フリーウェアを用いた講義アーカイブシステムの実現
大西淑雅 1), 山口真之介 1) , 西野和典 2)1) 九州工業大学

学習教育センター

2) 九州工業大学

大学院情報工学府

ict-x@ltc.kyutech.ac.jp
概要：フリーウェアとネットワークカメラを組み合わせて、講義アーカイブシステムを構築した。本稿では、システム設計と実装結果について報告する。また、講義アーカイブを使った VOD 講義の試行についても報告する。

1

はじめにストリーミングサーバへの自動登録を実現した。

講義を撮影して教材とする手法は、古くから用また、Moodle の Web service API[7]を用いることいられている方法の一つである。Mooc (Massiveで、対象のコース内に自動で閲覧リンク（ストリopen online course)の登場や教育内容のオープンーミング動画の閲覧リソース）を追加できる機能化の推進により、「映像を用いた教材を作成し教育を加えた。に活用するスタイルを取り入れる」といった事例

本論文では、2010 年 3 月に導入した旧システム[1][2][3][4][5]も多く報告されている。映像を用いとの違いを示しつつ、2015 年 3 月に更新した「講た教材は、教材の画面構成によって異なるが、ス義アーカイブシステム」構成について紹介する。

ライドやコンピュータ画面の操作をキャプチャしその上で、フリーウェアを用いた講義アーカイブて動画とするものや、カメラを用いて解説を撮影システムの実装結果について述べ、最後に本学のして動画教材とするものなどがある。映像を用い活用事例について簡単に報告する。

た教材を、LMS に登録することで、通常講義に e2ラーニングのスタイルを取り入れた実践も行われ2.1 システム概要るようになってきた。
スタジオなどで本格的な撮影を行い、編集作業や確認作業を経て動画教材とする方法に対して、

第 1 期講義アーカイブシステム
旧システム[8][9]は 18 ヶ所の教室に 2010 年 3月に設置した。ネットワーク制御可能な録画装講義室で実施される通常講義を撮影する方法は、

置[10]とビデオカメラを iLINK 接続した構成で撮影対象が増大するにつれて自動撮影が不可欠とあった。120GB の HDD を内蔵した録画装置は、なる。その際、撮影される側や視聴する側の立場90 分単位の講義を 5 コマ連続で撮影できた。まの違いによって、自動撮影の条件設定にある程度た、ビデオカメラの映像と音声に加え、外部音の自由度が求められる。例えば、マイクの使用の声入力を使うことで、教室内のワイヤレスマイ有無への対応や視聴を支援する機能の追加などである。そのため、講義アーカイブシステムは、運用条件の変更や機能のカスタマイズに、柔軟に対応できる構成が望ましい。

クによる音声を追加で録音できた。
各録画装置に一時蓄積された映像および音声データは、収集サーバにより回収される。収集

我々は、システムの柔軟性やカスタマイズ性をサーバでは、FFmepg[11]を使って、音声データ重視し、フリーウェアとして公開されているいくと映像データを合成した。その上で、ストリーつかのツールを組み合わせて、講義アーカイブシミング配信可能な形式に変換を行い、ストリーステムとして構築を試みた。旧システムの課題を踏まえ、本システムでは撮影機器をビデオカメラからネットワークカメラに変更した。ネットワー
クカメラの制御は、openRTSP[6]によって制御し、収集した映像と音声を合成・形式変換することで、ミングサーバに講義アーカイブデータとして登録した。
2.2 運用上の課題収集サーバが、録画装置内に収集された映像と音声データを回収するには、録画装置の仕様クを使用しない教員もいる。そこで、一部の講により、ネットワーク接続として CIFS を用い義室ではマイクとシーリングマイクを併設し、る必要があった。90 分あたりの動画データは約

マイクアンプの電源を収集サーバから制御する

17GByte あり、データの回収に時間を要した。

ことにした。

また、講義アーカイブデータとして登録できる採用したネットワークカメラは、圧縮方式

収集サーバの保存容量の制限により、講義アーH.264 を使用することができ、配信プロトコルカイブを公開できる期間を短く設定する必要がとして RTSP をサポートしている。そこで、フあった。そのため、活用スタイルとしては、講リーウェア openRTSP を使って、ネットワーク義の復習に限定される結果となった。

カメラで撮影される動画を、収集サーバで録画

3 第 2 期講義アーカイブシステムの設計することにした。既存の仮想環境（付録 A 参照）

旧システムでは、すべての講義を連続して撮上にゲストホストを用意し、必要なフリーウェ影するには、システム全体の能力が不足していアを導入することで、収集サーバを構成した。

た。特に、各講義室からのデータ回収時間を削

なお、収集サーバには、動画データを保存する減する必要があった。また、基幹ネットワークための NAS 装置 (Newtech Cloudy II iX, 3TBシステムの更新[12]により、ネットワーク性能x 33 個) を NFS 接続した。の向上が見込めた。そこで、撮影と動画データ



仮想 CPU：8 Coresの転送を同時に行うネットワークカメラを用い

仮想メモリ：32Gbyte

ることにした。外部音声入力端子を持っている

OS：FreeBSD 10.1R

ネットワークカメラも多いため、音響機器から



主な FreeBSD パッケージの音声を入力可能なものを選定した。図１に本

ffmpeg：2.3.5_4,1システムの構成を示す。講義のアーカイブからopenRTSP：liveMedia 2013.11.29,2

学生の閲覧までの流れを機能毎に分けると、録

faad：faad2-2.7_5,1

画部、配信部、閲覧部となる。

3.2 配信部
本学では古くからストリーミング配信を行ってきたため、ストリーミングサーバ[13]を保有している。現在、Adobe Media Server 5 Pro.
を用い、RTMP 配信、HTTP Live Streaming
配信などを行っている。講義アーカイブの配信も本ストリーミングサーバを活用した。


図１：講義アーカイブシステムの構成
3.1 録画部
各教室のフロア毎に設置された、基幹 PoE ス



学内向け配信サーバ


CPU：Intel Xeon E5530 2.40GHz×2



メモリ：12Gbyte

学外向け配信サーバ

イッチ（Juniper EX2200-24P）を活用し、ネCPU：Intel Xeon X5460 3.16GHz×1

ットワークカメラ SONY SNC-VB630 を 23 ヶ

メモリ：4Gbyte

所の教室に設置した。音響設備のない小さな教3.3 閲覧部

室では、シーリングマイク SONY SCA-M30 を閲覧には学内活用されている学習支援サービ使って、ネットワークカメラに音声を入力した。

ス (Moodle) [14]を活用することにした。ストリ

なお、音響設備のある講義室においても、マイーミングサーバからの配信に合わせて閲覧用のリソースを配置することにした。リソースの配可能であり、FULL HD 画質で約 5Gbyte、置を自動化するために、既存コースにリソース640x380 の画質で約 1Gbyte となった。旧シスを追加するローカルプラグインの開発を外部委テムとファイル容量は同等であるが、新システ託した。Moodle の Web service API を用いて、ムではデータの収集時間を削減できている。

ローカルプラグインを呼び出す仕様で、収集サ

4.2 閲覧部の動作ーバがストリーミングサーバに動画を登録する

750 文字程度の閲覧コード（付録 B 参照）かと同時に、閲覧用のリソースを、指定したコーらなるリソースを該当コースに自動挿入するこス内に自動追加できる。とで、利用者は講義アーカイブにアクセス可能

4 実装結果となる。具体的には、対象コース番号とコース

4.1 録画部の動作内における場所（トピック番号）、表示・非表示

ネットワークカメラと openRTSP を用いた動に指定などを行う。結果、図 2 に示すような、画の収集について、本学が現在用いている処理

XML データを録画部で生成し、Web serviceの流れを以下に示す。手順 2 から手順 5 までの

API のトークン文字列、ローカル関数名を指定

処理時間は講義数により増減するが、2 講義のした上で、Moodle を呼び出す。処理結果は、図同時処理では約 5 分、8 講義の同時処理で約 223 に示すように、XML 形式で返り値が戻ってく分必要であった。

る。最終的な閲覧イメージは図 4 に示す。

1.

2.
3.

録画開始：openRTSP -F キャプチャフ

<?xml version="1.0" ?>ァイル名 -d 撮影時間 -b ファイル出力<request>

バ ッ フ ァ サ イ ズ -f フ レ ー ム レ ー ト<name>リソース名</name>rtsp://カメラ IP/video1<desc>説明文です</desc>

音声データ変換：faad2 を用いて ADTS

<contents>

ヘッダを追加ここに付録Ｘのようなストリーミング閲

音声データ変換：ffmpeg を用いて、WAV</contents>

形式に変換
4.
5.

覧コードを記述します。

映像データ変換：ffmpeg を用いて、映像<settings>

データの時間を修正<courseid>2</courseid>

音声と映像の合成：ffmpeg を用いて、音<topicno>3</topicno>

声データと映像データを合成<viewflag>1</viewflag>

表 1：合成後のファイルサイズ<idnumber>ID ナンバーです</idnumber></settings>

Framerate

BitrateFilesize(fps)(kb/s)(Mbyte)960x540※

30

1,566

1,035

図 2：リソース追加のための XML コード例

1,920x1,080

308,0005,238<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>640x380

30

8,000

1,024

<RESPONSE>※旧システムの参考値
90 分の講義を合成したファイルサイズの結</request><SINGLE><KEY name="message">

果を表 1 に示す。このファイルサイズがアーカ<VALUE>create page activity</VALUE>

イブ保存に必要な容量の目安となる。ネットワ</KEY>

ークカメラの設定に合わせて、2 種類の録画が<KEY name="courseid">

<VALUE>2</VALUE></KEY><KEY name="topicno"><VALUE>3</VALUE></KEY><KEY name="pagecmid"><VALUE>50</VALUE>(b)：仮想 CPU 消費状況</KEY></SINGLE></RESPONSE>
図 3：リソース追加の返り値の XML コード例(c)：仮想ネットワーク消費状況
図 5：openRTSP 動作時の負荷状況

図 4：閲覧イメージ
4.3 録画部の負荷状況
図 5 に openRTSP による 8 講義室の同時録画時の負荷状況を示す。仮想メモリおよび仮想CPU の負荷は低く、仮想ネットワークもデータの受信相当であることがわかる。一方、9 講義室分の映像および音声データの変換・合成の同(a)：仮想メモリ消費状況

時処理には、仮想メモリ、仮想 CPU の消費が確認された（図 6）。特にメモリは 23 講義すべてを変換する際には、割り振りを増やすか、収集仮想サーバを 2 台体制とするといった工夫が必要であることが判明した。

(b)：仮想 CPU 消費状況(a)：仮想メモリ消費状況

の回は教員が通常通り講義を行う。そのため、昨年度講義を閲覧する必要はないが、少数のアクセスログから復習利用も確認できた。なお、
通常講義１のアクセスが他に比べて多いのは、VOD 講義の閲覧の前に閲覧テストを事前に行う指示をしたためと思われる。
5.3 その他の活用例(c)：仮想ネットワーク消費状況

その他の活用例としては、教職課程における

図 6：faad および ffmpeg 動作時の負荷状況

演習「模擬授業」の撮影と自己チェック、キャリア教育セミナや就職セミナのような、学生が5 講義アーカイブの活用事例参加できなかったイベントへの対応などが実績

5.1 学部生科目の例（演習含む）としてある。

講義アーカイブシステムの活用として、復習

6 まとめに利用する例がある。本学においても、プログ

フリーウェアとネットワークカメラを組み合ラミング言語演習のアーカイブを試みたことがわせて、講義アーカイブシステムを設計し構築あった。しかし、演習系を含む講義を公開したした。ネットワークカメラが撮影した映像と音ところ復習としての活用は低い結果となった。

声データは、収集サーバで合成する必要があり、講義アーカイブの利用者は、講義に出席できな90 分講義の合成では映像と音声のじゃっかんかった学生に限られるようであった。のずれが確認できた。フリーウェアの設定値の5.2 大学院生科目の例（演習含まず）見直しと再調整が必要である。

ビデオカメラを用いたスタッフによる撮影で講義アーカイブを使った VOD 講義の作成は、作成した講義アーカイブの活用事例を示す。前

知識伝達の講義部分の ICT 化に活用できそうで年度の講義をすべて撮影し、その中から一部のある。事前に講義を撮影し、翌年に VOD 講義講義を VOD 講義として活用を試行中である。

として活用できれば、教授方法を見直す機会に具体的には全 15 回の講義の内およそ半分をもなる。今後、いくつかの科目において試行をVOD 講義に切り替えて実施中である。本講義は、行い、教育公開を含めて ICT 化を推進していき演習時間を講義中に用意しない講義であり、約たい。

30 名の受講生がいる大学院科目である。

謝辞
本研究の一部は科学研究費 25350337（基盤研究（C））の助成を受けた。また、第 2 期講義
アーカイブシステムの録画機能の基本設計と単体テストを実施し、openRTSP を用いた講義アーカイブの原型を作成頂いた、石田元気さん（2014 年度本学 D3）、原田悠我さん(2014 年度
本学 M1)に感謝します。

図 7：前年度講義アーカイブの活用した VOD 講

参考文献義の利用概算[1] 早稲田大学、Waseda Course Channel、

図 7 に VOD 講義のアクセス数とアクセス平均（公開日数で割ったもの）を示す。通常講義

http://course-channel.waseda.jp/[2] 奈良先端科学技術大学院大学総合情報基盤

センター学術情報サービスグループ、講義アー

m?id=63054123

カイブシステム 電子図書館システムの一つの[11] FFmpeg 、 A complete, cross-platform

可能性として、大学図書館における先進的な取

solution to record, convert and stream audio

り組みの実践例（Web 版）、No.16、2 ページ、

and video、https://www.ffmpeg.org/

http://www.mext.go.jp/a_menu/kaihatu/jouho[12] 九州工業大学情報基盤機構、平成 26 年度

u/1341375.htmのネットワーク機器更新、2014[3] 小島裕一，竹川弘志，脇田由喜，金崎克己、

http://www.kiban.kyutech.ac.jp/

知の伝達を促進するマルチメディア電子図書館[13] 堀之内新吾, 山口真之介, 大西淑雅、教材システム、リコーテクニカルレポート、No.34、作成支援室における VOD 教材の作成法-Flash

pp.111-118、2008

Media Server の活用-、九州工業大学情報科学

https://jp.ricoh.com/technology/techreport/34/

センター広報、No.22、pp.20-30、2010

pdf/A3413.pdf

http://www.isc.kyutech.ac.jp/kouhou/kouho22/[4] 吉良元，長谷川忍、大学院生の補完的学習

pdf/koho22-tokushu3.pdf

環境としての講義アーカイブシステムの運用と[14] 九州工業大学学習教育センターICT 支援

分析、教育システム情報学会誌 Vol.32 No.1、部門、ICT 支援サービス・学習支援サービス

pp.98-110、2015(Moodle)、http://www.ltc.kyutech.ac.jp/service/[5] 佐賀大学、教育デジタルアーカイブ自主学

付録

習支援システム、ビジネスソリューション 導入

付録Ａ 仮想環境のハードウェア構成

事例 2014.8、3 ページ、2014

録画制御および収集機能は、仮想環境（VMware

http://solcms.panasonic.biz/case/s/aa07d0c69

vSphere）上で動作している。仮想環境を提供す

9618168ab80d187865e91ce.pdf

るハードウェア構成を以下に示す。

[6] openRTSP、a command-line RTSP client

サービスホスト：2 台(HP DL380pGen8)

http://www.live555.com/openRTSP/

CPU：Intel Xeon E5-2690×2 個[7] Moodle Web services API

メモリ：192GBhttps://docs.moodle.org/dev/Web_services_AP

主ネットワーク：10GbE×1 系統

I

副ネットワーク：1GbE×4 系統[8] 山口真之介, 有馬明日菜, 大西淑雅, 西野和

起動方式：フラッシュメディア典, 小林史典、音声認識ソフトウェアを活用しiSCSI ストレージ：1 台（NetApp FAS2240）

た講義アーカイブシステムの検討、平成 22 年度



主ネットワーク：10GbE×2 系統

情報教育研究集会、CDROM、4 ページ、2010



副ネットワーク：1GbE×8 系統[9] 山口真之介, 大西淑雅, 西野和典, 小林史典、



物理容量：900GB×24 本

情報工学部における自動講義アーカイブシステ

NFS/CIFS ス ト レ ー ジ ： 1 台 (NetAppムの試み、九州工業大学 情報科学センター広報FAS2220)

第 23 号、pp.6-13、2011

主ネットワーク：1GbE×8 系統

http://www.isc.kyutech.ac.jp/kouhou/kouho23/

物理容量：3TB×12 本

pdf/koho23-kaisetu1.pdf[10] 九州工業大学、F-1 をネットワーク制御し

ネットワークスイッチ：各１台


メ イ ン ス イ ッ チ ： Juniper EX3300,て授業記録に挑戦、Roland 導入事例システム例、

1GbE×24 ポート、10GbE SFP+×4 ポ

http://www.roland.co.jp/solution/cases/case.cfート

サブスイッチ：HP HP2910-24G al、
1GbE×24 ポート、10GbE ×1 ポート

付録Ｂ

VOD 閲覧に必要な Moodle のページ構

成例（一部省略）<object><param name="movie"
value="http://...StrobeMediaPlayback.swf"><param name="flashvars"
value="src=rtmp%3A%2F%2F….I1101.mp4"><param name="allowFullScreen" value="true"><paramname="allowscriptaccess" value="always"><param name="wmode" value="direct"><embedsrc="http://...StrobeMediaPlayback.swf"
type="application/x-shockwave-flash"allowscriptaccess="always"
allowfullscreen="true" wmode="direct"
flashvars="src=rtmp%3A%2F%2F…I1101.mp4"></object>