录播教室的系统与应用

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　　摘　要：多媒体教学作为计算机辅助教学的基础设施和重要组成部分，已广泛应用于高等院校课堂教学，其中，基于网络的视音频点播已成为学校多媒体教学应用的一项重要技术，如何有效应用多媒体录播教室设备，使之发挥更大效益，一直是高校在努力解决的问题，本文对录播教室的系统和应用进行了介绍，以期促进录播教室的应用和管理更加趋于合理、有效、经济。
　　关键词：录播教室　系统　应用
　　
　　目前，随着网络的日益普及，基于网络的视音频点播成为学校多媒体教学应用的一项重要需求。同时多媒体课件在教学过程中渗透的日益深入，课堂实录除了需要录制教学过程中教员的影像和声音以外，还需要同步录制多媒体课件的内容，并且可以快捷方便地生成课件通过网络进行实时直播。这就要求功能强大的录播教室在教学中发挥其举足轻重的作用。
　　
　　一、系统构成
　　
　　录播教室的建设可实现对教学过程进行多角度、全方位课堂实录及网络实时直播，录制的内容不仅包含老师、学生授课听课的场景，还包含教师讲课所用的课件内容。本系统具有MPEG2，MPEG4双码流传输；MPEG4压缩卡完成低码流的MPEG4格式编码，可实现教学现场网络直播；MPEG2的采集卡可进行高质量的采集，并保存在双码流采集广播服务器中，可制作成高质量的DVD，也可后期通过网络把素材传输到非编服务器上进行编辑、制作成精品课件，供后期点播。
　　依据实现的功能不同主要分为4部分：
　　1　传统多媒体教室部分
　　传统多媒体教室的部分主要包括：多媒体教学设备、网络中央控制器、投影显示、功率放大器、IP电话、教室音视频回传等部分。
　　2　音视频信号采集、控制部分
　　采用视频转换卡将教师计算机／笔记本的VGA信号转换为复合VIDEO信号／s端子视频信号，作为一路信息源连接到特技台进行编辑。
　　
　　
　　摄像机考虑到场景拍摄需要配置了16倍的变焦镜头，其中主摄像位安装在讲台对面，用于拍摄教师授课全景；2台辅助摄像位安装在两边侧墙的中间位置，主要用于拍摄教师授课近景及学生的听课画面。
　　云镜控制器配置视频接口板，实现对每个录课教室的3个摄像机和云台的遥控操作。学生声音的采集采用吊装的话筒，每个教室配置6只单指向电容式话筒，收音角度120°。
　　3　现场编辑部分
　　主要实现对直播教室授课场景的现场编辑，主要包含调音台、特技台、监视器。
　　现场的所有音频信号，接入到调音台，便于音频系统信号的控制。
　　3台摄像机及教师课件视频、调音台音频接入特技台，进行影音切换及特效制作，在教学现场作初剪工作。
　　实时编辑的教学实况通过特技台的模拟分量接口进入双码流采集广播服务器的MPEG2采集卡进行高质量的采集，素材暂存在服务器中或通过以太网传输到编辑存储服务器进行后期编辑。
　　实时编辑的教学实况通过特技台的复合视频进入双码流采集广播服务器的MPEG4压缩卡，进行低码流的MPEG4编码，进行课堂教学实况的网络直播。
　　4　双码流视频直播部分
　　系统具有MPEG2，MPEG4双码流传输、存储网络，每个直播室具有独立的上传服务器(采集广播服务器)，总存储容量4T。其中MPEG4格式可供现场网络直播。
　　双码流采集广播服务器通过广播级MPEG2压缩卡接收视音频切换台的模拟分量接口的数据，进行高质量的采集，素材暂存在服务器中，后期通过校园网传输到编辑存储服务器的光纤阵列中进行后期编辑；同时双码流采集广播服务器通过MPEG4采集卡或H.264的编码卡接收特技台的复合视频接口的数据，进行低码流的MPEG4编码，实现课堂教学实况的网络直播。
　　(1)教学实况直播部分
　　直播及录制的启动、停止操作通过IE浏览器方式远程控制，异地即可进行直播资源的发布管理，实时提供网络环境下画面流畅、音质清晰、低延时的视频直播服务。采用先进的MPEG4／H.264编解码技术，既保证了图像的质量，又大大缩减了视频所占的带宽，不影响网络的其他使用，实现了实时高效的压缩音视频流网络直播。
　　(2)存储编辑
　　编辑系统由学校已有的非编工作站来完成，主要通过网络接收采集服务器的高质量的MPEG2数据，存储至磁盘阵列，系统提供管理员对所有软硬件资源的简单方便的控制和管理。本部分处于网络视频资源管理系统的核心，对保存的MPEG2文件进行后期编辑包装、制作成精品课件。
　　(3)网络结构
　　整个双码流视频直播系统是基于千兆以太结构的，利用了以太网络结构简单、协议被广泛支持等特点，将以太网络这种成熟的技术应用到新一代的DV网络中。3个教室的双码流广播采集服务器具有2个千兆口，一个千兆口连接到校园网，另一个千兆口连接到双码流直播网络系统。
　　
　　二、系统应用
　　
　　1　教学方式的突破
　　现代信息社会需要多才多艺、知识广泛的人才，用黑板板书大量呆板、枯燥的文字，不能激起学生的积极性，引发学生的思维。采用多媒体教学，文字加上声音、图片、动态图像，活跃了课堂，展现在学生眼前，身临其境，既有助于学生理解，又可开拓学生思维。例如：工科类教师对机械、力学的原理很难语言描述，上课时把已备的视频资料点播出来，学生即可豁然开朗；语言类教师可随时漫步于学生之中，和学生形成有效的互动；艺术类教师可将创作地点移到教室中央，拉近和同学的距离，方便师生之间的沟通。
　　2　教学空间的扩大
　　传统教学师生的教、学空间限制在一个教室里，学生接受知识的来源就有很大局限。利用网络，将教师上课广播出去，一则方便学生上课，再则减少了教师不必要的重复教课。特别受学生欢迎的课程和指导性讲座，还可通过广域网络传到远程教室。同时，还可将课程存储下来，供学生在网上任一地点再学习。学校领导也可随时检查教师讲课情况。例如：合班上课及学术性报告的人数比较多，一间教室往往不能解决问题，运用录播教室可实现在任意多媒体教室的观看。
　　3　教学时间的灵活、师生选择的开放
　　传统教学，都有课程的安排，学生在其时间内到指定的地点上课。学生在选修多科时，一旦课程之间时间冲突便不能兼得。如把教师授课录制下来，存于服务器，任学生课后随时点播，使学生有了自己编排的课程表，也便于学生课后复习。师生在打破空间和时间的约束后，师生之间的自由选择带来很大的空间。学生完全自由选择自己喜欢的教师。学校就可以选择受学生欢迎的教师，教学质量可大大提高。例如：我校的机械设计、概率与数理统计、材料力学3门国家级精品课程已进行全程网上直播，学生可随时通过校园网进行收看，点击次数达到近8000次。
　　4　教学课件制作成本的降低
　　录播教室建设之前，一节精品课前期需要两名摄像教师进行音视频的采集工作，后期需要一名编导教师连同课件进行非线性编辑，制作一节精品课的时间累计长达5～7小时。录播教室建成以后，一节精品课前期只需要一名导播教师实时进行音视频的处理和一名教师进行实时的录制，后期只需要一名编导教师进行简单的编辑，制作一节精品课的时间仅为2小时左右，时间成本大大缩短。
　　总之，随着教育的发展、科技的进步和教师应用现代技术水平的提高，多媒体教学方式必将在高校普及，录播教室系统以其全面的功能、独有的特色走进现代多媒体教学课堂，实现了多媒体教学设备的诸多功能，将普通的教室升级为影音、图文实时交互的教学环境，让学生更容易了解接受，提高教学效果。录播教室系统的开发，使多媒体教室管理更加科学、高效，具有广阔的应用前景，并将在现代化高校教育建设中发挥越来越重要的作用。
　　
　　参考文献
　　[1]耿建民，网络直播教室的设计原则与配置方案[J]，中国教育技术装备，2003，12

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