高清视频录制在结构力学课程线上教学中的应用

杨冬升，凌 静

(贵州师范大学 材料与建筑工程学院，贵州 贵阳 550001)

0 前 言

结构力学课程作为土木工程专业的一门重要的基础课，其线上教学深受教师们的重视[1]。新冠肺炎疫情期间，线上教学高峰期，视频播放出现卡顿、网络拥堵现象[2-3]。以教学的结构力学课程为例，从线上教学视频的录制软件、视频文件大小、编码方式出发，寻求解决以上问题的一种途径。视频的录制软件[4-5]有很多，本文拟从常用的软件特点着手，以期向同行教师推荐一款功能特点好、又容易操作的软件。而视频的帧数与编码方式[6]，又直接影响着最终视频文件大小和清晰程度。拟选用结构力学课程线上教学视频的一节，详细讨论视频帧数、编码方式，以得到文件小而画面高清的视频，减少同行教师对视频帧数、编码方式选择问题。

1 屏幕录制软件举例

屏幕录制软件有很多，本文介绍本校土木工程系教师常用的几种本地桌面电脑版屏幕录制软件。CourseMaker 2020作为微课录制软件(如图1)，能够输出2 K以上超清视频，但是不能调整录制帧数，不能控制视频输出的编码方式。FasStone Capture是一个小巧的截图软件，带有屏幕录制功能，可以调整录制帧数，但只能确定录制截面大小，不能确定视频输出尺寸、编码方式。格式化工厂5.2.1的屏幕录制模块，带有帧数选择，视频输出选择，但仍然不包括编码输出方式。

图1 CourseMaker 2020软件屏幕录制选项

屏幕录像专家V2019输出的选项众多，可以指定屏幕输出尺寸、视频画面录制帧数、视频输出类型、视频的编码形式，比如MP4的输出截面如图2所示。从图中可看出MP4以AVC(H264)编码格式最好，文件小文字清晰，具体在第二部分给出数据说明。经平时的使用对比，推荐屏幕录像专家V2019用于录制网上教学视频。

图2 屏幕录像专家V2019 MP4视频编码选择

2 不同编码对结构力学课程章节视频录制的影响

网络课程的视频格式很大一部分是MP4。MP4的编码方式主要有MPEG4(DivX)、MPEG4(Xvid)、AVC(H264)、HEVC(H265)这四种格式。本文以结构力学课程“6-1 力法的基本概念”这一节视频为例，录制不同帧数的5分钟视频，比较最终文件的大小、视频的清晰程度，见表1。表1是以屏幕录制专家V2019软件AVC(H264)的1桢、5桢、10桢、15桢、20桢作为录制输出对象，用格式化工厂5.2.1软件转化MPEG4(DivX)、MPEG4(Xvid)、HEVC(H265)格式得到对应的文件大小，但H265格式转换速度较慢。从传到超星学习通的手机视频来看，发现1帧、5帧模糊，10帧可接受，15帧清晰，20帧超清晰。表1中H264、H265的文件大小为DVIX、Xvid格式的30%～50%。故综合建议选择20桢的H264格式来录制视频，可保证视频的高清与文件较小的特征。

表1 MP4视频录制不同编码、帧数文件大小对比 单位：M

3 小而高清视频对疫情期间学生在线学习的影响

把表1的文件上传到疫情期间本校使用的超星学习通教学平台，看到20帧H264格式的结构力学课程“6-1 力法的基本概念”视频清晰度高。自疫情以来，线上教学期间，使用文件小而画面高清的视频、配上对应的PPT、PDF电子书，结构力学课程学生点击率高，回放比例高。据超星学习通统计数据显示，课程通过手机或电脑被打开次数已经上万。加入学生的QQ群以及在超星学习通上与学生交流，发现在上课期间，尤其在高峰期，文件较小而又高清(迄今超星学习通仅提供标清播放)的视频，点击率高，出现网络拥堵、视频画面卡顿现象更少。故文件小而画面高清的视频，对学生点击结构力学课程线上教学视频播放、教师录制重难点习题讲解视频，产生较好的促进效果，学生反映喜爱这种缓冲速度快的视频。

4 结束语

1)对本校土木工程系主要使用的屏幕录制软件进行比较，得出屏幕录像专家V2019功能性较好。

2)以结构力学课程“6-1力法的基本概念”为例，使用四种编码、5种帧数，录制视频，经在学校很多老师使用的超星学习通平台上传测试，优选出的20帧H264格式MP4视频，有着文件小而画面高清的特点。

3)学生在线上教学高峰期点击小而高清视频，能够缓解网络拥堵，提高教学效果，深受学生喜爱。

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