本站原创【摘 要】
本文介绍了演播室视频互动技术的形成及其实现原理,该技术较好地实现了电视节目中的观众互动；针对远程教育中学生不能更多地参与实际课堂学习的问题,本研究将演播室视频互动技术引入远程教育中,实现学生老师可以跨越空间通过网络实现视频互动交流,使其共同参与虚拟课堂；并设想将演播室视频互动技术和虚拟演播室或智能录课系统结合,用来制作网络视频课程.
【关 键 词 】 全媒体；演播室视频互动；移动智能终端；网络视频课程；虚拟课堂
【中图分类号】 G432 【文献标识码】 A 【文章编号】 1009—458x（2013）06—0088—07
一、引言
随着博客、微博、微信等新媒体的不断出现,人们不再把目光停留在传统媒体的身上,开始想要更方便、更快捷、不受时间、地点限制、自主地享受各种信息服务,越来越享受新媒体带来的便捷服务.随着人们的需求日趋差异化、多元化和个性化,新兴媒体也出现差异化、多元化和个性化的趋势,这是互联网时代媒体发展的主要特征.
三网融合进程的加快,促使传统媒体和新媒体在同一平台上竞争.在竞争的同时,媒体之间也不再独立地存在,而是相互融合.传统媒体与新媒体的相互融合构成了一个全媒体的时代.
作为传统的电视媒体,电视节目是一个单向传播的媒体形式.近些年来也开始尝试使用、短信等方式和观众进行互动.但是这些方式并不能让观众更好地参与到节目中.随着移动电脑、IPAD平板电脑以及智能手机等移动智能终端的不断普及,演播室视频互动技术逐渐进入各级电视台的节目中.更多的人可以通过自己的移动智能终端直接在电视节目上表达自己的观点,直接参与到节目中,从而吸引更多的关注焦点并引起一定范围的热议,使得观众自己成为电视节目的延伸传播媒介,从而提高节目的关注度和吸引力[1].
演播室视频互动系统,是基于互联网连通技术的演播室辅助系统,能够实现无空间限制的远程实时双向互动访谈.系统对管理员、导播、主持人、记者、嘉宾、网民等不同用户进行角色划分,视频连线制作的所有环节由各个角色完成,各个角色之间既独立又紧密联系.
演播室视频互动系统可以作为视频会议、网络教育、IM系统、网络视频聊天系统等互动平台的核心模块,还可以应用于政府应急指挥平台、专家远程协商平台等专用系统.演播室视频互动系统目前已广泛应用于互动式数字化校园教学系统、在线视频游戏、网站视频聊天、企业视频会议、军队远程指挥、政府应急指挥平台、数字电视、数字家庭等领域.
目前视频互动技术在市场中的应用除了演播室视频互动系统以外,还有一些双向视频会议系统、互联网即时视频聊天等与之接近的技术.本文对一些技术做了对比分析：
（1）演播室视频互动系统和双向视频会议系统的对比（如表1所示）；
（2）演播室视频互动系统和聊天工具的对比（如表2所示）.
从以上分析不难看出,演播室视频互动系统与传统的双向视频会议系统和网络视频聊天工具有着很大的区别.演播室视频互动系统对节目的整个过程可控,可实现更丰富更细致的角色互动.该技术对教育而言也有重大而深远的影响.
随着互联网技术及信息技术的快速发展,教育产业现状和由此产生的问题已经逐渐引发了教育模式的变化,传统单一的课堂化教学模式对启发学生的创造思维能力存在着一定的制约.随着多媒体技术的发展及网络传输技术的突破,逐渐打破原有固化、封闭式的教育模式,而趋向开放性、交互式的视频教学.
基于演播室视频互动技术的交互式数字化校园教学系统已经逐步进入教育领域.校园视频互动系统的建立,可以让教师和学生之间建立起一个交互式的视频网络教学平台.基于该平台教师还可以独立制作视频课件、教学素材、电视节目等内容；教师可以在教学的过程中自由创造使用的教材,因材施教,加强学生对课题的理解.交互式校园网络视频系统是一个以教学为目标、交互式的、跨校园网络直播、点播以及在线广播的系统.
一、演播室视频互动技术的形成
及其实现原理
1. 演播室视频互动技术的形成
当前电视节目在视频访谈和视频互动方面,绝大多数仅限于与现场人员进行访谈和互动,与远程人员的视频访谈和互动一直没有较好的解决方案,导致传统演播室的封闭式运营模式.
互联网固定宽带的普及和3G网络的出现,使传统演播室的封闭走向开放成为可能.电视制作人员渴望把各种各样的人通过网络的方式随时随地连接到演播室,以双向互动的形式参与电视节目.视频互动系统应运而生.
视频互动系统可以实现一对一的嘉宾远程连线,多位评论员同时参与的互动节目,大量网民参与的创新类互动节目,IPHONE、IPAD、ANDRIOD终端呼入连线,搭建移动双向演播室.
2. 演播室视频互动实现原理
演播室视频互动技术实际上是基于互联网技术的一个视频在线互动系统,它可以跨越空间障碍,让在线的客户端进行实时的双向视频互动.在电视台应用中,系统拥有不同角色,如导播、主持人、记者、嘉宾、网民和系统管理员,整个视频互动的过程都由这些角色来完成.
在系统进行视频互动中,导播扮演控制者的角色,他控制着在线终端的参与,整个系统流程如图1所示[2].
图1 演播室视频互动系统流程图
在整个演播室视频互动系统中,有两个工位角色比较关键：
（1）预审导播
预审导播的主要任务是完成远程嘉宾的接入,判断网络嘉宾的网络质量、音视频质量,并通过与前端实时对话,指导相应的调整,交代直播、录制过程中的注意事项等.网络前端符合播出条件之后,根据需要,接入等待室或者播出.预审导播拥有更改显示名称、质量评分、添加备注等功能,可以方便地进行队列控制、重复审核、指定输出,它是安全播出人工参与的第一关.预审导播还可以在节目制作过程当中,对处于排队中、等候室或者播出状态中的网络嘉宾进行耳语,提供实时提示和引导. （2）播出导播
播出导播负责跟切换台对接,将网络信号混合成多窗口并通过SDI输出给切换台.同时,切换台输出一路PGM信号给播出导播,播出导播将PGM信号返送给所有连线人员.播出导播根据节目形态的要求,可以对每个呼入信号进行管理,可以让一个人放大、缩小,可以让某一个人发言,其他人静音,显示、隐藏某个或多个信号,是安全播出人工参与的第二关.
3. 演播室视频互动技术在教育领域中的拓展应用
演播室视频互动技术是一项源于电视台的技术,可以拓展出很多和教学相关的技术应用,从而形成一个完整的数字校园互动教学系统.
（1）课堂教学内容共享
在同一个教室里上课时,教师与学生的内容实时共享,实时作业.
（2）校内教师实时辅导
同班同学利用校园WIFI,一起做作业,教师可以个别或分组视频辅导,也可以实现内容的实时共享.
（3）兴趣小组共同分享学习
组织各种兴趣小组,通过网络进行内容共享及视频交流.
（4）课后作业在线辅导
可以通过视频互动系统进行在线作业实时辅导.
（5）远程学习
学生在家里或出差等移动状态下仍然可以通过演播室视频互动参与学习.
二、演播室视频互动系统的
技术优势和不足
作为电视节目的一个新的技术应用,演播室视频互动系统拥有众多的技术优势,当然也不可避免地有着一些不足之处.
1.演播室视频互动系统的技术优势
（1）灵活性强
视频互动系统采用双向视频技术,既能满足多用户、大并发量的用户呼入,也可以满足电脑摄像头、IPHONE、IPAD、安卓手机等不同移动智能终端的呼入.不同的移动智能终端跨地域实现画面和声音的融合,随时可以上线参与视频互动.在远程学习方面优势明显,如学生因事不能到教室上课时,可以在办公场所、家里、宾馆、机场等能够连接上网的地方,与演播室的教师进行实时的双向互动.图2是远程学习的视频互动示意图.
图2 远程学习视频互动示意图
（2）互动性强
视频互动系统把远程用户的视音频画面送到演播室,同时把演播室的PGM画面实时回传给远程用户,这样,就可以实现演播室和远程连线用户的双向实时互动.不管栏目是直播还是录播,由于在连线时,视频互动系统向远程用户传送的是实时演播室信号,因此都可以让远程用户参与互动.
（3）易用性强
视频互动系统采用B/S加C/S双架构模式,远程连线用户可以选择IE或者客户端方式呼入系统.同时视频互动系统对在线客户端的网络要求较低,目前一般的家庭ADSL、手机无线上网、WIFI无线网络均可正常使用,甚至只需要一个普通摄像头就能参与互动.
（4）安全性强
视频互动系统有用户审核系统和两级导播控制流程,对播出安全要求高的应用环境,可以使用多层防火墙保障重要服务器的安全,也可以只允许VPN方式拨入,以达到更高级别的安全要求.
（5）可扩展性强
视频互动系统软、硬件均是模块化设计,系统部署非常方便.服务器与视音频处理设备（播出导播-Media Interface Unit）之间的物理链路只需要网线、光纤等以太网介质.播出导播与演播室对接时,可以提供多种接口：加解嵌信号、音频、S/PDIF信号等,也可以多路同源输出.如果有多个演播室,也可以进行模块化部署[3].
2. 演播室视频互动系统的不足
传统电视新闻的传播方式都是单向的,新闻主持人坐在演播厅里进行新闻播报,传播受众往往只能被动地收看电视节目.
随着新媒体不断出现,演播室视频互动系统逐步进入各级省市电视台.演播室视频互动系统在其录制的节目中,增加了主持人、观众、记者专家三者之间的互动（如图3所示）,使得节目变得更加新颖,所传达的节目信息也更加全面.
图3 演播室互动拓扑图
当然演播室视频互动系统与国外成熟的相关技术应用相比,还存在一些不足之处：
（1）演播厅电视墙的开发.在整个演播室视频互动中,演播室的电视墙是其呈现互动的一个载体,需要专业的动画设计人才对其进行开发,而目前这样的专业人才还很缺乏.
（2）针对专家的互动环节不足.在目前电视节目的互动环节中,往往只有一个专家的视频画面,这对于一个讨论问题的观点碰撞,往往是不够的,需要同时接入多个专家的视频画面,这样专家之间也会进行互动,可以给观众提供更多观点.
（3）节目主持人对视频互动的驾驭能力需要增强.所有新技术的出现,都需要人的参与才能实现最终的设计效果,演播室视频互动系统亦如此.这对传统节目主持人提出了更高的要求,需要他可以把握全局,让各类对象很好地参与到节目互动中. （4）观众参与互动的形式不够丰富.目前演播室视频互动系统的观众互动主要用手机、平板电脑、摄像头等参与,但是由于电视节目的时长有限,不能做到让更多的观众发表自己的观点.可以使用微博、、短信等非即时性工具,让更多的观众参与到节目中来[4].
三、演播室视频互动系统在
远程教育中的应用
演播室视频互动系统原本是应用于电视直播的一项技术,针对目前教育信息化的发展趋势,将其应用在教育教学中同样可以发挥其技术优势.主要从事远程教育的国家开放大学更适合使用这项技术来进行远程教育的教学活动.开放大学的学生往往都是在职进行业余学习,没有更多的时间走入课堂来接受面对面的班级化学习.演播室视频互动系统可以做到不受地域限制、基于网络连接的虚拟课堂教学,学生不需要实际走到课堂来接受教学,可以通过电脑、IPAD、智能手机等终端设备和演播室的教师进行视频对话,通过网络保持虚拟课堂在线状态（如图4所示）.
图4 使用移动智能终端参与虚拟课堂学习
教师也可以随时将在线同学的视频画面调出,进行实时提问交流.所以演播室视频互动系统非常适用于目前的远程教育的虚拟课堂教学.其具体应用如下：
1. 虚拟课堂多个在线学员同时呼入双向互动
远程教育教学中,位于演播室的教师可以随时和所有在线学员进行视频互动.这需要使用高性能服务器做硬件接入保障,要有足够的带宽做网络接入保障.播出导播可以根据教师的需要,切出任何一个或几个在线学员的视频画面在大屏幕上与教师现场交流.所有在线学员都可以看到现场画面,听到现场的声音.
2. 虚拟课堂学员呼入双向访谈
远程教育教学中,远程在线学员可以和教师互动访谈、答疑,学员和教师都不需要到演播室现场,在家里、办公室、甚至在出差中都可以完成虚拟教学活动并完成课程录制,节省路途时间和费用.可同时接入多个学员和教师,接入者只需要一台接入互联网的电脑和摄像头即可参与虚拟课堂的学习.
3. IPHONE、IPAD、ANDRIOD终端呼入
学生可以使用苹果的移动终端和安卓系统设备参与虚拟课堂的在线学习,学生只需要安装一个虚拟课堂学习的客户端软件.学生操作简单,系统可根据带宽传输CIF/VGA/PAL标准的画面到服务器上,视音频同步.在IPHONE 上可切换前后摄像头,操作者自拍或使用外向摄像头拍摄所需内容参与虚拟课堂的学习（如图5所示）.
图5 学生通过智能移动终端参与虚拟课堂学习
4. 分校工作站搭建移动双向演播室
在国家开放大学的下属机构分校工作站,可以根据课程安排搭建一个临时演播室,使用笔记本电脑与DV机器连接,通过互联网与国家开放大学或省市级开放大学的演播室对接,实现双向互动.这项应用适用于目前国家开放大学远程教育模式,用这种方式分校工作站可以很方便地参与国家开放大学的期末复习课或者相关教学活动[5].
四、演播室视频互动系统的实现
演播室视频互动系统是基于互联网的一项技术应用,演播室和所有参与虚拟课堂的学员都需要保持在线状态.
1. 系统拓扑图
该系统的拓扑图如图6所示.
图6 演播室视频互动系统拓扑图
2. 视频互动技术的实现
视频互动系统以服务器为核心,使用以太局域网连接各个系统部件.系统部件和功能均模块化,整个系统部署和维护方便,有良好的可管理性和扩展性.
该设计方案采用外部应用公网化,理论上远端接入不受任何空间限制,打破了传统互动类节目的形态,能与多种终端对接.内部应用本地化,采用局域网搭建,快速、安全而且成本低.
视频互动系统所有相关硬件全部放在机房和导控室内,网络使用电信专线和联通专线的双服务器架构,解决了目前国内南北网络互联互通问题（如图7所示）.
图7 视频互动系统网络接入示意图
3. 视频互动系统与演播室的信号对接
播出导播是与演播室的原有系统对接的设备,其对接方式如图8所示.
图8 播出导播加嵌信号传输
以上示意图结构应用于加嵌信号的切换台工作环境,播出导播作为一路信号源传输给切换台,从切换台输出一路PGM画面回传给播出导播,播出导播把PGM画面传到呼入用户,实现视音频的双向互动.这种情况下,输入、输出全部使用SDI线缆连接,音视频同步传输（如图9所示）.
图9 播出导播解嵌信号传输
解嵌信号的对接分音频、视频两部分,分别由混音台与视频切换台来处理.最后需要回传给远端的音视频信号传到播出导播的输入端.
演播室的音频调音台向播出导播提供N-1的音频,把PGM声音中的呼入者的声音去掉后,送给播出导播,由播出导播采集此N-1音频信号后,向所有的呼入者推送实时的音频（如图10所示）.
图10 视频互动系统音视频信号拓扑图
蓝色的为音频信号、橙色的为视频信号、棕色为网络信号,在声音的连线中,返送给播出导播的声音不能包括播出导播本身输出的声音（前端连线呼入者的声音）,避免呼入者听到自己声音回响[6].
五、结束语
随着时代的发展,教育与新技术只有不断跟进、互相吸收才能增强各自的生命力.演播室视频互动系统应用是一个非常新颖且有创新性的应用,它突破了传统演播室的空间限制,让所有节目参与者都可以处于世界的任何角落,只要有网络就可以使用移动终端保持在线,参与节目互动.从目前国内外的演播室视频互动应用来看,该技术的出现至少呈现出两大优势：一是让传统电视媒体这种单向传播走向了交互式传播,使得传统的电视媒体变成了交互性媒体.它使信息传播的发送者与接受者之间的界限变得模糊,因为参与性强,可以自然地吸引甚至激发受众的兴趣与注意力.二是该技术应用到远程教育领域,可以让传统的远程教育从单向传输信息变成学生可以参与到整个教学过程中来,而不受空间地域的制约.这也是演播室互动技术最大的魅力所在,它可以通过网络方便地实现和移动终端的互动.当然目前该技术的应用研究在国内还是空白,现有远程教育的网上教学、网络课程建设等,大多都是信息单向传输,学生也只能通过bbs、打等传统方式进行交流.目前远程教育中使用的双向视频系统,也对设备场地等硬件条件有所要求,影响学生参与远程课堂教学的客观因素太多,从而导致远程教育基本上属于教师一个人说,录制出来的网络视频课程的点击量也有限.
将演播室互动技术应用在远程教育领域必将给远程教育带来一场革命性的发展.以此为基础进行的课堂教学可走向一个真正意义上的虚拟化课堂教学,真正实现跨越地域限制,做到学习无处不在.所有的教师和学生都可以在家里或办公室里甚至在出差的旅途中参与课堂学习,进行互动交流.该技术的应用和推广对于国家开放大学来说意义重大,可用于课程的期中教研活动、期末复习课,甚至可用来进行相关的会议交流[7].
技术并不是最重要的问题,最重要的是如何用好技术.对于国家开放大学体系而言,可以考虑由国家开放大学牵头构建演播室视频互动系统,各省级电大构建各自的演播室互动系统,从而形成一个完整的演播室视频互动体系.电大的传统优势就在于体系的完整,那么视频互动技术的生命力也在于体系的完整构建,这样才可以发挥出它的效用,从而推动远程教育的发展.
演播室视频互动系统固然增加了传播的互动性,但就教学效果而言还是比不了传统的课堂教学方式.虽然网上有很多视频,但郭德纲的相声剧场还是会夜夜爆满.教育的本质在于其内容,教学的价值在于教师本身,技术只是手段,技术并不能取代教学本身.
除了可以使用演播室视频互动技术进行远程教育,还可以使用这项技术与虚拟演播室或智能录课系统相结合制作网络视频课程.随着虚拟现实技术和互联网技术的不断进步,虚拟课堂将会越来越多地出现在教育教学中,促进远程教育更好更快地发 展[8][9].
[参考文献]
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收稿日期：2013-03-30
作者简介：梁骥, 硕士,实验师,宁波广播电视大学（315016）.
责任编辑 日新