精品课录播系统的技术架构与功能应用

一、背景与需求课堂教学录制在最近几年已经变成了学校信息化建设里面比较常见的一个需求。不少学校现在面临着一师一优课、一课一名师这类政策上面的要求需要把优秀教师的课堂教学过程给录制下来作为优质资源去存储和共享。与此同时教师自己也需要通过观看授课录像来做教学方面的反思。教研组也需要借助课堂录像来开展评课和研讨活动。这些需求叠加在一起就催生了精品课录播系统这类产品。二、系统基本构成录播教室一般由好几个子系统组成包括常规的多媒体教室设备、外部环境设施、录播子系统、音频处理子系统和媒体中央控制子系统。录播系统本身通常包含图像采集、声音采集、VGA采集、图像自动跟踪、图像控制切换、信号数字化处理、记录、直播、扩声等单元。整个工作流程大致是这样走的通过摄像头把教室里面的授课场景采集下来通过拾音设备把声音采集下来通过VGA采集线把教师电脑画面获取到然后把捕捉到的这些信号进行数字化处理再记录下来、通过网络直播出去或者提供点播。三、嵌入式硬件架构市面上比较常见的录播系统采用的是那种一体化嵌入式硬件设计。这种设备基于嵌入式Linux系统来运行。这种架构和普通PC架构不太一样它不接受服务器和PC架构而是把录制、直播、点播、导播、管理、存储、视音频编码这些功能全部集成在一台主机里面。嵌入式架构的稳定性相对来说要好一些不像Windows系统那样容易受到病毒或者系统崩溃的影响。单板卡设计让所有信号都在一块板卡上完成采集、编码、录制、直播和存储减少了信号链路带来的衰减问题维护成本也能降下来。部分产品还采用了Linux加Android双系统设计。两个处理器协同工作可以在Android端安装钉钉、腾讯会议这类软件用来做直播分享和互动教学。四、音视频采集与处理信号输入方面录播主机一般会提供多组高清视频输入接口。以LB5000k为例它支持5路HDMI输入最高支持4K分辨率。LB6200则提供6路SDI输入、2路HDMI输入和1路VGA输入。LB8200K支持4路HDMI 4K输入加4路SDI 1080P输入。接口类型比较丰富能接入不同信号源。音频处理方面系统利用数字音频处理技术对声音做降噪和回声抑制减少现场环境噪音的干扰。音频编码采用AAC格式视频编码采用H.264。画面录制方面系统支持画中画、画外画、1/2/3/4/6分屏等多种显示和录制模式提供9种以上布局模板也支持自定义布局。录制的视频文件是标准的MP4格式方便后续播放和编辑。五、智能导播与自动跟踪精品课录播和普通录像的一个区别在于导播功能。系统提供可视化的录播窗口用户通过浏览器就能实现远程实时导播。点几下鼠标就能完成人物跟踪、场景切换、焦距调整这些操作比传统的摇杆操作要方便一些。系统提供20种以上切换特效包括擦除、覆盖、淡进淡出等效果。教学PC画面可以自动侦测当电脑画面发生变化时系统自动切换切换时间可以提前设定。图像自动跟踪技术是精品课录播的一个关键点。系统通过图像识别技术定位教师位置学生定位一般通过无线话筒或者图像识别来触发。这样在上课过程中摄像头可以自动跟随教师移动不需要人工操作。六、录制模式与直播功能录制模式方面系统支持电影模式和资源模式两种方式同步录制和直播。电影模式是把多路画面合成一路输出资源模式则是把每一路画面单独保存。直播功能也是录播系统的一个重要部分。系统内置高性能直播组件单台录播主机可以实现一定数量路数的直播并发。配合直播方案可以实现更大规模的直播分发。系统支持接入远程互动课堂信号实现多个班级或者多个学校同步授课。这种互动教学功能让不同校区的学生可以同上一堂课。七、部署方式与应用场景录播系统的部署方式大致分为三种一体式、分布式和移动式。一体式通常用于单个固定教室的部署所有设备集成到一起统一管理。分布式用于多个录播教室的部署各个教室放置编码端或录播主机机房放管控平台进行集中管理。移动式录播系统多用于精品课、公开课的视频录制采用广播级设备、多机位切换输出。应用场景方面精品课录播系统主要用于学校课堂教学录制、优质课程资源建设、网络教研活动、教师教学反思和课堂教学绩效管理等。此外也适用于培训中心、会议中心等需要录制培训课程或会议内容的场所。八、操作便捷性设计操作便捷性是录播系统在实际使用中比较受关注的一个点。系统一般提供图形化界面常用按钮和系统设置功能采用图标形式呈现目的是减少误操作和记忆负担。系统内置自动课表功能可以预先设置录制任务到了设定时间自动开始录制不需要每节课都有人去操作。这样对操作人员的技术要求降低了对教学过程的干扰也小了。远程控制方面系统既支持在录播主机上直接操作也支持通过网络远程控制。管理员不用每次都跑到教室去操作设备。结语精品课录播系统的主要作用是把课堂教学过程完整记录下来形成可存储、可共享、可回看的视频资源。嵌入式硬件架构、多信号采集、智能导播、自动跟踪、远程控制这些技术和功能共同支撑起日常教学录制的需求。不同的学校或机构可以根据教室数量、预算和功能需求选择一体式、分布式或移动式部署方案。