【摘要】 为减少演播室系统在疫情期间因人员流动不便所带来的影响，本文设计了一种远程教学模式。基于演播室的专业设备与网络系统，利用“腾讯会议”、“向日葵”、“OBS Studio”等软件搭建出一套教学平台。实现了演播室的远程教学、交流互动，设备的在线操控、内容录制等功能。
【关键词】 远程操控 在线教学 即时录制
引言
2022年“新冠”再次大范围爆发，许多城市实施了静态管理，人员流动严格受限。为保障安全运营,电视台对外来人员的审查提升了等级，外来人员无法入台培训，本台职工也无法去外地学习，导致演播室系统更新受阻。为解决该问题，需要开发一套教学平台让学员系统直观的收看操作教程，还可以与老师在线交流以解答教学中的疑惑。
平台设计的硬件架构基于演播室系统的专业设备；软件部分包含“腾讯会议”、“向日葵”、“OBS Studio”等。通过对软硬件的精准设置开发系统的教学与视听功能，即可以在远程操控演播室的教学设备，又可以将教学过程扩展至各级监看设备，最终搭建出一套功能强大的演播室远程在线教学平台。
一．系统架构
整个设计包含了演播室的视频系统、音频系统及网络传输系统。系统硬件架构的核心包含远程操控机（本例为一台笔记本电脑）、演播室工作站（本例为一台一体机）以及操作对象（本例为主字幕机）三部分。三台主机通过以太网相互连接，在此基础上通过向日葵实现笔记本对字幕机的远程操控，通过腾讯会议实现远端与演播室的互动交流，并使用OBS Studio对教学内容即时录制。其中向日葵完成的是笔记本对字幕机的单向操控，腾讯会议建立的是笔记本与一体机双向连接，通过腾讯会议既可以将向日葵的操作过程反应到一体机上，又可以将一体机的信息输送回至笔记本。
如图1所示：一体机是演播室与远端的连接纽带，笔记本对字幕机的操控教程通过一体机进入演播室系统，由切换台和矩阵分配至各级监看设备，同时供几十人在线视听；反之演播室的反馈信息经一体机返送至笔记本，建立两地间的交流。需要注意的是演播室的音源来自于无线麦克，经过调音台与各级设备至一体机，链路中的环节较多，传输路径在后文予以详细说明。
图1 远程操控在线教学系统架构图
二．画面操控
画面操控是指远程老师在异地操控字幕机，将画面的操作过程显示在演播室各级监看设备上。操作过程借助于腾讯会议与向日葵两个软件，通过腾讯会议建立笔记本与一体机的联系，即建立远端与演播室的联系；通过向日葵实现笔记本对字幕机的远程操控。连接前需要注意设备的方向性与软件的功能性，建立腾讯会议的连接时笔记本与一体机均可发出会议链接号，属于双向联系（但通常由一体机发出链接号，一方面是因为演播室属于邀请方，另一方面是因为一体机的音源较多，提前做好软件的相关设置可以扫清后续录制的障碍）；而建立向日葵的连接必须由字幕机提供链接号与验证码，笔记本接收后才能控制字幕机，属于单方向传输控制。二者的连接方式虽然不同，但只要由演播室提供链接信息就不会影响平台运行。
1.腾讯会议的操作
如果由一体机建立腾讯会议的连接，在操作过程中要遵循如下步骤:
（1）演播室操作员登录腾讯会议，点击快速会议；
（2）进入到会议界面后，点击下排菜单中的“邀请”选项（步骤“21、22”），弹出会议号，将会议号发送给笔记本操作员由其远程登陆；
图2 腾讯会议的主要操作环节（A）
（3）远程老师在完成向日葵的连接后，准备共享屏幕（步骤“32”），需要注意的是共享前要先点开“共享屏幕”右侧的箭头，勾选“同时共享电脑声音”（步骤“31”），以免影响演播室收听笔记本内部音源，之后在共享画面中选中字幕机画面（步骤“33”）。
（4）屏幕共享后，笔记本与一体机均将共享画面全屏。
图3 腾讯会议的主要操作环节（B）
经过以上操作，远程操控字幕机的画面进入到演播室视频系统中，投放在各级监看设备上供多人学习。腾讯会议的操作要点见图2与图3。
2.向日葵的操作
开启向日葵操作前只需要注意操作方向，即由字幕机提供链接码与验证码，笔记本输入后即可对字幕机远程操控。由于向日葵连接设备的方向性单一，腾讯会议的共享内容只能由笔记本选择。
3．声音的监听与传输
教学中演播室内学员使用无线麦克传输语音，远程老师通过笔记本自身话筒传音，两处声源的监听与传输各行其道。
（1）监听路径
监听声源主要为远程老师与演播室内学员的说话声，学员们的无线麦克声直接进入调音台；远程教师的话筒声通过腾讯会议传输到一体机，再通过与一体机连接的外置声卡输入到调音台。两处声音进入调音台后嵌入视频画面形成PGM信号，之后又经过视分与解嵌环节至监听音箱。监听过程中声音经过了加嵌与解嵌环节，此设计是从音频系统的安全角度出发，不但可以监听送至播出的末级信号，还可以通过音频的输入选择（4选1）监听系统中的重要节点，便于排查故障。监听路径见图4中粉色点划线。
图4 音频传输路径与监听路径示意图
（2）传输路径
声音传输的路径不同于监听路径，如果只收听教学内容，可以理解为声音传输路径与监听路径一致。然而音源还包括学员与老师的交流声，教师听到学员的声音则走了相对复杂的过程。学员的声音通过无线麦克发出进入调音台，与一体机（声卡）声源混音，合成声音加嵌至演播室的主监画面，加嵌后的PGM信号又经过视分卡，其中一路信号返回到视频采集盒中，通过视频采集盒送至一体机。此路径说明教师听见学员的声音是PGM信号的返回声，并不是麦克声直接进入到一体机，形成了图4中棕色点划线回路。
（3）回声屏蔽
按照以上链路的设计会出现两处循环声。一是教师听见学员的声音来自于加嵌的PGM信号，而不是麦克声的直接输入，PGM信号还包含着教师自己的声音，如果被重复听见，形成一处循环声；二是学员的声音进入到腾讯会议后再由一体机输出至声卡，走过了闭环链路，又形成一处循环声。循环声不可在本设计中出现，为解决该问题，需要准确设置一体机上腾讯会议的音频选项。
A．音源选择
在一体机上的腾讯会议中选择正确的输入输出源可以打破闭环，形成开环链路。由于一体机的输入输出端均为控制线连接（图4红线），可同时传输视频与音频，因此增加了音源的多样性。音源的输入端包括“视频源”、“麦克风”与“声卡”，选择“视频源”；输出端包括“声卡”和“扬声器”，选择“声卡”。按此选择在腾讯会议（一体机）这个节点上输入输出源不相同，形成了开环链路，即无线麦克声音的传输截止到一体机，并不会二次进入声卡，未形成重复路径。
B.其它选项
开环链路建立后，设置输入端（麦克风）的辅助选项。勾选“自动调整麦克风音量”，音频降噪选为“高”（图5中“2”处），此设置一定程度上可以屏蔽演播室音箱的回声。之后将腾讯会议中音频前处理项设为“开启”（图5中“3”处），笔记本与一体机均选择此项。这是利用到腾讯会议自动识别自身语音的功能，虽然接收的是PGM信号，但就像常态会议两端听不到自己的回声一样，信号中己方语音已经在软件内部的计算中被自动识别并屏蔽掉。但仍要注意无线麦克不能直面导播间的监听音箱，否则监听声音会二次进入，回声仍无法消除。
图5 讯会议音频项的设置
四．教程录制
在完成声画的调试后需要对教学内容记录，以便于日后参考复习。录制的方式包含多种，如腾讯会议自身录制，演播室硬盘录像机录制，播出云平台录制等。本设计使用一体机中OBS Studio软件在线即时录制教学内容。OBS Studio是一款视频直播录制软件，为用户提供了视频、文本、图像等的捕获录制功能，软件适应能力强大，可以搭配多样的设备。
图6 OBS Studio录制中操作次序
录制过程包含建立场景、选择来源、激活对象，录制内容4步，操作顺序参见图6，对各操作步骤的内容及意义予以说明。
1.建立场景时需要根据连接设备和场景要求选择输入源，本设计只需要加载“视频采集设备”、“音频输入采集”两项。
2.视频源选择“Web Presenter HD”（PGM信号）；音频源选择“麦克风”系列之一，二者均不影响录制效果。音频的第三输入源为声卡，如果选择声卡，则需要在声卡的内部软件中设置“Loop Back”项，正确设定后同样不影响音频采集。
（A）“Loop Back”界面 （B） USB端口开闭线路图
图7 声卡内“Loop Back”注释图
“Loop Back”选项为声卡USB端口输出方向的开关选项，由于一体机与声卡和采集盒的连接为USB控制线连接（图4中的红线部分），所以以USB作为输出端口时要将“Loop Back”选项定义为“ON”，此时UBS端口与母线1均输出同样的声源。如果选项定义为“OFF”，那么声音只能从母线口输出，USB此时只能为母线的输入声源。注意USB口的输出功能只能选择与母线1同步，并不与母线2匹配，该功能为OBS的第三输入源，当OBS选择声卡输入时，注意“Loop Back”项功能是否启用，否则采集不到声源。
3.输入源确定后需要各自激活，激活后的视频画面才能加载，音频的音柱才能显示（图6中“23”处）。
4.以上步骤完成后点击“开始录制”录制教学内容，所形成的文件可通过左上角的“文件”查找。
五．结束语
演播室系统设备先进、功能强大、结构灵活、运行稳定。利用这些优点，本设计依靠专业设备与网络软件搭建了一套教学平台，可使多人在演播室内多方位正视角在线学习，实现了远程对演播室设备的操控，完成了对教学过程的即时录制，并且消除了教学中的循环声。本设计有效的解决了疫情期间人员出差难所带来的困扰，为教学模式提供了一种新选择，也为教学成本的精简提供了一条思路。