全能機在精品課錄播中的應用研究

【摘要】隨著精品課建設的發展，精品課錄播系統從最初的單機拍攝、后期編輯發展到多機拍攝、現場合成，再到錄播合一的智能錄播系統，精品課的錄播質量逐步提高，錄播效率不斷攀升。以全能機為核心的電視節目制作系統應用于精品課錄播之后，以其高質的錄播效果，高效的錄播模式，合理的資源利用和無限的擴展空間，顯現出較高的應用價值，在精品課建設中發揮了重要作用。

【關鍵詞】精品課；錄播技術；網絡直播；全能機；應用價值

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009—8097（2011）03—0112—05

國家精品課程申報指南（2010）中對教學錄像的要求是：提供至少3位主講教師（包括課程負責人在內）每人不少于45分鐘的現場教學錄像（鼓勵將課件或全程授課錄像上網參評），且必須按照“國家精品課程教學錄像上網技術標準”制作[1]。教學錄像是精品課內容的實際載體，忠實記錄了課堂教學的全過程。如何提高精品課教學錄像制作的質量和效率，如何擴展精品課教學錄像的傳播范圍，是精品課建設中必須解決的實際問題。

一 精品課錄播技術的階段性變革

自2003年教育部啟動精品課項目以來，我校“塑名師、建名課、著名材、立名項、創名科、出名果”的名品工程建設也同步展開。以“建名課”為例，八年來共創建精品課137門，其中國家級精品課1門，省級精品課28門（含國家級1門），校級精品課109門。回顧精品課建設的過程，總結精品課錄播技術和方法，學習和借鑒其他高校精品課建設的經驗，將八年來精品課錄播技術的發展劃分為三個階段：

1 初級錄制階段

最初的精品課錄制一般都采用單機或雙機拍攝，后期編輯整理、加工制作成規定格式的精品課錄像文件，上交評審或上傳到精品課建設網站。

單機拍攝時，機位設置在教室后部居中的位置，前后距離的把握要保證攝像機在最長焦距狀態下能獲得教師的近景畫面，這樣在廣角狀態就是較全面的課堂教學全景。在整個教學過程中攝像人員始終以任課教師為中心進行拍攝，根據教師授課的內容、節奏、情緒等變化不斷調整鏡頭焦距和視角，以獲得最佳的畫面形象和最恰當的畫面景別，還要根據教學的進程及時給出板書（包括PPT）的畫面。考慮到單機拍攝的局限，對于教學過程中的師生互動，全部以課堂教學全景的畫面記錄，而學生聽課、記筆記、回答問題等具體內容，以及教師授課的全部PPT畫面，課后做一次完整的補拍。

雙機拍攝時，主機設置在教室后部偏左（或右）的位置，拍攝內容和方法同單機。副機設置在教室靠前的位置，和主機同側，避免出現在主機的全景畫面中，副機的任務一是拍攝主講教師的小景別畫面，二是拍攝學生回答問題，三是捕捉一些學生聽課的神態、記筆記的細節和學生的整體場面。主副兩機在拍攝過程中都不停機，完整記錄課堂教學過程。后期編輯時只要對準任一時刻，整個教學過程可全部對位。

在聲音處理上，主機話筒通過延長線安放在講臺上，用來拾取教師的聲音，副機話筒加延長線后指向學生方向，拾取學生回答問題的聲音（單機拍攝時，學生的聲音在補拍時獲取），這種做法能夠獲得較為理想的聲音效果。

后期編輯時著重處理副機拍攝的或補拍的鏡頭，既保證了教學過程的完整流暢，又豐富了鏡頭表現，增加錄像的可觀賞性。對于師生互動較多的畫面可適當做一些分屏顯示處理，更充分地展示課堂教學的氛圍。在PPT的處理上要考慮到大多數學生對教學信息的接受時間，但不能持續過久，以免畫面形象過于呆板。片頭字幕準確交待課程名稱，主講教師姓名、職稱、院系等信息，片尾要交待制作單位和日期，中間的各個教學環節都不要添加字幕，盡可能保持教學過程的原貌。最后生成比特率為512kbps，幀速率為30fps，分辨率為320×240，符合國家標準的WMV文件。

初級錄制階段的優點是設備簡單、靈活性強、所需人員少，1-2名技術人員就可以完成制作任務。這種制作方式最突出的缺陷就是時效性太差，后期制作階段要經歷采集、編輯、生成等多個環節，50分鐘的一節課往往需要七、八個小時，甚至更長的時間制作完成。

2 現場制作模式

利用EFP電視制作設備進行精品課教學的錄制，這種多機拍攝、現場合成的方法可以有效地解決時效性的問題，具有效率高、成本低、周期短等特點，還能全面、客觀、真實地記錄課堂教學情景，無擺拍，不人為打斷教學流程，不改變課堂教學氣氛，保證了課堂教學的真實性。觀看者能獲得身臨其境、真實直觀的感覺。EFP系統特別適合于“示教示范型”、“現場紀實型”、“課堂講授型”電視教材的制作[2]。

通常使用三臺攝像機并按三角形機位原理擺放，1號機在教室后部居中的位置，拍攝教師和PPT的畫面；2、3號機在教室前端，左右各一，在導播的調度下分別拍攝主講教師、學生聽課、記筆記、回答問題等內容。領夾話筒拾取教師的聲音，手持話筒拾取學生的聲音。視、音頻信號通過電纜連接到特技機上，導播利用通話系統指導攝像人員的拍攝，通過特技機完成信號的選取與切換，特技機輸出的信號由錄像機進行錄制。隨著課程的結束，一部完整的課堂實錄也同時完成了。

這種制作模式的優點就是時效性相對較強，不需要后期編輯、對位等復雜費時的操作，只需經歷采集、必要的字幕添加和輸出規定格式的文件即可。缺點是系統構成復雜，所需設備、人員過多，攝制平臺的搭建費時、費力，靈活性很差，通常在固定的演播室內使用。

上述兩種傳統的錄制方法都是將課堂教學實況先錄制到磁帶上，后期必須經過采集和輸出操作才能獲得所需的視頻文件，因此限制了時效性的進一步提高。此外對PPT的表現都采用直接拍攝投影屏幕的方法，導致PPT畫面的清晰度不能令人滿意。再有制作設備和人員直接進入教學現場，對教學活動會產生一定的干擾，畫面中偶爾出現的攝制人員的身影，對課堂教學氛圍構成影響，使得教學錄像不能真實記錄和突出課程教學本色。

3 智能錄播系統

精品課錄播系統是隨著精品課程的建設而發展起來的產品，它的主要目的是為了更好地還原課堂教學的真實場景，提高精品課錄播的時效性，簡化教學錄像的制作流程，減輕攝制人員的工作壓力。它是一套將授課教師的視音頻信息、多媒體教學內容（電子講稿、課件等）以及學生學習活動的教學現場信息同步錄制下來，并自動合成實時教學錄像的錄制與播出系統[3]。典型的精品課錄播系統由前端信息源、錄播主機、管理服務器和網絡客戶端等四個部分構成。前端信息源包括安裝在教室的兩臺無人操作的智能攝像機，分別拍攝教師為主和學生為主的畫面，錄音器材拾取教學過程中的各種聲音信息，教師用計算機提供多媒體教學課件、電子講稿的VGA信號，以上視頻、音頻、VGA信號通過傳輸線直接傳送到錄播主機。錄播主機是系統的核心，一般由多路視音頻編碼器、VGA 編碼器、控制器和錄制內核等單元組合而成，實現前端設備控制、混合信號錄制、壓縮、解壓及播出等功能。管理服務器是一臺安裝錄播管理系統的聯網計算機，完成教學錄播過程控制和節目的管理工作。網絡客戶端是裝有錄播系統播放器的聯網計算機，用于在線點播和觀看錄播主機錄制和播出的教學錄像[4]。精品課錄播系統把電視攝像、編輯、控制、生成等功能集成起來，一次性完成精品課教學錄像的制作和網上直播，省時省力，真正提高了制播的時效性。

隨著技術的不斷進步，錄播系統的智能化程度越來越高。攝像機能夠根據教學的實際進程對教師和學生的活動實施跟蹤拍攝，快速準確地定位師生的位置。自動巡航功能[5]可以實現各種運動攝像的拍攝，及時準確地改變鏡頭光軸、視角和焦距，獲取最佳的畫面形象和最恰當的畫面景別。自動導播系統根據課堂教學的情景變化，在教師畫面、學生鏡頭和課件內容三者之間進行智能切換和錄制。管理服務器能夠根據需要設置視頻的碼率，既可以生成適合網絡傳播的文件，也能生成清晰度更高、適合存檔、離線播放的視頻文件。錄播系統不僅能以單流方式把課堂教學中最具表現力的畫面錄制并直播，還能以多流方式把主講教師視頻、學生視頻及主講教師電腦屏幕同步錄制，不錯過任何一個表現課堂效果的鏡頭[6]。一鍵錄制功能可以讓主講教師在沒有專業技術人員幫助的情況下完成教學錄像的自動錄播工作。

智能錄播系統功能完善，使用簡單，適用于精品課建設中大批量制作教學錄像的需要。然而實踐中也發現了一些不足：系統視音頻處理標準低，只適合流媒體文件攝制，不能制作出高質量的精品課程教學錄像；圖像跟蹤系統有延時，教師有時會移動到畫面之外，搖跟鏡頭過多，畫面穩定性不夠，影響教學錄像的觀看效果；導播切換的時機不很理想；系統用途單一且需要較大的資金投入[7]。

二 全能機在精品課錄播中的應用

1 全能機的概念和主要技術指標

全能機的“全能”并非萬能，只是相對于傳統設備功能更強大了。全能機是將傳統EFP系統的特技機、調音臺、錄像機、監視器等硬件設備集成在計算機硬件平臺上，在軟件的控制下，以單機的方式實現傳統復雜系統的功能。

全能機采用模塊設計的理念，將傳統電視制作系統的諸多功能分模塊逐一集成在計算機硬件平臺上。由于是集成化的模塊設計，操作使用更加容易，一個人即可獨立完成傳統設備需要幾個人才能完成的工作；也因為是集成化的模塊設計，系統調試異常簡單，不必再考慮信號同步、時基校正等問題；還是由于集成化的模塊設計，省去了許多信號傳輸的復雜接線，使系統的運行更加安全可靠。

全能機應用于精品課錄播，首先要看其指標是否符合國家精品課程教學錄像上網技術標準[8]。表1是大導演AIO3000型全能機的技術指標和教學錄像上網技術標準的比較。

2 全能機錄播系統的構成

以全能機為核心的精品課錄播系統由信號源、全能機、導播通話、網絡服務器和網絡客戶端五部分組成。其結構如圖1所示。

我們使用三臺松下AG-HPX173/P2卡攝像機，一只鐵三角ATW2100a領夾無線話筒，一只ATW2100手持無線話筒，字幕用筆記本電腦和教師用計算機作為系統的信號源。攝像機的視頻信號、無線話筒的音頻信號直接連接到全能機上，字幕信號經過交換機以網絡連接的方式傳給全能機，教師機的屏幕信號一路用VGA線直接連接投影機，供課堂教學中學生觀看，一路通過網線與全能機連通，供錄播時選用；大導演AIO3000型全能機是錄播系統的核心，包含現場導播、TALLY指示、硬盤錄像、網絡直播等功能模塊，實現對各種信號的控制、傳輸、錄制、播出等；導播通話系統用于錄播過程中導播與攝像人員的溝通，指導拍攝。導播通話主機與全能機、無線話筒接收機安裝在同一個航空箱內，可方便地移動到演播室之外的任何教學場地；網絡服務器在推模式網絡直播中使用，接收全能機推送過來的WMV信號，供網絡用戶觀看；網絡客戶端就是普通的網絡用戶，可以在線點播和觀看全能機錄制和播出的教學錄像。

3 全能機應用于精品課的現場錄制

（1） 精品課的現場導播

大導演AIO3000型全能機的軟件操作界面如圖2所示。在精品課錄播過程中，利用全能機的現場導播功能，可實現6 路外部視頻，2路本機硬盤素材的任意切換，內置的時基校正器保證外視頻和本地素材信號的良好同步，教學中使用的視頻資料可提前存入硬盤，作為一路本地素材隨時調用；內置調音臺支持6路外部音頻，1路本地素材音頻輸入，2路音頻輸出；在特技處理上，可實現任意兩路視頻的特技轉換，包括硬切、淡入淡出、劃像、黑場轉換等。硬盤錄像功能，將輸出視頻信號以標準的MPEG2 IBP幀間壓縮格式記錄到硬盤上，GOP結構、碼流等參數均可調節，以適應不同質量的需求。隨著課堂教學的結束，精品課教學錄像同時制作完成，不需要進行后期編輯制作。

（2） 字幕的實時添加

字幕的添加通過i-CG技術完成。字幕用筆記本電腦安裝客戶端軟件，設置好網絡IP地址，與全能機局域網連通，即可實現字幕的制作和播出。字幕添加的操作非常簡單，全能機操作界面上只保留了下游鍵按鈕，控制字幕是否疊加到輸出視頻上，考慮到導播人員在畫面切換的同時不可能有精力同時負責字幕的逐條播出，通常情況下，具體字幕的制作和逐條鍵控由專人負責。但由于精品課錄像的字幕量比較少，內容相對固定，播出時機比較穩定，因此在課程錄制之前預先做好片頭和片尾字幕，并進入待播狀態，錄制過程中當需要添加字幕時，導播只需按下游鍵，用空格鍵控制字幕的疊加和出屏，一個人在現場導播的同時也完成了字幕的實時添加。

（3） PPT畫面的直接切換

精品課錄播中的視覺形象由教師畫面、學生鏡頭和PPT內容三部分組成，師生的畫面來自于攝像機的標準視頻，PPT畫面需轉換成相應的視頻信號。傳統錄播中PPT畫面轉視頻，通常是用攝像機直接對準投影屏幕拍攝獲得，畫面的清晰度不能令人滿意；使用專門用于抓取動態影像的軟件（如Camtasia Studio）將屏幕活動捕捉下來并轉換成視頻[10]，不能做到實時轉換，圖像質量也不理想。智能錄播系統采用硬件對VGA信號重新編碼，實時輸出，可獲得較好的圖像效果。

全能機采用方便實用的i-VGA技術完成PPT信號的轉換，首先將全能機與教師計算機進行網絡連接，并設置各自IP地址使網絡連通，然后進入全能機i-VGA設置界面，輸入教師計算機的IP地址，在教師計算機端運行系統免費提供的客戶端執行程序IVGAserver，并輸入全能機的IP地址，PPT信號作為本地視頻素材參與各路信號的切換。

4 全能機應用于精品課的網絡直播

全能機的網絡直播模塊可實現精品課的網絡實時播出。在精品課錄制時，若同時啟動錄制和網絡直播功能，全能機將以MPEG2和WMV兩種格式記錄視頻，其中WMV格式就是提供網絡直播所需的視頻文件。精品課的網絡直播通過推模式或拉模式完成。拉模式不需要服務器，由客戶端直接訪問全能機的IP地址來實現。方法是在全能機的網絡直播設置中選 “向編碼器拉傳遞”，輸入任一空閑端口號（比如：192.168.1.1：1750），然后按國家標準設置WMV文件的參數。直播中客戶端直接運行Windows Media Player，按CTRL+U組合鍵，在對話框中輸入：mms:// 192.168.1.1：1750 即可收看。拉模式配置簡單、方便實用，適合于局域網內少量用戶的情況下使用。推模式網絡直播需要配備網絡服務器，為直播的精品課設置一個專用的網絡鏈接。服務器的設置比較復雜，需要專業網絡技術人員完成，這里不再贅述。全能機在網絡直播設置中選“向服務器推傳遞”，將全能機記錄的WMV文件推送到網絡服務器上。所有客戶打開精品課網頁即可自動看到直播內容。由于網絡服務器能夠提供足夠的帶寬，因此推模式可以實現海量用戶的網絡直播。

三 全能機在精品課錄播中的應用價值

全能機應用于精品課錄播，徹底解決了單機拍攝、后期編輯的時效性差問題；相對于傳統的EFP系統，所需設備、人員有所減少，攝制平臺的搭建更省時、省力；而智能型錄播系統，可以肯定地說是目前最理想的精品課錄播方式，與之比較，全能機在課程錄播本身沒有什么優勢可言，其價值主要體現在對教學設備的有效利用。回顧精品課錄播的歷程，總結全能機應用于精品課錄播的實際，歸納其應用價值主要體現在以下幾個方面：

1 高質的錄播效果

大導演AIO3000型全能機是具有廣播級技術指標的電視制作設備，所記錄的高指標視頻采用MPEG2壓縮方式，采樣模式為YUV 4:2:2或4:2:0，視頻碼率選擇12Mb/s或6Mb/s，音頻碼率通常設置為320Kb/s；用于網絡直播的WMV文件可選擇NTSC或PAL制式，以NTSC為例：視頻尺寸為720*480或320*240，視頻碼率大于460Kb/s；i-VGA技術轉換的視頻具有較高的分辨率，更好的防閃爍效果。從以上視音頻參數可以看出，全能機記錄的MPG2和WMV視頻文件都能夠達到較高的技術質量，獲得良好的播出效果。

2 高效的錄播模式

全能機將傳統的特技機、錄像機、調音臺、監視器等大量硬件設備集成到同一計算機平臺上，以單機的方式實現過去復雜系統的功能。由于是集成化的模塊設計，系統構成更加簡潔，操作使用非常容易，安裝調試異常簡單，系統運行更加安全。錄播過程中MPEG2和WMV文件同時記錄，其中WMV文件直接用來做網絡直播。隨著精品課課堂教學的結束，高質量的精品課錄像MPEG2文件制作完畢，WMV文件也已完成上傳到網絡服務器的任務，表現出極高的錄播效率。

3 合理的資源利用

全能機應用于精品課的錄播是學校教學資源的合理利用，高校實驗設備建設是一項系統工程，要遵循經濟、適用、兼顧的原則，盡量避免為單一需要而購置某種設備，一定要充分利用現有的實驗教學系統，避免重復建設。將全能機應用于精品課教學錄播當中，既能發揮全能機功能強大的優勢，又能有效提高實驗設備的利用率，還能確保理想的錄播質量。

4 無限的擴展空間

全能機是基于計算機平臺的電視制作設備，因此具有無限的功能擴展空間。從硬件上看，不斷開發的功能模塊可以進一步豐富系統的功能，比如：慢動作重放、分屏特技、延時播出等。從軟件上看，針對軟件運行過程中所出現的問題，考慮用戶提出的新的需求，結合電視制作不斷發展的態勢，軟件會做出相應的升級、改進，因此，在不增加硬件投資的前提下可以獲得更多的實用功能。

畢竟全能機不是精品課錄播的專用設備，實用中也發現了一些問題：（1）攝像機不能實現智能化。（2）錄制過程必須由專業技術人員完成。（3）攝像人員身處現場，對教學形成一定的干擾。（4）系統的一些功能還不夠完善，如：預監畫面清晰度偏低；無信號時音頻電平指示過高；錄音音量偏小；字幕軟件的功能有待提高等。

隨著廣播電視技術與計算機多媒體技術、通信技術的融合發展，特別是數據網絡、計算機處理能力、大容量存儲及壓縮算法技術的進步，基于計算機平臺的全能機錄播系統必將在高校精品課建設中發揮更大的作用。

參考文獻

[1] 國家精品課程申報指南(2010)[DB/OL].

[2] 張洪波，吳迅.運用EFP系統對現場教學進行電視直播的實踐研究[J].中小學電教，2008，(12):69-72.

[3] 李耀麟.淺析精品課程建設的實時錄制系統[J]. 電化教育研究，2006，(7):60-62.

[4] 鄧文新.錄播系統在精品課程教學錄像制作中的應用研究[J].中國電化教育，2008，(5):101-103.

[5] 吳建家，符水波.“智能錄播系統”關鍵技術及發展趨勢探析[J].中國教育信息化(基礎教育)，2010，(12):46-48

[6] 楊國威.課堂錄播技術的變革[J].中國教育信息化(高教職教)，2007，(8):74-76

[7] 龔顯卿.精品課程教學錄像攝制中的設備建設[J].中國教育技術裝備，2009，(27):85-86.

[8] 國家精品課程教學錄像上網技術標準(2010)[DB/OL].

[9] 大導演暢想版全能機產品白皮書 [DB/OL].

[10] 徐敏.教育電視節目制作中投影問題的解決[J].浙江現代教育技術，2006，(4):29-30.

Research on the Employment of Versatile-Recording-Set in Elite-Course Recording

CHEN Jian-jun

(College of Literature， Bohai University， Jinzhou Liaoning 121000， China)

Abstract:With the development of elite course， the elite course recording system has evolved from the initial single-camera-filming-post-editing to multi-camera-filming-synchronous-editing， then ultimately to smart recording system integrating filming and editing. Both the quality and efficiency of recording are improving over time. With TV program-filming system centered on versatile-machinery-set widely employed in elite course， recording the system’s remarkable advantage manifests itself in high-quality-recording， high-efficiency recording mode， optimized resource utilization and infinite room for extension. The system exhibits substantial values in application， playing a vital role in elite course buildup.

Keywords: elite course; recording technology; webcasting;; versatile-machinery-set; value in application