【摘要】為了更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)字校園，將現(xiàn)代教育技術(shù)融入教育教學(xué)過程中，華東理工大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)中心構(gòu)建了一個(gè)交互式遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)并對(duì)其進(jìn)行軟、硬件設(shè)備進(jìn)行篩選和優(yōu)化，在實(shí)踐中完成交互式遠(yuǎn)程教室的建設(shè)。

【關(guān)鍵詞】交互式;遠(yuǎn)程教學(xué);遠(yuǎn)程教室;跟蹤定位;視頻;音頻

【中圖分類號(hào)】G40-057【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【論文編號(hào)】1009—8097(2010)03—0135—05

一 引言

近年來，隨著數(shù)字化校園建設(shè)的深入開展與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，利用遠(yuǎn)程教室開展跨地區(qū)課程學(xué)習(xí)和學(xué)術(shù)交流已成為一種新型的教學(xué)模式。如何實(shí)現(xiàn)無人值守，如何進(jìn)行高度智能互動(dòng)，如何通過交互實(shí)現(xiàn)不同地區(qū)的任何人，只要得到授課老師的授權(quán)，即可通過一臺(tái)連接網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)，實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)地融入遠(yuǎn)程教室，聽授課老師的講授，與同學(xué)老師交流，甚至進(jìn)行遠(yuǎn)程演示，是目前遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建中必須解決的問題。

華東理工大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)中心為了能與美國(guó)DUKE大學(xué)開展本科生選修課互選，更好地促進(jìn)教育信息化，全面提高本科教育教學(xué)水平，于2008年年初全面啟動(dòng)了交互式遠(yuǎn)程教室的建設(shè)工作。在設(shè)計(jì)初期我們就明確提出要通過構(gòu)建一個(gè)無人值守的交互式遠(yuǎn)程教室，把課堂教學(xué)中完整的教學(xué)部分，包括教師面授、教師板書、教學(xué)課件、師生交流等可能的互動(dòng)教學(xué)情景真實(shí)完整地利用流媒體技術(shù)、通訊技術(shù)、智能錄播技術(shù)進(jìn)行展現(xiàn)，并通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)授課;在直播的同時(shí)將這些信息保存于本地服務(wù)器，供課后點(diǎn)播使用，以促進(jìn)兩地教育教學(xué)資源的共享。

二 系統(tǒng)構(gòu)成

“公欲善其事，必先利其器”。智能互動(dòng)式遠(yuǎn)程教室最核心的部件就是一套具有交互功能的軟、硬件設(shè)備。我們?cè)诂F(xiàn)有教師培訓(xùn)機(jī)房的基礎(chǔ)上添置了視、音頻信號(hào)采集系統(tǒng)、智能跟蹤定位系統(tǒng)、遠(yuǎn)程互連系統(tǒng)以及顯示系統(tǒng)，以此來構(gòu)建智能交互式遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)。如圖1:

所有的軟、硬件的工作都基于一套移動(dòng)式全智能錄播系統(tǒng)。如圖2:

下面就對(duì)以上各系統(tǒng)作簡(jiǎn)單闡述:

1 視頻信號(hào)采集系統(tǒng)

有研究證明，人的感知超過80%是通過視覺呈現(xiàn)的。因此遠(yuǎn)程教室的一項(xiàng)重大任務(wù)就是將遠(yuǎn)端的視頻信號(hào)盡可能真實(shí)、完整、及時(shí)地傳送至目的端。為提升本系統(tǒng)的性價(jià)比，同時(shí)考慮到今后的升級(jí)問題，我們采用了前后置攝像機(jī)的方

式，即在教室后部使用26倍光學(xué)變焦，480TV線，具備YH5902M控制云臺(tái)的SONY 980P作為教師場(chǎng)景攝像機(jī)，主要負(fù)責(zé)教師畫面的跟蹤與拍攝;在教室前部使用18倍光學(xué)變焦，且自帶80個(gè)預(yù)制位的SONY D70，作為學(xué)生畫面的拍攝與定位。

眾所周知，遠(yuǎn)程教室的主體是教師。將教師的每一個(gè)動(dòng)作，每一個(gè)表情充分展現(xiàn)給學(xué)生是遠(yuǎn)程教室很重要的部分。因此盡可能提升攝像頭的分辨率，采用高光學(xué)變焦的攝像頭就成為了我們的首選。而教師在講課過程中可能并不定于某個(gè)點(diǎn)，而是在一個(gè)區(qū)域內(nèi)移動(dòng)。這就要求攝像機(jī)具備旋轉(zhuǎn)控制云臺(tái)，且不僅要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)自動(dòng)跟蹤功能，而且在必要的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)控制。在項(xiàng)目開始初期我們選擇紅外線感應(yīng)攝像機(jī)作為教師跟蹤的工具。即通過授課教師領(lǐng)夾上的紅外線發(fā)射器引導(dǎo)紅外線感應(yīng)攝像機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)教師端視頻的跟蹤。但是最終實(shí)驗(yàn)表明這種跟蹤方式存在很大的問題。眾所周之，紅外線波長(zhǎng)較短，約850～900納米，而可見光中紅光的波長(zhǎng)在700納米左右。兩者相差不大的波長(zhǎng)導(dǎo)致了一旦紅外攝像機(jī)接觸到接近紅色的可見光，目標(biāo)就會(huì)跟丟，甚至出現(xiàn)不可控的來回轉(zhuǎn)動(dòng)。由于中心機(jī)房靠近教師方向都有窗戶，這種跟丟的現(xiàn)象就極其普遍。而且由于紅外線的穿透能力弱，一旦教師背對(duì)攝像機(jī)就會(huì)產(chǎn)生跟丟的現(xiàn)象。雖然有一些解決方法，但涉及到很多問題，讓我們放棄了這種跟蹤方式。期間我們還考慮了用超聲波作為教師跟蹤工具。但是這種跟蹤方式必須要求老師攜帶一個(gè)超聲波信號(hào)發(fā)射器，并且要在機(jī)房頂部安裝超聲波信號(hào)探測(cè)器。同時(shí)經(jīng)過測(cè)試，我們發(fā)覺由于超聲波在空氣中損耗較大，且容易造成回波影響，因此最終我們決定使用智能信息識(shí)別技術(shù)來解決此問題。

遠(yuǎn)程教室的客體是學(xué)生。教育技術(shù)研究表明，只有在課堂上實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)，完成主體和客體間的融合，才能教授一節(jié)成功的課程，也是目前教育發(fā)展的方向。因此對(duì)學(xué)生的視頻采集我們也進(jìn)行了適當(dāng)考慮。我們將學(xué)生所處位置劃分為4個(gè)區(qū)域。如圖3。

將學(xué)生攝像機(jī)的預(yù)制位設(shè)置如下:

預(yù)制位0:學(xué)生區(qū)域全景，即包括學(xué)生區(qū)域1～4中的絕大多數(shù)學(xué)生。

預(yù)制位1:以學(xué)生區(qū)域1中心為焦點(diǎn)，囊括此區(qū)域中的所有學(xué)生。

預(yù)制位2:以學(xué)生區(qū)域2中心為焦點(diǎn)，囊括此區(qū)域中的所有學(xué)生。

預(yù)制位3:以學(xué)生區(qū)域3中心為焦點(diǎn)，囊括此區(qū)域中的所有學(xué)生。

預(yù)制位4:以學(xué)生區(qū)域4中心為焦點(diǎn)，囊括此區(qū)域中的所有學(xué)生。

因此我們選擇自帶80個(gè)預(yù)制位的SONY D70作為學(xué)生場(chǎng)景攝像機(jī)，輕松解決學(xué)生的視頻問題，并且留下升級(jí)空間以方便增加學(xué)生區(qū)域。

2 音頻信號(hào)采集系統(tǒng)

對(duì)于遠(yuǎn)程教室而言，音頻信號(hào)正常傳輸?shù)闹匾砸稽c(diǎn)都不亞于視頻信號(hào)，甚至從某種方面來說其意義超越了視頻信號(hào)。有調(diào)查表明，目前絕大多數(shù)課程內(nèi)容以教師講授為主，輔以師生互動(dòng)，而板書或演示只占課程總課時(shí)的20%以下。所以只要音頻信號(hào)沒問題，即使視頻信號(hào)的中斷，這節(jié)課仍可繼續(xù)。因此如何充分保障音頻信號(hào)的傳輸成為本系統(tǒng)最重要的問題。

那么如何衡量遠(yuǎn)程教室的聲音質(zhì)量?我們參考了國(guó)標(biāo)GB50371-2006《廳堂擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中會(huì)議類擴(kuò)聲系統(tǒng)聲學(xué)特征指標(biāo)的最低等級(jí)的要求，保證所采集音頻信號(hào)的質(zhì)量。

從技術(shù)角度考慮，拾音方式可分為遠(yuǎn)距離拾音方式和近距離拾音方式。對(duì)于授課而言，我們主要考慮的是近距離拾音方式的效果。近距離拾音，是指聲源與拾音器的距離從幾厘米到1米的范圍。聲源離拾音器越近，拾音器所拾取的低頻部分就越多，低頻信號(hào)就越豐滿，越可以展現(xiàn)教師，特別是男教師的音域。但是如果離拾音器太近，就會(huì)使拾音器產(chǎn)生過多的低頻諧波共振，導(dǎo)致低頻的變形、失真。因此我們應(yīng)該選擇低靈敏度與動(dòng)態(tài)范圍寬的超指向性拾音器。

話筒的主要技術(shù)參數(shù)有:頻響特性、指向特性、靈敏度和話筒頭類型。教學(xué)錄音系統(tǒng)主要傳輸語音信號(hào)，而一般來說語音信號(hào)包含的頻率范圍為180Hz～4000Hz。過高的靈敏度會(huì)使話筒產(chǎn)生嘯叫，而話筒的指向性又對(duì)提高系統(tǒng)傳聲增益、防止錄入周圍噪聲和減少擴(kuò)聲揚(yáng)聲器的回授至關(guān)重要。因此如何選擇好的話筒對(duì)音頻信號(hào)的采集有非常大的影響。經(jīng)過考慮，我們將拾音話筒配置如下:

(1)教師拾音話筒

由于教師上課過程中位置的不斷變動(dòng)，因此不適宜使用固定安裝的鵝頸會(huì)議話筒。而手持式無線話筒在使用過程中不方便，從理論上說，頭戴式“耳麥”無線話筒，不論從防止嘯叫還是提高話音質(zhì)量，即我們所說的提高錄音電平，都有著很大的優(yōu)勢(shì)。但是由于目前我校老師授課基本采用領(lǐng)夾式無線話筒，因此我們最后決定采用頻響范圍為100Hz～10kHz，信噪比不低于62dB的超心型單指向性駐極體話筒。

(2)學(xué)生拾音話筒

學(xué)生拾音的特點(diǎn)是坐位固定而人員分散。為提高拾音質(zhì)量，防止系統(tǒng)嘯叫，我們采用了心型指向性會(huì)議話筒。

在圖3中，我們?cè)诿恳粋€(gè)學(xué)生區(qū)域的中間位置放置一個(gè)鵝頸式話筒。當(dāng)開啟話筒后，通過無線云臺(tái)控制器，學(xué)生場(chǎng)景攝像頭自動(dòng)轉(zhuǎn)到相應(yīng)的預(yù)制學(xué)生區(qū)域。本區(qū)域?qū)W生的互動(dòng)都通過這個(gè)話筒實(shí)現(xiàn)。關(guān)閉無線話筒，鏡頭重新切換到教師場(chǎng)景攝像機(jī)。在項(xiàng)目初期我們也考慮過用帶紅外線發(fā)射功能的話筒來實(shí)現(xiàn)學(xué)生場(chǎng)景的跟蹤。這種跟蹤有一定的好處:一旦開啟話筒，攝像頭就可以一直跟蹤講話者，因此可以在學(xué)生區(qū)域只使用一個(gè)話筒，大大節(jié)省成本。但是通過一段時(shí)間的使用我們發(fā)現(xiàn)了其中的不足。首先，因?yàn)樵谠捦查_啟后紅外線發(fā)射器就一直工作。這就導(dǎo)致了無線話筒的電池壽命的大大降低。這樣的話筒電池一般很難撐到2個(gè)小時(shí);其次由于紅外線的穿透力弱，很容易被人體所阻擋，導(dǎo)致跟丟;再次紅外線由于受其他可見光的影響也容易跟丟。因此最終我們采用了預(yù)制位的方式。使用此方式我們可以很方便地增加話筒數(shù)量，細(xì)分學(xué)生區(qū)域，甚至可以達(dá)到每一個(gè)學(xué)生都有一個(gè)話筒，都有一個(gè)預(yù)制位。

3 智能跟蹤定位系統(tǒng)

如前文所述，教師授課位置的移動(dòng)性必須要求有一套教師場(chǎng)景視頻的跟蹤定位系統(tǒng)。我們采用的是蓋諾智能信息識(shí)別系統(tǒng)。如圖4

所謂智能信息識(shí)別技術(shù)是指利用分析并比較被檢測(cè)對(duì)象的體形特征，面部特征，以及衣著的顏色特征，依據(jù)用戶所選定的特征區(qū)域，進(jìn)行動(dòng)態(tài)捕抓判斷，做到自動(dòng)跟蹤鎖定的計(jì)算機(jī)技術(shù)。利用此技術(shù)，能對(duì)教師在教室各個(gè)位置的教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行跟隨聚焦，不論教師進(jìn)行講臺(tái)授課、黑板授課，投影顯示區(qū)域授課，還是學(xué)生區(qū)域移動(dòng)授課等，都能準(zhǔn)確定位老師位置，實(shí)時(shí)流暢地進(jìn)行自動(dòng)跟蹤拍攝，同時(shí)被拍攝者始終處于畫面的主體位置。被拍攝者無需佩戴任何跟蹤定位設(shè)備，保證畫面的常態(tài)化，徹底解決了傳統(tǒng)佩戴紅外等跟蹤設(shè)備，死角盲區(qū)多，受光線等環(huán)境影響較大，失位頻發(fā)，垃圾鏡頭無法避免等弊病。

我們將智能跟蹤定位系統(tǒng)設(shè)置如下:老師在講臺(tái)講課時(shí)，鏡頭切換到教師特寫;教師自由移動(dòng)授課時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)跟蹤教師并保證教師始終處于畫面的主體位置;教師操作鍵盤鼠標(biāo)時(shí)切換到教師機(jī)課件畫面;學(xué)生提問時(shí)切換到學(xué)生畫面。通過主畫面的自動(dòng)切換，完全實(shí)現(xiàn)了無人工干預(yù)的遠(yuǎn)程交互教學(xué)，能夠讓學(xué)生最直觀地參與到教學(xué)過程，大大提升遠(yuǎn)程授課的效果。當(dāng)然，教師桌面上有個(gè)觸摸屏控制器，也可以人為進(jìn)行鏡頭畫面的切換控制。

4 遠(yuǎn)程互連系統(tǒng)

遠(yuǎn)程互連系統(tǒng)是遠(yuǎn)程教室的核心組件。它負(fù)責(zé)將本地收集的信號(hào)轉(zhuǎn)換為能在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，同時(shí)接收遠(yuǎn)端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)流并處理，從而實(shí)現(xiàn)兩地交互。目前我們所用的遠(yuǎn)程互連系統(tǒng)有Polycom和Adobe Acrobat Connect Pro。

(1)Polycom系統(tǒng)

Polycom系統(tǒng)是由寶利通公司開發(fā)的視頻會(huì)議系統(tǒng)。它是一款適用于中小規(guī)模應(yīng)用的軟、硬件設(shè)備。它可以單獨(dú)由硬件實(shí)現(xiàn)，也可以單獨(dú)由軟件實(shí)現(xiàn)，也可以軟、硬件聯(lián)合實(shí)現(xiàn)。

1)硬件Polycom實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程互連

我們所用的硬件Polycom系統(tǒng)的型號(hào)為Polycom 7000 S IP 。如圖5

通過此硬件系統(tǒng)我們可以和同樣使用此硬件的多方進(jìn)行實(shí)時(shí)互連。此硬件的系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn):支持H.264的視頻編碼和Pro-Motion技術(shù)，圖像質(zhì)量得到大幅度提升;支持多方連線;具有360度全方位拾音器，音質(zhì)效果出眾;操作簡(jiǎn)單易學(xué)，容易上手;系統(tǒng)附件較少，移動(dòng)及裝卸簡(jiǎn)便等。但是此硬件設(shè)備有一個(gè)致命缺陷，就是遠(yuǎn)程教室兩端均要求使用相同硬件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。試想，如果我校的遠(yuǎn)程教室要與其它學(xué)校開展教學(xué)合作，要求使用相同的硬件就明顯不合適。

2)軟件Polycom PVX實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程互連

Polycom PVX是一款工作于Windows操作系統(tǒng)下的視頻會(huì)議軟件。其工作界面如圖6所示

Polycom PVX可以通過個(gè)人電腦和Web Cam為個(gè)人或企業(yè)提供高質(zhì)量的視頻會(huì)議服務(wù)。它通過People+Content技術(shù)，同時(shí)分享高質(zhì)量的視頻和高分辨率的數(shù)據(jù)圖像。它通過H.264標(biāo)準(zhǔn)的視頻壓縮技術(shù)，即使在低帶寬情況下，也能傳送清晰、鮮明的圖像。其音頻采樣率也達(dá)到了14kHz。同時(shí)它可以支持電子白板，應(yīng)用程序共享，視、音頻交互等功能。這樣，只要在教學(xué)另一方的遠(yuǎn)端電腦上安裝了該軟件，配合耳麥與攝像頭就能與本系統(tǒng)構(gòu)建系統(tǒng)互連，從而降低遠(yuǎn)程端的設(shè)備要求。但是作為一款軟件，Polycom PVX也有很大的局限性:其數(shù)據(jù)通信方式是端對(duì)端的，即在同一時(shí)間只允許兩方進(jìn)行即時(shí)通訊，而且雙方都需要購(gòu)買不同的軟件序列號(hào)。這樣就在很大程度上制約了多個(gè)遠(yuǎn)程教室的同時(shí)授課。

3)軟、硬件Polycom 聯(lián)合實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程互連

經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)研和調(diào)試，我們發(fā)覺軟、硬件Polycom在數(shù)據(jù)傳輸過程中使用的是相同的協(xié)議和編、解碼過程。就是說軟、硬件Polycom是可以互連的。這就開啟了我們遠(yuǎn)程教室的新局面:如果有多方要求同時(shí)聯(lián)入本遠(yuǎn)程教室，我們可以在本地主講端使用硬件Polycom，而在多個(gè)遠(yuǎn)端可以使用同一序列號(hào)的Polycom PVX，從而實(shí)現(xiàn)多方通話。

(2) Adobe Acrobat Connect Pro系統(tǒng)

Adobe Acrobat Connect Pro是Adobe公司開發(fā)的基于Web方式的視頻會(huì)議軟件。它基于全球98%用戶所使用的Adobe Flash Player播放器，且不需在客戶端安裝任何軟件即可實(shí)現(xiàn)多方通話。其界面如下圖7:

應(yīng)該來說Adobe Acrobat Connect Pro是一款比較完美的軟件。它能將視、音頻及其他輸入數(shù)據(jù)通過服務(wù)器整合處理，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)淖顑?yōu)化。在視頻方面，它運(yùn)用自帶的編、解碼技術(shù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況，在必要時(shí)將一些冗余幀進(jìn)行丟棄處理，在保證畫質(zhì)的情況下兼顧視頻流暢度;音頻方面，它強(qiáng)調(diào)信號(hào)的流暢性和盡量少的延時(shí)，同時(shí)加入了獨(dú)創(chuàng)的抑噪技術(shù)，很好地控制了噪音與嘯叫，達(dá)到了比較好的信噪比;在數(shù)據(jù)共享方面，客戶端可被授權(quán)共享桌面、文件或白板，同時(shí)允許資源的上傳，并在共享窗口實(shí)時(shí)播放。各與會(huì)者也可進(jìn)行實(shí)時(shí)文字交流，可以說完全符合目前遠(yuǎn)程教室的要求。

5 顯示系統(tǒng)

顯示系統(tǒng)是將各個(gè)端的信號(hào)展現(xiàn)給師生，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教室的展示過程。顯示系統(tǒng)主要包括本地演示信號(hào)的處理與展示，屏幕廣播以及遠(yuǎn)端的收看。

遠(yuǎn)程教室主講端顯示系統(tǒng)包括教師用電腦和電子白板。一般來說，教師在多媒體教室上課時(shí)會(huì)將自己的屏幕通過投影儀展現(xiàn)給教室中的學(xué)生。由于遠(yuǎn)程教室不僅要讓本地學(xué)生看到上課內(nèi)容，還必須要遠(yuǎn)端的學(xué)生看到。而一般的攝像頭對(duì)投影影像的捕捉效果不好。因此我們?cè)谶h(yuǎn)程互連系統(tǒng)服務(wù)器中加入了Osprey 200視頻采集卡，通過VGA視頻分配器將教師機(jī)信號(hào)分到投影機(jī)和采集卡中。實(shí)現(xiàn)了視頻的多路顯示與采集。而電子白板則是教師機(jī)屏幕的延伸。我們知道傳統(tǒng)上課過程中板書的作用十分重要。得益于信息技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在很多學(xué)校用上了電子白板，即用虛擬白板代替了傳統(tǒng)黑板，讓師生遠(yuǎn)離粉塵污染，也在一定程度上減輕了教師的工作量。我們采用的是Smart Board 680配合日立HCP-A8短焦投影儀模式，如圖8。

在電子白板上教師不僅可以用手指操作，更可以選擇不同顏色的水筆，用不同的筆觸大小，不同的線型來任意書寫，就像在普通黑板上一樣。同時(shí)在遠(yuǎn)端學(xué)生也同樣可以看到書寫與操作的內(nèi)容。

遠(yuǎn)程教室的遠(yuǎn)端的顯示設(shè)備比較簡(jiǎn)單，一般有一臺(tái)普通投影機(jī)配合聯(lián)網(wǎng)的電腦就可以。為更好地實(shí)現(xiàn)師生交互，我們?cè)谥行臋C(jī)房的所有學(xué)生機(jī)上均安裝了“海天屏幕廣播軟件”。只要教師授權(quán)將自己機(jī)器的屏幕進(jìn)行共享，機(jī)房?jī)?nèi)所有學(xué)生都可以在本機(jī)上看到教師機(jī)的畫面，甚至教師可以將機(jī)器控制權(quán)交給某一個(gè)學(xué)生，讓其進(jìn)行演示，達(dá)到完全的交互授課。這套軟件在遠(yuǎn)端也同樣可以使用。

三 實(shí)際應(yīng)用

自本交互式遠(yuǎn)程教室建立以來，主要用于與美國(guó)DUKE大學(xué)開展遠(yuǎn)程教學(xué)、精品課程的制作和遠(yuǎn)程會(huì)議等。

本系統(tǒng)的一大亮點(diǎn)是系統(tǒng)的可移動(dòng)性。我們將遠(yuǎn)程教室的參與者定位為任何能聯(lián)網(wǎng)的用戶。因此客戶端的不確定性要求本系統(tǒng)能在不同場(chǎng)合，不同用戶中使用。特別是在召開遠(yuǎn)程會(huì)議時(shí)，會(huì)議室的不確定性給遠(yuǎn)程互連系統(tǒng)帶來了較高的要求。為此我們準(zhǔn)備了2臺(tái)筆記本電腦，配備攝像頭等附件，裝上Polycom PVX作為遠(yuǎn)程教室或遠(yuǎn)程會(huì)議的臨時(shí)客戶端使用，一旦聯(lián)網(wǎng)就可以直接與本交互式遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)互連。

本系統(tǒng)也被用來拍攝精品課程。它分為三個(gè)界面(如圖2):教師主講界面(左)、學(xué)生界面(右下)與教師演示界面(右上)。默認(rèn)情況下教師主講界面為主界面，進(jìn)行教師影像的跟蹤拍攝，主要展示教師授課內(nèi)容;右下方的小界面為學(xué)生界面，展示學(xué)生場(chǎng)景全景。如果有學(xué)生打開了話筒，則界面轉(zhuǎn)變到左側(cè)主界面，且切換到相應(yīng)學(xué)生的近景;右上方界面為教師演示界面，展示了教師機(jī)的屏幕。一旦系統(tǒng)檢測(cè)到教師機(jī)鼠標(biāo)的行為，則將此界面自動(dòng)切換到左側(cè)主界面，從而實(shí)現(xiàn)界面的轉(zhuǎn)換，更好地提高課堂效率。

本系統(tǒng)實(shí)際使用非常簡(jiǎn)單。在會(huì)議或課程之前管理員簡(jiǎn)單告知本系統(tǒng)使用方法，同時(shí)調(diào)試學(xué)生區(qū)域4個(gè)無線話筒，看其預(yù)制位是否正常;使用智能跟蹤系統(tǒng)選定教師特征，如面部特征或穿著特征完成教師場(chǎng)景攝像頭的設(shè)置;查看遠(yuǎn)程互連系統(tǒng)連接是否正常，遠(yuǎn)端是否能接收到本地視頻與聲音。如果需要錄制本次會(huì)議或課程則在“蓋諾影音全自動(dòng)錄播系統(tǒng)”中點(diǎn)擊錄制即可。之后的過程完全由本系統(tǒng)控制，真正實(shí)現(xiàn)了無人值守的課堂交互與精品課程的錄制。同時(shí)此系統(tǒng)還可廣泛應(yīng)用于MBA名師授課、遠(yuǎn)程培訓(xùn)、講座、學(xué)術(shù)會(huì)議交流等。

四 存在問題

通過一年對(duì)該交互式遠(yuǎn)程教室的應(yīng)用，總體來說效果不錯(cuò)。從使用者反饋情況來看，主要問題集中在網(wǎng)絡(luò)帶寬上。雖然我們?cè)诒鞠到y(tǒng)設(shè)計(jì)初期已經(jīng)考慮到這一情況，將教師、學(xué)生畫面作了選擇性處理，在同一時(shí)間只能傳輸一種畫面，但是一旦開啟桌面共享等數(shù)據(jù)傳輸量大的程序時(shí)，網(wǎng)絡(luò)瓶頸還是明顯存在的，甚至出現(xiàn)信號(hào)中斷。這是基于Internet教學(xué)普遍存在的問題，而在校園網(wǎng)等局域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下就不存在此類問題。

隨著數(shù)字化校園建設(shè)的深入，我校信息化水平有了大幅度的提高。我們接下來的任務(wù)是在目前遠(yuǎn)程教室的基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)軟、硬件設(shè)備進(jìn)行升級(jí)和優(yōu)化，更好地參與到教育信息化進(jìn)程中，努力為學(xué)生拓展國(guó)際化視野創(chuàng)造更多的遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)環(huán)境。

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The Way to Build a Intelligent and Interactive Digital Campus

SHEN Jian WANG Xiao

(East China University of Science and Technology， Shanghai， 200237，China)

Abstract:In order to better achieve the Digital Campus， processing modern educational technology into the teaching， Modern Educational Technology Center in East China University of Science and Technology has built an interactive distance learning system and makes software and hardware equipment for screening and optimization， completing the construction of the interactive remote classroom in practice.

Keywords: Interactive; Distance Learning; Remote Classroom; Tracking; Video; Audio

編輯:山石