全自動錄播系統(tǒng)在精品課程錄制中的應(yīng)用探索

張淮澤 彭 強(qiáng) 杜慶波

（皖北衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院公共基礎(chǔ)部 安徽·宿州 234000）

教育部近年發(fā)布了 《教育部辦公廳關(guān)于開展2018年國家精品在線開放課程認(rèn)定工作的通知》。隨著“精品線下開放課程”項目的不斷推廣，各大高校都積極致力于精品課程建設(shè)，借助錄播設(shè)備將其錄成視頻，將課堂教學(xué)過程及教學(xué)資源進(jìn)行展示，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)課程進(jìn)行學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)，教師之間也可以進(jìn)行觀摩交流，提高教學(xué)質(zhì)量。其中，視頻的制作是精品課程建設(shè)中最重要環(huán)節(jié)之一，全自動錄播系統(tǒng)可以在精品課程的錄制過程中快速、高效、智能地完成此項工作，其中的智能導(dǎo)播系統(tǒng)可以快速、有效地解決多視頻輸入、單視頻輸出以及視頻與視頻之間切換、多視頻通道備份等問題，降低了精品課程制作的工作量，提高了精品課程的質(zhì)量。下面，筆者將簡要分析PowerCreator 全自動錄播系統(tǒng)在精品課程錄制中的應(yīng)用，淺述如何充分利用該系統(tǒng)高質(zhì)量完成精品課程的制作工作。

一、全自動錄播系統(tǒng)下精品課程制作的特點

精品課程制作的形式是多種多樣的，目前大多數(shù)高校采用傳統(tǒng)的錄制方式。一種是在課堂上架設(shè)攝像機(jī)、麥克風(fēng)等設(shè)備，對教師的上課過程進(jìn)行錄制；另一種是在錄播室錄制，兩人負(fù)責(zé)多機(jī)位攝像機(jī)的控制，一人負(fù)責(zé)導(dǎo)播臺切換，錄制完后導(dǎo)入非線性編輯系統(tǒng)進(jìn)行剪輯加工。這些錄制的模式都需花費較多的人力，并且后期制作的復(fù)雜程度會極大的增加，費時費力。

全自動錄播統(tǒng)對教學(xué)過程進(jìn)行全方位的錄制，既包含了教師、學(xué)生的教學(xué)實況，還包含了教師在多媒體大屏上的所有操作，靈活切換、聲像并茂的教學(xué)，能使學(xué)生更容易領(lǐng)會教學(xué)內(nèi)容，極大地提高了教學(xué)質(zhì)量。另外，錄播系統(tǒng)采用了人性化設(shè)計，大部分功能都可以通過一鍵式操作完成，簡化了操作流程，甚至可以做到全過程、全場景的無人值守自動錄制，極大地降低了導(dǎo)播人員和教師使用的難度，增強(qiáng)了系統(tǒng)的易用性和穩(wěn)定性。教師自行控制錄播的開始和結(jié)束，精確地把握時間節(jié)點，在錄制完成后，該系統(tǒng)將直接生成1 路合成視頻文件和3路原始視頻文件，如無特殊情況打斷錄制，則無需后期剪輯，只需在合成視頻內(nèi)添加片頭、欄目條、片尾等，省時省力，為精品課程的制作提供了良好的基礎(chǔ)，極大地提高了精品課程制作的效率。

二、全自動錄播系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)

鑒于傳統(tǒng)錄制精品課程的復(fù)雜性和局限性，根據(jù)精品課程建設(shè)的要求，本校搭建了多用途專業(yè)級高清4 機(jī)位錄播教室，錄播教室的拓?fù)鋱D如圖1 所示。

圖1-錄播教室拓?fù)鋱D

在搭建的錄播教室前端配備1 臺交互智能一體機(jī)；教室后端配備2 臺云臺攝像機(jī)分別對教學(xué)全景和教師特寫進(jìn)行跟蹤拍攝，前端的2 臺云臺攝像機(jī)對學(xué)生全景、學(xué)生特寫畫面進(jìn)行采集；8 只吊麥負(fù)責(zé)對錄播教室內(nèi)的聲音進(jìn)行采集；導(dǎo)播臺、控制鍵盤、多功能教學(xué)終端等設(shè)備安置在導(dǎo)播控制室，導(dǎo)播人員通過PowerCreator 全自動錄播系統(tǒng)進(jìn)行實時觀察和控制，確保能夠高質(zhì)量地完成精品課程的制作工作。PowerCreator 全自動錄播系統(tǒng)主要包括了視頻采集系統(tǒng)、音頻采集系統(tǒng)、跟蹤定位系統(tǒng)、智能管控系統(tǒng)和智能導(dǎo)播系統(tǒng)。

（一）視頻采集系統(tǒng)

PowerCreator 全自動錄播系統(tǒng)的視頻信號主要采集五路鏡頭，一路采集VGA 多媒體大屏信號，四路采集攝像機(jī)信號，其中四路視頻信號由一臺Sony高清攝像機(jī)和三臺云攝像機(jī)采集。Sony 高清攝像機(jī)搭載跟蹤云臺架設(shè)在錄播室后方，主要跟蹤拍攝教師的近景，即使教師在較大范圍走動，也會自動跟蹤拍攝；一臺云臺攝像機(jī)架設(shè)在教室后方移動，主要拍攝教室全景鏡頭。另外兩臺云臺攝像機(jī)架設(shè)在教室右前側(cè)，一臺用于拍攝學(xué)生全景鏡頭以及課堂互動時學(xué)生的遠(yuǎn)景鏡頭；一臺根據(jù)紅外線定位儀來定位鏡頭，當(dāng)有學(xué)生站立時會觸及紅外線定位，云臺攝像機(jī)可以自動跟蹤變焦和聚焦拍攝學(xué)生特寫。當(dāng)教師切換PPT頁面或者進(jìn)行屏幕操作，則導(dǎo)播系統(tǒng)自動切換采集VGA 多媒體大屏信號，自動錄制教師在電腦上做的所有操作。

（二）音頻采集系統(tǒng)

音頻系統(tǒng)主要由吊麥、無線麥、數(shù)字音頻處理器組成。吊麥用來對教室內(nèi)所有聲音進(jìn)行采集拾取并傳送至后臺進(jìn)行音頻處理。無線麥多放置在導(dǎo)播控制室，在必要時導(dǎo)播人員可與教師進(jìn)行實時溝通，方便處理特殊情況。數(shù)字音頻處理器可與教學(xué)終端相配合，完成聲音混音、回聲抑制、背景降噪等音頻處理。

（三）跟蹤定位系統(tǒng)

跟蹤定位系統(tǒng)能自動跟蹤并進(jìn)行定位，分別定位教師區(qū)、學(xué)生區(qū)，其不僅能夠應(yīng)用于本錄播教室，還能應(yīng)用于大型教室或階梯型禮堂教室的跟蹤拍攝。

教師跟蹤模塊采用常規(guī)圖像分析算法，系統(tǒng)通過計算教師在講臺上的實時位置，控制云臺攝像機(jī)對教師進(jìn)行特寫或全景的跟蹤拍攝。

學(xué)生跟蹤定位系統(tǒng)采用紅外檢測儀和俯視定位算法。通過紅外檢測儀，自動識別學(xué)生的起立動作，并通過面部識別進(jìn)行定位。當(dāng)學(xué)生起立時，系統(tǒng)自動識別到起立學(xué)生，控制云臺攝像機(jī)對學(xué)生進(jìn)行特寫拍攝；當(dāng)學(xué)生坐下時，系統(tǒng)自動切換至教師跟蹤。

（四）智能管控系統(tǒng)

智能管控通過多功能控制屏實現(xiàn)中央控制功能，對錄播教室內(nèi)的多媒體設(shè)備與軟件系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一控制管理。教師無需進(jìn)行專業(yè)的培訓(xùn)，通過一鍵式操作即可進(jìn)行相應(yīng)的控制操作，過程跟操作手機(jī)與移動智能終端一樣簡單便捷。教師在教室內(nèi)通過多功能教學(xué)控制屏可對教室的教學(xué)使用環(huán)境進(jìn)行快速切換，完成實際教學(xué)的需要。

（五）智能導(dǎo)播系統(tǒng)

PowerCreator MediaCast 智能導(dǎo)播系統(tǒng)是全自動錄播系統(tǒng)中最重要的子系統(tǒng)，是一套控制多媒體數(shù)據(jù)實時切換與錄播功能軟件，僅需一臺高性能的普通PC，就可以實現(xiàn)專業(yè)的視頻切換、音頻混合、字幕疊加、文本疊加、視頻輸出等功能，既實現(xiàn)了調(diào)音臺、切換臺、字幕機(jī)等傳統(tǒng)硬件錄播系統(tǒng)的主要功能，同時又能實現(xiàn)各個通道視頻同時備份功能。智能導(dǎo)播系統(tǒng)的實景如圖2 所示。

圖2-智能導(dǎo)播系統(tǒng)實景圖

這套子系統(tǒng)可以實現(xiàn)多種輸入、輸出形式，最多支持9 路1080P 信號源同時輸入，每路信號源可由用戶自行定義；輸出可以直接錄制為MP4、WMV、FLV、m3u8 或AVI 五種視頻格式。通過系統(tǒng)自帶的視頻特效，可以實現(xiàn)九十九種特技效果，并支持實時添加字幕、臺標(biāo)等。智能導(dǎo)播根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的自動導(dǎo)播規(guī)則自動切換，其中的鼠標(biāo)點擊跟蹤功能只需點擊視頻圖像或者畫框，系統(tǒng)自動調(diào)整鏡頭與云臺，以需要的方式進(jìn)行拍攝，最大程度地降低工作人員的工作量，提高了切換的響應(yīng)速度。

三、本校精品課存在的問題分析

自本校搭建了全自動錄播教室以來，已成功錄制精品課程20 余門，各種重要座談會議、說課比賽等活動數(shù)十場，獲得了廣大師生的一致好評。作為精品課程制作的參與者和錄播室的管理人員，在精品課程的錄制中還是發(fā)現(xiàn)了一些問題。

（一）錄制效果分析

從本校錄制的精品課程來看，錄制的畫面和聲音符合國家精品課程的基本要求，不過想要達(dá)到完美的錄制效果還有很多細(xì)節(jié)需要不斷地研究探索。

1.教師在進(jìn)行課堂教學(xué)時，習(xí)慣性走動、實物演示等都會出現(xiàn)較大范圍的位置變動，倘若教師走動速度較快，定位系統(tǒng)控制攝像機(jī)鏡頭移動的速度也會變快，教師特寫鏡頭的移動范圍較大，會造成后期畫面不穩(wěn)定，影響視覺效果。

2.PowerCreator MediaCast 智能導(dǎo)播系統(tǒng)的VGA 多媒體大屏信號主要通過捕捉教師鼠標(biāo)操作或者切換PPT頁面來進(jìn)行畫面的自動切換。當(dāng)調(diào)至自動模式，有時無法保證PPT頁面展示的時長，造成了學(xué)生和觀眾閱讀PPT 內(nèi)容的時間不夠。導(dǎo)播人員有時并不熟悉教師的授課內(nèi)容，無法精準(zhǔn)適時地將PPT 畫面切換至教師畫面，造成了PPT 畫面展示時間過長，與教師講授進(jìn)度不完全一致，存在一定時間誤差。

3.精品課程主要表現(xiàn)形式為講授型，主講教師對教學(xué)內(nèi)容展開系統(tǒng)全面的講解，容易出現(xiàn)長時間的單一場景、單一人物的畫面，加上部分教師PPT內(nèi)容較為單調(diào)，使后期生成的視頻畫面較為單調(diào)，缺乏美感。

4.由于攝像頭位置的固定性和局限性，在課堂教學(xué)中，主講教師一些教學(xué)工具的細(xì)節(jié)展示不足，不便于學(xué)生和觀眾對這部分進(jìn)行掌握。作為醫(yī)學(xué)類院校，人體解剖學(xué)等課程的實訓(xùn)課，教師需要向?qū)W生和觀眾展示人體模型、標(biāo)本等很多特寫鏡頭，這些都難以通過全自動錄播系統(tǒng)完成拍攝，而通過工作人員在導(dǎo)播室遠(yuǎn)程操作，不僅增加了導(dǎo)播人員的工作負(fù)擔(dān)，而且較難與主講教師進(jìn)行默契的配合。

（二）教學(xué)效果分析

精品課程是一次完整的教學(xué)過程展示，對于學(xué)生和觀眾來說只是一節(jié)普通的課程教學(xué)，但是對于教師來說，是一次較高難度的考驗。大部分教師日常上課熟練自如，但由于缺少上鏡的經(jīng)驗，在鏡頭前可能會發(fā)揮不佳，出現(xiàn)緊張、不穩(wěn)定等情緒，也可能出現(xiàn)咳嗽、吐字不清、言語不順、口頭禪等情況，影響正常的授課，降低了聽課質(zhì)量。

在傳統(tǒng)課堂教學(xué)過程中，教師可以深入到學(xué)生當(dāng)中，活動范圍較大，但在錄播室的環(huán)境下，主講教師的活動范圍，一般只限定在講臺上，否則會出現(xiàn)跟蹤系統(tǒng)捕捉不到教師，造成出畫的情況。例如，在解剖課的傳統(tǒng)教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生上前臺近距離觀摩學(xué)習(xí)，但全自動錄播系統(tǒng)下學(xué)生攝像機(jī)會進(jìn)行自動追蹤拍攝，學(xué)生不宜大范圍走動，由此學(xué)生難以近距離觀察和學(xué)習(xí)，一定程度上影響了教學(xué)質(zhì)量。

四、全自動錄播系統(tǒng)在視頻錄制中的應(yīng)對策略

針對本校全自動錄播系統(tǒng)在錄制中遇到的問題，可從以下幾個方面進(jìn)行完善。

1.錄制前，提前與教師溝通，請教師盡量降低走動的頻率和范圍，從而減少定位系統(tǒng)控制攝像機(jī)鏡頭的移動，使后期畫面更穩(wěn)定，提升視覺效果。

2.當(dāng)教師PPT 內(nèi)容較多，知識 點較為瑣碎，導(dǎo)播人員可以與教師提前溝通，將智能導(dǎo)播系統(tǒng)的VGA 多媒體大屏信號自動切換功能關(guān)閉，工作人員在導(dǎo)播室控制畫面的切換，確保每一頁P(yáng)PT 展示的時長。為了防止出現(xiàn)PPT 畫面與教師講授進(jìn)度不完全一致的問題，可以全程采集兩路拍攝教師的攝像機(jī)信號，在后期制作過程中，工作人員在非線性編輯軟件中，添加PPT 畫面，雖然增加了一定的工作量，但可以完美解決PPT 畫面與教師講授內(nèi)容不一致的情況。

3.在實訓(xùn)課中遇到難以通過全自動錄播系統(tǒng)拍攝的特寫鏡頭，可以在精品課程錄制結(jié)束后，將錄播室后方的Sony 高清攝像機(jī)從云臺上取下，單獨補(bǔ)錄相關(guān)的特寫鏡頭，由后期制作人員在非線性編輯軟件中添加進(jìn)去，完美實現(xiàn)教室全景和特寫鏡頭的切換，便于學(xué)生和觀眾對實訓(xùn)操作進(jìn)行掌握學(xué)習(xí)，提升了教學(xué)質(zhì)量。

結(jié) 語

精品課程建設(shè)是高校中教育教學(xué)改革的重要組成部分，全自動錄播系統(tǒng)對高校精品課程的建設(shè)起到了積極的推動作用。在未來的精品課程建設(shè)中，應(yīng)科學(xué)合理的使用全自動錄播系統(tǒng)，根據(jù)情況采用全自動錄播和人工拍攝相結(jié)合，充分發(fā)揮該系統(tǒng)的特點和優(yōu)勢，從而推進(jìn)高質(zhì)量多媒體教學(xué)資源的建設(shè)，適應(yīng)當(dāng)下高校精品課程制作的新模式。