解析多層次云平臺錄播系統(tǒng)的設(shè)計
來源:《現(xiàn)代教育技術(shù)》 作者:趙祥好方小凡王鵬 編輯:航行150 2015-12-10 10:05:19 加入收藏
信息技術(shù)的發(fā)展給現(xiàn)代教育帶來了發(fā)展動力,為現(xiàn)代教育提供了更豐富的信息資源與工具信息技術(shù)對黨校教育的影響不可估量,信息技術(shù)的應(yīng)用已成為現(xiàn)代教育技術(shù)的特征之一,以至于在某些場合中,信息技術(shù)和現(xiàn)代教育成了同義詞。隨著云計算技術(shù)的發(fā)展,基于分布式課程錄播系統(tǒng)的云錄播平臺,可以根據(jù)黨校各類課程的特點,分層次搭建在線學(xué)習(xí)平臺和資源共享平臺,滿足學(xué)員個性化、自主化學(xué)習(xí)的需要。
一:云平臺錄播系統(tǒng)的系統(tǒng)組成
當(dāng)前常見的課程拍攝模式有很多種,主要有專業(yè)的演播室級拍攝系統(tǒng)和全自動錄播系統(tǒng)。但這兩種系統(tǒng)目前都無法在學(xué)校所有教室里統(tǒng)一安裝,不可能大規(guī)模普及。主要原因在于:一、使用專業(yè)演播室級的人工導(dǎo)播,多機位方式拍攝,雖然可以提供高質(zhì)量的教學(xué)素材,但人力資源消耗比較大,需要數(shù)個攝制人員和多臺專業(yè)的攝錄設(shè)備,有的還要后期編輯處理,環(huán)境要求也比較高。全人工拍攝無法實現(xiàn)大規(guī)模教學(xué)視頻的錄制及資源積累。二、傳統(tǒng)自動錄播模式建設(shè)成本高。傳統(tǒng)自動錄播模式中每個拍攝教室需要一臺錄播主機,用于視音頻信號處理壓縮,每套10萬左右,要在全校幾十間多媒體教室普及安裝,僅此一項就要數(shù)百萬元。因此根據(jù)實際教學(xué)需要,通過網(wǎng)絡(luò)共享錄播主機,打造云平臺、多層次的全自動錄播系統(tǒng),將公用核心設(shè)備錄播主機放在云端,既解決了攝制人員不足的問題,又大大降低了建設(shè)成本,使得每間多媒體教室轉(zhuǎn)變?yōu)殇洸ソ淌页蔀榭赡堋?/p>
云計算是基于Internet或者Intranet的計算解決方案,它把原來分散的資源集中到一起,實現(xiàn)計算能力的聚合,然后再把這些計算能力分配給各種應(yīng)用[4]。云平臺錄播系統(tǒng)將所有教室的錄制信息流程進行了全新分配,把需要教室端處理的信號放在教室處理。如跟蹤系統(tǒng)、視音頻壓縮編碼等,不需要在教室端處理的信號放在云端,如信號的調(diào)度,錄播鏡頭切換策略的實現(xiàn)和直播、點播的信息發(fā)布等,各類設(shè)備各司其職、按需分配,實現(xiàn)功能的優(yōu)化組合。
1:云平臺錄播系統(tǒng)的整體框架
云平臺錄播系統(tǒng)整體構(gòu)架可以分為三個層次:基礎(chǔ)設(shè)備層、核心設(shè)備層和終端接收層。基礎(chǔ)設(shè)備層主要負(fù)責(zé)前端信號的采集。主要設(shè)備包括:教師攝像機、學(xué)生攝像機、教師和學(xué)生的定位攝像機、視頻編碼器、VGA編碼器等信號采集及教師、學(xué)生活動狀態(tài)跟蹤設(shè)備,且根據(jù)實際錄制課程的需要設(shè)置3~5個機位進行拍攝。核心設(shè)備層即云端層,主要負(fù)責(zé)各教室根據(jù)錄制策略的要求完成電影模式及資源模式課程的錄制、存儲及發(fā)布。主要包括分布式錄播主機和資源管理服務(wù)器。終端接收層主要指接收和播放的各種終端,如PC終端、移動終端、專用硬件終端等。
2:云平臺錄播系統(tǒng)的系統(tǒng)模型
云平臺錄播系統(tǒng)中的設(shè)備,按位置分類可以分為前端和后端。前端主要指安裝在教室內(nèi)的設(shè)備,后端指控制及發(fā)布設(shè)備。前后端通過網(wǎng)絡(luò)形成一個整體。傳統(tǒng)意義的錄播系統(tǒng),前后端是一體的,N個教室需要N個前后端。而云平臺錄播系統(tǒng),多個前端僅需一個后端,所以配置應(yīng)用靈活方便。
前端系統(tǒng)主要完成采集功能,包含信號采集子系統(tǒng)、信號編碼子系統(tǒng)、圖像識別跟蹤子系統(tǒng)。信號采集包括師生的圖像采集、音頻采集和教師計算機信號采集等。后端系統(tǒng)的錄播服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)將視頻的發(fā)布和共享進一步整合,形成本區(qū)域甚至是跨區(qū)域的云端錄播系統(tǒng),如圖1所示。
圖1云平臺錄播系統(tǒng)拓?fù)鋱D
二:多層次的云臺錄播系統(tǒng)設(shè)計方案
云平臺錄播系統(tǒng)在實際應(yīng)用中的搭建情況非常靈活。在黨校的日常教學(xué)中,有四種類型的錄播系統(tǒng)經(jīng)常被用到:(1)滿足精品課程拍攝要求的演播室級錄播教室;(2)教學(xué)研究型錄播教室;
(3)常規(guī)教學(xué)型錄播教室;(4)資源積累型錄播教室。需要特別說明的是,這四種錄播系統(tǒng),除每個教室的前端設(shè)備外,錄播服務(wù)器可以在云端共享。最終錄制的成片由云端的錄播服務(wù)器自動上傳給媒體資源管理平臺,完成對媒體的統(tǒng)一管理、直播和點播等任務(wù)。
1:演播室級的錄播教室的設(shè)計
黨校系統(tǒng)精品課程以及一些重要的理論宣講專題片,對拍攝和后期制作的要求比普通課程要高許多,對教學(xué)環(huán)境的光線、記錄下來的畫面的質(zhì)量和聲音清晰度及成片是否能夠真實再現(xiàn)教師教學(xué)思想和教學(xué)藝術(shù),均提出了很高的要求。普通教室的錄制環(huán)境和全自動的鏡頭切換方式均無法滿足拍攝需要,應(yīng)搭建演播室級課程錄播教室。傳統(tǒng)的演播室拍攝方式,雖然拍攝環(huán)境達到了拍攝要求,但所有機位全人工現(xiàn)場拍攝,再后期非線性編輯加工,制作周期長、人員耗費量大,缺點明顯。本套系統(tǒng)對傳統(tǒng)的演播室環(huán)境進行了適當(dāng)調(diào)整,采用四機位拍攝模式,攝像機均為高清攝像機,其中教師近景、學(xué)員全景和教學(xué)全景采用自動跟蹤技術(shù)進行拍攝,學(xué)員近景采用人工拍攝,以便更好地捕捉師生互動及學(xué)員專注的表情。在此基礎(chǔ)上因為鏡頭的切換猶如“傻瓜”相機拍出的照片不如手動拍攝鮮活一樣,全自動錄播的切換給人生硬之感,所以通過導(dǎo)播切換臺,采用人工手動切換鏡頭,而非生硬的全自動觸發(fā)式切換,成片直接轉(zhuǎn)碼,生成高品質(zhì)課程視頻成片。拍攝與剪輯同步進行,鏡頭切換自然,人員耗費少,優(yōu)勢明顯。
2:教學(xué)研究型錄播教室
教學(xué)是教師按既定的教學(xué)目的,通過一定的媒介載體,將知識傳遞給學(xué)生,幫助學(xué)生全面發(fā)展的師生雙邊活動,所以作為教學(xué)研究型錄播教室,要通過攝像機鏡頭把課堂上教師和學(xué)員的教學(xué)活動情況及互動細(xì)節(jié)等完整自動的錄制下來。一方面可以幫助老師在課下通過回看教學(xué)錄像反思教學(xué)的不足之處,另一方面幫助各教研部門回看老師的教學(xué)情況,分析教學(xué)教法,幫助年輕教師盡快成長。在教學(xué)活動中,板書可以為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)的要點和結(jié)構(gòu)、是課堂教學(xué)內(nèi)容的“腳手架”,板書所反映的知識內(nèi)容結(jié)構(gòu)是對課本內(nèi)容濃縮、整合而成的“集成塊”,同時板書也是師生互動的平臺,所以在教學(xué)研究型錄播教室中,在攝像機數(shù)量和角度上,除了常規(guī)的四機位攝像機:講臺全景、學(xué)員全景、教師特寫、學(xué)員特寫外,增加了一路單獨的板書攝像機,用于反思板書是否文字精煉、突出重點,板書布局是否合理等問題。
3:常規(guī)教學(xué)型錄播教室
在日常教學(xué)情況下,常態(tài)化的把課堂上教師和學(xué)員的教學(xué)活動情況自動錄制下來并上傳資源平臺。為全景呈現(xiàn)教學(xué)情況,特別是師生互動的教學(xué)環(huán)節(jié),攝像機采用兩機位加VGA模式全自動跟蹤的拍攝方法,包括講臺全景、學(xué)生全景和VGA信號。錄制完成以后系統(tǒng)自動上傳到資源平臺,教師和學(xué)員可通過資源平臺復(fù)習(xí)和鞏固教學(xué)內(nèi)容,其他班次的學(xué)員也可通過在線視頻學(xué)習(xí)該教學(xué)專題的內(nèi)容,擴大了教學(xué)資源的受眾,提高了教學(xué)資源的利用率。黨校約百分之九十五以上的教學(xué)專題都可以通過該錄播模式進行錄制,因為全部都采用高清編碼信號,錄制后視頻圖像清晰、聲音清楚,得到教師和學(xué)員的一致好評。
4:資源錄播型錄播教室(講座型錄播教室)
在黨校的培訓(xùn)和教學(xué)過程中,很多時候會請某一領(lǐng)域的專家學(xué)者到校給學(xué)員們做講座,這種情況常常沒有板書,對學(xué)員的聽講狀態(tài)也不需要記錄,我們只需要教師特寫機位加VGA采集的方式,構(gòu)建資源積累型錄播教室即可完成拍攝任務(wù)。教師近景攝像機自動跟蹤拍攝教師上課情景,教師PPT直接送VGA編碼器編碼后送錄播系統(tǒng),云端的錄播服務(wù)器根據(jù)教師的PPT翻頁情況觸發(fā)切換視頻信號,再將成片上傳至資源服務(wù)器,學(xué)員可以遠(yuǎn)程登錄資源管理平臺利用移動設(shè)備在線直播或點播講座。
多層次的云平臺錄播系統(tǒng)的建設(shè)使每一間多媒體教室成為錄播教室,可以在極短的時間內(nèi)把優(yōu)秀教師、教學(xué)名師的課程全部放在教學(xué)資源平臺上,供廣大師生共享學(xué)習(xí)。無論是教學(xué)管理者還是教學(xué)研究者,亦或是各類培訓(xùn)班次學(xué)員都從中受益良多,逐步形成黨校獨具特色的在線教學(xué)服務(wù)模式。
來源:《現(xiàn)代教育技術(shù)》作者:趙祥好方小凡王鵬
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