基于云架构的高校视频资源制播体系研究

王 琳东北大学 辽宁沈阳 110819



基于云架构的高校视频资源制播体系研究

王 琳
东北大学 辽宁沈阳 110819

摘 要：在开放教育资源运动及大规模开放式网络课程兴起的大背景下，高校面临着大量视频教学资源的制播、存储以及共享等问题。利用云计算等技术建立基于云架构的视频资源制播体系，可以充分利用现有软硬件资源，提高资源建设质量与效率。提出了云制播体系的技术架构及实现方案，对高校资源建设未来发展进行了展望。

关键词：视频资源；制播；云架构

近年来，多媒体、网络信息等技术快速发展，教学方法和手段不断创新，开放教育资源运动在全世界范围内悄然兴起。2003年我国开始了国家精品课建设工作，随后视频公开课、精品资源共享课等也相继启动，2012年MOOCs（大规模开放式网络课程）进入了大家的视野，在这样的大背景下，高校视频学习资源的录播和制作成了资源建设中的重中之重。大数据、云计算等声音时常在大众耳边响起，那么这些新兴技术会给高校教学资源建设带来什么样的影响呢？

1　云架构在高校资源建设中应用的优势

高校传统视频资源制播体系一般是每一间教室都搭建一套录播系统，一间教室至少需要2位技术人员跟踪操作。遇到多间教室同时录制的情况时，人员不够成为常态，资源利用率也比较低。在录制之后还要通过人工拷贝等方式将视频资源传送到编辑软件所在的电脑里，编辑输出后还需要上传至指定服务器，不仅费时费力，而且容易出现差错、丢失数据。系统的低集成度造成了管理不便、运行成本高、资源建设效率低［1］。

运用云计算等技术构建的云制播体系，可以把录播室的导播等应用放到云平台上，通过网络同步采集视音频信号，在云平台导播控制系统完成导播、编辑、转码、存储等服务，充分利用高校现有的硬件资源，不必在每间录播室都建立整套的录播系统，降低资源开发成本。可以根据各类课程的特点，搭建多样化的在线学习平台，满足学习者个性化学习需求，有利于资源共建共享。

通过云架构可以实现适合多种类型终端的视频资源发布功能，可以为使用不同设备（如计算机、平板电脑、智能手机等）的学习者提供视频资源点播服务，使学习者随时可学、随地可学，实现泛在学习和碎片化学习。由于数据和应用都统一部署在云服务器上，实现了资源集中管理，避免了多用户分散化管理，大大提高了数据的可靠性和安全性，保证教学资源的完整性。

2　视频资源云制播体系架构

视频教学资源的生产过程由录播、编辑制作、合成、审核、存储、上传等多个环节构成，本质上是数据信息在物理层、网络层、应用层等不同层面变化和传输的过程。要在多环节的前提下，保障资源的完整性、可靠性，必须整合资源，构建云制播体系，将云技术、多媒体技术、网络技术互相融合起来，建立比传统制播系统具有更高的效率与安全性的制播系统。

该体系采用三层架构，包括基础支撑层、业务应用层、服务层 （如图1所示）。

图1　视频资源云制播体系架构

云制播体系不是简单的录播室与服务器连接，而是以录播室视音频信号同步采集为基础，利用云计算技术，以云平台录播、编辑制作、转码、发布等功能为重心，提高视频制播工作的智能化水平，实现资源的统一管理与共享。基础支撑层采用网络、防火墙、服务器虚拟化等技术，使硬件资源得到充分的利用，在业务应用层实现基于云的录播控制、编辑制作、转码、审片、存储等功能，在服务层建立综合管理系统、资源发布与点播系统等。

3　视频资源云制播体系实现方案

3.1多种类型演播室搭建方案

高校视频资源录播场所可以包括专业级演播室、虚拟演播室、访谈型演播室、常规教学录播室、外景录制现场等几种。

3.1.1专业级演播室

在资源建设过程中，一些高标准的教学资源如教学专题片、精品课等，仅满足常规教学需求还不够，对艺术水平、画面真实感、视音频质量、教学设计思想也有更高的需求，常规录制室不能满足录播的需要。可以采用三机位高清摄像机人工跟踪拍摄及一路VGA信号，录制教室全景、教师近景、学员近景及授课电子讲稿，可以展现教师与学员的精神风貌和课堂互动效果。技术人员通过导播控制实时切换镜头，生成教学效果自然、课程品质高的视频资源。这种演播模式需要专业技术人员在录播过程中进行适当的操作，成本较高但效果较好。

3.1.2虚拟演播室

应用虚拟演播室，在建设方面只需搭建有蓝色背景的录播空间，后期制作人员运用抠图、三维制作等技术，将教师与场景完美结合，可以随意构建场景，满足不同课程的实际需求。可以采用2～3机位，拍摄近景、特写等镜头，通过录播控制系统生成课程源视频，制作人员在云平台上进行制作合成。这种方式可以应用于高校的实践教学、精品课程建设等。

3.1.3访谈型演播室

访谈型讲座是常有的授课方式，高校会邀请专家学者、知名企业家等来校，这种方式授课人通常会脱稿自由发挥，对于录播工作来说主要是拍摄教师特写镜头及学员全景或近景，采用2个高清摄像机机位便可以满足需求，云端录播控制系统根据实时授课情况自由切换画面，录制出来的视频资源直接存放在云存储服务器上，后期制作等人员在云平台上直接进行相关操作，整个录播过程方便快捷、自由流畅。

3.1.4常规教学录播室

在日常教学过程中，将教学活动通过摄像机录制下来，教师可以通过教学视频发现教学中的不足，有利于提高教学质量；学生可以通过教学视频进行复习，巩固学习效果；教师可以共享授课视频资源，节省开放教育资源的录制成本，提高教学资源利用率。在录播室内架设2～3台摄像机，录制全景、教师特写、学员近景等，再加一路电子讲稿VGA信号，常规教学录制方法可以完整记录教学过程，包括授课过程、板书、师生互动等，通过云端录播系统集中录制，录制完成后自动上传至云平台，再进行编辑等操作［2］。

3.1.5外景录制

课程录制场地除了几种类型室内录播室之外，可能还需要拍摄一些课堂以外的视频影像，例如深入工厂拍摄大型设备工作现场、拍摄实训基地的实践过程、拍摄校园外景等，需要录制人员有较高的技术水平及临场发挥能力，对灯光、构图等都提出了很高的要求。外景拍摄之后，将视频等素材上传至云存储平台，有利于资源的制作及共享，避免了分散化存储可能会出现的资源丢失、检索不便等问题。

3.2视频资源云制播体系的技术实现

通过云制播体系，可以实现专业级演播室、虚拟演播室、访谈型演播室、常规教学录播室、外景录制等不同级别和需求的视频教学资源开发与管理（如图2所示）。在云端采用多通道录播系统，实现多采集通道集中或分组控制，可以选择多录制室集中式录制或各个录播室分别控制两种模式，支持多通道帧精度同步控制，保证录播质量。与传统的录播系统相比，不仅减少了大量软硬件建设成本，还使管理和维护变得更加集中化，进而减少人力成本，同时也提高了资源建设的工作效率。

图2　云制播体系功能模型

云存储平台可以由密集刀片服务器或大量分布式计算机利用分布式算法、虚拟化技术等组成的云资源池，密集刀片服务器的优点是拥有较高的系统性能但购置成本高昂，分布式计算机构成的云资源池可以充分利用现有硬件资源、节约建设成本但性能略低，高校可以根据自身的实际情况，选择一种较为适宜的方法，构建云平台来实现资源的灵活配置和统一管理。

运用桌面虚拟化技术，可以使用户在云终端完成视频编辑、审核、转码等操作，不仅方便快捷而且利于管理。云制播平台不仅满足制作人员云编辑、云转码等需求，还可以为教室提供在线编辑平台访问权限，便于查看、修改视频资源，使教师快速地发现课程的问题，方便教师与负责编辑制作的相关人员沟通，提高课程资源制作效率。通过云点播服务器等软硬件设施，为用户提供资源发布、点播等服务，可以通过多种终端，如计算机、平板电脑、智能手机访问云点播系统进行点播学习。系统在面向用户开放的同时，实行用户认证与授权管理等安全保证机制，为资源的安全性和可靠性提供保障。

4　总结及展望

基于云架构的高校视频资源制播体系可以充分利用软硬件资源，降低建设成本、人力成本，为资源建设提供高可靠性、高处理能力的运行平台，使视频资源开发拥有更高的效率和质量。传统的制播体系网络、硬件等结构较为简单，易于维护，云制播体系虽然节省了大量维护人员的管理成本，但却需要少量高端人才，需要具备虚拟化技术、网络技术、分布式计算等多种知识及应用能力，这就需要高校着重培养相关的技术人员以满足信息化建设的需要。

随着云计算等新技术进入高校应用领域，现有的标准及法律准则已经与技术的快速发展不相匹配。如果要使高校资源建设与共享持续健康有序的发展，修订相应技术标准、构建相关法律体系是必不可少的工作。这就需要国家层面及各大院校审慎研究，出台政策及法律法规，为教育信息化建设提供政策支持及法律保障。

从高校信息化管理未来发展来看，必将从现有的封闭式内部管理平稳过渡到基于云架构的开放式云管理，以提高资源利用率，构建开放的教育资源体系，促进教育行业的良性发展。

参考文献

［1］ 宋述强，钟晓流，李海霞.面向MOOCs的云录播教学环境的设计与实现［J］.实验技术与管理，2014（8）:177-180.

［2］ 赵祥好，王鹏，方小凡.多层次云平台录播系统的设计及应用研究［J］.现代教育技术，2015（5）:121-126.

实验室与实训基地建设

Research of Video Resources in Universities Production and Broadcasting System Based on Cloud

Wang Lin
Northeastern University， Shenyang， 110819， China

Abstract:In the background of Open Educational Resources movement and the rising of Massive Online Open Course， the university is facing a large number of video teaching resources， how to product， store and share these resources is a problem. Building the video resources in universities production and broadcasting system based on cloud computing technology can make full use of existing hardware and software resource and improving the quality and effciency of resource development. This paper presents the technical architecture and implementation of cloud production and broadcasting system and discusses the future development of Universities' resources building.

Key words:video resources； production and broadcasting； cloud architecture

收稿日期：2015-11-10

作者简介：王琳，本科，助理实验师。