网络课程中视频质量的优化

杨爱华

【摘要】基于多机位录像的基本原理,通过分析影响网络课程中视频质量优化的关键因素,文章研究了网络课程中视频质量优化的各个环节,得出了合理的优化方案。

【关键词】网络课程;视频;优化

【中图分类号】G420 【文献标识码】A【论文编号】1009—8097(2009)08—0082—03

随着我国学习型社会的建设,远程教育越来越受到全社会的重视。远程教育是把教学内容通过计算机网络以网页的形式进行传送、呈现。远程教育的教学内容包含多个方面的内容,其中教学视频是其中重要的组成部分,也是最接近课堂教学的一种网络教学方式,网络教学视频有声画并茂、直观的特点。但目前网络课程中的教学视频部分还存在着不尽如人意的地方,这其中既有技术限制的原因,也有人们对网络课程中教学视频的认识不到位的原因[1]。本文着重分析了教学视频中存在的问题,并从拍摄、制作到网络诸多环节中,对视频质量的优化进行了分析选择。

一 教学视频中存在的问题

1 画面

教学视频中画面主要存在的问题有:整体画面图像不清晰,只能大概看到老师的形象,不能看清老师后面黑板上的板书以及多媒体投影上的字。这样学生在学习这节课程时就不能完全理解授课内容或者跟上老师的授课进度,影响教学的效果。画面不稳定,有跳帧或者马赛克现象。单机位录制的教学视频较多,即使是多机位录制,画面的切换也不符合电视编辑的规律,使学习者不能始终把兴趣点集中在画面上。

2 声音

教学视频中声音是非常重要的组成部分,没有声音或者声音不清晰,那观看者只能是看哑剧了。目前大部分网络课程的声音都不是很清晰,这和录制环境有很大的关系,一般网络课程的录制都是在老师上课的教室进行,普通教室的隔音、吸音、混音效果和专业的演播室相比还有很大的差距,造成教学视频的声音效果差强人意。

3 声画同步

许多网络课程教学视频的声画不同步,观看这样的视频往往叫观者不知所云,在理解教学内容的同时,还要分别跟上讲授者的声音和图像的节奏。造成声画不同步的主要原因在于后期采集、制作及压缩成网络视频的时候,各种参数的设置有误。

4 制作效率

假设以一节30分钟的网络教学视频为例,从准备拍摄到拍摄结束最少需要一个小时的时间,采集到非编需要40分钟,制作压缩约需5小时,这样一节30分钟的网络教学视频课就最少需要7小时。对一般学校而言,以100门网络课程为例,每门网络课程有4段教学视频,就最少需要2800小时,而一般学校也只有一两个电视制作的老师,这是一个非常巨大的工作量,所以需要寻找一种有效的方法缩短制作周期,提高制作的效率。

5 点播延迟

当我们在网络上点播一段视频的时候都需要一定的缓冲时间,这是因为网络的带宽有限。而视频点播相对于文字又需要非常大的带宽资源,这就造成我们在点播教学视频时有时会有一顿一顿的感觉,有时还因再次缓冲造成播放的暂停。当然如果在校内的局域网上点播时很少出现以上现象,但当非局域网用户进行点播时这种现象会非常明显,不利于教学资源的社会共享。

6 制作的意识

制作网络课程的老师一般更注重网络课程的其它内容建设,忽视了教学视频的建设。客观上课程内容的建设老师自己能独立完成,而教学视频需要教育技术部门的配合。无论是授课老师还是制作视频的技术人员,在拍摄制作教学视频过程中,绝大部分都是抱着完成任务的想法,没有从思想上认识到教学视频的重要性。

二 拍摄质量的优化

目前摄像机的记录介质主要有录像带、光盘、硬盘,摄像机的格式以DVCAM和DV居多,拍摄方式上主要分为单机位和多机位方式,拍摄场所分为演播室和普通教室。

1 记录介质的选择

录像带、光盘、硬盘这三种记录介质各有所长。从后期编辑的角度,光盘和硬盘记录介质上的内容导入非编的时间较短,只是相当于文件拷贝的时间。而录像带导入非编的时间较长,由于录像带是线性记录方式,所以录像带记录多长的内容,导入非编就最少需要多长时间。但如果是光盘或硬盘摄像机,拍摄的内容主要通过USB接口导入非编,一般的非编软件不能很好的识别,需要再次进行文件格式的转换,转换成AVI(DV),需要的时间和录像带方式相差不大,同时再经过一次图像格式的转换后,会对图像质量有一定的影响。对于光盘或硬盘介质的广播级摄像机,许多非编支持它的文件格式,但价格相对都较昂贵。而录像带记录介质的摄像机现在都带1394接口,也有较多的可选择性。

2 拍摄方式上的选择

(1)单机位方式

一般的网络课程多使用单机位拍摄方式。单机位拍摄方式只需要一台摄像机,一个摄像人员,摄像机架设在教室的最后,对着上课的老师拍摄,摄像机只需做一些简单的推、拉、摇等动作,把一节课从开始到结束完整的记录下来,加上片头片尾,压缩生成就可以加入网络课程中。这种方式成本较低,需要的人员也较少。但是由于是一台机器拍摄,镜头不能切换,对观看者来说,非常容易产生视觉疲劳,也不能完整地反应课堂教学的全过程。如老师和学生进行互动交流的时候,学生的镜头可能拍不到,也可能只拍到学生的背影。

(2)多机位方式

多机位方式一般由二到三台摄像机组成系统,通过切换台进行现场切换。多机位方式需要投入多台机器,同时也需要多人的投入,整个系统的正常运转需要四到五人。

根椐多机位系统的连接方式不同,分为CCU(或SDI)连接方式和1394连接方式。根椐录制场地的不同,可以分为演播室录制和教室的录制[2]。

CCU(或SDI)连接方式需要专门的演播室摄像机,这种摄像机需要带CCU(或SDI)连接专用接口,价格也较高,使用率低,只有在现场直播中才能发挥作用。一般的CCU(或SDI)摄像机由于不带录相系统,只能用于演播室中,相对于学校而言性价比较低。这种方式声音和图像分开拾取,进入录相机,可靠性高,图像质量也高,但系统的连接调试复杂,连接系统需要较长的时间。如只是在演播室固定使用时,一次连接,可以长期使用,如在不同的教室使用,则每次都需要搬运、拆装、调试,费时费力。

1394连接方式中的摄像机只要求摄像机具有1394接口,现在一般的摄像机,哪怕是家用摄像机都标配1394接口,都可以运用到这种方式中,使摄像机的利用率大幅提高。1394接口系统连接方式如上图1所示。

系统中,我们考虑的切换台是1394/DV切换台,输入方式为1394接口,输出可以是1394接口,也可以是复合/S端子/分量信号。其中,1394口的输出信号图像质量最高,复合/S端子/分量输出的信号则是经过DV信号转换而成。通过1394连接线连接摄像机的1394口和切换台的1394口。一般1394连接线最长只能达20米,如果距离较远可以通过1394中继器延长1394连接线,但要考虑1394接口的牢固度不是太高,1394连接中不宜使用太多的中继器,一个较为适宜,同时每个1394接口处都要有加固措施[3]。

由于1394接口传送的是音视频混合信号,当我们使用切换台1394口输出信号时,要考虑音频信号随着视频信号切换时同步切换输出。在系统中使用多台摄像机时,需要把多台摄像机的话筒放在同一位置,确保三台摄像机拾取的音频信号大小相同,在切换时,才能保证音频信号大小一致,不会随着不同机位的视频信号切换而带来音频信号的忽高忽低。

系统中音视频信号的录制可以考虑用带1394接口的录相带,如SONY 25P。录像带在后期制作时,还需非编采集,为了节省采集时间,可以考虑把现场切换的1394信号直接输送到非编的1394接口,边切换边采集,在采集这个环节就节约了近一个小时的时间,提高了效率。

从节省人力的角度,上述系统中(以三机位为例),切换人员是必不可少的,主拍学生机位(反打机位)的人员也是必要的。其它二个机位:一个机位拍屏幕,一个机位拍教师。其中拍屏幕的机位可以固定对着屏幕,不需要人员操作,主机位拍摄教师,这样就需要三个人。如果主机位使用SONY 190摄像机,190摄像机再配上遥控器,那么切换台的人员可以一边切换,一边遥控190摄像机进行简单的推、拉镜头动作,从而使整个系统的人员投入只需要二个人,大大节约了人力资源。

上图系统中1394切换台集成了4个小的液晶监视器,整个系统包含非编可以安装到一个小的转播架中,方便搬运,适合在不同的课堂进行拍摄。

从声音的录制效果看,演播室具有一定混音和吸音系数的设计,更有隔音效果的处理,所以声音更清晰。普通教室隔音的效果相对较差,所以录制中杂音较多。但是演播室里的灯光和装潢设计都不同于普通教室,所以不论是教师还是学生,初次进入演播室都有一种不适应的感觉,教师上课的表情、动作相对生硬,师生的互动明显减少。这种情况随着学生年龄越大越明显,小学生在演播室的心理障碍最小,所以精品课程的视频录制应该让教师和学生先在演播室试上几节课后再进行录制。由于演播室使用时间和次数的限制,更多的网络课程还是适合在教室录制,这就需要录制前对教室的门窗做一些简单的隔音处理,如有窗帘的情况下尽可能拉上窗帘,用棉花压在窗户和门边上,同时选择环境相对安静的教室。

三 编辑压缩优化

网络课程视频后期制作的流程:编辑、合成、压缩。编辑、合成需要授课教师的配合,压缩环节只需要设定正确的参数,计算机自动生成。

编辑主要是对教师上课讲错的地方或者出现口误的地方、也有可能是切换人员出现切换失误的部分进行剪辑。当然,授课教师为了整个课堂视频的质量,也可能要求在需要的地方加入效果图、效果音,特别是教师上课时,在屏幕上播放的视频或FLASH动画等,拍摄时可能由于光线的原因而使屏幕画面不是太清晰,就需要在编辑时,把原视频或动画直接编辑插入。为了后期编辑的方便,在现场拍摄结束后,再拍摄部分不同角度、不同景别学生上课的镜头,以便后期编辑中用于镜头的切换。在现场切换方式时,如果现场切换的信号直接采集进入计算机,要注意采集信号的格式。由于采集中所用的板卡和采集方式的不同,采集的接口和文件格式也有所不同,采集接口有1394、复合、S端子等,采集格式有AVI、MPG、RM等。最好使用1394接口方式采集成AVI,直接采集压缩成非AVI格式有可能在非编中不能直接编辑,还需要再次转换成AVI格式,耗费更多的时间。

合成主要是加片头字幕(课程名、执教者、单位)、片尾(录制单位、日期等)、片中需要的字幕注解、特技效果、保护版权资源所需加的水印等。需要存档时输出到录像带。

压缩是指把视频压缩成流媒体信号,如WMV、RM等。目前,通用的非编软件主要有EDUIS、PREMIERE,压缩软件有PROCORDER、小日本、WINAVI。其中PROCORDER、小日本可以作为EDUIS、PREMIERE的插件,在使用EDUIS、PREMIERE编辑完成后可以直接调用PROCORDER、小日本进行压缩。广播级的国产非编软件不太适合编辑网络课程的视频,因为它的压缩软件的编码方式不同,压缩成流媒体时,流媒体的图像质量普通不高。

WINAVI是一个独立的压缩软件,需要先通过EDUIS、PREMIERE生成AVI后,再进行压缩,使用WINAVI有可能出现声画不同步的现象,没有特殊的需要,一般不宜使用WINAVI方式压缩,耗时同时也有声画同步的问题。PROCORDER、小日本都可以把AVI转换成RM。在压缩质量上,小日本有一定的优势,图像相对清晰一点,但在压缩时间上,PROCORDER更具一定的优势。当然我们也可以选择其它的编辑软件和压缩软件进行编辑压缩。

四 网络优化

一般在内部局域网上,只需设立专用的视频服务器,网络调程的视频点播都很流畅。考虑到教育资源的社会共享,从互联网上点播教学视频资源时,需要对网络进行进一步的优化。除了设置专用的视频服务器外,还要有专用的100M接入线路,分别设置外网内网双IP地址,这样才能保证外网点播的流畅。

五 结论

通过以上的分析可以看出,多机位1394连接方式可以有效地提高视频拍摄的质量,通过现场切换信号直接同步输入非编可以节约采集的时间,通过后期编辑软件和压缩软件的合理选择可以提高最后流媒体的压缩效率和压缩质量。有了以上的各环节的优化,整个网络课程教学视频的制作质量和效率也会大大提高。

网络课程视频的录制、编辑、合成压缩需要多方面的配合,也需要多种技术的支撑。本文只是提供了一种比较合理的制作方案,运用这种方案可以在比较高的效率基础上使网络课程中的视频质量得到一定的优化。随着新技术的发展,以及大家对网络课程的重视和利用程度的普及,相信必将有更多的技术投入到网络课程视频录制的使用中,网络课程视频的质量也将越来越高。