智慧追蹤的錄課系統概述
Sep 23 2014
錄課系統是一件教學模式上重要的轉變之一，扮演三項重要的功能:
第一、老師可檢視錄課的影視，修正自己的教學動作及內容。
第二、未出席學生可以相同獲得老師課堂上的教學。
第三、學生可以藉影視複習課程。
當然市場針對錄課系統規劃的廠商很多，各家都有它設計的理念，但是最終的用意都是要學校、學生都能在這一轉變的教學模式，達到事半功倍的效果。
錄課系統大約在2000年就開始醞釀基本的雛型，內容與目前的錄課系統差異不大，主要包含老師的影像、教材共同製作成一段課程影片，透過學校的網頁置入廠商的播放介面直接觀看，因為當時環境與頻寬限制下，問題可不少。
首先就是影像利用電腦的攝影鏡頭，解析度僅只有30萬畫素，所以只能近拍老師。
近年來，由於MOOCs(磨課師)在全球興起，所以錄課的方案也漸漸受到重視，IT產業的投入將錄課具備更多的電子運算程式與軟體，最近更有廣播大廠重視錄課對未來學生的幫助，所以不少知名廣播產業也加入廣播技巧與IT的電子運算結合，製作完美的錄課系統，下列就是一套結合IT與廣播的錄課系統，我們深度為大家探討這一套錄課系統的特別之處。
智慧追蹤課程錄製系統包括多個PTZ攝影機、全景攝影機、麥克風陣列、影像分析伺服器、切換器、位置指示器及錄影系統，操作者可利用位置指示器導引影像分析伺服器控制PTZ攝影機以追縱特定目標，同時由麥克風陣列接收特定目標的聲音而產生音訊資料，且音訊資料、PTZ攝影機及全景攝影機的影像資料是由切換器接收，並經切換處理而產生最終影音資料，最後錄影系統接收最終影音資料以進行錄影操作。還可藉顯示器顯示最終影音資料的影像，並由喇叭播放其中的聲音。因此，可實現半自動影像追縱、監控及錄影功能，適用於多人參與的場所。
遠端教學用的現場上課錄影，常因課程需要或為了增加教學效果，教師與學生必須在上課期間互動，比如由教師提出問題，並指定某一學生回答，或由自高奮勇的學生回答。此時，拍攝鏡頭的遠近需隨時調整、對焦，且錄影畫面必須在教師以及不同學生之間多次切換，因此更需要專業的導播才能完成具臨場教學的影音效果。
智慧追蹤課程錄製系統能在不需導播人員及攝影機操作人員下，提供自動追蹤核心技術，讓使用者可藉手持裝置以手動方式獨立控制全程錄影工作的功能，達到節省人力的半自動影像追縱、錄影目的。
智慧追蹤課程錄製系統包括多個PTZ攝影機、一台全景攝影機、一組麥克風陣列(microphone array)、一台影像分析伺服器、一台切換器、一個位置指示器(Location Pointer)以及一組錄影系統，可用以實現半自動影像追蹤功能，並同時進行攝影、收音及錄影。
該等PTZ攝影機是配置於特定場所的不同位置，可針對特定目標進行影像拍攝及追縱，個別產生PTZ影像資料，而全景攝影機是設置在適當位置，拍攝能涵蓋整個場所的固定範圍的影像，以產生全景影像資料。麥克風陣列包含多個麥克風，而每個麥克風是設置在不同位置，並接收聲音而產生音訊資料。
位置指示器包含多個按鍵，每個按鍵可經由操作者藉按壓而產生相對應控制指令，且位置指示器以無線方式傳送控制指令至影像分析伺服器。影像分析伺服器依據控制指令控制該等PTZ攝影機的轉動、傾斜以及鏡頭縮放動作，用以對準該特定目標，同時影像分析伺服器接收來自PTZ攝影機的PTZ影像資料，進行影像分析，藉以確認特定目標。同時影像分析伺服器產生並傳送與該等PTZ攝影機相關的控制訊號。
切換器接收來自麥克風陣列的音訊資料，並接收來自PTZ攝影機的PTZ影像資料以及來自全景攝影機的全景影像資料，依據來自影像分析伺服的控制訊號，切換PTZ攝影機的PTZ影像資料及音訊資料，或結合全景影像資料，進而產生最終影音資料，傳送至錄影系統，並由錄影系統接收，以進行錄影操作，達成智慧型監控、追蹤、錄影的半自動操作目的。
此外，還可進一步將錄影的影像藉至少一台顯示器而顯示，並利用至少一組喇叭播放音訊資料的聲音，實現即時播放功能，方便監看者確實掌握實際狀況。
因此，智慧追蹤課程錄製系統適合配置於有多人參與的場所，尤其適合數位課程內容錄製或直播系統.MOOCs(磨課師)計畫，其中教師可利用位置指示器導引PTZ攝影機對準並追蹤某一位發言的學生，並進行錄影，且在發言完畢後，教師利用位置指示器回復PTZ攝影機對準預設區域，比如教師，亦即由教師擔任導播任務，完成攝影鏡頭的轉動、影像拍攝及錄製工作，達到半自動影像追縱目的。
智慧追蹤課程錄製系統結合以智能攝影機為基礎之全自動智慧導播與手控導播系統，此二系統之運作以POINTER開關啟動與否決定之。
1.當POINTER開關關閉時，智慧追蹤課程錄製系統啟動以智能攝影機為基礎之全自動智慧追蹤模式，內容包含：
．靜態攝影機與PTZ攝影機校正技術
．學生發言事件偵測
．多角度人臉偵測技術
．教師移動偵測與追蹤等技術。
智慧追蹤課程錄製系統全自動對於教室內學生發言全自動偵測定位與教師全自動追蹤定位功能，並將上述定位功能利用靜態攝影機與PTZ攝影機校正技術，全自動對發言學生與教師做影像特寫鏡頭側錄及麥克風收音，以最自然之方式完成教室上課情境導播作業。
2.當POINTER開關開啟時，智慧追蹤課程錄製系統啟動手控導播系統。
．手控導播系統以教師手持之POINTER作為指示學生位置之依據
．學生位置定位技術是整合POINTER指向技術與教師移動偵測與追蹤技術所完成。
教師以手持之POINTER指向發言或被指定之學生位置時，PTZ攝影機會以預先定位之控制設定，自動對發言學生做影像特寫鏡頭側錄及麥克風收音。
POINTER中使用了兩種感應器，利用G-SENSOR和E-SENSOR求出全球定位角度，且提出指向角度錯誤補償技術，使POINTER在翻轉情況下依然有正確的角度，而後利用POINTER回傳角度給導播系統。
智慧追蹤課程錄製系統 特點
1.結合以電腦視覺技術與感測技術開發高智慧導播系統，突破傳統需要人為操作之導播模式。
2.POINTER控制功能，讓老師也具備教室錄課影像主導權。
3.老師、學生互動錄製，有別e-learning單調課程錄製。
4.智慧臉孔追蹤模式，無須配戴追蹤器。
5.和緩式鏡頭移動，有別紅外線快速晃動模式，讓輸出影像順暢，觀看眼睛不吃力。
6.同步控制攝影機、區域收音、導播切換、錄影啟動功能。
IT與廣播的結合可以讓課程錄製系統，更貼近人性化也更能科技化，這也是學校教育走上另一階層的開始，我們繼續觀察這一轉變的發展。