多校區(qū)高校存在，在各校區(qū)內部也同樣會有。尤其是在優(yōu)秀公共課程的設置上，各大高校不僅希望能夠開放課堂以滿足校區(qū)內的選修要求，更希望能在跨校區(qū)間遠程互動開放，以在更大范圍實現(xiàn)資源共享的目標[1-3]。

考慮到目前教室座位資源配置的緊張狀況，孤立教室的課堂開放基本上難以滿足需求，遑論跨校區(qū)的遠程課堂共享。市面上雖有一些公司提出建設多教室聽課系統(tǒng)方案，但這些專用系統(tǒng)不僅造價高、遠程實時互動能力差，且往往和現(xiàn)有多媒體中控系統(tǒng)不兼容，不太符合高校的實際應用條件。

有鑒于此，綜合各高校與華僑大學實際情況，考慮將網(wǎng)絡中控多媒體教室改造為遠程實時互動教室以滿足需求。改造方案既要充分挖掘現(xiàn)有多媒體教室系統(tǒng)的資源潛力，又要和現(xiàn)有系統(tǒng)兼容，還要滿足低預算、易實現(xiàn)的要求。

2 方案的可行性分析

要實現(xiàn)上述目的，首先要對高?，F(xiàn)有的多媒體系統(tǒng)做一個詳細分析，以研究上述方案的可行性。

2.1 高校現(xiàn)有多媒體教室系統(tǒng)資源分析

目前各高校早期部署的多媒體教室系統(tǒng)大多經過更新?lián)Q代，特別是多媒體中央控制器，新建的多媒體教室普遍采用新型網(wǎng)絡集成中控系統(tǒng)[4]，以達成簡化操作、集中控制、統(tǒng)一管理的建設目標[5]。

通常，多媒體教室網(wǎng)絡集成中控系統(tǒng)（以下簡稱集成中控系統(tǒng)）包括教室端子系統(tǒng)和控制中心網(wǎng)管子系統(tǒng)。教室端子系統(tǒng)視外圍設備多寡配置不一，硬件方面可擴展性較強，且能實現(xiàn)“一鍵”上下課功能；網(wǎng)管子系統(tǒng)則實現(xiàn)整個系統(tǒng)的集中管理與控制功能，應用軟件比較豐富。以華僑大學為例，所采用的競業(yè)達集成中控系統(tǒng)的基本結構如圖1所示。

圖1 多媒體教室集成中控系統(tǒng)結構示意

參看圖1，左側的教室端子系統(tǒng)以多媒體網(wǎng)絡中央控制器（以下簡稱網(wǎng)絡中控）、電源箱為中心，教師在現(xiàn)場通過控制面板（人機交互界面）按鍵觸發(fā)中控送出信號，控制對應設備開關機或切換調節(jié)視音頻信號等。而圖1右側的集成控制中心則借助網(wǎng)管軟件通過網(wǎng)絡與各教室端中控交互通信，不但能實現(xiàn)對教室端的控制功能，還能實現(xiàn)參數(shù)配置修改等高級功能，從而完成集中控制、統(tǒng)一管理的任務。網(wǎng)絡中控是系統(tǒng)中最為關鍵的核心設備，其主要接口如圖2所示。

由圖2可見，競業(yè)達網(wǎng)絡中控提供了一組視頻、音頻輸入監(jiān)控端口。中控采集監(jiān)控端口實時輸入的教室視音頻源信號，經由合成、編碼后通過網(wǎng)絡傳輸至遠端的控制中心。控制中心網(wǎng)管子系統(tǒng)對接收到的監(jiān)控視音頻信號進行解碼，輸出視音頻信號至電視墻等顯示擴音設備，使得管理人員能夠實時觀察、了解教室情況，實現(xiàn)多媒體設備的安防、監(jiān)控等集中管理功能。目前，華僑大學多媒體教室均配備攝像頭，實現(xiàn)監(jiān)控功能。

該集成中控系統(tǒng)的軟件配置提供一套VGA信號采集軟件、一套雙視頻流接收軟件以及一套資源服務器軟件：采集軟件安裝在教室端計算機上以采集教師電腦的VGA課件圖像；雙視頻流接收軟件可以安裝在局域網(wǎng)上的任意一臺計算機上，與安裝在控制中心的資源服務器軟件配合，能接收任一教室端的一路VGA信號并通過中控的監(jiān)控端口接收一路視音頻信號，實現(xiàn)遠端實時雙視頻聽課的功能。

2.2 遠程互動教室改造方案的可行性分析

遠程互動教室系統(tǒng)的參與教室至少需要2間，本文所提出的改造方案要實現(xiàn)的系統(tǒng)功能主要包括：1）交互教室之間能夠穩(wěn)定地實時采集、互傳教師課件和視頻圖像，聽課教室接收、觀看授課教室的教師課件VGA圖像以及教師講課視頻，授課教室則收看聽課教室的學生場景；2）交互教室之間能夠穩(wěn)定地實時采集、互傳音頻，聽課教室收聽授課教室的現(xiàn)場聲音，而授課教室則收聽聽課教室的現(xiàn)場聲音。

對照前面的可行性分析可知，現(xiàn)有教室要能實現(xiàn)上述功能尚缺少以下條件：聽課教室所需的本地學生音頻采集功能，以傳遞到遠程授課教室；聽課教室所需的遠程授課視頻顯示功能，以觀看遠程教師場景；授課教室所需的遠程聽課視頻顯示功能，以觀看遠程學生場景。

聽課教室可以借助雙視頻軟件接收遠程授課教室的課件VGA圖像，并由投影顯示。同樣，授課教室也能借助該軟件接收到聽課教室的學生視頻圖像。方案充分挖掘原有系統(tǒng)的雙視頻流軟件功能，只要再增加必要的顯示設備，在原系統(tǒng)的基礎上進行合理的線路以及參數(shù)調整，并充分利用校園網(wǎng)絡的高速傳輸性能，不難看出本文提出的改造方案是完全可行的。

3 遠程實時互動教室系統(tǒng)的實現(xiàn)

由一個授課教室與一個聽課教室構成的遠程互動教室系統(tǒng)基本結構如圖3所示。與圖1的教室端子系統(tǒng)做一個比較可知，遠程互動系統(tǒng)對原教室系統(tǒng)進行的硬件擴充主要在于：授課教室端增配一臺主機、一臺顯示器，以接收、顯示聽課教室學生實時場景；聽課教室端增配一臺主機、一臺大屏幕高清液晶電視，以接收、顯示授課教室教師實時圖像；聽課教室端增配一套無線話筒，以采集互動問答時學生的實時語音信號。

該方案所改造的互動系統(tǒng)不僅要確保兩端的圖像能夠正常傳輸、顯示，還要解決實時網(wǎng)絡互傳帶來的回音問題，并且要對系統(tǒng)兩端的音量進行均衡設置。在線路規(guī)劃和參數(shù)調節(jié)得當?shù)那闆r下，互動系統(tǒng)雙方應該要能達到均衡清晰的正常視聽效果。

為滿足實時互動的要求，對有關的視音頻線路設置、授課教室端的攝像頭位置進行相應調整，并在系統(tǒng)中新增的2臺主機上安裝雙視頻流接收軟件，結合原有教師機上的VGA采集軟件以及安裝在控制中心的資源服務器管理軟件，進行必要的軟件參數(shù)設置（具體設置參照產品手冊）后，互動教室軟硬件系統(tǒng)即安裝完成。和專用系統(tǒng)的復雜結構相比，本互動系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)簡單，且無需添置額外軟件，充分利用原有系統(tǒng)的功能特點。

筆者在同一教學樓層的2間多媒體教室搭建此套系統(tǒng)現(xiàn)場測試，以一臺液晶顯示器替代液晶電視輸出圖像，兩端的視頻圖像采集分別利用教室原有的監(jiān)控攝像頭實現(xiàn)。攝像頭的視頻輸出接到中控的監(jiān)控視頻輸入端，聽課端新增無線話筒接收器的音頻輸出接至中控的一個話筒輸入端，中控的一路音頻輸出則直接與中控的監(jiān)控音頻輸入端連接（中控的另一路音頻輸出連接不變）。輸入到監(jiān)控端口的視音頻信號經中控合成編碼，通過網(wǎng)絡在兩教室之間互傳，為實時互動提供雙視音頻源。

另外，為避免回音，筆者首先取消功放音頻輸出與中控音頻輸入之間的所有連線，再將互動雙方雙視頻接收主機的音頻輸出通過轉接線（3.5 mm轉6.5 mm）直接接到功放的話筒輸入接口。為避免音量失衡，筆者還對兩端的系統(tǒng)音量根據(jù)實際收聽效果進行均衡調節(jié)。經過這樣的線路和參數(shù)的系統(tǒng)調整，不僅保持了原有的視音頻監(jiān)控信號，而且解除了兩教室之間的視音頻傳輸環(huán)路，解決了由此帶來的回音問題。

系統(tǒng)的實測效果除了由于教室監(jiān)控攝像頭精度有限、視頻圖像效果一般以外，互動雙方進行對話聲音清晰，聽課端接收授課端的PPT課件圖像清晰、穩(wěn)定。當授課端在說話的同時播放視音頻文件以模擬實時授課場景時，筆者在聽課端仍可與授課端正常對話。

若對圖像質量要求不太高，加上管理得當，本互動系統(tǒng)即可滿足實時互動授課的要求。如若采用新型自動跟蹤攝像頭進行視頻圖像采集，則系統(tǒng)的實用效果必然更好。而若兩教室互動系統(tǒng)仍無法滿足需求時，按照本方案可以進一步推廣實現(xiàn)多間教室的實時互動，系統(tǒng)兼容性好、擴展性強。

4 結論

本文針對高校中普遍存在的對實時課堂資源共享的合理需求，基于現(xiàn)有的多媒體網(wǎng)絡集成中控系統(tǒng)的軟硬件資源，采用一種簡單廉價并且有效的改造方案，通過充分挖掘現(xiàn)有系統(tǒng)的資源潛力，實現(xiàn)2個多媒體教室間的遠程實時交互應用系統(tǒng)。經過實驗和測試，實現(xiàn)預期目標，該改造方案兼容性和擴展性較強，可以滿足課堂資源實時共享的實際應用需求。

[1]齊仲鋒,陳武.論高校公共課程教學手段信息化改革[J].新疆教育學院學報,2006(1):59-61

[2]仲維慶.多校區(qū)高校教學資源綜合利用的思考[J].黑龍江高教研究,2008(07):37-38

[3]郭小輝.高校多校區(qū)教學資源的整合與利用初探[J].重慶科技學院學報,2009(05):197-198

[4]第三代信息互動式中控助力高校多媒體建設項目[J].中國電化教育,2007(01):119

[5]馬鳳濤.基于集中控制系統(tǒng)的多媒體教室設備管理[J].中國地質教育,2005(02):92-95

Recast Common Multimedia Classrooms to Remote Interactive Classrooms

//Chen Wangsheng

In this text, it is briefly presented and discussed that the difficulties to share realtime class-teaching among colleges’ classrooms at present. To achieve the objective of sharing the real-time resources, it is considered to recast common multimedia classrooms to meet the needs of remote interactive classrooms. Then based on the current system of multimedia classrooms, a recast plan is introduced and analyzed through for its feasibility. After putting the classrooms’recast into practice and test carefully, it is shown that the recast classrooms meet the needs of real-time remote interactions, and the recast is very simple in technique and cheap in budget.

multimedia classroom; networked central controller; real-time resources sharing; remote interaction

G482

B

1671-489X(2010)18-0089-03

10.3969 /j.issn.1671-489X.2010.18.089

作者：助理工程師，碩士，主要從事多媒體資源與信息系統(tǒng)開發(fā)培訓工作。