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基于网络平台的课堂录播系统设计与实现(2)

时间:2016-11-05 13:28 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:王玉翔 点击次数:


  通过网络教学平台可以将课堂教学内容进行网络直播,课堂内容通常有视频、音频、演示文稿、文本等形式,用户可通过浏览器访问观看。如果是基于Web课堂直播,则与网络的平台Web Server或学习管理系统进行无缝连接。
  (4)电视直播模块
  课堂录播系统实现同步电视直播,支持模拟、数字信号输出,容易更改信号制式、分辨率,有多种音视频输出端口对接校园电视台,视频输出接口包括HD-SDI、SD-SDI、YUV、Y/C、复合等接口,音频输出接口包括数字、模拟、监听等。
  (5)教师跟踪模块
  系统可实现自动跟踪,无需人为干预,准确无误的跟踪教师授课过程。具备自动变焦跟踪拍摄,拍摄过程顺畅、平顺,画面稳定。
  (6)学生定位模块
  学生定位模块可实现自动定位,当探测到学生起立时,系统自动将学生摄像机对准发言的学生。学生回答完毕,教师跟踪系统自动返回。
  (7)智能导播切换模块
  课堂录播系统具备传统视频切换台功能,提供诸如划像、画中画、淡入淡出等常用特技效果,实时输出时钟信号、角标和支持色键抠像技术,支持本地文件作为虚拟背景进行实时虚拟合成,内置调音台支持多路本地音频播放,并实时切换通道同期音,能与外围音频保持均衡统一、相互切换或混音。内置字幕编辑软件,支持制作静态、动态字幕转入字幕列表待播,如课程内容、章节、重点提示、主题等,教师通过专属遥控器来实现字幕的精准输出。
  3.核心技术分析
  (1)图像自动识别跟踪技术
  教学过程中主要有下列几种情景:当教师在讲台上讲解时如何跟踪拍摄,当教师走下讲台讲解时如何跟踪拍摄,当教师走下讲台和学生交互时如何跟踪拍摄,当1个学生起立回答问题时如何跟踪拍摄,当2个或多个学生回答问题时如何跟踪拍摄,当学生走上讲台回答问题时如何跟踪拍摄,当讲台上的学生书写板书时如何拍摄,当教师书写板书时如何拍摄,有2人或多人写板书时如何拍摄,当教师讲解PPT时如何采集等等,解决办法就是运用图像自动识别跟踪技术。根据摄像机对比定位分析,如果图像有变化,且变化幅度达到临界点,控制摄像机对图像变化区域做跟踪拍摄,不受强光影响,定位准确。
  在录播教室中,拍摄教师的摄像机一般定义为主摄像机,一切的自动切换和跟踪,最终复位到主摄像机。课堂录播系统依据定位摄像机设置一个立体空间,在这个空间里运动的教师和学生会触发多种跟踪或切换策略,依据左右、前后、上下运动的规律,使整个录制过程显得更加真实、平滑、顺畅、自然,且不受立体空间以外的环境影响。在自动录播过程中,系统按照自己的运行原则进行录制,除非教师结束录制状态。
  (2)输出可编辑的XML工程文件
  课堂录播系统采用标准的行业音视频编解码技术,完整记录摄像机所有数据,同时在系统执行自动或手动切换跟踪策略时,完整记录每一个跟踪、切换断点,自动形成可导入、可编辑的XML音视频工程文件。可编辑的XML工程文件具有强大的兼容性,导入任何一款国内主流非编软件即可进行再编辑,在本系统内能够实时调整镜头切换位置和时间点,添加更新字幕和特效。
  (3)与校园电视台无缝融合技术
  校园电视台配置完备的摄像、导播、编辑、直播等系统。课堂录播系统具备多通道的高清导播切换录制、高清虚拟合成、高清在线字幕、网络直播、电视直播、LOGO水印等功能,而这些模块都是“一键式”,不需要很复杂的操作,这样使得课堂录播系统与校园电视台相互融合、相互支持。
  通常录制课程的视频码流一般不超过10M,便于网络教学平台直播或存储。而校园电视台录制节目的视频码流至少达到25M,这样才能达到播出要求,也就是要求课堂录播系统实现高标清兼容,视频码流从512K至50M可以进行调整,画面质量不但满足网络直播或存储,而且满足校园电视台需求。
  三、基于网络平台的课堂录播系统应用
  教学视频作为一种最直接有效、最原汁原味、最生动活泼的教学方式和展示手段,在教学研究、资源建设、教师发展、教育传播等方面具有不可替代的作用。基于教学视频的学习将会成为数字化教育的一个重要组成部分。[3]
  1.教学反思常态化,促进教师发展
  教师在课堂上很难察觉自己课堂教学中的问题所在。通过课堂录播系统回放进行观摩和反思,可以起到照镜子的效果,从中发现不足或需要改进的地方。课堂录播系统使教师教学反思行为常态化,促进其教学水平不断提升。尤其是对青年教师的成长有很大帮助,加快青年教师的迅速成长,实现从单一依赖师傅的指导到与师傅共同研究探讨的转变,也实现由被动接受到主动作为和从程式化到常态化的转变。
  2.校本教研常态化,提升教学质量
  校本教研活动是教师专业发展的重要组成部分,是新入职教师快速成长的重要一环。利用课堂录播平台的录播教室、观摩教室,方便同行教师现场听课、评课。教师也可以通过网络教学平台观看同行教师上课的实时画面,打破了时间和空间限制,实现同步观摩,同时还能对教师授课进行点播、回放和评价。课堂录播平台最大限度地扩展了校本研修的深度和广度,有利于校本研修的持续和常态化开展。
  3.教学评比网络化,评比形式丰富多样

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