吳建家,符水波

摘 要:“智能錄播系統(tǒng)”是對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)錄像方式的一次革命,它具備傳統(tǒng)課堂錄像方式所不具備的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)直播功能,在學(xué)校教育教學(xué)中的巨大價(jià)值日漸體現(xiàn)。本文旨在分析組成“智能錄播系統(tǒng)”的四大關(guān)鍵技術(shù),以及探析“智能錄播系統(tǒng)”的三大發(fā)展趨勢(shì),為學(xué)校選擇合適的“智能錄播系統(tǒng)”提供建議。

關(guān)鍵詞:教育教學(xué);智能錄播系統(tǒng);關(guān)鍵技術(shù);發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類(lèi)號(hào):G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-8454(2010)12-0046-03

“智能錄播系統(tǒng)”的出現(xiàn)是傳統(tǒng)課堂教學(xué)錄像方式革命性的變革,徹底解決了人工拍攝的復(fù)雜性和對(duì)課堂教學(xué)的干擾問(wèn)題,同時(shí),“智能錄播系統(tǒng)”能夠很好地整合電子白板、計(jì)算機(jī)屏幕、影碟機(jī)等多媒體教學(xué)設(shè)備,將教學(xué)課件清晰完整地展示,這是傳統(tǒng)課堂錄像方式達(dá)不到的;并且隨著網(wǎng)絡(luò)的普及,“智能錄播系統(tǒng)”能夠?qū)⒄n堂教學(xué)過(guò)程進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)直播,拓寬了課堂的范圍,提高了優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共享程度,極大地提高了教育資源的利用效率,為課堂教學(xué)錄像提供了一種全新的方式。

2003年4月,教育部下發(fā)了《教育部關(guān)于啟動(dòng)高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程精品課程建設(shè)工作的通知》,精品課程建設(shè)工作正式啟動(dòng)。眾多廠家看到了其中蘊(yùn)含的巨大機(jī)會(huì),紛紛加強(qiáng)“智能錄播系統(tǒng)”的研究,改進(jìn)技術(shù),改善性能,因此,國(guó)家精品課程計(jì)劃的實(shí)施極大地推動(dòng)了“智能錄播系統(tǒng)”的發(fā)展。經(jīng)過(guò)近十年的發(fā)展,“智能錄播系統(tǒng)”功能不斷完善,性能不斷提高,越來(lái)越多的學(xué)校,特別是基礎(chǔ)教育階段的中小學(xué)逐步看到了“智能錄播系統(tǒng)”所蘊(yùn)含的價(jià)值,紛紛準(zhǔn)備上馬“智能錄播系統(tǒng)”項(xiàng)目。但“智能錄播系統(tǒng)”不同于普通的多媒體教學(xué)設(shè)備,系統(tǒng)比較復(fù)雜,并且標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一,各個(gè)廠家都按照自己的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)產(chǎn)品,這就給設(shè)備的選購(gòu)帶來(lái)了困難。筆者長(zhǎng)期以來(lái)一直關(guān)注“智能錄播”技術(shù)的發(fā)展,也去多家廠商實(shí)地考察,對(duì)于“智能錄播系統(tǒng)”的選購(gòu)有一定的經(jīng)驗(yàn)。 下面,筆者將從“智能錄播系統(tǒng)”關(guān)鍵技術(shù)的角度切入,通過(guò)分析比較組成“智能錄播系統(tǒng)”的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),從而厘清“智能錄播系統(tǒng)”的工作原理,指出“智能錄播系統(tǒng)”的發(fā)展趨勢(shì)。

一、關(guān)鍵技術(shù)

關(guān)鍵技術(shù)之一:智能攝像機(jī)技術(shù)

“智能錄播系統(tǒng)”能夠根據(jù)需要對(duì)被拍攝的對(duì)象實(shí)施跟蹤拍攝,根據(jù)需要能夠?qū)ε臄z對(duì)象進(jìn)行放大和縮小,這就必須配備智能攝像機(jī)。在“智能錄播系統(tǒng)”中使用的攝像機(jī)是集機(jī)械、電子、控制、通信和多媒體技術(shù)于一體的精密智能化攝像機(jī)。智能攝像機(jī)能夠根據(jù)預(yù)先編制的規(guī)則上下左右轉(zhuǎn)動(dòng),用來(lái)追蹤移動(dòng)目標(biāo);通過(guò)調(diào)整焦距來(lái)改變視角大小或目標(biāo)圖像的大小;自動(dòng)聚焦和變焦時(shí),攝像機(jī)鏡頭以景物畫(huà)面為中心自動(dòng)對(duì)焦,保持清晰圖像;具備自動(dòng)巡航功能,可通過(guò)預(yù)先設(shè)置巡航預(yù)置點(diǎn),將某些預(yù)置點(diǎn)按要求的順序編排到自動(dòng)巡航隊(duì)列中,只需一個(gè)命令就可讓攝像機(jī)自動(dòng)地按設(shè)定的預(yù)置點(diǎn)順序以規(guī)定的時(shí)間間隔往復(fù)不停地運(yùn)動(dòng)。

關(guān)鍵技術(shù)之二:師生定位拍攝技術(shù)

“智能錄播系統(tǒng)”系統(tǒng)必須做到師生的準(zhǔn)確定位拍攝。當(dāng)教師在活動(dòng)時(shí),攝像機(jī)畫(huà)面應(yīng)定位到教師身上;當(dāng)教師在黑板上書(shū)寫(xiě)時(shí),攝像機(jī)應(yīng)定位到教師的板書(shū)上;當(dāng)學(xué)生回答問(wèn)題時(shí),攝像機(jī)應(yīng)準(zhǔn)確定位到學(xué)生的畫(huà)面上,只有這樣,才能準(zhǔn)確展現(xiàn)課堂教學(xué)的流程和結(jié)構(gòu),拍攝的課堂教學(xué)才具有意義。目前,師生定位技術(shù)有很多種,典型的有紅外定位、超聲波定位、有線定位等,最新發(fā)展的是圖像定位技術(shù),下面對(duì)各種定位技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)作簡(jiǎn)單介紹。

(1)紅外定位

教師身上攜帶一個(gè)紅外發(fā)射裝置(一般情況下安裝在領(lǐng)夾式無(wú)線話筒里),這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)教師的跟蹤,教師無(wú)論走到哪里,紅外接收裝置都可以根據(jù)收到的紅外信號(hào),實(shí)現(xiàn)對(duì)教師位置的準(zhǔn)確定位。對(duì)于學(xué)生的定位,也可以采用紅外定位。學(xué)生可以按下自己課桌上的紅外發(fā)射裝置(可以與學(xué)生話筒結(jié)合,學(xué)生按下話筒的開(kāi)關(guān)說(shuō)明學(xué)生準(zhǔn)備講話,同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生的定位),紅外發(fā)射器發(fā)出的紅外信號(hào)被紅外接收器接收,就可實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的定位。實(shí)現(xiàn)對(duì)拍攝對(duì)象的準(zhǔn)確定位后,就可驅(qū)動(dòng)攝像機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)到這個(gè)預(yù)置位,從而達(dá)到拍攝教師或?qū)W生特寫(xiě)鏡頭的目的。

(2)超聲波無(wú)線定位

跟紅外定位技術(shù)類(lèi)似,超聲波定位技術(shù)也是通過(guò)發(fā)射裝置發(fā)射超聲波,由接收裝置接收超聲波信號(hào),實(shí)現(xiàn)對(duì)拍攝對(duì)象的準(zhǔn)確定位。

(3)有線定位

在學(xué)生桌子位置固定的情況下,對(duì)于學(xué)生的定位也可用有線的方式實(shí)現(xiàn)定位。但是,由于是有線,學(xué)生桌子必須固定,不能移動(dòng),這樣就缺少了一些靈活性。

(4)圖像定位技術(shù)

圖像定位技術(shù)是最新發(fā)展的一種技術(shù),它克服了紅外和超聲波容易受到干擾等問(wèn)題。并且,教師不需要攜帶任何無(wú)線發(fā)射裝置,學(xué)生座位上也不需要安裝任何發(fā)射裝置,就能實(shí)現(xiàn)對(duì)拍攝對(duì)象的定位。圖像定位技術(shù)依靠定位攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)拍攝對(duì)象的定位,下面以學(xué)生的定位為例進(jìn)行說(shuō)明:學(xué)生坐在座位上和站起來(lái)回答問(wèn)題時(shí),兩者的高度是不同的,圖像定位技術(shù)就是根據(jù)學(xué)生在畫(huà)面中的高度來(lái)判定學(xué)生是否將要回答問(wèn)題。當(dāng)定位攝像機(jī)捕捉到某一學(xué)生超過(guò)預(yù)先設(shè)定的高度時(shí),就判定該學(xué)生將要回答問(wèn)題,就把拍攝攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)該學(xué)生,實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的追蹤拍攝。如果定位攝像機(jī)同時(shí)捕捉到好幾位學(xué)生同時(shí)站起來(lái),那么就給一個(gè)全景,把全部學(xué)生都包含進(jìn)去。值得注意的是,由于圖像定位技術(shù)是根據(jù)高度來(lái)定位,對(duì)于階梯教室的地面特殊性,很難設(shè)定一條固定的觸發(fā)高度線,所以圖像定位系統(tǒng)就不適用。

關(guān)鍵技術(shù)之三:智能導(dǎo)播技術(shù)

“智能錄播系統(tǒng)”工作時(shí),需要采集很多畫(huà)面,有教師的畫(huà)面,有學(xué)生的畫(huà)面,還有電腦屏幕畫(huà)面。這么多畫(huà)面,到底應(yīng)該怎樣選擇呢?傳統(tǒng)拍攝的方法是有一名切換人員,由他決定某一時(shí)刻采用什么畫(huà)面。在“智能錄播系統(tǒng)”中,則由智能導(dǎo)播系統(tǒng)根據(jù)事先設(shè)定好的策略進(jìn)行自動(dòng)切換。老師活動(dòng)時(shí)就跟蹤老師,當(dāng)老師在黑板上寫(xiě)字時(shí),鏡頭就切換到板書(shū)上;當(dāng)老師操作電腦時(shí),智能導(dǎo)播系統(tǒng)感應(yīng)到計(jì)算機(jī)的操作就馬上切換到計(jì)算機(jī)畫(huà)面,一段時(shí)間后,當(dāng)沒(méi)有感應(yīng)到計(jì)算機(jī)操作,就說(shuō)明教師沒(méi)有在使用計(jì)算機(jī),就把畫(huà)面切換到教師身上;當(dāng)學(xué)生發(fā)言時(shí),鏡頭就及時(shí)的切換到學(xué)生身上,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的、準(zhǔn)確的畫(huà)面切換。智能導(dǎo)播技術(shù)是“智能錄播系統(tǒng)”的核心技術(shù)之一,實(shí)現(xiàn)了由機(jī)器完全代替人工進(jìn)行操作,實(shí)現(xiàn)了“智能”切換和錄制。

關(guān)鍵技術(shù)之四:數(shù)據(jù)壓縮和傳輸技術(shù)

“智能錄播系統(tǒng)”采集的原始視音頻數(shù)據(jù)量很大,特別當(dāng)圖像還是高清信號(hào)時(shí)更是如此。而“智能錄播系統(tǒng)”的一個(gè)重要功能是要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)同步直播,邊拍攝畫(huà)面、邊壓縮信號(hào),同時(shí)把數(shù)據(jù)信號(hào)向網(wǎng)絡(luò)直播。這就要求數(shù)據(jù)量變小,才有可能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)直播,直播信號(hào)才能流暢。因此,數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)非常關(guān)鍵,好的壓縮技術(shù)能夠使壓縮比最大,而保持畫(huà)面質(zhì)量最佳。以高清視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)為例,當(dāng)今有三種主要的壓縮標(biāo)準(zhǔn):MPEG-2、WMV-HD、H.264。MPEG-2由MPEG(Moving Picture Experts Group)運(yùn)動(dòng)圖像專(zhuān)家組制訂,相對(duì)于其它兩種編碼,它的壓縮率不高,生成的文件比較大,但它壓縮時(shí)對(duì)于系統(tǒng)資源的消耗是最小的。WMV-HD是微軟支持的格式,相對(duì)于MPEG-2,WMV-HD的壓縮比更高。H.264由國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門(mén)(ITU-T)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國(guó)際電工委員會(huì)(ISO/IEC)共同發(fā)布,是視頻壓縮的最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),壓縮比很高;在保證畫(huà)面質(zhì)量的情況下,它可以把文件大小控制在MPEG-2格式的二分之一甚至三分之一。在智能錄播系統(tǒng)中,多數(shù)采用微軟的WMV標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮。

數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是另一種關(guān)鍵技術(shù),直播效果的好壞很大程度上由傳輸技術(shù)決定。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是用戶直接和服務(wù)器進(jìn)行連接來(lái)使用服務(wù)器提供的各種信息和服務(wù),這種技術(shù)的局限性是,當(dāng)用戶數(shù)量的增加超過(guò)了服務(wù)器可以承受的極限后,效果會(huì)變得很差甚至中斷。而基于P2P傳輸技術(shù)則可以大大提高傳輸?shù)男省；赑2P的應(yīng)用層組播技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)就是每個(gè)用戶都可以直接和其他用戶進(jìn)行連接,只有少量用戶連接到中心服務(wù)器,從而突破了服務(wù)器和帶寬的瓶頸,使用的用戶越多,網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的效果越好。同時(shí),由P2P構(gòu)建的應(yīng)用層組播網(wǎng)絡(luò),不同于傳統(tǒng)的IP組播,并且P2P對(duì)路由器等設(shè)備沒(méi)有特殊的要求,因此,適用范圍很廣。

以上論述了組成“智能錄播系統(tǒng)”的四大關(guān)鍵技術(shù),應(yīng)該說(shuō)“智能錄播系統(tǒng)”發(fā)展到現(xiàn)今的地步,基本的功能都能夠?qū)崿F(xiàn),只不過(guò)各種產(chǎn)品之間實(shí)現(xiàn)功能的方式可能不太一樣;產(chǎn)品的細(xì)致程度有所差別,例如,有些產(chǎn)品攝像機(jī)鏡頭在跟蹤拍攝時(shí),鏡頭的移動(dòng)比較平穩(wěn),觀眾看了比較自然,而有些產(chǎn)品,鏡頭的移動(dòng)就不夠平穩(wěn),比較突然、晃眼,使人感覺(jué)不是那么舒服。目前,“智能錄播系統(tǒng)”在實(shí)現(xiàn)了這些基本的功能后,為了順應(yīng)需求的不斷提高,又有了新的發(fā)展趨勢(shì),下面就對(duì)主要的發(fā)展趨勢(shì)作簡(jiǎn)單介紹。

二、發(fā)展趨勢(shì)

發(fā)展趨勢(shì)之一:自動(dòng)和手動(dòng)靈活結(jié)合

“智能錄播系統(tǒng)”是為了克服傳統(tǒng)課堂錄像方式低效率的缺點(diǎn)而出現(xiàn)的,做到了“全自動(dòng)”課堂錄像,完全不需要人為的干預(yù)。但現(xiàn)實(shí)情況是,在有些情況下,適當(dāng)?shù)娜斯じ深A(yù)可能效果更好。因此,如今有些“智能錄播系統(tǒng)”又允許進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜斯じ深A(yù),例如,人工控制攝像機(jī)鏡頭的移動(dòng)和縮放,人工控制鏡頭的切換等;有些產(chǎn)品,還把每路視音頻信號(hào)都保存下來(lái),允許事后重新進(jìn)行加工,重新剪輯與合成,大大提高了拍攝的靈活性。

發(fā)展趨勢(shì)之二:重視交流與互動(dòng)

以往通過(guò)“智能錄播系統(tǒng)”進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)直播時(shí),客戶端用戶只能單向的接收信號(hào),而不能反饋信號(hào),不能做到現(xiàn)場(chǎng)與網(wǎng)絡(luò)的交互,這在某些情況下是一種缺點(diǎn)。例如教師通過(guò)“智能錄播系統(tǒng)”為網(wǎng)絡(luò)上的學(xué)生進(jìn)行授課,教師就不能得到學(xué)生的信息反饋。而信息反饋對(duì)于提高課堂教學(xué)質(zhì)量是至關(guān)重要的,有了學(xué)生的反饋,才能針對(duì)學(xué)生進(jìn)行有的放矢的教學(xué),提高教學(xué)的有效性。目前,有些產(chǎn)品已經(jīng)加入了簡(jiǎn)單的文字反饋功能,相信隨著技術(shù)的發(fā)展,反饋功能會(huì)越來(lái)越強(qiáng)大。

發(fā)展趨勢(shì)之三:課件點(diǎn)播人性化

通過(guò)“智能錄播系統(tǒng)”生成的課件最終是放到網(wǎng)絡(luò)上供大家學(xué)習(xí)的。這樣就出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題,怎樣做才能更有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。目前出現(xiàn)的“知識(shí)點(diǎn)索引自動(dòng)生成”技術(shù)就是一項(xiàng)方便學(xué)生的技術(shù)。在課件的錄制過(guò)程中,“智能錄播系統(tǒng)”能夠自動(dòng)生成知識(shí)點(diǎn)索引,并且還可以進(jìn)行后期編輯,這樣就大大地方便了學(xué)生。因?yàn)閷W(xué)習(xí)課件有別于看電影,很少?gòu)念^看到尾,絕大部分是有選擇的學(xué)習(xí),所以知識(shí)點(diǎn)索引十分重要,就像看書(shū),先看目錄就能大致了解書(shū)的內(nèi)容和架構(gòu),就可以有選擇地進(jìn)行閱讀。有了“知識(shí)點(diǎn)索引自動(dòng)生成”技術(shù),學(xué)生也就可以根據(jù)自己的需要,選擇需要的部分進(jìn)行學(xué)習(xí),提高學(xué)習(xí)效率。

總之,隨著技術(shù)的發(fā)展,“智能錄播系統(tǒng)”由不成熟逐漸走向成熟,并且通過(guò)用戶的應(yīng)用實(shí)踐,不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題,“智能錄播系統(tǒng)”逐漸為大家所認(rèn)可和接受。剛開(kāi)始是隨著高等學(xué)校精品課程建設(shè)在高等學(xué)校普及,當(dāng)今越來(lái)越多的中小學(xué)看到了“智能錄播系統(tǒng)”的價(jià)值,紛紛上馬“智能錄播系統(tǒng)”。當(dāng)然,由于大學(xué)和中小學(xué)的課堂教學(xué)方式存在著很大的差別,而“智能錄播系統(tǒng)”當(dāng)初是以高校的課堂教學(xué)方式為基礎(chǔ)研制的,因此,應(yīng)用到中小學(xué)就需要一定的改進(jìn)才能滿足需要。可喜的是,很多廠家已經(jīng)看到了這種差別,正積極地研制和推廣適合中小學(xué)需求的“智能錄播系統(tǒng)”產(chǎn)品,“智能錄播系統(tǒng)”產(chǎn)品在中小學(xué)的教育教學(xué)中將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

(編輯:劉軒)