TWI676160B - 能自動調整輸出畫質的教學影片儲存裝置 - Google Patents

Abstract

本發明儲存裝置包含一儲存有標準畫質教學影片的硬碟、一影音串流平台、一用戶端傳輸介面、一連接雲端高畫質教學影片資料庫的網路傳輸介面、以及一切換單元；外部用戶端裝置透過影音串流平台及用戶端傳輸介面播放硬碟裡儲存的標準畫質教學影片時，切換單元能依據該外部用戶端裝置的規格以及網路傳輸介面的連網速度，在外部用戶端裝置的規格符合設定值，且連網速度達到所需的頻寬時，自動切換為雲端的高畫質教學影片輸出，除了能夠滿足播放的基本需求以外，還能夠在條件許可下顯示更高畫質的教學影片，進而提高學習成效。

Description

能自動調整輸出畫質的教學影片儲存裝置

本發明為一種使用在教育用途的教學影片儲存裝置，其技術內容涉及教學影片的儲存、影音串流輸出、網路傳輸、雲端資料庫，除了能夠滿足基本需求以外，還能夠在條件許可下顯示更高畫質的教學影片。

現代人生活忙碌，且社會競爭激烈，越來越多家長期望孩子在學習階段即打下良好的競爭基礎，因此各種正規教育以外的課外教學體系林立，例如補習班、才藝班、安親班等，已成為普遍現象。

其次，隨著近年來網路資訊以及科技的發達，課外教學體系中，數位遠距教學的方式由於不需要學生親自前往教學場所，不但可以節省交通往返時間，而且不受場地限制，讓學生可以在任何需要的時候隨時複習，因此近年來也越來越受到家長及學生歡迎。

數位遠距教學雖具有上述優勢，但在實施時需要克服的問題除了教學內容以外，在技術上需要具備能夠隨時支援學生短時間學習的特性，對於數位遠距教學業者而言，也成為一項相當大的挑戰。

現有的數位遠距教學技術中，大致分為即時線上教學，以及內存有教學系統以及教學影片的儲存裝置兩大類。其中，即時線上教學例如知名的英語教學TutorABC，學生學習時完全依賴網路視訊，必須在連網速度及品質都許可的情形下方能授課，因此授課方式採取預約制，對於想要在下課休息時間，或者是搭乘交通工具的空檔學習的學生而言並不方便。

在教學影片儲存裝置方面，本案申請人曾就相關技術研發TWM490631、TWM469583、TWM468709、TW201539399A、TW201514944A、TW201513646A等多項專利，主要是在儲存裝置裡內 建學習平台及傳輸介面，讓學生可以隨時利用手機、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦、電視或投影機與儲存裝置信號連接後，透過操作學習平台隨時播放教學影片或進行讀取資料進行學習；由於學生在進行學習時，資料來源不需要完全依賴網路、不受場地限制，因此可以隨時在空檔進行學習。

上述本案申請人所研發的儲存裝置(數位學習盒)，經實際實施後，雖廣受好評，但也發現依現有能夠支援的技術，仍有若干不足之處，其中之一就是儲存裝置的硬碟儲存空間有限，無法儲存大量高畫質教學影片。

在硬碟空間有限、無法儲存大量高畫質教學影片的情形下，將大量高畫質教學影片儲存在雲端或許是一個可能的解決方案。但如此一來，學生使用時就會被限制在連網速度必須達到播放高畫質教學影片所需頻寬的場所，將無法達成前述不受場地限制而隨時進行學習的目的。

現有技術中，知名影片分享網站YouTobe在影片畫質的選擇上提供了一種可以切換畫質的方法。該方法是先將高畫質影片重製成多種不同畫質的版本，例如240p、360p...等，並將該等不同畫質影片切割成片段，當用戶端裝置使用其播放器(播放軟體)播放影片時，該播放器會上傳播放情形到雲端，例如：網路速度(頻寬)以及播放器在顯示器上的圖框大小等，以供雲端系統決定以高畫質或低畫質影片的切割片斷進行串流來調整輸出畫質，以期讓使用者可以不間斷地欣賞影片。

上述方法雖然可以切換影片畫質，但大多數使用者的實際使用經驗上，還是會經常發生影片斷斷續續播放的情形。主要是因為該方法在雲端進行高畫質或低畫質影片的切割片串流後才傳輸，所以基本上仍然受到網路傳輸速度的重重限制，當網路不穩定時，就會發生影片斷斷續續播放的情形。

如果欣賞的影片是娛樂性質，或許這樣斷斷續續播放的情形並不會對觀賞者造成太大的困擾，但在學習時，若教學影片斷斷續續的播放，顯然會大幅降低學習者的注意力，使學習效果大打折扣。

另一種克服上述硬碟空間不足最簡單的方式是降低教學影片的畫質。例如將1080p畫質的教學影片降低為540p以縮減檔案大小，使儲存裝置的硬碟空間能夠儲存更多的教學影片，學習者也能夠隨時透過用戶端裝置連接後不間斷地播放較低畫質教學影片。

但是，經申請人模擬此方案的各種使用情境後發現，降低畫質雖然可以克服硬碟空間不足的問題，然而當用戶端裝置為電腦、電視、或投影機等大尺寸顯示螢幕時，低畫質的教學影片會有不夠清晰的問題。

有鑑於此，本發明人乃設想，除了提供較低畫質的教學影片以滿足學習的基本需求以外，讓儲存裝置可以連接網際網路，藉由雲端的高畫質的教學影片在連網條件許可的情形下輔助使用，除了能夠滿足播放的基本需求以外，還能夠顯示更高畫質的教學影片，提高學習成效。

本發明之主要目的在於提供一種能自動調整輸出畫質的教學影片儲存裝置，當外部用戶端裝置透過用戶端傳輸介面傳輸並播放硬碟裡儲存的標準畫質教學影片時，該儲存裝置能依據外部用戶端裝置的規格以及連網速度，自動切換傳輸到外部用戶端裝置的教學影片來源為內存標準畫質或雲端高畫質教學影片，除了能夠滿足播放、學習的基本需求以外，還能夠在條件許可下提供更高畫質的教學影片。

為達成上述目的，本發明為一種能自動調整輸出畫質的教學影片儲存裝置，包含：一儲存有至少一標準畫質教學影片的硬碟；一網路傳輸介面，該網路傳輸介面透過網際網路連接於一外部雲端資料庫，且該雲端資料庫內儲存有與前述標準畫質教學影片內容相同的高畫質教學影片； 一影音串流平台，該影音串流平台能夠將該標準畫質教學影片或雲端資料庫內的高畫質教學影片串流成影音信號輸出；一用戶端傳輸介面，該用戶端傳輸介面與至少一外部用戶端裝置信號連接以取得該外部用戶端裝置的規格，並且將該影音串流平台串流輸出的影音信號傳輸至該外部用戶端裝置，由該外部用戶端裝置的顯示器播放；以及一切換單元，該切換單元能在外部用戶端裝置的顯示器規格符合設定值，且該網路傳輸介面的連網速度達到播放雲端資料庫的高畫質教學影片傳輸所需的頻寬時，令網路傳輸介面下載雲端的高畫質教學影片至所述的影音串流平台，並由該影音串流平台將影片來源由硬碟的標準畫質教學影片切換為雲端的高畫質教學影片後串流成影音信號接續輸出，以提高教學影片的畫質。

實施時，所述標準畫質教學影片與高畫質教學影片是由影片解析度來區分，且標準畫質教學影片解析度低於高畫質教學影片，例如：標準畫質教學影片解析度為540P時，高畫質教學影片至少720P；標準畫質教學影片解析度為720P時，高畫質教學影片至少為1080P，例如2K、4K、8K等等。

實施時，外部用戶端裝置規格的設定值是由顯示器或投影畫面的尺寸大小來界定，例如：手機顯示器約4-8吋、平板電腦顯示器約7-13吋、筆電顯示器約10-17吋、桌上型電腦顯示器約24-30吋、電視顯示器約32-100吋、投影畫面尺寸約50吋以上。

實施時，該用戶端傳輸介面及網路傳輸介面可以為任何有線或無線傳輸介面，以提高使用的方便性。例如用戶端傳輸介面為WiFi、WLAN、Wireless HD、WHDI、HDMI等，該網路傳輸介面為：WiFi、3G/4G/5G、網路線、光纖等。

實施時，所述外部用戶端裝置為手機、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦、電視或投影機等。

實施時，教學影片儲存裝置進一步包含一供應電源的可充放電式蓄電池，讓使用者方便隨身攜帶。

實施時，所述硬碟內進一步預載有供使用者操作的教學作業系統、以及教學資料，且該教學作業系統分別與用戶端裝置的作業系統及雲端的伺服器作業系統相容。

本發明另提供一種基於上述教學影片儲存裝置的自動調整輸出畫質方法，該方法包含下列步驟：(A)於教學影片儲存裝置內儲存至少一標準畫質教學影片，並且在雲端資料庫裡儲存與該標準畫質教學影片內容相同的高畫質教學影片；(B)於教學影片儲存裝置的切換單元設定一外部用戶端裝置規格的設定值，該設定值是由外部用戶端裝置的顯示器或投影畫面的尺寸大小來界定；(C)教學影片儲存裝置通過用戶端傳輸介面連接至外部用戶端裝置以取得該外部用戶端裝置的規格，且影音串流平台串流輸出硬碟裡儲存的標準畫質教學影片到外部用戶端裝置時，網路傳輸介面透過網際網路連接至雲端資料庫；(D)當步驟(C)中的外部用戶端裝置規格到達設定值，且連網速度達到播放雲端高畫質教學影片所需的頻寬時，令網路傳輸介面下載雲端的高畫質教學影片至影音串流平台，並由該影音串流平台將影片來源由標準畫質教學影片切換為高畫質教學影片後接續輸出至外部用戶端裝置，以提高教學影片的畫質；以及(E)當步驟(D)中的連網速度低於播放雲端高畫質教學影片所需的頻寬時，影音串流平台將影片來源由高畫質教學影片切換為標準畫質教學影片後接續輸出至外部用戶端裝置。

以下依據本發明之配方技術手段，列舉出適於本發明之實施方式如後：

100‧‧‧教學影片儲存裝置

200‧‧‧雲端

300‧‧‧用戶端裝置

10‧‧‧硬碟

11‧‧‧標準畫質教學影片

12‧‧‧教學作業系統

13‧‧‧教學資料

20‧‧‧網路傳輸介面

21‧‧‧高畫質教學影片

30‧‧‧影音串流平台

40‧‧‧用戶端傳輸介面

50‧‧‧切換單元

60‧‧‧蓄電池

第一圖：本發明的使用示意圖。

第二圖：本發明的系統架構示意圖。

如第一圖及第二圖所示，本發明能自動調整輸出畫質的教學影片儲存裝置100主要使用在教育用途，包含一硬碟10、一透過網際網路連接雲端200的網路傳輸介面20、一影音串流平台30、連接外部用戶端裝置300的用戶端傳輸介面40、以及一切換單元50；此外，為了讓學生可以隨時利用手機、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦、電視或投影機等外部用戶端裝置300與用戶端傳輸介面40信號連接，實施時還包含一供應電源的可充放電式蓄電池60，以方便隨身攜帶使用。其中：該硬碟10儲存有至少一標準畫質教學影片11，並預載有供使用者操作的教學作業系統12、以及教學資料13。其中該教學作業系統12可以分別與外部用戶端裝置300作業系統及雲端200伺服器作業系統相容，例如：用戶端裝置300作業系統為Windows、macOS、Android、iOS等，雲端200伺服器作業系統為Windowsserver、UNIX、Linux、NetWare等，使本發明的教學影片儲存裝置100能輸出資料到外部用戶端裝置300，或由雲端200伺服器下載資料。

該網路傳輸介面20透過有線或無線網際網路連接於外部雲端200伺服器的資料庫，且該雲端200資料庫內儲存有與前述標準畫質教學影片11內容相同的高畫質教學影片21。實施時，該網路傳輸介面包括但不限於：WiFi、3G/4G、網路線、光纖等，讓本發明教學影片儲存裝置100可以透過網際網路連接至雲端200資料庫，並且下載雲端200資料庫內儲存的高畫質教學影片21。

此外，上述標準畫質教學影片11及高畫質教學影片21為內容相同但影片的解析度不同，且標準畫質教學影片11解析度低於高畫質教學影片21。例如：標準畫質教學影片解析度為540P時，高畫質教學影 片為720P以上；標準畫質教學影片解析度為720P時，高畫質教學影片則為1080P、2K、4K或8K等等。

該影音串流平台30能夠將硬碟10裡儲存的標準畫質教學影片11，或雲端200資料庫內的高畫質教學影片21，配合各種不同格式，例如AVI、MP4、MKV、MOV等串流壓縮成影音信號輸出；當然，由於本發明為特定用途，因此標準畫質教學影片11及高畫質教學影片21可以設為相同格式但解析度不同，以簡化影音串流平台30的工作量。

該用戶端傳輸介面40為能與外部用戶端裝置300信號連接的有線或無線傳輸介面，例如：WiFi、WLAN、Wireless HD、WHDI、HDMI等通信協定；實施時，以無線傳輸介面較佳，使用上比較不受信號線長度的限制。當該用戶端傳輸介面40與外部用戶端裝置300信號連接時，依上述各種通信協定，外部用戶端裝置300會回傳一裝置識別信號，因此用戶端傳輸介面40連接不同的外部用戶端裝置300，皆可以取得該外部用戶端裝置300的規格，包括顯示器尺吋大小或投影機投影畫面大小，並且將前述影音串流平台30串流輸出的影音信號傳輸至該外部用戶端裝置300，由外部用戶端裝置300的顯示器播放。

例如：外部用戶端裝置300為手機時，其顯示器約4-8吋、平板電腦顯示器約7-13吋、筆電顯示器約10-17吋、桌上型電腦顯示器約24-30吋、電視顯示器約32-100吋、投影畫面尺寸約50吋以上等等，讓用戶端傳輸介面40輸出的影音信號能夠正確地在外部用戶端裝置300的播放器上播放。

該切換單元50主要功能在於切換影音串流平台30輸出影音信號為硬碟10裡的標準畫質教學影片11，或雲端200資料庫內的高畫質教學影片21。其切換的依據為前述外部用戶端裝置300的顯示器尺吋大小或投影機投影畫面大小，以及網路傳輸介面20的連網速度。實施時，可以分別就顯示器尺吋大小、標準畫質教學影片11及播放高畫質教學影片21所需的網路頻寬預先設定一設定值。

當外部用戶端裝置300的顯示器規格符合設定值，且該網路傳輸介面20的連網速度達到播放雲端200資料庫的高畫質教學影片21傳輸所需的頻寬時，切換單元50即可令網路傳輸介面20下載雲端200的高畫質教學影片21至所述的影音串流平台30，並由該影音串流平台30將影片來源由硬碟10裡的標準畫質教學影片11切換為雲端的高畫質教學影片21後串流成影音信號接續輸出，並透過用戶端傳輸介面40輸出到外部用戶端裝置300，以提高教學影片的畫質。

例如：標準畫質教學影片11為540P、高畫質教學影片21為1080P，而在6吋手機顯示器上觀看540P影片已足夠清晰，因此前述設定值可以設定為外部用戶端裝置300的顯示器規格為6吋以下不切換，讓外部用戶端裝置300可以不間斷地持續播放標準畫質教學影片11。又如：標準畫質教學影片11為720P，而在10吋平板電腦顯示器上觀看720P影片已足夠清晰，前述設定值可以設定為外部用戶端裝置300的顯示器規格為10吋以下不切換。

反之，若使用者在家中利用65吋大螢幕電視的外部用戶端裝置300觀看720P或540P的標準畫質教學影片11時，該標準畫質教學影片11在65吋大螢幕電視可能顯得不夠清晰，因此當網路傳輸介面20的連網速度達到播放1080P影片所需的頻寬(例如8Mbit/s以上)時，切換單元50即可令網路傳輸介面20下載雲端200的高畫質教學影片21至影音串流平台30，並由該影音串流平台30將影片來源由硬碟10裡的標準畫質教學影片11切換為雲端200的高畫質教學影片21後，串流成影音信號接續輸出，藉以提高外部用戶端裝置300所顯示的影片畫質；但若網路傳輸介面20的連網速度未達到播放1080P影片所需的頻寬時，仍可持續播放標準畫質教學影片11，因此除了能夠滿足播放的基本需求以外，還能夠在條件許可下顯示更高畫質的教學影片，進而提高學習成效。

基於上述教學影片儲存裝置，本發明另提供一種自動調整輸出畫質方法，該方法包含下列步驟：

(A)於教學影片儲存裝置100的硬碟10內儲存至少一標準畫質教學影片11，並且在雲端200資料庫裡儲存與該標準畫質教學影片11內容相同的高畫質教學影片21。

(B)於教學影片儲存裝置100的切換單元50設定一外部用戶端裝置300規格的設定值，該設定值是由標準畫質教學影片11解析度以及外部用戶端裝置300的顯示器或投影機畫面尺寸大小來界定。

(C)教學影片儲存裝置100通過用戶端傳輸介面40連接至外部用戶端裝置300以取得該外部用戶端裝置300的規格，且影音串流平台30串流輸出硬碟10裡儲存的標準畫質教學影片11到外部用戶端裝置300時，網路傳輸介面20透過網際網路連接至雲端200資料庫。

(D)當步驟(C)中的外部用戶端裝置300規格到達設定值，且連網速度達到播放雲端200高畫質教學影片21所需的頻寬時，令網路傳輸介面20下載雲端200的高畫質教學影片21至影音串流平台30，並由該影音串流平台30將影片來源由標準畫質教學影片11切換為高畫質教學影片21後接續輸出至外部用戶端裝置300，除了能夠滿足播放的基本需求以外，還能夠在條件許可下顯示更高畫質的教學影片，進而提高學習成效。

(E)當步驟(D)中的連網速度低於播放雲端200高畫質教學影片21所需的頻寬時，影音串流平台30將影片來源由高畫質教學影片21切換為標準畫質教學影片11後接續輸出至外部用戶端裝置300，讓用戶端裝置300能夠不間斷地播放教學影片。

上述實施例說明及圖示，僅係舉例說明本發明之較佳實施例，並非以此侷限本發明之範圍；舉凡與本發明之目的、步驟相同或近似者，均應屬本發明之專利範圍，謹此聲明。

Claims (7)

1. 一種能自動調整輸出畫質的教學影片儲存裝置，該儲存裝置包含：一儲存有至少一標準畫質教學影片的硬碟；一網路傳輸介面，該網路傳輸介面透過網際網路連接於一外部雲端資料庫，且該雲端資料庫內儲存有與前述標準畫質教學影片內容相同的高畫質教學影片；一影音串流平台，該影音串流平台能夠將該標準畫質教學影片或雲端資料庫內的高畫質教學影片串流成影音信號輸出；一用戶端傳輸介面，該用戶端傳輸介面與至少一外部用戶端裝置信號連接以取得該外部用戶端裝置的規格，並且將該影音串流平台串流輸出的影音信號傳輸至該外部用戶端裝置，由該外部用戶端裝置的顯示器播放；以及一切換單元，該切換單元能在外部用戶端裝置的顯示器規格符合設定值，且該網路傳輸介面的連網速度達到播放雲端資料庫的高畫質教學影片傳輸所需的頻寬時，令網路傳輸介面下載雲端的高畫質教學影片至所述的影音串流平台，並由該影音串流平台將影片來源由硬碟的標準畫質教學影片切換為雲端的高畫質教學影片後串流成影音信號接續輸出，以提高教學影片的畫質。
2. 如請求項1所述能自動調整輸出畫質的教學影片儲存裝置，其中，所述標準畫質教學影片與高畫質教學影片是由影片解析度來區分，且標準畫質教學影片解析度低於高畫質教學影片。
3. 如請求項1所述能自動調整輸出畫質的教學影片儲存裝置，其中，該外部用戶端裝置規格的設定值是由顯示器或投影畫面的尺寸大小來界定。
4. 如請求項1所述能自動調整輸出畫質的教學影片儲存裝置，其中，該用戶端傳輸介面及網路傳輸介面為有線或無線傳輸介面。
5. 如請求項1所述能自動調整輸出畫質的教學影片儲存裝置，其中，所述外部用戶端裝置為手機、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦、電視或投影機。
6. 如請求項1所述能自動調整輸出畫質的教學影片儲存裝置，其進一步包含一供應電源的可充放電式蓄電池。
7. 如請求項1所述能自動調整輸出畫質的教學影片儲存裝置，其中，所述硬碟內進一步預載有供使用者操作的教學作業系統、以及教學資料，且該教學作業系統分別與用戶端裝置的作業系統及雲端的伺服器作業系統相容。