CN101572023B - 数字化语音录播教学系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种数字化语音录播教学系统，包括供教师使用的主教学单元、子附属单元、摄像模块及定位器，并且该教学系统还包括一教学策略处理模块与录播策略处理模块，其中教学策略处理模块对主教学单元与子附属单元的教学操作进行分析确定是否进行场景镜头切换的消息，如需进行则录播策略处理模块根据合定位器的输出信息并控制相应的摄像模块，并计算拍摄镜头焦距、拍摄角度、拍摄效果对教师或学生的行为进行拍摄，从而实现智能拍摄的效果，以达到教师与学生双向全方位视频沟通的目的，同时该系统还可通过一直播模块将所拍摄的录像直播到互联网上，以便教室以外的用户可以通过互联网参与教学活动。
Description
技术领域
本发明涉及一种数字化语音录播教学系统及控制方法，特别是指一种能够进行跟踪拍摄、录像及直播的数字化语音录播教学系统及控制方法。
背景技术
现有的多媒体、数字化教学、语音教室等教学辅助系统通常只能完成简单的教学任务，即只是让学生与主教学系统或与教师进行双向或单向的沟通，而无法自动的对教学活动的中心(学生或老师的行为)进行跟踪录像，如此导致不能达到教师与学生双向全方位视频沟通的目的，因而不利于提高教学质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数字化语音录播教学系统，该数字化语音录播教学系统能够对学生或老师的行为进行自动跟踪拍摄，如此达到教师与学生双向全方位视频沟通的目的。
为实现上述目的，实施本发明的数字化语音录播教学系统包括：
主教学单元，供教师使用的，内部设有多种教学模式；
多个子附属单元，与上述主教学单元连接并供学生使用的；
教学策略处理模块，与上述主教学单元连接用以分析主教学单元与子附属单元的教学操作，该教学策略处理模块中设有一策略处理知识库，该策略处理知识库根据主教学单元及子附属单元的操作确定应触发什么样的场景镜头切换信息；
录播策略处理模块，与教学策略处理模块连接用以接收教学策略处理模块输出的控制命令；定位器，用于定位主教学单元与子附属单元的位置并输出至录播策略处理模块；
摄像模块，与录播策略处理模块连接，接收录播策略处理模块的控制命令对自动对教师或学生进行拍摄；
教学策略处理模块侦测主教学单元及子附属单元的操作，检索该教学策略处理模块中的策略处理知识库判断是否触发了场景镜头切换的处理策略；如果教学策略处理模块决定需要进行场景镜头切换，它将发送消息给录播策略处理模块；录播策略处理模块在收到场景镜头切换的消息后将会根据目前的拍摄环境对要切换的场景进行分析寻找合适的拍摄策略；如果找到合适的策略，录播策略处理模块根据定位器提供的信息对要拍摄的对像进行定位，然后调用相应的镜头进行拍摄。
依据上述主要特征，该数字化语音录播教学系统还包括将摄像模块捕获到的音视频数据编码成流媒体的流媒体处理模块。
依据上述主要特征，该数字化语音录播教学系统还包括与流媒体处理模块连接用于将流媒体数据直播到互联网上直播模块
依据上述主要特征，该数字化语音录播教学系统还包括与流媒体处理模块连接用以将该流媒体数据存储的录像存储模块。
依据上述主要特征，该主教学单元包括授课、分组、翻译、测试、自习、课件资料使用、语音通话、远程控制、短消息互动、合班教学、分班教学、外设控制等模块。
依据上述主要特征，该数字化语音录播教学系统还包括一资源点播服务器，与子附属单元连接，该资源点播服务器用以管理主教学单元上的课件资源。
本发明另一目的在于提供一种上述的数字化语音录播教学系统的控制方法，以实现对学生或老师的行为进行自动跟踪拍摄，如此达到教师与学生双向全方位视频沟通的目的。
为实现上述目的，实施本发明的数字化语音录播教学系统的控制方法包括如下步骤：
教师和学生分别使用主教学单元及子附属单元进行正常教学活动；
教学策略处理模块侦测主教学单元及子附属单元的操作，检索该教学策略处理模块中的策略处理知识库判断是否触发了场景镜头切换的处理策略；
如果教学策略处理模块决定需要进行场景镜头切换，它将发送消息给录播策略处理模块；
录播策略处理模块在收到场景镜头切换的消息后将会根据目前的拍摄环境对要切换的场景进行分析寻找合适的拍摄策略；
如果找到合适的策略，录播策略处理模块根据定位器提供的信息对要拍摄的对像进行定位，然后调用相应的镜头进行拍摄。
依据上述主要特征，该数字化语音录播教学系统的控制方法还包括流媒体处理模块将拍摄到的内容和声音记录编码成流媒体，并且将一路输出保存记录，一路输出到直播模块的步骤。
依据上述主要特征，该数字化语音录播教学系统的控制方法还包括将流媒体数据保存到录像存储模块的步骤。
依据上述主要特征，该数字化语音录播教学系统的控制方法还包括直播模块接收到流媒体数据后将在互联网上将其直播的步骤。
与现有技术相比较，本发明数字化语音录播教学系统能够在教学过程中，自动对主体(即教师或学生)行为进行分析，并自动跟踪拍摄授课教师或上课学生的行为，从而实现智能导播及录像，因此达到教师与学生双向全方位视频沟通的目的。同时利用此系统还可向互联网上直播，从而便于此系统的推广使用。
【附图说明】
图1为实施本发明的数字化语音录播教学系统的组成框架图。
图2为实施本发明的数字化语音录播教学系统的控制方法的流程图。
【实施方式】
请参阅图1所示，为实施本发明的数字化语音录播教学系统的组成框架图，该数字化语音录播教学系统包括供教师使用的主教学单元10、与上述主教学单元10连接并供学生使用的多个子附属单元11、与上述主教学单元10连接用以分析教学操作教学策略处理模块12、用于定位教师及学生的定位器15、用以拍摄学生或教师的摄像模块14、与教学策略处理模块12连接用以接收教学策略处理模块12输出的控制命令并结合定位器15的输出信息并控制摄像模块14的录播策略处理模块13、将摄像模块14捕获到的音视频数据编码成流媒体的流媒体处理模块16、与流媒体处理模块16连接用于将流媒体数据直播到互联网上直播模块17及与流媒体处理模块16连接用以将该流媒体数据存储的录像存储模块18，至于上述各单元的具体功能及结构，以下将详细说明。
其中主教学单元10包括(以下各模块也应不同的教学模式，附图未示出)：
授课模块，该授课模块提供教师选择将教师屏幕向全班广播、提问一至多个学生或与某个学生单独通话的功能；
分组模块，具有手动分组功能(即将一至多人分为一组)、自动分组功能、小组辅导功能、教师屏幕对指定小组广播的功能；
分班教学模块，即针对单独的班级进行教学；
合班教学模块，即针对多个班级合并进行教学；
翻译模块，提供同声传译训练、示范练习或个人训练的功能；
测试模块，提供语语分组口语考试、英语个人口语考试、随堂测试、常规考试、英语四、六级口语考试、英语专业八级口语考试、英语专业四级口语考试、写作考试等功能自习模块，提供开放自习、指定资料自习、个别辅导、学习检查、监听、学生自测的功能；
课件资料使用模块，提供指定资料使用、课件资料点播的功能；
短消息互动模块，提供通过短消息与学生进行互动的功能；
远程控制模块，提供学生电脑控制、学生电脑桌面检查及学生声音监听的功能；
语音通话模块，提供单人通话、多人通话、分组多人通话的功能；
外设控制模块，提供DVD控制、录音机控制、展台控制的功能。
子附属单元11，供学生使用，用以与主教学单元10，接收主教学单元10的控制命令，或向主教学单元10提出请求，以参与教学活动。
教学策略处理模块12，分析教学行为(即侦测主教学单元10及子附属单元11的操作，确定主教学单元10的何种模块被开启或子附属单元11是否发出请求)，然后检索该教学策略处理模块12中的策略处理知识库120确定是否触发了场景镜头切换(如针对教师特写、针对某个子附属单元11的使用者特写或多个子附属单元11的使用者的特写)。其中策略处理知识库120是用以根据主教学单元10及子附属单元11的操作确定应触发什么样的场景镜头切换信息(如针对教师特写、针对某个子附属单元11的使用者特写或多个子附属单元11的使用者的特写)，在确定需要场景镜头切换后，教学策略处理模块12会向录播策略处理模块13发送一个场景镜头切换的消息，当然此种场景镜头切换的设定是可以配置的，由使用者或系统开发者事先设置并存储在该策略处理知识库120中。例如，当教师选择授课模块中的提问功能时，教学策略处理模块12会侦测到这一动作，然后在策略处理知识库120中去搜索提问功能(或提问动作)在授课模式下将触发什么样的场景镜头切换，此种情况下通常为被提问学生的特写场景(即摄像机拍摄该被提问学生)，在确定进行该场景镜头切换后，教学策略处理模块12会向录播策略处理模块13发送一个场景镜头切换的消息。
录播策略处理模块13，收到教学策略处理模块12输出的场景镜头切换消息，并根据定位器15的输出(容后详述)确定被拍摄目标(如主教学单元10的显示屏幕、子附属单元11的显示屏幕、黑板、教师或学生等)的位置，之后调度并设置摄像模块14以一定的摄像效果(如局部特写或整体特写)来进行拍摄。
在本实施例中，摄像模块14设置有多个，即可分布于使用该数字化语音录播教学系统的空间中，以便从多个角度全方位地对教师或学生的情况进行拍摄。
定位器15，是用以确定教师或学生的位置，此可通过教师使用的主教学单元10及学生使用的子附属单元11的设置地址确定并结合空间布置确定，此现有技术中多有描述，此处不再详述。
流媒体处理模块16，用以将摄像模块14捕获到的音视频数据编码成流媒体，一路输出至录像存储模块18(在实际中可表现为一课程中心网站)保存，一路输出到直播模块17。
直播模块17，将流媒体处理模块16处理得到的流媒体数据直播到互联网上，以便教室以外的用户可以通过互联网参与教学活动。
录像存储模块18，用以保存流媒体数据。
另外，该数字化语音录播教学系统还设有一资源点播服务器19，用以管理主教学单元10上的课件资源，在子附属单元11同时点播课件资源时，首先资源点播服务器19将寻找该子附属单元11对该资源点播会话记录，如该资源点播会话记录存在，该资源点播服务器19将根据会话记录里指定的位置从缓存中读取资源逐包发送给点播者。否则，该资源点播服务器19将会在缓存查找表中寻找该资源，如果找到，则为该子附属单元11点播建立会话记录，并从头开始将资源逐包发送给该子附属单元11。如果没有在缓存中找到该资源，该资源点播服务器19将从计算机磁盘上将该资源读入到内存中缓存起来并记录到缓存查找表中，然后为该子附属单元11点播建立点播会话记录，并将资源数据逐包发送给该子附属单元11。该资源点播服务器19每隔一段时间扫描一次缓存查找表中记缓存资源，如果某个资源的点播会话计数为0并且超时，该资源点播服务器19将会从缓存中移除此资源，释放其占用的内存，如此资源点播服务器19解决了多个子附属单元11同时使用资源点播服务器19上的课件资源时造成的响应缓慢的问题。
请参阅图2所示，为实施本发明的数字化语音录播教学系统的控制方法的流程图，该方法包括如下步骤：
教师和学生分别使用主教学单元10及子附属单元11进行正常教学活动；
教学策略处理模块12侦测主教学单元10及子附属单元11的操作；
教学策略处理模块12检索该教学策略处理模块12中的策略处理知识库判断是否触发场景镜头切换的策略，如否则返回正常教学操作；
如果教学策略处理模块12决定需要进行场景镜头切换，它将发送消息给录播策略处理模块13，然后系统返回教学状态；
录播策略处理模块13在收到场景镜头切换的消息后将会根据目前的拍摄环境对要切换的场景进行分析寻找合适的拍摄策略；
如果找到合适的策略，如无合适的策略则系统进行休眠；
如果找到合适的策略，录播策略处理模块13根据定位器15提供的信息对要拍摄的对像(如主教学单元10的显示屏幕、子附属单元11的显示屏幕、黑板、教师或学生等)进行定位，然后调用相应的镜头、计算拍摄镜头焦距、拍摄角度、拍摄效果进行拍摄；
流媒体处理模块16将拍摄到的内容和声音记录编码成流媒体，并且将一路输出保存记录，一路输出到直播模块17。
与现有技术相比较，本发明数字化语音录播教学系统能够在教学过程中，自动对主体(即教师或学生)行为进行分析，并自动跟踪拍摄授课教师或上课学生的行为，从而实现智能导播及录像，因此达到教师与学生双向全方位视频沟通的目的。同时利用此系统还可向互联网上直播，从而便于此系统的推广使用。
Claims (10)
1. 一种数字化语音录播教学系统，用以实现教师与学生之间的双向沟通教学，其特征在于该数字化语音录播教学系统包括：
主教学单元，供教师使用，内部设有多种教学模式；
多个子附属单元，与上述主教学单元连接并供学生使用；
教学策略处理模块，与上述主教学单元连接用以分析主教学单元与子附属单元的教学操作，该教学策略处理模块中设有一策略处理知识库，该策略处理知识库根据主教学单元及子附属单元的操作确定应触发什么样的场景镜头切换信息；
录播策略处理模块，与教学策略处理模块连接用以接收教学策略处理模块输出的控制命令；
定位器，用于定位主教学单元与子附属单元的位置并输出至录播策略处理模块；
摄像模块，与录播策略处理模块连接，接收录播策略处理模块的控制命令自动对教师或学生进行拍摄；
教学策略处理模块侦测主教学单元及子附属单元的操作，检索该教学策略处理模块中的策略处理知识库判断是否触发了场景镜头切换的处理策略；如果教学策略处理模块决定需要进行场景镜头切换，它将发送消息给录播策略处理模块；录播策略处理模块在收到场景镜头切换的消息后将会根据目前的拍摄环境对要切换的场景进行分析寻找合适的拍摄策略；如果找到合适的策略，录播策略处理模块根据定位器提供的信息对要拍摄的对像进行定位，然后调用相应的镜头进行拍摄。
2.如权利要求1所述的数字化语音录播教学系统，其特征在于：该数字化语音录播教学系统还包括将摄像模块捕获到的音视频数据编码成流媒体的流媒体处理模块。
3.如权利要求2所述的数字化语音录播教学系统，其特征在于：该数字化语音录播教学系统还包括与流媒体处理模块连接用于将流媒体数据直播到互联网上的直播模块。
4.如权利要求3所述的数字化语音录播教学系统，其特征在于：该数字化语音录播教学系统还包括与流媒体处理模块连接用以将该流媒体数据存储的录像存储模块。
5.如权利要求1所述的数字化语音录播教学系统，其特征在于：该主教学单元包括授课模块、分组模块、翻译模块、测试模块、自习模块、课件资料使用模块、语音通话模块、远程控制模块、短消息互动模块、合班教学模块、分班教学模块、外设控制模块。
6.如权利要求1所述的数字化语音录播教学系统，其特征在于：该数字化语音录播教学系统还包括一资源点播服务器，与子附属单元连接，该资源点播服务器用以管理主教学单元上的课件资源。
7.一种如权利要求1所述的数字化语音录播教学系统的控制方法，以实现对学生或老师的行为进行自动跟踪拍摄，其特征在于该方法包括如下步骤：
教师和学生分别使用主教学单元及子附属单元进行正常教学活动；
教学策略处理模块侦测主教学单元及子附属单元的操作，检索该教学策略处理模块中的策略处理知识库判断是否触发了场景镜头切换的处理策略；
如果教学策略处理模块决定需要进行场景镜头切换，它将发送消息给录播策略处理模块；
录播策略处理模块在收到场景镜头切换的消息后将会根据目前的拍摄环境对要切换的场景进行分析寻找合适的拍摄策略；
如果找到合适的策略，录播策略处理模块根据定位器提供的信息对要拍摄的对像进行定位，然后调用相应的镜头进行拍摄。
8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于：该数字化语音录播教学系统还包括一流媒体处理模块与直播模块，该控制方法还包括流媒体处理模块将拍摄到的内容和声音记录编码成流媒体，并且将一路输出保存记录，一路输出到直播模块的步骤。
9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于：该数字化语音录播教学系统还包括一录像存储模块，该控制方法还包括将流媒体数据保存到录像存储模块的步骤。
10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于：该控制方法还包括直播模块接收到流媒体数据后将在互联网上将其直播的步骤。
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