多媒体教室中控_网络中控多媒体教室挖潜改造为远程互动教室探讨

　　摘要 简要介绍和分析目前高校实时课堂资源难以实现共享的现状及原因,为了达成共享的目的,考虑将多媒体教室挖潜改造为远程互动教室以满足需求。首先结合笔者单位已有的多媒体教室系统资源,对改造方案进行可行性分析,然后通过实验对方案进行技术实现和测试。结果表明:方案实现技术简单、预算较低,实现了实时课堂的远程互动功能。
　　关键词 多媒体教室;网络中控;实时资源共享;远程互动
　　中图分类号:G482 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2010)18-0089-03
　　Recast Common Multimedia Classrooms to Remote Interactive Classrooms//Chen Wangsheng
　　Abstract In this text, it is briefly presented and discussed that the difficulties to share real-time class-teaching among colleges’ classrooms at present. To achieve the objective of sharing the real-time resources, it is considered to recast common multimedia classrooms to meet the needs of remote interactive classrooms. Then based on the current system of multimedia classrooms, a recast plan is introduced and analyzed through for its feasibility. After putting the classrooms’ recast into practice and test carefully, it is shown that the recast classrooms meet the needs of real-time remote interactions, and the recast is very simple in technique and cheap in budget.
　　Key words multimedia classroom; networked central controller; real-time resources sharing; remote interaction
　　Author’s address Network and Modern Educational Technology Center of Huaqiao University, Quanzhou, Fujian, China 362021
　　
　　1 引言
　　
　　随着多媒体教学应用系统的日益普及,一大批优秀的多媒体教学资源在各高校相继建立,但如何实现课堂资源的实时共享却始终是资源管理的一个难点。这个问题不但在多校区高校存在,在各校区内部也同样会有。尤其是在优秀公共课程的设置上,各大高校不仅希望能够开放课堂以满足校区内的选修要求,更希望能在跨校区间远程互动开放,以在更大范围实现资源共享的目标[1-3]。
　　考虑到目前教室座位资源配置的紧张状况,孤立教室的课堂开放基本上难以满足需求,遑论跨校区的远程课堂共享。市面上虽有一些公司提出建设多教室听课系统方案,但这些专用系统不仅造价高、远程实时互动能力差,且往往和现有多媒体中控系统不兼容,不太符合高校的实际应用条件。
　　有鉴于此,综合各高校与华侨大学实际情况,考虑将网络中控多媒体教室改造为远程实时互动教室以满足需求。改造方案既要充分挖掘现有多媒体教室系统的资源潜力,又要和现有系统兼容,还要满足低预算、易实现的要求。
　　
　　2 方案的可行性分析
　　
　　要实现上述目的,首先要对高校现有的多媒体系统做一个详细分析,以研究上述方案的可行性。
　　2.1 高校现有多媒体教室系统资源分析
　　目前各高校早期部署的多媒体教室系统大多经过更新换代,特别是多媒体中央控制器,新建的多媒体教室普遍采用新型网络集成中控系统[4],以达成简化操作、集中控制、统一管理的建设目标[5]。
　　通常,多媒体教室网络集成中控系统(以下简称集成中控系统)包括教室端子系统和控制中心网管子系统。教室端子系统视外围设备多寡配置不一,硬件方面可扩展性较强,且能实现“一键”上下课功能;网管子系统则实现整个系统的集中管理与控制功能,应用软件比较丰富。以华侨大学为例,所采用的竞业达集成中控系统的基本结构如图1所示。
　　
　　参看图1,左侧的教室端子系统以多媒体网络中央控制器(以下简称网络中控)、电源箱为中心,教师在现场通过控制面板(人机交互界面)按键触发中控送出信号,控制对应设备开关机或切换调节视音频信号等。而图1右侧的集成控制中心则借助网管软件通过网络与各教室端中控交互通信,不但能实现对教室端的控制功能,还能实现参数配置修改等高级功能,从而完成集中控制、统一管理的任务。网络中控是系统中最为关键的核心设备,其主要接口如图2所示。
　　
　　由图2可见,竞业达网络中控提供了一组视频、音频输入监控端口。中控采集监控端口实时输入的教室视音频源信号,经由合成、编码后通过网络传输至远端的控制中心。控制中心网管子系统对接收到的监控视音频信号进行解码,输出视音频信号至电视墙等显示扩音设备,使得管理人员能够实时观察、了解教室情况,实现多媒体设备的安防、监控等集中管理功能。目前,华侨大学多媒体教室均配备摄像头,实现监控功能。
　　该集成中控系统的软件配置提供一套VGA信号采集软件、一套双视频流接收软件以及一套资源服务器软件:采集软件安装在教室端计算机上以采集教师电脑的VGA课件图像;双视频流接收软件可以安装在局域网上的任意一台计算机上,与安装在控制中心的资源服务器软件配合,能接收任一教室端的一路VGA信号并通过中控的监控端口接收一路视音频信号,实现远端实时双视频听课的功能。
　　2.2 远程互动教室改造方案的可行性分析
　　远程互动教室系统的参与教室至少需要2间,本文所提出的改造方案要实现的系统功能主要包括:1)交互教室之间能够稳定地实时采集、互传教师课件和视频图像,听课教室接收、观看授课教室的教师课件VGA图像以及教师讲课视频,授课教室则收看听课教室的学生场景;2)交互教室之间能够稳定地实时采集、互传音频,听课教室收听授课教室的现场声音,而授课教室则收听听课教室的现场声音。
　　对照前面的可行性分析可知,现有教室要能实现上述功能尚缺少以下条件:听课教室所需的本地学生音频采集功能,以传递到远程授课教室;听课教室所需的远程授课视频显示功能,以观看远程教师场景;授课教室所需的远程听课视频显示功能,以观看远程学生场景。
　　听课教室可以借助双视频软件接收远程授课教室的课件VGA图像,并由投影显示。同样,授课教室也能借助该软件接收到听课教室的学生视频图像。方案充分挖掘原有系统的双视频流软件功能,只要再增加必要的显示设备,在原系统的基础上进行合理的线路以及参数调整,并充分利用校园网络的高速传输性能,不难看出本文提出的改造方案是完全可行的。
　　
　　3 远程实时互动教室系统的实现
　　
　　由一个授课教室与一个听课教室构成的远程互动教室系统基本结构如图3所示。与图1的教室端子系统做一个比较可知,远程互动系统对原教室系统进行的硬件扩充主要在于:授课教室端增配一台主机、一台显示器,以接收、显示听课教室学生实时场景;听课教室端增配一台主机、一台大屏幕高清液晶电视,以接收、显示授课教室教师实时图像;听课教室端增配一套无线话筒,以采集互动问答时学生的实时语音信号。
　　
　　该方案所改造的互动系统不仅要确保两端的图像能够正常传输、显示,还要解决实时网络互传带来的回音问题,并且要对系统两端的音量进行均衡设置。在线路规划和参数调节得当的情况下,互动系统双方应该要能达到均衡清晰的正常视听效果。
　　为满足实时互动的要求,对有关的视音频线路设置、授课教室端的摄像头位置进行相应调整,并在系统中新增的2台主机上安装双视频流接收软件,结合原有教师机上的VGA采集软件以及安装在控制中心的资源服务器管理软件,进行必要的软件参数设置(具体设置参照产品手册)后,互动教室软硬件系统即安装完成。和专用系统的复杂结构相比,本互动系统的硬件实现简单,且无需添置额外软件,充分利用原有系统的功能特点。
　　笔者在同一教学楼层的2间多媒体教室搭建此套系统现场测试,以一台液晶显示器替代液晶电视输出图像,两端的视频图像采集分别利用教室原有的监控摄像头实现。摄像头的视频输出接到中控的监控视频输入端,听课端新增无线话筒接收器的音频输出接至中控的一个话筒输入端,中控的一路音频输出则直接与中控的监控音频输入端连接(中控的另一路音频输出连接不变)。输入到监控端口的视音频信号经中控合成编码,通过网络在两教室之间互传,为实时互动提供双视音频源。
　　另外,为避免回音,笔者首先取消功放音频输出与中控音频输入之间的所有连线,再将互动双方双视频接收主机的音频输出通过转接线(3.5 mm转6.5 mm)直接接到功放的话筒输入接口。为避免音量失衡,笔者还对两端的系统音量根据实际收听效果进行均衡调节。经过这样的线路和参数的系统调整,不仅保持了原有的视音频监控信号,而且解除了两教室之间的视音频传输环路,解决了由此带来的回音问题。
　　系统的实测效果除了由于教室监控摄像头精度有限、视频图像效果一般以外,互动双方进行对话声音清晰,听课端接收授课端的PPT课件图像清晰、稳定。当授课端在说话的同时播放视音频文件以模拟实时授课场景时,笔者在听课端仍可与授课端正常对话。
　　若对图像质量要求不太高,加上管理得当,本互动系统即可满足实时互动授课的要求。如若采用新型自动跟踪摄像头进行视频图像采集,则系统的实用效果必然更好。而若两教室互动系统仍无法满足需求时,按照本方案可以进一步推广实现多间教室的实时互动,系统兼容性好、扩展性强。
　　
　　4 结论
　　
　　本文针对高校中普遍存在的对实时课堂资源共享的合理需求,基于现有的多媒体网络集成中控系统的软硬件资源,采用一种简单廉价并且有效的改造方案,通过充分挖掘现有系统的资源潜力,实现2个多媒体教室间的远程实时交互应用系统。经过实验和测试,实现预期目标,该改造方案兼容性和扩展性较强,可以满足课堂资源实时共享的实际应用需求。
　　
　　参考文献
　　[1]齐仲锋,陈武.论高校公共课程教学手段信息化改革[J].新疆教育学院学报,2006(1):59-61
　　[2]仲维庆.多校区高校教学资源综合利用的思考[J].黑龙江高教研究,2008(07):37-38
　　[3]郭小辉.高校多校区教学资源的整合与利用初探[J].重庆科技学院学报,2009(05):197-198
　　[4]第三代信息互动式中控助力高校多媒体建设项目[J].中国电化教育,2007(01):119
　　[5]马凤涛.基于集中控制系统的多媒体教室设备管理[J].中国地质教育,2005(02):92-95