课堂网络录播系统的设计及实现

谭广化

摘 要：随着信息技术的发展，国家对高校课堂网络录播系统的投入逐渐加大，但现阶段其设计与实现并没有取得理想中的效果，文章将对此问题进行深入分析，为实现经济投入高效转化为课堂网络录播系统的成果而作出努力。

關键词：课堂网络录播系统；总体设计；设计细分

前言

高校课堂网络录播系统是经济和信息技术高速发展的衍生物，对高校教学实践有不可忽视的作用，使学生可以更充分地了解有代表性的教学资源，但其现阶段设计与实现的发展仍存在诸多障碍。

1 课堂网络录播系统的设计及实现研究的背景意义及现状

进入二十一世纪后国外开放教育得到重视并以迅猛的速度开始传播，麻省理工学院最先发起开放课件的运动，随着社会影响的逐渐扩大，以为实现世界各地提供所需优秀资源为目的的课件联盟门户网站成立，MOOC（慕课）概念出现，斯坦福大学的《人工智能导论》免费课程实现了被世界各地近16万人注册，引起国内外教育界轰动，国内外优秀学府纷纷加入。受国外开放教育的影响，我国教育部启动了国家精品课程建设项目和质量项目，申报课程要在提交相关教师的现场教学录像作为前提，这在一定程度上对课堂录像提出了更高的要求，如何能够在现有条件下制作出高质量的优秀课教学录像，成为现阶段制约其发展的首要问题。传统教学录像主要采用电视录制的方式，不仅需要花费较多的人力物力和时间进行前期拍摄和后期加工制作，而且对正常的课堂教学也会有很大程度的干扰，特别是针对计算机屏幕教学内容的录播更是影响了录制效果，随着人们的不断探索，利用流媒体技术和宽带网络使实现课堂网络实时录播成为可能[1]。

由于国外相关研究相对我国较早，所以其研究成果略显丰富，例如将DSP组件和VGA采集卡应用于系统中，对录像系统及多媒体服务器、课堂教学效果信息反馈系统等进行了深入分析，特别是针对存储介质和接口的设计更有力的推动了系统自身的人性化和自动化；我国积极吸取国外先进经验，企业研究所也取得了一些令人振奋的成果，例如江苏科建集团的远程实时教学平台、北京翰博尔的网络录播系统、上海卓越的全自动录播系统等，有力的推动了我国课堂网络录播系统的发展[2]。

2 课堂网络录播系统的设计及实现的相关理论及现实技术

系统难点主要在于电视制作环节，所以在设计与实现的过程中要注重以下理论：摄像构图方面不论是九宫图还是黄金分割构图都要以完美准确地表达画面内容为重点；拍摄方面处理好人、物的时空关系注重形象的塑造；在景别运用方面注重全、远、近景的灵活切换；在编导与剪辑方面注重内容的取舍，实现画面流畅全面[3]。在技术方面，现阶段主要应用的为以流的形式在网络传播途径中传播视频和多媒体相关文件解决实时传输问题的流媒体技术和对信息量巨大的视频图像进行占用空间缩小的视频压缩编码技术，除此之外通过对视音频信号类型和接头进行材料更新和设计升级的视音频信号的传输技术，在经验和探索中逐渐发展的电视制作技术方面也有大幅度的提升[4]。

3 网络录播系统的实现

现阶段我国三家卓越的网络录音系统主要包括上海卓越、北京翰博尔和南京高盛，其实现了对整体系统模型的设计，根据其在各方面取得的突破，进行我校的网络播录系统设计。

3.1 “课件型”和“板书型”细化

“板书型”信源主要包括教师、黑板、学生摄像机，会议话筒，无线麦克，教师计算机，软件为教师端抓屏软件，控制部分为特技切换台、录波主机等，翰博尔录播软件豪华版在应用过程中发挥了重要作用，在硬件系统成功连接后，所有软件有进行运作的可能，软件和录播主机、总控、直播服务器等在软硬件相互协调的前提下实现整体运作。“课件型”信源相对简单，摄像机种类只包括教师摄像机，无线麦克也可以摄取，控制部分主要指调音台，录音部分软件变成翰博尔录播软件标准版，从整体构成上看教师机摄像机与录播主机共同使用一台计算机设备，所以要想实现正常运作要配备教师摄像及音频的采集卡和流媒体编码 。

3.2 主要设备和软件的分析和选型

以收集光学图像信号为主要功能的摄像机其指标主要包括信噪比、清晰度、白平衡等，但受到资金条件的限制彩色标清摄像机是首选，由于教师摄像机的特殊性，在“板书型”要选择三可变一体机，索尼EVI-D100P可以满足要求，而学生、黑板摄像机采用索尼SSC-DC493BP搭配腾龙13VM550T；“课件型”要选择索尼SSC-DC493BP与腾龙13VM550T搭配的方式。以采集视频和音频信号为主要功能的视音频采集卡，要选用单路标清模拟形式，ViewCast公司的Osprey210成为首选；在多个视频画面中实现切换是特技切换台的主要功能，根据需要其路数不得低于4通，选择Datavideo公司的SE-500模拟标清切换台，调音控制台选择Behringer公司的XENYX802。

3.3 录播教室选址及改造

通过综合分析教学建筑的隔音、遮光效果和与播控室的位置关系，最终决定将播音教室选址在多媒体教学楼的四层四个教室，并对灯光、桌面板、黑板进行了改造，例如将讲台上方的照明灯关掉，重新设计安装基色灯；对桌面板按照液晶书写屏的大小进行重新定制等。

3.4 系统施工

系统施工是一项比较复杂的工程，首先要对线缆进行选型和敷设，例如视频线缆选择SYV75欧-5，音频线缆选择RVVP2×0.5等，并根据401至404与播控室的位置关系进行明敷和暗敷，“课件型”教室敷设相对于“板书型”敷设更简单，教师摄像机敷设位置与线路构成与401基本相同；然后对设备软件和硬件进行安装，BNC接头和RCA接头是主要选择的接头类型，并进行逐个人工焊接，安装过程中要注意硬件的连接性，不然所有软件都不可能正常运作。

3.5 系统的调试

摄像机、调音台、软件功能三方面的调试是系统调试的主要方面，在摄像机方面主要是通过监视器对摄像画面进行监控，使画面质量有保证，但由于监视器在总控室所以要对监视器进行拆卸，在四个教室分别进行，调试后将监视器放回；在调音台方面要根据多数教学事实进行调整，确定最符合教室环境的音频控制，并对调节幅度准确掌握；软件方面首先要确保各软件在正常情况下能够独立运作，并在此基础上保证在现有计算机数量的前提下进行软件操作。

4 结束语

文章对高校课堂网络录播系统的理论、现代技术应用状况、整体设计、实现方式等各方面进行了分析阐述，但由于本人个人知识水平和研发经费有限，研究仍存在一些问题，例如对流媒体编码方式并不是最先进的H.264，没有采用符合未来发展趋势的高清摄录设备，对教师摄像机的控制没有采用硬件控制方案，互动设计还存在不完善方面，会偶尔出现死机情况等需要后续研究进行改进。高校课堂网络录播系统的应用已经成为必然趋势，虽然现阶段全自动设计仍然存在一些问题，但其高效率的特点仍然给工作学习带来不可取代的便利，所以未来一段时间内对其针对性的研究不会停止，随着研究的逐渐深入，未来课堂网络录播系统的质量与效率将实现平衡。

参考文献

[1]张志刚.高校课堂网络实时录播系统设计与实现[D].石家庄：河北科技大学，2014.

[2]张志刚，白然.高校课堂网络录播系统的设计与实现[J].电子测试，2013，11（22）：105-107.

[3]孙幸成.高校课堂网络录播系统设计的理论基础分析[J].信息系统工程，2014，6（20）：72-75.

[4]吴洋.多媒体教学录播系统的设计与实现[D].成都：电子科技大学，2012.

[5]徐冰.独立学院电化教学管理及录播系统的设计与实现[D].长春：吉林大学，2012.