全自動錄播系統(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 264003

全自動錄播系統(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 264003

精品課程和大學(xué)視頻公開課的建設(shè)為全自動錄播系統(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，由我國高水平大學(xué)建設(shè)的首批20門“中國大學(xué)視頻公開課”向社會公眾免費(fèi)開放。加之此前高等學(xué)校質(zhì)量工程建設(shè)中精品課程部分對現(xiàn)場教學(xué)錄像的要求逐年提高，已由原來的“需在網(wǎng)上提供不少于45分鐘的現(xiàn)場教學(xué)錄像”變成“鼓勵將課件或全程錄像上網(wǎng)參評”。對于傳統(tǒng)精品課程制作者來說，評審要求的提高給他們帶來前所未有的壓力。濱州醫(yī)學(xué)院于2008年安裝了全自動錄播系統(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 全自動錄播系統(tǒng)

全自動錄播系統(tǒng)可在教師現(xiàn)場授課的同時，自動生成課堂教學(xué)實(shí)況錄像，完整地記錄教師授課的全過程，包括教師講授的過程、板書書寫過程和使用多媒體教學(xué)課件等，按照授課的時間順序自動編輯生成授課實(shí)況錄像[1]。同時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)場面授同樣的感受，課后還可網(wǎng)上點(diǎn)播重放。利用全自動錄播系統(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)、課程評估、教學(xué)觀摩、評職評優(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)院全自動錄播系統(tǒng)介紹

濱州醫(yī)學(xué)院全自動錄播系統(tǒng)主要包括課件實(shí)時錄制系統(tǒng)、全自動跟蹤系統(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。

全自動錄播系統(tǒng)運(yùn)用兩種模式（軟件模式和硬件模式）來進(jìn)行教師展示課件屏幕的采集；通過自動跟蹤攝像機(jī)自動追蹤教師的圖像；使用無線遙控器來快速實(shí)現(xiàn)學(xué)生與教師畫面的切換，完成師生互動過程；或者通過智能導(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)中師生互動的效果；利用直播服務(wù)器，將課堂實(shí)時直播至網(wǎng)絡(luò)上的其他計算機(jī)。

2.1 課件實(shí)時錄制系統(tǒng)

課件實(shí)時錄制系統(tǒng)可以非常簡單、方便地把整個課堂情景實(shí)時錄制下來，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)采集教師計算機(jī)屏幕內(nèi)容，通過局域網(wǎng)傳送給錄制端；錄制端實(shí)時捕捉教師的音視頻信息，經(jīng)過壓縮處理后，生成流媒體文件（ASF格式）。授課結(jié)束后，自動生成Web課件（包括流媒體文件、網(wǎng)頁、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)動軌跡、電子白板內(nèi)容等計算機(jī)屏幕內(nèi)容；2）實(shí)時采集教師的圖像與聲音，并進(jìn)行壓縮處理后存盤；3）及時無限制地實(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)時監(jiān)控圖像與聲音，保證不會出現(xiàn)“靜音課件”；5）根據(jù)教師的PowerPoint或Word，自動生成文字索引；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單，適時準(zhǔn)確地切換到最需要的畫面。

圖1

2.2 全自動跟蹤系統(tǒng)

全自動跟蹤系統(tǒng)由全自動跟蹤球形攝像機(jī)、無線麥克風(fēng)、無線音頻接收機(jī)和固定式傳感器組成，它可自動追蹤探測運(yùn)動目標(biāo)，便于對教師教學(xué)活動進(jìn)行實(shí)時轉(zhuǎn)播、錄像，徹底改變錄像畫面不連貫等問題。紅外感應(yīng)的跟蹤是通過利用無線麥克風(fēng)和傳感器鎖定目標(biāo)來實(shí)現(xiàn)的。它的主要功能特點(diǎn)：1）自動鎖定跟蹤目標(biāo)，跟蹤過程不受其他運(yùn)動目標(biāo)影響；2）跟蹤過程非常平穩(wěn)，視頻無明顯晃動；3）自動鎖定跟蹤目標(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)級無線語音傳輸，保真度出色。

2.3 智能導(dǎo)播系統(tǒng)

通過智能切換多路視頻信號源，實(shí)現(xiàn)對教師和學(xué)生之間的教學(xué)互動場景進(jìn)行實(shí)時切換，徹底改變?nèi)斯で袚Q所帶來的不便和錄像質(zhì)量低下、錄像畫面不連貫等問題。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)生和教師的互動等場景；3）智能導(dǎo)播系統(tǒng)自動跟蹤語音的聲源，自動切換教師場景、學(xué)生場景；4）管理員在必要時可在主控室對主講教室的場景及多路視頻信號源進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

2.4 課堂直播系統(tǒng)

在實(shí)時錄制課堂情景的同時，通過課堂直播系統(tǒng)，讓更多的學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)。它的主要功能特點(diǎn)：1）直播時延時時間短，1秒之內(nèi)；2）客戶端可通過多種方式（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)?，F(xiàn)有的Web Server進(jìn)行無縫連接；4）支持多個直播服務(wù)器協(xié)同工作，自動化程度很高，便于管理。

3 使用中存在的問題及預(yù)期解決方法

3.1 全自動跟蹤系統(tǒng)中教師定位和學(xué)生定位

全自動跟蹤系統(tǒng)中對教師的定位是通過別在教師身上的紅外話筒和黑板下沿的光帶感應(yīng)器來實(shí)現(xiàn)的。在使用過程中，紅外話筒感應(yīng)器會被很多的因素干擾：教師在黑板上板書時，由于遮擋紅外話筒而導(dǎo)致無法跟蹤教師；有戶外光線時，多媒體講臺上無意放置的粉筆盒、水杯等會在教師轉(zhuǎn)身時致使黑板下的光帶感應(yīng)器發(fā)出錯誤的定位信號；在教師和學(xué)生同時在講臺的時候，跟蹤系統(tǒng)經(jīng)常無法定位主體，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出人像并將人像從背景中分離出來，并自動地將其保存。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)移動時自動地對其進(jìn)行跟蹤。錄播系統(tǒng)通過對教師的臉部特征和衣著特征的識別，始終無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。

全自動跟蹤系統(tǒng)中對學(xué)生定位是通過教師課前指定一名或幾名學(xué)生回答其課堂上提的問題，并將攝像機(jī)遙控器交至該生手中，回答問題時該生按遙控器，攝像機(jī)便定位該生。這種方式讓教師和學(xué)生無法完全投入到教與學(xué)之中，進(jìn)而影響整個課堂教學(xué)效果。唯有通過圖形識別技術(shù)，來判斷是哪位學(xué)生舉手起立，然后自動跟蹤和定位該學(xué)生，來達(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)是整個全自動錄播系統(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、交流互動、板書、課件、實(shí)物展示等多個教學(xué)場景的自動調(diào)度和切換。在使用的過程中，經(jīng)常是場景切換過于死板，不能準(zhǔn)確地根據(jù)實(shí)際上課情況來切換場景，并且場景轉(zhuǎn)換方式過于機(jī)械，缺少影片剪輯時常用的“淡入淡出”等特效，最終生成的教學(xué)錄像表現(xiàn)力不足。如對課程錄制要求很高，選擇人工導(dǎo)播控制可以解決場景切換問題，使場景切換更加自然、準(zhǔn)確，做到恰如其分；而特效問題現(xiàn)階段只能通過后期專業(yè)人員的編輯來實(shí)現(xiàn)。

3.3 課件實(shí)時錄制系統(tǒng)

1）瀏覽模式。課件實(shí)時錄制系統(tǒng)可以生成單個流媒體格式（ASF）視頻文件，也可生成包含視頻、PPT等多個文件的文件夾。前者觀看時通過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)屏幕受限時無法同時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，并且可以通過提綱來選擇自己需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，但是缺點(diǎn)也顯而易見：文件過大，存儲、上傳服務(wù)器較困難，而且通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽時受帶寬的限制明顯。

2）錄制參數(shù)設(shè)置。課件實(shí)時錄制系統(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)長期的實(shí)際使用情況，錄制時應(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)時代的今天這種格式已略顯落后[3]。

4 結(jié)束語

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

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

[2]教育部.國家精品課程教學(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。