覃遵穎，崔靖茹，王 強(qiáng)，折 波，張 哲

（西安交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)信息中心，陜西 西安710049）

一、引言

艾瑞咨詢(xún)?cè)诰€(xiàn)教育變化趨勢(shì)數(shù)據(jù)顯示，2016年中國(guó)在線(xiàn)教育市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到1560億元，之后也將繼續(xù)保持20%左右的速度增長(zhǎng)，到2019年將會(huì)達(dá)到2692億元。[1]因此，科技手段推動(dòng)了現(xiàn)有教育的發(fā)展，加深教育的深度與廣度；采用技術(shù)，將教室學(xué)習(xí)與線(xiàn)上學(xué)習(xí)相結(jié)合，深化了教學(xué)過(guò)程的信息化。目前，教學(xué)環(huán)境被在線(xiàn)教學(xué)重新定義。但是，依靠人工錄像上傳來(lái)采集教學(xué)資源，暴露問(wèn)題諸多，大規(guī)模存儲(chǔ)價(jià)格昂貴，嚴(yán)重影響教學(xué)資源的采集與授課，僅僅依靠人工已經(jīng)不能解決。如何解決海量視頻的采集與安全存儲(chǔ)，保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性以及系統(tǒng)的常態(tài)化運(yùn)行和大規(guī)模部署應(yīng)用，已成為當(dāng)前在線(xiàn)教育的一個(gè)重要研究方向。

校園治安監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)校區(qū)、教室、人員、設(shè)備的安全性有可靠的技術(shù)安全保障與威懾作用。但是，龐大的視頻監(jiān)控資源僅僅用于安防監(jiān)控又是對(duì)有效資源的浪費(fèi)。安防系統(tǒng)視頻采集存儲(chǔ)方式有著前瞻性的借鑒方向。在視頻存儲(chǔ)方面，已經(jīng)有適合大規(guī)模存儲(chǔ)的完善系統(tǒng)，但是由于安防的獨(dú)特使用特性，相關(guān)技術(shù)研究之后，視頻存儲(chǔ)有自己獨(dú)特的存儲(chǔ)與檢索方式。安防系統(tǒng)并不能完全滿(mǎn)足教學(xué)環(huán)境中在線(xiàn)視頻的采集與檢索。

當(dāng)前，常態(tài)化錄播系統(tǒng)主要用于安防系統(tǒng)的視頻采集與播放。因此，研究一套可以大規(guī)模部署的常態(tài)錄播系統(tǒng)，成為今后最具研究與推廣價(jià)值的應(yīng)用技術(shù)之一。

二、錄播系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

從2011年開(kāi)始，在線(xiàn)教育經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的發(fā)展期，一批在線(xiàn)教育模式開(kāi)始出現(xiàn)在教育者眼中。紐約州立大學(xué)帝國(guó)學(xué)院創(chuàng)立了“Creativity and Multicultural Communication”；關(guān)注在線(xiàn)教育的麻省理工學(xué)院也推出MITX，用于推動(dòng)發(fā)展在線(xiàn)教育平臺(tái)；哈佛大學(xué)于2012年加入網(wǎng)絡(luò)在線(xiàn)教學(xué)計(jì)劃，并重新命名為edX。最終，edX發(fā)展成為由麻省理工學(xué)院、哈佛大學(xué)、加州州立大學(xué)伯克利分校領(lǐng)導(dǎo)的非營(yíng)利組織，除了在線(xiàn)教育之外，edX還進(jìn)行教學(xué)法的研究，配合校內(nèi)教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量，開(kāi)展新技術(shù)背景下教學(xué)手段方面的應(yīng)用，同時(shí)也加強(qiáng)學(xué)生們?cè)诰€(xiàn)對(duì)課程效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。[2]

網(wǎng)絡(luò)在線(xiàn)教育有自身的優(yōu)勢(shì)，擁有完善的系統(tǒng)架構(gòu)與廣泛的用戶(hù)群體。但是，該項(xiàng)計(jì)劃的實(shí)用性有一定的限制，需要人工上傳課程，編輯教學(xué)任務(wù)，人工操作復(fù)雜，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與智能化。針對(duì)大學(xué)教育的獨(dú)特性質(zhì)，將大學(xué)珍貴的授課資源，采用常態(tài)化錄播的手段進(jìn)行采集，自主研發(fā)大規(guī)模存儲(chǔ)的系統(tǒng)，依照教學(xué)方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化視頻存儲(chǔ)方式是本文主要的研究方向。

2014年9月以來(lái)，西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息中心大膽探索，提出運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)建設(shè)與教學(xué)過(guò)程緊密結(jié)合的新型智能教室，為教師、學(xué)生、教務(wù)管理提供更多支撐和服務(wù)。

新型智能教室以教學(xué)計(jì)劃組織實(shí)施為核心，將教學(xué)服務(wù)、課后學(xué)習(xí)、課后評(píng)估與教室管理整合，圍繞教學(xué)系統(tǒng)，依托校園網(wǎng)、教室物聯(lián)網(wǎng)、一卡通專(zhuān)網(wǎng)和數(shù)字校園平臺(tái)建設(shè)了一套保障課堂教學(xué)為核心的運(yùn)行服務(wù)體系。能夠?yàn)榻處熀蛯W(xué)生清晰地了解學(xué)習(xí)過(guò)程提供充分的音視頻資料。本文在智能教室的基礎(chǔ)之上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一套常態(tài)錄播系統(tǒng)，在無(wú)人協(xié)助的情況下，通過(guò)對(duì)安防系統(tǒng)資源的整合，利用高速可靠的物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)完成教室上課視頻流的采集與轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)同步直播，同時(shí)將視頻資源上傳至存儲(chǔ)池中，實(shí)現(xiàn)后期網(wǎng)上點(diǎn)播。整體架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 常態(tài)錄播系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

三、基于共享安防資源可大規(guī)模部署的常態(tài)錄播系統(tǒng)

在利用信息化技術(shù)改善教育理念、方式和方法的背景下，錄播系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。錄播系統(tǒng)是指能將課堂現(xiàn)場(chǎng)的視頻信號(hào)、音頻信號(hào)和VGA信號(hào)進(jìn)行同步錄制，并生成標(biāo)準(zhǔn)化的流媒體文件，可用來(lái)同步直播、存儲(chǔ)、后期編輯點(diǎn)播的系統(tǒng)。錄播系統(tǒng)[3-4]在教學(xué)過(guò)程信息化的實(shí)現(xiàn)中起著關(guān)鍵作用，應(yīng)該具備如下性質(zhì)：

①高共享性：在教育行業(yè)中為了實(shí)現(xiàn)錄播系統(tǒng)，錄播教室要部署音視頻采集設(shè)備，設(shè)備接入校園網(wǎng)后由統(tǒng)一的錄播后臺(tái)中心設(shè)備進(jìn)行視頻流抓取以及保存。所有教室共享錄播后臺(tái)中心設(shè)備，節(jié)約設(shè)備投資，提高設(shè)備利用率。

②高可擴(kuò)展性：錄播系統(tǒng)的規(guī)模應(yīng)該可以動(dòng)態(tài)伸縮擴(kuò)展，滿(mǎn)足用戶(hù)動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)的需求以及第三方應(yīng)用的接入，同時(shí)系統(tǒng)各組件可以任意更換，無(wú)廠商綁定問(wèn)題。

③高易用性：盡量減少教室內(nèi)為錄播系統(tǒng)額外增加的設(shè)備，在不影響教師傳統(tǒng)教學(xué)以及學(xué)生聽(tīng)課的前提下實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守自動(dòng)化錄播。設(shè)備的減少將大幅度提高可維護(hù)性以及易用性，同時(shí)減少維護(hù)人員的投入。

④高可靠性：錄播系統(tǒng)的可靠性主要包括兩部分，首先是音視頻流采集的高可靠性，作為錄播系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其可靠性直接關(guān)乎整個(gè)系統(tǒng)的可用性。其次是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的高可靠性，教學(xué)視頻的可靠性存儲(chǔ)，不僅保證可以點(diǎn)播的正常使用，還可用于長(zhǎng)期的教學(xué)數(shù)據(jù)的分析與挖掘。

傳統(tǒng)錄播系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 傳統(tǒng)錄播系統(tǒng)架構(gòu)圖

每間多媒體教室需要單獨(dú)配備2臺(tái)攝像頭、1臺(tái)VGA編碼設(shè)備以及1臺(tái)分布式錄播主機(jī)。分布式錄播工作站抓取攝像機(jī)和VGA設(shè)備的視頻流并轉(zhuǎn)發(fā)到控制中心?？刂浦行陌ü芾矸?wù)器、存儲(chǔ)陣列、流媒體服務(wù)器等，實(shí)現(xiàn)錄播點(diǎn)播服務(wù)。該架構(gòu)的不足之處首先在于每間教室都需要單獨(dú)部署視頻采集設(shè)備以及錄播主機(jī)設(shè)備，投資成本大并且維護(hù)成本高。其次，目前廠商提供的錄播系統(tǒng)大多是集視頻流采集、存儲(chǔ)和播放于一體的解決方案，廠商在采集、存儲(chǔ)和播放中使用私有協(xié)議，會(huì)導(dǎo)致被廠商綁定，難以擴(kuò)展。如何在減少人力、物力投入的同時(shí)，構(gòu)建一個(gè)滿(mǎn)足高共享性、高可擴(kuò)展性、高易用性以及高可靠性的錄播系統(tǒng)成為各高校實(shí)現(xiàn)教育信息化的難題。

1.基于共享安防資源可大規(guī)模部署的常態(tài)錄播系統(tǒng)架構(gòu)

大規(guī)模視頻存儲(chǔ)需要配置音視頻采集與轉(zhuǎn)存硬件以及錄播系統(tǒng)軟件，通過(guò)整合優(yōu)化系統(tǒng)資源與高速網(wǎng)絡(luò)帶寬支持，將不同硬件設(shè)備與不同廠商管理協(xié)議實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工作，共同完成數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與外部訪(fǎng)問(wèn)。

基于安防的常態(tài)錄播系統(tǒng)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖3所示，由數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存層、應(yīng)用接口層、數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層組成。

2.整合共享安防資源的錄播系統(tǒng)

圖3 常態(tài)錄播系統(tǒng)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)[5-6]是高等學(xué)校做好安全防范和安全管理工作的基礎(chǔ)，是新形勢(shì)下確保校園穩(wěn)定安全不可或缺的部分。本文通過(guò)對(duì)智能教室安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)資源的優(yōu)化整合共享，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一套可大規(guī)模部署的常態(tài)錄播系統(tǒng)，在降低成本的同時(shí)又能滿(mǎn)足錄播系統(tǒng)的高共享性、高可擴(kuò)展性、高易用性以及高可靠性的需求。本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的錄播系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示。

圖4 整合共享安防資源的錄播系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)由三個(gè)模塊組成，分別為視頻流采集轉(zhuǎn)發(fā)模塊、視頻轉(zhuǎn)存模塊、流媒體播放模塊?，F(xiàn)有的教學(xué)平臺(tái)或者其他應(yīng)用可作為“訪(fǎng)問(wèn)平臺(tái)”通過(guò)采集轉(zhuǎn)發(fā)模塊、轉(zhuǎn)存模塊以及流媒體模塊交互來(lái)接入錄播系統(tǒng)，“訪(fǎng)問(wèn)平臺(tái)”通過(guò)身份認(rèn)證以及授權(quán)的方式對(duì)錄播系統(tǒng)進(jìn)行管理。

（1）視頻流采集轉(zhuǎn)發(fā)模塊

按照教室安防要求，正在使用的多媒體教室都配備一前一后兩個(gè)攝像頭，實(shí)現(xiàn)教室現(xiàn)場(chǎng)全方位實(shí)時(shí)圖象監(jiān)控及聲音監(jiān)聽(tīng)，同時(shí)所有教室的視頻及音頻保存至安防存儲(chǔ)設(shè)備中。利用安防系統(tǒng)攝像頭記錄教師授課以及學(xué)生聽(tīng)課場(chǎng)景，通過(guò)在教室中增加VGA編碼設(shè)備記錄電腦課件內(nèi)容，將VGA設(shè)備也接入安防系統(tǒng)，最終可以實(shí)現(xiàn)完成教學(xué)場(chǎng)景全數(shù)據(jù)采集。

視頻流獲取模塊利用安防系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)教室教學(xué)場(chǎng)景的音視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲，充分利用現(xiàn)有教室的攝像頭資源以及安防系統(tǒng)后臺(tái)強(qiáng)大可靠的視頻流抓取能力。

同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)課堂在線(xiàn)直播，在不影響安防系統(tǒng)視頻流保存的前提下，根據(jù)來(lái)自流媒體播放平臺(tái)用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)需求來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)視頻流到流媒體模塊中，提供課堂在線(xiàn)實(shí)時(shí)直播。

通過(guò)對(duì)安防系統(tǒng)資源整合共享的方式對(duì)視頻進(jìn)行采集與轉(zhuǎn)發(fā)有如下優(yōu)點(diǎn)：

①投入成本低，利用現(xiàn)有的攝像頭資源和安防系統(tǒng)可同時(shí)采集超過(guò)200路以上的720P視頻流。只需要在原有教室中增加VGA編碼設(shè)備就能將傳統(tǒng)教室改造為錄播教室，方便大規(guī)模部署。

②易用性好，安防系統(tǒng)7×24小時(shí)對(duì)視頻流進(jìn)行抓取，無(wú)需用戶(hù)操作，不會(huì)過(guò)多干預(yù)教學(xué)過(guò)程，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的視頻采集。

③可靠性高，技術(shù)成熟的安防系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的視頻流采集以及視頻文件保存，同時(shí)安防系統(tǒng)自帶的報(bào)警功能可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)視頻流缺失并定位故障原因。

④可擴(kuò)展性好，安防系統(tǒng)中無(wú)論是攝像頭等采集設(shè)備還是后臺(tái)錄播存儲(chǔ)設(shè)備均支持安防系統(tǒng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。因此無(wú)論是更換攝像頭等采集設(shè)備，還是后臺(tái)中心存儲(chǔ)設(shè)備，都可以跟已有系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，解除廠商綁定的隱患。

（2）轉(zhuǎn)存模塊

視頻流采集轉(zhuǎn)發(fā)模塊除了將教室的視頻流進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)之外，還將生成的流媒體文件保存在安防專(zhuān)業(yè)存儲(chǔ)設(shè)備中。在安防行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，安防視頻保存時(shí)間一般為一個(gè)月，因此安防系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量有限，這勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致無(wú)法長(zhǎng)期存放教室授課視頻以供后期點(diǎn)播使用。尤其，當(dāng)接入教室增多時(shí)，視頻保存的時(shí)間將進(jìn)一步縮短。例如：一間教室2路1080P攝像機(jī)信號(hào)和1路720PVGA信號(hào)，攝像機(jī)視頻流是全天24小時(shí)保存，VGA視頻流只在教室上課時(shí)才會(huì)有，按照每間教室每天上課10小時(shí)，平均每天教室多媒體視頻文件的數(shù)據(jù)量約為90GB。為了實(shí)現(xiàn)學(xué)生教師課后點(diǎn)播觀看，錄播系統(tǒng)中教室視頻資源至少應(yīng)該保留1學(xué)年，那么一間教室占用的存儲(chǔ)容量約為30TB。目前主流安防系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量為100T，單臺(tái)安防存儲(chǔ)最多保存4間教室的視頻數(shù)據(jù)。在存儲(chǔ)空間不變的前提下，如果要延長(zhǎng)視頻的保存時(shí)間只能降低每臺(tái)安防存儲(chǔ)設(shè)備接入的視頻路數(shù)，這勢(shì)必浪費(fèi)了傳統(tǒng)安防可同時(shí)接入上百路視頻流的優(yōu)勢(shì)，造成設(shè)備資源利用率低。同時(shí)，過(guò)多的安防存儲(chǔ)設(shè)備將增加投入成本，導(dǎo)致運(yùn)維管理復(fù)雜和擴(kuò)展困難。

將教學(xué)視頻存儲(chǔ)在安防系統(tǒng)中不僅存在存儲(chǔ)容量有限的問(wèn)題，另外一個(gè)比較重要的問(wèn)題是多媒體視頻文件的訪(fǎng)問(wèn)。一方面，安防系統(tǒng)按照自身的存儲(chǔ)方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，除非安防廠商提供訪(fǎng)問(wèn)接口，否則第三方應(yīng)用很難讀取存儲(chǔ)在安防系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。另一方面，安防系統(tǒng)中一般按照監(jiān)控點(diǎn)IP地址檢索文件，并且按照固定的文件大小來(lái)存儲(chǔ)7×24小時(shí)視頻流，第三方應(yīng)用則根據(jù)教室上課時(shí)間或者上課節(jié)次來(lái)訪(fǎng)問(wèn)授課視頻文件。

為了解決安防系統(tǒng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量以及流媒體視頻文件讀取問(wèn)題，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了常態(tài)錄播系統(tǒng)的轉(zhuǎn)存模塊。轉(zhuǎn)存模塊將根據(jù)制定好的轉(zhuǎn)存任務(wù)將教學(xué)視頻轉(zhuǎn)存至存儲(chǔ)資源池中，存儲(chǔ)資源池可以根據(jù)現(xiàn)有資源進(jìn)行整合，可以是NAS、IPSAN等集中式網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)，也可以是HDFS、Ceph等分布式共享存儲(chǔ)，同樣也允許多種資源混合使用。不論是集中式的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)還是分布式共享存儲(chǔ)都提供標(biāo)準(zhǔn)的訪(fǎng)問(wèn)接口，可以解決點(diǎn)播以及第三方應(yīng)用訪(fǎng)問(wèn)視頻數(shù)據(jù)的問(wèn)題。轉(zhuǎn)存模塊維護(hù)教室內(nèi)攝像頭和VGA的IP地址與教室地點(diǎn)的關(guān)聯(lián)信息，利用教室內(nèi)監(jiān)控點(diǎn)IP地址以及視頻起止時(shí)間作為參數(shù)訪(fǎng)問(wèn)安防存儲(chǔ)系統(tǒng)，返回包含課堂教學(xué)視頻的文件列表。由于安防系統(tǒng)中文件按照固定大小存儲(chǔ)，因此需要對(duì)返回的文件列表根據(jù)課程起止時(shí)間進(jìn)行切割合并，生成每節(jié)課的2路攝像頭以及1路VGA視頻文件。將切割合并好的每節(jié)課所有視頻文件按照教室地點(diǎn)和課程時(shí)間的路徑格式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)資源池中，方便流媒體播放模塊以及第三方應(yīng)用根據(jù)上課地點(diǎn)和上課起止時(shí)間檢索讀取視頻文件。轉(zhuǎn)存模塊的轉(zhuǎn)存任務(wù)分為常規(guī)自動(dòng)轉(zhuǎn)存任務(wù)以及臨時(shí)轉(zhuǎn)存任務(wù)。常規(guī)自動(dòng)任務(wù)根據(jù)教務(wù)系統(tǒng)課表自動(dòng)生成，當(dāng)臨時(shí)加課，調(diào)課的情況發(fā)生時(shí)將動(dòng)態(tài)生成臨時(shí)轉(zhuǎn)存任務(wù)。

轉(zhuǎn)存模塊解決安防存儲(chǔ)視頻數(shù)據(jù)的容量以及訪(fǎng)問(wèn)問(wèn)題，將授課視頻集中存儲(chǔ)在存儲(chǔ)資源池中，一方面充分利用現(xiàn)有存儲(chǔ)資源，另一方面增加了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。同時(shí)集中存儲(chǔ)提供標(biāo)準(zhǔn)的訪(fǎng)問(wèn)接口，便于增加第三方基于視頻的分析與應(yīng)用。轉(zhuǎn)存模塊將錄播系統(tǒng)兩個(gè)關(guān)鍵的錄與播解耦合，這樣可以分別進(jìn)行開(kāi)發(fā)、維護(hù)、升級(jí)，互不影響。

（3）流媒體播放模塊

流媒體播放模塊既要接收來(lái)自視頻采集轉(zhuǎn)發(fā)模塊的多路教室音視頻流，實(shí)現(xiàn)低延遲的實(shí)時(shí)在線(xiàn)直播，同時(shí)要讀取存儲(chǔ)資源池中的視頻文件實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)點(diǎn)播。目前常用的流媒體協(xié)議主要是RTMP和HLS。HLS（HTTP Live Streaming）是基于HTTP的流媒體傳輸協(xié)議，用于實(shí)現(xiàn)流媒體的直播和點(diǎn)播。[7]RTMP（Real Time Messaging Protocol）用于Flash播放器和服務(wù)器之間通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸流媒體，包括音頻、視頻和數(shù)據(jù)。[8]在實(shí)時(shí)性方面，RTMP延遲為秒級(jí)，HLS的延遲為10秒級(jí)，在兼容性上HLS要優(yōu)于RTMP。同時(shí)RTMP是長(zhǎng)連接，HLS是短連接，前者在觀看視頻時(shí)必須一直維持一個(gè)連接，而后者傳輸完一段視頻片段之后就斷開(kāi)連接，因此性能上前者優(yōu)于后者。

通過(guò)對(duì)以上兩種協(xié)議的在實(shí)時(shí)性、兼容性以及性能上的對(duì)比以及直播應(yīng)用和點(diǎn)播應(yīng)用的實(shí)際需求，流媒體播放模塊使用RTMP協(xié)議實(shí)現(xiàn)低延遲的在線(xiàn)直播，可以獲得很好的實(shí)時(shí)性。使用高性能以及兼容性良好的HLS協(xié)議實(shí)現(xiàn)點(diǎn)播，滿(mǎn)足大量用戶(hù)不同種類(lèi)終端的接入需求。流媒體播放模塊如圖5所示。

圖5 流媒體播放模塊

目前安防系統(tǒng)普遍采用實(shí)時(shí)性比較好的RTSP協(xié)議進(jìn)行視頻流傳輸，因此視頻采集轉(zhuǎn)發(fā)模塊轉(zhuǎn)發(fā)的視頻流為RTSP流。為此，流媒體模塊實(shí)現(xiàn)了一個(gè)RTSP流轉(zhuǎn)RTMP流組件，將來(lái)自視頻采集轉(zhuǎn)發(fā)模塊的多路RTSP教室授課視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為RTMP直播流，推送到流媒體服務(wù)器的RTMP模塊，提供實(shí)時(shí)直播。根據(jù)存儲(chǔ)資源池的類(lèi)型，使用標(biāo)準(zhǔn)接口讀取存儲(chǔ)資源池中的教室授課視頻文件，利用開(kāi)源ffmpeg開(kāi)源軟件將其轉(zhuǎn)換為MPEG-TS流，推送給流媒體服務(wù)器中的HLS模塊，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上點(diǎn)播。

流媒體播放模塊利用兩種流行的流媒體協(xié)議可以充分滿(mǎn)足直播點(diǎn)播需求，同時(shí)提供標(biāo)準(zhǔn)接口與互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接，通過(guò)身份認(rèn)證實(shí)現(xiàn)基于身份授權(quán)的教學(xué)多場(chǎng)景在線(xiàn)直播點(diǎn)播服務(wù)。學(xué)生可以對(duì)與其綁定課程的教師授課視頻和課件視頻進(jìn)行點(diǎn)播、學(xué)習(xí)，形成一套“互聯(lián)網(wǎng)+”的學(xué)習(xí)體系。教師可以對(duì)與其綁定課程的教師授課視頻、學(xué)生聽(tīng)課視頻以及課件視頻等全部教學(xué)過(guò)程視頻進(jìn)行回顧，通過(guò)對(duì)自身授課情況和學(xué)生聽(tīng)課情況的分析，不斷改進(jìn)完善教學(xué)方式方法。教務(wù)督導(dǎo)人員根據(jù)授權(quán)可以對(duì)教學(xué)過(guò)程全部視頻進(jìn)行直播、點(diǎn)播，對(duì)教師授課以及學(xué)生聽(tīng)課情況進(jìn)行全面分析和評(píng)價(jià)。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種通過(guò)整合共享安防資源的可大規(guī)模部署的常態(tài)錄播系統(tǒng)，滿(mǎn)足高共享性、高可擴(kuò)展性、高易用性以及高可靠性需求。該系統(tǒng)利用教室原有安防設(shè)備實(shí)現(xiàn)視頻流的采集與轉(zhuǎn)發(fā)，通過(guò)轉(zhuǎn)存模塊實(shí)現(xiàn)授課視頻的長(zhǎng)久存儲(chǔ)和便捷訪(fǎng)問(wèn)，利用多媒體平臺(tái)滿(mǎn)足在線(xiàn)直播和點(diǎn)播需求。目前該系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，為教師、學(xué)生、教務(wù)管理在學(xué)習(xí)與教學(xué)的過(guò)程中提供支撐和服務(wù)。教師通過(guò)系統(tǒng)可以回放上課視頻，為提高教學(xué)質(zhì)量提供支撐。學(xué)生通過(guò)課前觀看視頻，課后復(fù)習(xí)，形成一套“互聯(lián)網(wǎng)+”的完整學(xué)習(xí)體系。教務(wù)人員利用授課視頻獲得到課率、抬頭率等教學(xué)過(guò)程的詳細(xì)信息來(lái)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)督導(dǎo)。在常態(tài)化錄播系統(tǒng)之上，深入開(kāi)展教育內(nèi)容大數(shù)據(jù)、教學(xué)行為大數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)等綜合分析與關(guān)聯(lián)挖掘研究，開(kāi)展群體泛在協(xié)同學(xué)習(xí)新模式探索，為“互聯(lián)網(wǎng)+教育”探索出一套互聯(lián)協(xié)同、精細(xì)管理、動(dòng)態(tài)智能、線(xiàn)上線(xiàn)下聯(lián)動(dòng)的新型技術(shù)管理與服務(wù)模式。