解析多層次云平臺錄播系統的設計

　　信息技術(shù)的發(fā)展給現代教育帶來(lái)了發(fā)展動(dòng)力，為現代教育提供了更豐富的信息資源與工具信息技術(shù)對黨校教育的影響不可估量，信息技術(shù)的應用已成為現代教育技術(shù)的特征之一，以至于在某些場(chǎng)合中，信息技術(shù)和現代教育成了同義詞。隨著(zhù)云計算技術(shù)的發(fā)展，基于分布式課程錄播系統的云錄播平臺，可以根據黨校各類(lèi)課程的特點(diǎn)，分層次搭建在線(xiàn)學(xué)習平臺和資源共享平臺，滿(mǎn)足學(xué)員個(gè)性化、自主化學(xué)習的需要。

　　一：云平臺錄播系統的系統組成

　　當前常見(jiàn)的課程拍攝模式有很多種，主要有專(zhuān)業(yè)的演播室級拍攝系統和全自動(dòng)錄播系統。但這兩種系統目前都無(wú)法在學(xué)校所有教室里統一安裝，不可能大規模普及。主要原因在于：一、使用專(zhuān)業(yè)演播室級的人工導播，多機位方式拍攝，雖然可以提供高質(zhì)量的教學(xué)素材，但人力資源消耗比較大，需要數個(gè)攝制人員和多臺專(zhuān)業(yè)的攝錄設備，有的還要后期編輯處理，環(huán)境要求也比較高。全人工拍攝無(wú)法實(shí)現大規模教學(xué)視頻的錄制及資源積累。二、傳統自動(dòng)錄播模式建設成本高。傳統自動(dòng)錄播模式中每個(gè)拍攝教室需要一臺錄播主機，用于視音頻信號處理壓縮，每套10萬(wàn)左右，要在全校幾十間多媒體教室普及安裝，僅此一項就要數百萬(wàn)元。因此根據實(shí)際教學(xué)需要，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )共享錄播主機，打造云平臺、多層次的全自動(dòng)錄播系統，將公用核心設備錄播主機放在云端，既解決了攝制人員不足的問(wèn)題，又大大降低了建設成本，使得每間多媒體教室轉變?yōu)殇洸ソ淌页蔀榭赡堋?/p>

　　云計算是基于Internet或者Intranet的計算解決方案，它把原來(lái)分散的資源集中到一起，實(shí)現計算能力的聚合，然后再把這些計算能力分配給各種應用[4]。云平臺錄播系統將所有教室的錄制信息流程進(jìn)行了全新分配，把需要教室端處理的信號放在教室處理。如跟蹤系統、視音頻壓縮編碼等，不需要在教室端處理的信號放在云端，如信號的調度，錄播鏡頭切換策略的實(shí)現和直播、點(diǎn)播的信息發(fā)布等，各類(lèi)設備各司其職、按需分配，實(shí)現功能的優(yōu)化組合。

　　1：云平臺錄播系統的整體框架

　　云平臺錄播系統整體構架可以分為三個(gè)層次：基礎設備層、核心設備層和終端接收層?；A設備層主要負責前端信號的采集。主要設備包括：教師攝像機、學(xué)生攝像機、教師和學(xué)生的定位攝像機、視頻編碼器、VGA編碼器等信號采集及教師、學(xué)生活動(dòng)狀態(tài)跟蹤設備，且根據實(shí)際錄制課程的需要設置3～5個(gè)機位進(jìn)行拍攝。核心設備層即云端層，主要負責各教室根據錄制策略的要求完成電影模式及資源模式課程的錄制、存儲及發(fā)布。主要包括分布式錄播主機和資源管理服務(wù)器。終端接收層主要指接收和播放的各種終端，如PC終端、移動(dòng)終端、專(zhuān)用硬件終端等。

　　2：云平臺錄播系統的系統模型

　　云平臺錄播系統中的設備，按位置分類(lèi)可以分為前端和后端。前端主要指安裝在教室內的設備，后端指控制及發(fā)布設備。前后端通過(guò)網(wǎng)絡(luò )形成一個(gè)整體。傳統意義的錄播系統，前后端是一體的，N個(gè)教室需要N個(gè)前后端。而云平臺錄播系統，多個(gè)前端僅需一個(gè)后端，所以配置應用靈活方便。

　　前端系統主要完成采集功能，包含信號采集子系統、信號編碼子系統、圖像識別跟蹤子系統。信號采集包括師生的圖像采集、音頻采集和教師計算機信號采集等。后端系統的錄播服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò )將視頻的發(fā)布和共享進(jìn)一步整合，形成本區域甚至是跨區域的云端錄播系統，如圖1所示。

　　圖1云平臺錄播系統拓撲圖

　　二：多層次的云臺錄播系統設計方案

　　云平臺錄播系統在實(shí)際應用中的搭建情況非常靈活。在黨校的日常教學(xué)中，有四種類(lèi)型的錄播系統經(jīng)常被用到：(1)滿(mǎn)足精品課程拍攝要求的演播室級錄播教室;(2)教學(xué)研究型錄播教室;

　　(3)常規教學(xué)型錄播教室;(4)資源積累型錄播教室。需要特別說(shuō)明的是，這四種錄播系統，除每個(gè)教室的前端設備外，錄播服務(wù)器可以在云端共享。最終錄制的成片由云端的錄播服務(wù)器自動(dòng)上傳給媒體資源管理平臺，完成對媒體的統一管理、直播和點(diǎn)播等任務(wù)。

　　1：演播室級的錄播教室的設計

　　黨校系統精品課程以及一些重要的理論宣講專(zhuān)題片，對拍攝和后期制作的要求比普通課程要高許多，對教學(xué)環(huán)境的光線(xiàn)、記錄下來(lái)的畫(huà)面的質(zhì)量和聲音清晰度及成片是否能夠真實(shí)再現教師教學(xué)思想和教學(xué)藝術(shù)，均提出了很高的要求。普通教室的錄制環(huán)境和全自動(dòng)的鏡頭切換方式均無(wú)法滿(mǎn)足拍攝需要，應搭建演播室級課程錄播教室。傳統的演播室拍攝方式，雖然拍攝環(huán)境達到了拍攝要求，但所有機位全人工現場(chǎng)拍攝，再后期非線(xiàn)性編輯加工，制作周期長(cháng)、人員耗費量大，缺點(diǎn)明顯。本套系統對傳統的演播室環(huán)境進(jìn)行了適當調整，采用四機位拍攝模式，攝像機均為高清攝像機，其中教師近景、學(xué)員全景和教學(xué)全景采用自動(dòng)跟蹤技術(shù)進(jìn)行拍攝，學(xué)員近景采用人工拍攝，以便更好地捕捉師生互動(dòng)及學(xué)員專(zhuān)注的表情。在此基礎上因為鏡頭的切換猶如“傻瓜”相機拍出的照片不如手動(dòng)拍攝鮮活一樣，全自動(dòng)錄播的切換給人生硬之感，所以通過(guò)導播切換臺，采用人工手動(dòng)切換鏡頭，而非生硬的全自動(dòng)觸發(fā)式切換，成片直接轉碼，生成高品質(zhì)課程視頻成片。拍攝與剪輯同步進(jìn)行，鏡頭切換自然，人員耗費少，優(yōu)勢明顯。

　　2：教學(xué)研究型錄播教室

　　教學(xué)是教師按既定的教學(xué)目的，通過(guò)一定的媒介載體，將知識傳遞給學(xué)生，幫助學(xué)生全面發(fā)展的師生雙邊活動(dòng)，所以作為教學(xué)研究型錄播教室，要通過(guò)攝像機鏡頭把課堂上教師和學(xué)員的教學(xué)活動(dòng)情況及互動(dòng)細節等完整自動(dòng)的錄制下來(lái)。一方面可以幫助老師在課下通過(guò)回看教學(xué)錄像反思教學(xué)的不足之處，另一方面幫助各教研部門(mén)回看老師的教學(xué)情況，分析教學(xué)教法，幫助年輕教師盡快成長(cháng)。在教學(xué)活動(dòng)中，板書(shū)可以為學(xué)習者提供學(xué)習的要點(diǎn)和結構、是課堂教學(xué)內容的“腳手架”，板書(shū)所反映的知識內容結構是對課本內容濃縮、整合而成的“集成塊”，同時(shí)板書(shū)也是師生互動(dòng)的平臺，所以在教學(xué)研究型錄播教室中，在攝像機數量和角度上，除了常規的四機位攝像機：講臺全景、學(xué)員全景、教師特寫(xiě)、學(xué)員特寫(xiě)外，增加了一路單獨的板書(shū)攝像機，用于反思板書(shū)是否文字精煉、突出重點(diǎn)，板書(shū)布局是否合理等問(wèn)題。

　　3：常規教學(xué)型錄播教室

　　在日常教學(xué)情況下，常態(tài)化的把課堂上教師和學(xué)員的教學(xué)活動(dòng)情況自動(dòng)錄制下來(lái)并上傳資源平臺。為全景呈現教學(xué)情況，特別是師生互動(dòng)的教學(xué)環(huán)節，攝像機采用兩機位加VGA模式全自動(dòng)跟蹤的拍攝方法，包括講臺全景、學(xué)生全景和VGA信號。錄制完成以后系統自動(dòng)上傳到資源平臺，教師和學(xué)員可通過(guò)資源平臺復習和鞏固教學(xué)內容，其他班次的學(xué)員也可通過(guò)在線(xiàn)視頻學(xué)習該教學(xué)專(zhuān)題的內容，擴大了教學(xué)資源的受眾，提高了教學(xué)資源的利用率。黨校約百分之九十五以上的教學(xué)專(zhuān)題都可以通過(guò)該錄播模式進(jìn)行錄制，因為全部都采用高清編碼信號，錄制后視頻圖像清晰、聲音清楚，得到教師和學(xué)員的一致好評。

　　4：資源錄播型錄播教室(講座型錄播教室)

　　在黨校的培訓和教學(xué)過(guò)程中，很多時(shí)候會(huì )請某一領(lǐng)域的專(zhuān)家學(xué)者到校給學(xué)員們做講座，這種情況常常沒(méi)有板書(shū)，對學(xué)員的聽(tīng)講狀態(tài)也不需要記錄，我們只需要教師特寫(xiě)機位加VGA采集的方式，構建資源積累型錄播教室即可完成拍攝任務(wù)。教師近景攝像機自動(dòng)跟蹤拍攝教師上課情景，教師PPT直接送VGA編碼器編碼后送錄播系統，云端的錄播服務(wù)器根據教師的PPT翻頁(yè)情況觸發(fā)切換視頻信號，再將成片上傳至資源服務(wù)器，學(xué)員可以遠程登錄資源管理平臺利用移動(dòng)設備在線(xiàn)直播或點(diǎn)播講座。

　　多層次的云平臺錄播系統的建設使每一間多媒體教室成為錄播教室，可以在極短的時(shí)間內把優(yōu)秀教師、教學(xué)名師的課程全部放在教學(xué)資源平臺上，供廣大師生共享學(xué)習。無(wú)論是教學(xué)管理者還是教學(xué)研究者，亦或是各類(lèi)培訓班次學(xué)員都從中受益良多，逐步形成黨校獨具特色的在線(xiàn)教學(xué)服務(wù)模式。

　　來(lái)源：《現代教育技術(shù)》作者：趙祥好方小凡王鵬

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