情景模拟教学实验室多媒体系统建设

王仁云

浙江行政学院 浙江杭州 311121

情景模拟教学实验室多媒体系统建设

王仁云

浙江行政学院 浙江杭州 311121

多媒体技术为情景模拟教学的实现提供了良好的技术支持。在情景模拟教学实验室的建设过程中，多媒体系统的设计和集成是一项重要内容。在研究了视频流媒体基础理论的基础上，论文分析了系统需求，明确了系统应具备的功能，提出了视音频录播点评系统整体构架，并整合现有的不同来源的流媒体节目，实现情景模拟教学中视音频的切换、录制、播放、回放、点评、刻录等功能，以高效、稳定地完成情景模拟的多项教学需求。

情景模拟；多媒体系统；系统设计；系统控制；干部教育

自20世纪90年代至今，建构主义理论、多媒体技术是教育领域备受关注的热点问题，而深受人们的讨论和研究。多媒体计算机及网络所具有的技术特性，为建构主义的实现提供了物质基础和技术支持，使得建构主义所倡导的学习环境的“情境”“协作”“交流”和“意义建构”等基本属性能够得以实现。情景模拟教学就是在建构主义学习理论指导下结合现代技术而形成的教学方法之一。

一、情景模拟教学实验平台建设的背景

目前，领导干部面对媒体、网络、大众以及参与国际交往等活动日益频繁。为了进一步提高领导干部的综合素质和应对媒体的能力，以建构主义教学理论为指导的情景模拟教学在这些方面可以起到很好的培训作用。情景模拟教学是指创设教学内容所需要的接近实际工作或生活的场景，由学员在这种场景中分别担任不同角色。教师在一旁进行指导、分析，并做出最后总结的一种虚拟实践性培训方法，以培养学员从多角度、全方位考虑问题的思维能力和处理临时矛盾的应变能力。这种方法让学员身临其境，突出操作性、讲究趣味性、注重实效性、兼顾学理性，具有理论与实际高度结合、教师与学员高度投入、学员自身管理经验与模拟情景高度融合等特点。

根据我院教学改革要求，结合干部教育中开展“领导干部与媒体沟通”专题培训的必要性和紧迫性，筹建情景模拟教学实验平台成为当务之急。要充分发挥该实验平台的功能，保证良好的教学效果，应该有现代的多媒体实验技术设备作基础，以实现情景模拟教学中的一种准现实的独特优势。

二、情景模拟教学实验平台多媒体系统需求分析和功能模块

我院情景模拟教学实验室主要用于新闻发布会、演讲、圆桌会议、无领导讨论、会见、专栏访谈、网络访谈等各种媒体沟通情景的模拟，所以设计以开放式、多功能的平台为目标，遵循先进性原则，安全可靠性原则，可扩展性原则，开放性，兼容性原则，可维护性原则。

本系统以数字电视制作与播出为技术背景而集成的一个综合应用系统，涉及数字信号处理、数字摄录、计算机图形图像学、计算机编解码、流媒体技术、非线性编辑、网络控制、无线控制等现代多学科的技术。图1显示的是情景模拟教学实验室的基本拓朴图。通过需求分析，结合我院实验室的总体规划和工程设计，规划出如图1中表示的功能模块：摄像系统、扩声系统、录制点评系统、远程调用系统、显示系统、中控系统等。

图1 情景模拟教学实验平台多媒体系统拓朴图

上述的各个功能模块既相对独立，又互相联系，为整个平台多媒体系统的有机组成，所以在系统集成时既作了整体的考虑，又根据各自的特点作了具体的分析和设计，下面分别阐述各模块的功能实现。

三、情景模拟教学实验平台多媒体系统的实现

1.摄像系统

实验室有访谈区、圆桌会议等多个物理区域，所以应根据不同的区域设置摄像位点，并作适当预留。考虑到操作人员不够的实际情况，选用具有自动跟踪功能的高标清摄像机作为摄像设备。

目前从高标清摄像机摄取的2路视频信号输入AV矩阵经过切换台(还有其他AV信号接入)送至点评主机，以方便节目录制；为了避免切换台在切换视频信号的过程中出现跳帧等现象，设计时增加了同步信号的回传，以达到切换过程中的画面流畅。摄像机支持遥控和联控功能：AW-RP 555MC综合控制器可以控制多达5路摄像机，并通过R-232接口与快思聪及台电主机相连，以达到摄像机与手拉手数字会议发言系统的联动，摄像机可以通过发音话筒自动跟踪主持人或嘉宾的活动。设计构成如图2所示。

图2 实验室摄像系统的设计框图

2.扩声系统

音频系统主要由YAMAHA调音台、功率放大器、PDCII、反馈抑制器、均衡器以及置于演播室内的线阵列扬声器等组成。用户可使用中控系统对总音量进行控制，或用调音台对音量音质进行细致地调整。目前输入调音台的音频源包括：通过信息面板的手持话筒、会议系统主机、无线话筒、DVR录像机的音频、DVD播放机的音频、VDCAM录像机的音频、点评系统的播放音频、有线电视的音频及三楼远程监控中心的音频信号等，以满足不同的音源的播放需求。

3.录制点评系统

以计算机数字录制系统为主要设备。利用计算机图像处理功能,实现实时录制、打点和即时回放的功能,有利于专家点评的实时效果和互动效果。为了对节目作进一步处理,并考虑我院现有的使用格式,还选用DVCAM数字录像机以及非线性计算机编辑系统作录制设备,以利于进一步作后期制作。为了得到良好的视频录制质量和现场视频效果,该系统充分利用多路视频输入信号,经过视频矩阵和视频切换台实现多路信号的切换输出,并通过TV-Writer系统进行录制和回放点评。

(1)视频源

多路复合视频信号包括实验室2路摄像机信号、信息面板中7路视频信号、DVD播放机、DVR、DVCAM等视频播放信号、有线电视信号及三楼远程控制中心视频信号等先进入视频矩阵，通过切换可以为TVWriter、多台监视器、多台电视机及切换台提供视频信号。其中提供给TV-Writer的信号用于录制和回放，提供给监视器的信号用于控制室内监控，提供给电视机的信号用于实验室的观看，提供给切换台的信号用于录制和播放视频的选择。

(2)视频录播点评系统

视频录播点评系统是以Ideal TV-Writer视频录播点评软件为核心、以点评工作站为基础，与触摸显示单元相结合的多媒体计算机智能控制系统。能实现视频文件录制及实时视频的点评功能，并支持多路视频输入，可以完成多种DVE的效果。根据我院应用实际，对该系统的界面和功能进行了定制。

①录制功能：Ideal TV-Writer系统具有4路视频输入功能，可以配合节目需要完成多点连线节目的播出需要，增加节目的互动性。在视频录播点评系统的录制控制界面中点击“课程设置”，可以预设各节目名称，并可以随时修改和删除节目。点击“开始录制”可以录制所需的节目。在录制过程中，可以随时点击“创建关键帧”以创建关键帧，为后续的回放点评做准备。为了避免在创建关键帧时已经错过了所需要的画面，可以任意设置回放的提前量，如提前2秒或更多。录制过程中不同的视频源经切换台切换，可以录制成满意的视频流。

②回放和点评功能：在视频回放和点评界面中,可以调用刚刚录制的节目马上回放,也可以调用以前录制保存的节目。回放点评过程中，如果点击已经创建好的关键帧,则视频直接从该关键帧起播放或按照已经设置的提前量进行回放。点评时可以暂停画面,并通过“画笔”对静帧进行画圈、画线等操作,方便点评和讲解。

③录制和回放点评的控制：视频录播点评系统的操作界面采用了2套触摸屏，1套位于控制机房，另1套置于实验室点评老师的座位，2套触摸屏处于同等优先级，以控制录制和回放等操作。实际操作时，点评老师可以作为主控者，主导关键帧的选择以及视频的回放，技术人员在机房内加以辅助操控。

4.远程调用系统

情景模拟教学实验室和另一会议室的录制节目可以通过远程相互调用，以供“异地”回放和点评。实验室和会议室分别用1台Ideal TV-Writer视频录播点评系统进行录制和控制。为了将上述2个场景的节目共享，在设计时允许2台服务器通过网络相互调用保存的节目，以实现“异地”的远程回放和点评。在操作界面“选择数据服务器”的下拉菜单中选择“远程”即可调用另1台服务器的节目，并像在本地操作一样实现节目的回放和点评。

5.显示系统

为了满足观众席上观众更好地观看节目，以及专家点评的需要，允许现场播放和实时回放这些视音频。实验室功能区域较多，采用可移动的大屏幕彩色液晶(或等离子)电视机进行现场的画面播放，不同角度的观众可以选择自己最佳的角度来看电视机的画面，以充分体现临场感和实时感。

现场的实时播出画面通过复合信号输出，而节目回放时可以通过VGA信号实现输出。设计中，考虑了众多的输入信号如TV-Writer视频录播点评系统信号、DVD、DVR、SONY录像机、有线电视信号、多媒体教学系统的信号、外接的电脑信号等，通过切换都可以显示。当我们在进行教学活动时，事先需要介绍主题背景材料或为了渲染气氛等，均可以安排实现。

6.中控系统

一个完备视音频系统中除了要有显示、扩声、信号切换等系统,还必须要有集中控制,这样才可以将各自独立的系统集中起来,统一管理,形成一个有机的整体。利用快思聪(Crestron)无线遥控技术对多个设备进行集中控制,以满足实验室中多种设备的有效使用。快思聪的遥控功能通过无线触控板进行操作,其功能可以根据需要而进行预设。根据我院实验室的系统要求,我们在主菜单中设置了“视频信号切换”“电脑信号切换”“DVD播放器”“SONY录像机”“PIONEER录像机”“大屏控制”“音频控制”“电源管理”等8种操作子菜单。通过主菜单界面中点击相应按钮可进入相应子菜单,以控制各种设备的使用。

四、情景模拟教学实验平台多媒体系统的应用

2009年下半学期，我院情景模拟教学实验平台正式建成并运行。以访谈节目为例，台上为主持人(可以特邀)和几位嘉宾(学员模拟)，围绕热门话题进行访谈对话；台下为观看的学员，可提出问题和嘉宾或主持人进行讨论。2台摄像机分别跟踪台上和台下的场景，其中1台专门跟踪主持人和嘉宾的画面，并采用了话筒与摄像机的自动联动功能，也就是当台上有一话筒被按下讲话时，摄像机可以自动跟踪到该画面，当另1话筒被按下后，原有的话筒被切断，摄像机自动地跟踪到新的画面。通过控制机房内对不同的视频源切换，实验室内的电视机和大屏等离子显示屏会实时显示台上主持人和嘉宾以及台下的学员的画面，既生动又丰富。当访谈节目结束后，点评老师对刚才的节目进行实时点评，并可随时调用刚才的视频画面。通过多次的教学实践，该多媒体系统可以胜任我院情景模拟的教学需求，达到预期的目的。

总之,情景模拟教学实验室的建成并投入使用,大大改善了我院的教学条件,有利于我院更好地发挥主渠道作用,进一步提高我省领导干部媒体沟通的能力；也有利于我院更好地提升教学品质、打造教学品牌。

[1]贠丽萍.基于建构主义学习理论的多媒体网络教学[J].电化教育研究, 2008，7：69～71

[2]戴子刚.论情景模拟教学[J].中国校外教育,2008,8：764

[3]吴卓琪.干部培训的互动式教学研究[D].华东师范大学，2006

[4]田丹.谈教育培训中的情景模拟教学[J].辽宁师专学报(社会科学版)，2008，4：100～109

The construction of multimedia system in situational simulation teaching lab

Wang Renyun
Zhejiang college of administration, Hangzhou, 311121, China

The rapid development of the multimedia technology provides the good technique support for the situational simulation education, and the design and integration of the multimedia system is a very important program in the construction of the situational simulation education lab. The paper elaborates the basic theory of video streaming media, the demands of the user and the system functions. It proposes the whole frame of the video recording and casting scheme, propounds the integrated truss of program sources originated from different ways, and realizes the video switching, recording, broadcasting, playback, CD burning and etc., implements efficiently and steadily the demands of the situational simulation education in the training of the leading cadres.

situational simulation education; multimedia system; system design; system control; leading cadres’education

2010-03-09

王仁云，硕士，工程师。