智能型录播实验室建设方案设计*

徐 清，侯凤芝

（宁波大红鹰学院 现代教育技术中心,浙江 宁波 315175）

《国家中长期教育改革与发展规划纲要（2010－2020年)》提出“加快教育信息化进程”的要求，并制定了“到2020年基本实现教育现代化，基本形成学习型社会，进入人力资源强国行列”的战略目标。[1]为了更好地利用现代信息技术手段，加强优质教育资源开发和普及共享，进一步提高高等教育质量，服务学习型社会建设，教育部启动了国家精品开放课程建设工作（教高[2011]8号），并纳入“十二五”期间实施的“高等学校本科教学质量与教学改革工程”。国家精品开放课程包括精品视频公开课与精品资源共享课，是以普及共享优质课程资源为目的、体现现代教育思想和教育教学规律、展示教师先进教学理念和方法、服务学习者自主学习、通过网络传播的开放课程。[2]

针对视频公开课建设项目，教育部还特别制定了视频公开课拍摄制作技术标准 （教高司函 [2011]105号文件），包括录制场地、录制方式及设备等前期录制要求，视频信号源、音频信号源的数据采集技术指标，后期制作、网络传输基本技术规范等。[3]根据要求，在视频制作过程中，要求视频制作者应根据课程内容，尽量采用多机位拍摄，机位设置应满足完整记录课堂全部教学活动的要求。摄像机要求不低于专业级数字设备，推荐使用高清数字设备，录音设备采用若干个专业级话筒，以保证教师和学生发言的录音质量。

一、现有录播手段存在的问题

目前，我校采用奥维亚 （AVA）科技公司开发的PROPRE 9移动式录播系统进行视频课程的录制与网络直播，其结构如图1所示，包括系统前端、管理端和播放端，主要由录播主机、音视频信号采集系统（包括教师摄像机、学生摄像机、VGA信号采集）、管理电脑、远程客户端（视频直播/点播）等几部分组成，具有同步录制、实时直播、在线点播、远程导播和后期编辑等功能。

图1 移动式录播录播系统拓扑

学校现有的录播系统主要用于精品课程录像、视频会议、网络培训、专家讲座等视频的录制与网络直播，并在全校范围内推广应用，拍摄的视频资源经后期处理后上传至学校专用的资源服务器，并提供师生在线点播观看。现有录播系统基本能够满足教学需要，但与精品视频公开课技术标准尚有一定差距，无法满足视频上网的更高层次要求。

与教育部视频公开课所要求的技术标准相比较，如表1所示，现有录播系统在录制场地、视频录制模式、音视频采集方式等方面存在以下不足：

表1 现有录播系统与视频公开课拍摄技术标准对比表

1.录制场地不固定，难以保证设备安装的安全和信号的稳定

拍摄场地不固定，容易造成设备不必要的意外损伤，不能很好地保护录播主机。如地面视频线、音频线、网线布局错综复杂，容易造成线缆移动接触不良；接口频繁拆装造成接触不良，频繁地移动容易降低设备的使用寿命。

2.现有的拍摄场地不能充分保证视频的质量

普通的教室采光和隔音效果较差，录制的视频画面质量不高。

3.现有的单机位—手动导播模式无法满足现场的交流和互动

在教学过程中，教师需要写板书、操作电脑、与学生交流等，视频拍摄时则通过控制摄像头的移动控制画面，但是频繁地移动画面，容易使观看者产生视觉疲劳，影响视频美观。此外，操作人员在进行手动导播时，由于单机位操作，使得工作强度加大，容易手忙脚乱，出现切换不及时、视频定位不准确、教师走出摄像范围等情况。

4.现有的设备不能满足高质量的视频录制需求

视频拍摄的质量不单单取决于操作人员水平的高低，更受到硬件设备的影响，高质量的拍摄设备在画面清晰度、移动定位的平顺性、光线变化反应速度、对焦速度等方面都有很大的优势，这些正是我校现有设备所不足的。

5.现有的设备难以满足高质量的音频录制需求

优质的录音对于视频来说是不可缺少的，我校现有的录音设备只能满足普通音频录制需求，存在音域不广、降噪不强、音质还原不够等问题。

6.现有设备无法满足未来的视频文件存储需求

根据我校网络课程建设目标规定，通过5年左右时间的建设，使大部分本科主干课程建有网络课程。我校现有网络课程200余门，按现有网络课程视频录制安排和现有设备拍摄的画面质量来计算，共需要约1500G的磁盘空间。随着网络课程数量的增加，按照教育部要求采用高清技术标准拍摄，磁盘空间需求必定翻倍甚至更多，将使得原本紧张的服务器资源更加匮乏。

随着学校教育信息化的不断推进，优秀的教学视频上网已提到议事日程，参照教育部视频公开课技术标准建设专用录播实验室已迫在眉睫。

二、智能型录播实验室建设方案设计

1.录播实验室的场地与环境要求

依据教育部精品视频公开课拍摄技术标准，录播实验室场地、环境参数按照以下标准设计：

（1）面积约为50平方米的专用录播教室，6平米左右导播室，预留双层玻璃视察窗。

（2）房间内装饰尽量简朴，墙壁颜色应尽量选用中性、非白色的色调，如浅灰、浅蓝等。避免在室内陈设镜子、悬挂艺术品、放置植物花卉等。否则这些与教学内容无关的背景信息会在摄像头转动或变焦时产生干扰，造成图像编码质量的下降。

（3）录播室的光源采用非直射三基色灯或日光灯，不宜采用自然光照明。若有大的窗子，可用厚的吸音窗帘遮盖。讲台区域采用分区管理光照区域，投影屏幕的前面设置可调光源，避免强光穿透投影仪和投影屏幕之间的投影区域。同时，在讲台上方设置一个灯光区域，在四周的天花板上设置适当的筒灯，以调节讲台的光线，使之更柔和，亮度更均匀。

（4）录播室墙壁采用木质穿孔复合吸音板做简单的隔音处理。

（5）为专业设备提供一个电源插座，不和其他外围设备，特别是大功率设备（如空调、音箱等）共用一个电源插座。电源线和网络传输线布到终端设备放置的地方，而且应使用导管或墙内布线，保护线缆及人身安全；强电和弱电采用非并行布线，以免产生电源干扰，如环境不允许，则需要做屏蔽保护，并采用不中断电源系统（UPS）。

（6）室内应保证为 15～25℃的室温，60%～80%的湿度。保持室内的合适温度、湿度是保证系统可靠稳定运行的基本条件，为保证室内的合适温度与湿度，室内可安装空调系统、干燥箱和加湿器等，以达到加热、加湿、制冷、去湿、换气的功能。

2.智能型视频录播系统结构设计

智能录播系统是高校课程建设与展示的最科学、最高效的应用平台。[4]鉴于精品课程/网络课程教学录像的制作需求，以及现有录播系统存在的不足，在综合分析学校对教学视频资源质量需求的基础上，我们采用基于网络的智能型视频录播系统，其结构如图2所示。

图2 智能型视频录播系统结构

基于网络的智能型视频录播系统具有管理方便、人性化设计、制作效率高、扩展功能强、支持交互教学等优点，其结构主要由录播服务器、视频采集、图像跟踪系统、音频采集输出模块、导播功能、网络功能等六部分组成。

（1）录播服务器

录播服务器的主要功能是将摄像机所采集的视频源与教师机上的VGA视频源进行单流或多流模式的录制，并同时采集声音，实现同步录制、实时播放。录播系统具有录制、直播、点播、导播等多种功能，鉴于教学的多种需求，智能型视频录播系统应同时具有手动导播和自动导播功能。手动导播功能适合精品课程、专家讲座、网络会议等视频录制，在后台导播人员通过实时导播平台，实现视频与画面信号之间的切换，并实时编辑生成视频文件。自动导播需要配合图像跟踪系统和设定的导播参数进行工作，所实现的导播优点为切换速度快，定位精准，但形式比较单一。全自动化智能导播功能，能够满足大量的课堂教学视频的自动录制存储，不需要人工干预，适合累积大量的教学资源，便于教学资源的广泛利用，提高教与学的质量。此外，录播人员可以使用管理电脑登录服务器管理界面，通过手动导播平台对摄像机进行拍摄方向和拍摄距离的调整，还可以对话筒的音量进行精确控制。

（2）视频采集

主要以摄像机采集和教师电脑VGA信号采集为主，并可根据需要选择单流模式或多流模式进行录制。单流模式可采用手动导播或自动导播方式进行，单流模式的优点在于所录制的单画面视频能被绝大部分的第三方播放器所支持。而播放多流模式（即一个视频文件里同时有两路或两路以上的视频源）拍摄的视频文件需要采用专用播放器，采用不完美支持多流视频播放的第三方播放器播放时，会发生只播放一路的视频文件的问题，应用范围受到局限。

（3）图像跟踪系统

图像跟踪系统能够自动、准确地定位教师、学生、板书的位置，并实时地跟踪教师、学生、板书，保持教师、学生特定画面或预置的图像取景范围。通过辅助摄像机和拍摄摄像机完成自动跟踪录制功能。辅助摄像机是图像识别专用的，拍摄摄像机拍摄现场活动，由跟踪系统控制云台移动来自动跟踪目标。

（4）音频采集输出模块

音乐和语言的清晰度是衡量音质的重要指标，以确保音质为前提，音质主要取决于失真度和传输频率特性。采用专业级话筒，可降低失真和增加传输频率的稳定性，达到视频公开课所要求的无明显失真、放音过冲、过弱、音频信噪比不低于48db、无交流声或其他杂音等缺陷。此外，音频处理器可以针对不同使用功能的声学特性要求进行场景（如会议、演讲、课堂录像等）编辑存储，根据现场使用情况选择与之符合的声场程序，从而达到良好的听音输出效果。

（5）网络功能

通过智能录播系统，可以实时网络同步直播（如网络会议、重要演讲、课堂专家点评等），使观看者不需要在现场就能看到实时的现场画面，只需要一台联网的PC机，在浏览器中输入录播服务器IP地址，点击直播页面就可以观看现场直播。另外服务器增加了常规应用的扩展功能，比如网络在线点播功能、相关文档打包下载、视频的点评和投票等功能。

3.资源存储服务器配置

由于视频资源的存储容量大，因此其存储介质应采用大容量存储空间的服务器或磁盘阵列 （如IBM DS系列），并提供在线点播服务。另外，将资源存储服务器与学校现有的网络教学平台进行无缝链接，方便课件与视频互相调用，加快了资源的更新速度和使用频率，有利于解决视频点播人数过多而产生服务器响应慢等问题。另外，在服务器备份的基础上，将处理过的视频保存在移动硬盘上或刻盘保存，方便日后查询调用。

三、小结

学习国外精品视频公开课的运作模式，加强学校的精品课程和视频公开课建设是大势所趋。建设专用的视频录播室，采用智能型录播系统录制高品质教学视频，是学校开展视频公开课建设和实现教育信息化的基础条件。加强硬件建设的同时，学校应努力提高相关技术人员的专业技能，依照精品视频公开课拍摄制作技术标准，统一组织主讲教师及有关技术人员进行培训，以保证视频拍摄和制作质量。作为一名专业技术人员，努力提高自己的业务水平，以公开课的技术标准为基准，制作出高质量、受众面广、社会反响好的视频课程是今后的努力方向。

[1]国家中长期教育改革与发展规划纲要(2010-2020年)[EB/OL].http://www.gov.cn/jrzg/2010-07/29/content_1667143.htm.

[2]教育部关于国家精品开放课程建设的实施意见（教高 [2011]8号）[EB/OL].http://news.jingpinke.com/details?uuid=e82db6a3-133a-1000-b350-e724242786ee&objectId=oid:e82dfc72-133a-1000-b387-e724242786ee.

[3]视频公开课拍摄制作技术标准[EB/OL].http://news.jingpinke.com/details?uuid=165530f9-1345-1000-9b9d-22f745f72788&objectId=oid:16580282-1345-1000-9cfd-22f745f72788.

[4]朱剑平.录播型多媒体教室的建设探讨[J].中国教育技术装备,2010,5(15):81-82.