高清录播系统技术方案.doc
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杭州华银视讯科技有限公司
华银“智远”录播系统（高清）
技
术
解
决
方
案
杭州华银视讯科技有限公司
一、企业简介 1
二、产品概述 2
三、设备配置方案 4
四、设备性能说明及相关参数 5
五、解决方案 8
5.1需求分析 8
5.2实现目标 9
5.3网络拓扑图 10
5.4平面布置图 11
5.5实现方式 12
5.6实际效果图 12
5.7系统介绍 12
5.7.1教师自动跟踪摄像系统 13
5.7.2学生智能定位摄像系统 16
5.7.3板书智能定位摄像系统（选配） 19
5.7.4教室智能音频处理系统 20
5.7.5录播智能主机系统TECHVISION-IV 20
5.7.6智能控制辅助系统 23
5.7.7交互式一体机 24
5.7.8后期编辑软件 25
5.8软件管理平台 25
5.9录播产品的主要应用 26
六、录播系统环境要求及安装方案 28
6.1、录播室大小 28
6.2、录播系统的电源应符合下列要求 28
6.3、录播系统的接地应符合下列要求 28
6.4、录播系统的照明应符合下列要求 28
6.5、录播系统的温、湿度应符合下列要求 29
6.6、录播系统的声学应符合下列要求：
29
6.7、录播系统的色调应符合下列要求：
29
6.8、系统安装方案 29
6.8.1录播系统的设备布置方案 29
6.8.2录播系统的布放线方案 30
6.8.3系统设备连接方案 30
七、智远录播系统工程安排及售后保障 34
7.1、工程安排计划 34
7.2质量保障计划 35
7.3售后服务承诺 36
一、企业简介
杭州华银视讯科技有限公司（中美合资企业）成立于2001年2月，是专业从事电化教育设备的开发、生产及销售服务的中美合资企业。
华银公司以视频实物展示和多媒体中央控制台起步,以自主核心技术为基础，以教育市场为依托，经过多年来的发展,现已成为在电化教育领域中具有国内领先技术实力和市场份额的综合性高新技术企业。
华银录播系统是公司历经五年开发成功的高科技产品，是专门针对教育行业开发，一套基于流媒体技术的数字化课堂动态场景录制系统；也是一套基于网络技术应用的实时现场演播系统。
我们于2006年正式推出华银第一代录播产品，2008年通过技术创新又推出第二代产品,2009年我们又推出了第三代高清录播系统，2010年华银录播系统走向第四代，是国内最先开发生产录播系统的生产厂商，也是全国最大的录播产品生产厂家之一。
华银总部设在杭州，现为浙江省高新技术企业,并多年连续获得杭州市100家成长型企业的荣誉称号。
下设行政中心、营销中心、财务中心、技术中心、生产中心、物控中心、市场部、战略发展部。
企业拥有国内领先的研发和生产基地，现有专业生产基地已通过ISO9001质量体系的验证，拥有一支包括博士、硕士在内的专业录播产品开发队伍。
我们的录播产品已通过国家3C认证、ISO9001质量体系认证、ISO14001环境认证体系，目前产品已广泛应用于国内各大中院校，并且凭借其强大的功能、稳定的性能、周到的服务获得广大客户及经销商的好评。
我们的专业技术队伍立足于市场需求,不断开发出性能更优异,功能更人性的产品,更专注于根据用户要求提供方案设计与预算、设备安装、调试、培训、维护、保修等一整套个性化服务。
立足杭州，辐射全国，外销欧美，我们将一如继往，本着“以质为上、服务一流”的宗旨，充分发挥专业优势，为广大用户提供更新更优的电教产品及服务，为我国教育事业作出更大贡献。
二、产品概述
杭州华银智远录播系统,是公司基于教育行业的教学应用特点，专门针对普教需求所开的智能录播系统,因此我们的设计理念是“一体化设计、智能化技术、简单化操作、常态化教学”，通过应用录播系统,给学校的教学带来真正的帮助。
华银“智远”全自动录播系统，旨在从软硬件上整体解决学校教学、教研实况的录播需求，满足新课程形势下教师对自身发展、资源积累和交流的需求。
通过系统构建,能为学校建立一个现代化的教学教研录播系统，能对教学活动过程进行自动和手动拍摄、录制和存储,同时能够对教学过程进行现场直播。
通过网络视频点播信息互动平台为学校开展网上教研活动、提高青年教师的教学技能、积累和共享优质教学资源提供环境；同时能为教师与教师、教师与学生、教师与学校、学校与学校之间建立起良好的交流平台。
项目建设和今后在实际使用中的成败关键，我们认为在于，录播系统教学需求，“全自动”只是一个整体的方向，在追求全自动的过程中，如何保证“常态化的教学”（所谓常态化教学就是在系统使用中操作简单，无需参与教学人员进行过多的操作，保证上课过程自然流畅），才是保证学校能够顺利使用的关键；同时，也呈现出以下一些特点，必须有针对性地解决这些问题和难点。
1、VGA采集：
教师的多媒体电子课件越做越精美，已经是现代情景教学的精华部分；
2、师生互动：
随着新课改的推进，教学越来越重视师生互动；教师上课，更多地走入学生区域，而以学生为主体，以教师为主导的教学理念充分反映了全新教学理念的优越性，与此同时更要明显的体现出师生互动的内容。
3、智能化录制：
录播系统的发展，正由一个高难的专业设备，逐步变化为教师自主录制的常态化教学设备，智能化是录播系统发展的总体方向。
华银智远录播系统包括：
自动跟踪系统，智能控制系统，高清摄像系统，智能录播服务器系统。
另外，还可以兼容其他设备，如智能中控，讲台等。
华银“智远”录播系统是在研究了国际和国内多家战略合作伙伴经验的基础上研发出来的，所以我们的系统整合了行业内的应用需求。
华银“智远”录播系统主要有以下几个特色：
1.常态化教学
常态化教学是指在教学过程中教师与学生不需要对任何设备进行任何操作，在录制课件的过程中教师和学生可以像平时一样正常上课。
教师不用佩带任何挂件,没有挂件开关断电的烦恼,没有走出画面,转身,背身等情况失去跟踪的麻烦；学生无线检测方式实现准确定位，无需手动操作。
智能教师定位,对阳光窗帘等没有要求，可以开窗，真正保证常态化教学；
2.简单化操作
桌面一键录像：
不影响老师正常讲课程序与思路，使课件连贯。
一键上传：
录制结束后，一键即可实现上传至指定服务器。
3.多种显示模式自由选择
一路VGA视频信号加一路VGA电子课件信号同时输入，实现计算机文档、教师画面并存，同时可任意确定一个画面为主体，自动生成电子课件。
多种显示模式可自由选择：
普通双画面、智能双画面、智能单画面、智能画中画。
在智能双画面模式下，同时可以看到老师画面，电子课件画面。
当学生发言的时候，主画面自动切换到学生的特写画面，当老师讲解电子课件的时候，主画面就自动切换到电脑的画面，当没有其他触发时，也就是默认状态下，主画面为老师的画面，智能单画面与智能画中画的切换策略于此相同。
4.VGA高性能采集
目前市场上VGA采集的方法主要有以下几种：
1）.将VGA信号转换成视频信号，通过视频采集卡采集信号，一般清晰度会有较大的损伤，只能达到720*576的分辨率；
2）.在需要采集VGA信号的客户机上安装抓图软件，通过软件抓图来实现VGA信号的采集，类似于视频展示台的软件抓图；本方式消耗系统资源严重，同时对作为VGA信号源的电脑必须安装软件，在讲课的教师自带笔记本等情况下，会有不必要的麻烦。
3）.采用VGA硬件采集卡直接采集VGA信号，保证VGA信号无损耗的采集。
本公司自主研发出国内最强劲的VGA硬件采集芯片，支持UXGA,1600×1200的高分辨率，支持高达30fps硬件压缩技术。
和软件采集VGA信号相比，无须在客户机上安装插件，同时采集效果也是软件采集无法比拟的，和VGA信号转AV信号相比，VGA硬件采集效果有明显的差距。
5.服务器主机一体化设计
摒弃原有的多模块化设计，采用了嵌入式一体化结构,整合软件及VGA处理模块，视频处理模块、音频处理模块、直播模块、录制模块、管理模块等功能模块，实现信号采集，网络编码，本地录像，远程直播，系统WEB管理，下载回放等功能；整个主机系统结构简洁高效、稳定可靠、维护管理方便。
6.学生智能定位系统
华银专门开发了一套学生自动定位系统，学生回答问题时，采用无线定位检测方式实现，通过在学生座位反面安装无线发射模块，学生起立发言时，自动发射无线信号给学生跟踪控制盒，实现学生的准备定位，无需学生和老师任何操作。
三、设备配置方案
智能型
设备名称
系统配置
品牌型号
数量单位
高清增强型
录播服务器
TECHVISIONIV
1台
高清球形摄像机（带支架）
VIDITEKII
3个
教师自动跟踪系统
HY-ZN602
1套
学生智能定位系统
HY-ZN203
1套
板书智能跟踪摄像系统（选配）
HY-ZN401
1套
智能一体化控制器
HY-ZN801
1台
高灵敏拾音器
根据实际情况选配
1组
录播音箱（带支架）
HT-K10A
1对
钢制讲台
13AI
1张
千兆交换机
S1208
1个
多媒体中央控制器
HY-4001TM
1套
功放
配合音箱使用额定功率要符合音箱功率
1台
交互式教学一体机
55寸65寸（可选）
1套
简易型
设备名称
系统配置
品牌型号
数量单位
高清增强型
录播服务器
TECHVISIONIV-P
1台
高清球形摄像机（带支架）
VIDITEKII
2个
教师自动跟踪系统
HY-ZN602
1套
学生定位遥控器
HY-ZN204
1套
智能一体化控制器
HY-ZN801
1台
高灵敏拾音器
根据实际情况选配
1组
多媒体中央控制器
HY-4001TM
1套
简单型
设备名称
系统配置
品牌型号
数量单位
高清增强型
录播服务器
TECHVISIONIV-S
1台
高清球形摄像机（带支架）
VIDITEKII
1个
教师自动跟踪系统
HY-ZN602
1套
智能一体化控制器
HY-ZN801
1台
高灵敏拾音器
根据实际情况选配
1组
四、设备性能说明及相关参数
配件
品牌及型号
性能说明
主要技术参数
产地/生产厂家
录播服务器
华银/TECHVISION-IV
录播主机是一体化设计，主机系统包括软件及视频处理模块、VGA采集模块、音频处理模块、直播模块、录制模块、管理模块；整个主机系统要求结构简洁高效、稳定可靠、维护管理方便。
系统能够支持任意格式的电子资料。
VGA：
15针标准VGA接口；2路输入；分辨率最搞支持1600x1200，并且编码分辨率在320×240到1024×768之间可调，编码帧率1-25fps可调。
视频：
1路VGA信号接入；分辨率1024×768。
音频：
MP3编码。
视频编码：
128Kbps~10Mbps可调，VGA编码：
128Kbps~10Mbps可调,网络接口：
IEEE802.3u/802.3ab100/1000Base–T。
主机配置：
Q6600四核2.4GHz/2GB内存/250GB硬盘（7200RPM）/1个千兆网口/显卡（128MB独立显存）/AC’97标准声卡。
电子课件信号硬件采集，最高采集分辨率可以达1600×1200，支持高达30fps硬件压缩技术。
杭州/华银
高清球形摄像机（带支架）
VIDITEK
-II
集内置云台和数字解码器于一体，代表新一代高技术监控产品的发展潮流。
VGA高清摄像机采用VGA接口输出。
通过RS-485控制总线，支持P-D协议，可通过DIP拨码开关选择。
球形摄像机要求水平解析度:
700线，最低照度:
0.1Lux,光学变焦倍数:
12X，数字变焦倍数:
10X，旋转角度:
水平0º～359º连续旋转；垂直0º～90º带自动翻转，旋转速度:
水平0.05º～240º/S;垂直0.03º～160º/S。
教师跟踪系统
华银/HY-ZN602
自动锁定跟踪目标，跟踪过程不受其他运动目标影响;跟踪过程平稳，不受太阳光及其他红外光干扰，具备教师为主体的特写模式，视频无晃动，多种安装方式可根据不同环境进行选择。
拉开窗帘时不影响使用效果。
通过检测教师移动位置生成位置坐标，RS-485总线输出给教师跟踪控制盒。
教师跟踪控制盒根据有效运行的跟踪摄像头返回的位置坐标通过一定的策略和算法生成跟踪摄像机对应的X,Y轴坐标，通过RS-485总线输出给跟踪摄像机，摄像机根据输入的坐标信号进行转动，跟踪教师移动。
杭州/华银
学生智能定位系统
华银/HY-ZN203
与学生智能控制系统配合协调，云台速度均匀平滑，可以选择至少64个学生位设定。
包含学生全景和学生特写切换摄像功能。
使用无线定位方式,在上课过程中，学生起立回答问题的动作能及时，准确的捕获，并控制学生球机进行学生特写。
并且能通知主机当前的状态，以做智能的切换。
杭州/华银
板书智能跟踪摄像系统
（选配）
华银/HY-ZN401
系统可以根据教师触动黑板的动作自动进行板书拍摄，拍摄过程黑板字迹能够清晰录制，系统用一台摄象机就可以支持不同规格的黑板摄制。
通过识别教师书写板书时手所在的位置来判别拍摄区域，以免产生误触发。
使用红外电子感应器覆盖技术，根据教师写板书时手的位置，可以准确清晰的拍摄板书的特写、中景及全景,在保证字迹清晰的前提下，最大限度保证对黑板内容阅读的连续性，尤其要满足公式推导的显示连续性。
杭州/华银
智能一体化控制器
华银/HY-ZN801
录播一体控制盒智能控制部分包含教师跟踪系统模块、学生定位系统模块、板书系统模块、VGA智能切换模块和音频模块。
VGA3进4出、3路还出1路智能切换输出，音频4进1出，电源采用12VDC供电，包含RS232控制接口，3组485控制接口，学生系统接收天线接口，手自动切换接口，12V电源输出接口。
杭州/华银
高灵敏拾音器
BOND
专业技术环境声音（有线）拾音头，轻松实现自然环境临场收音。
高灵敏度、高带宽、低噪音，全面捕捉完整的声音。
美国杜邦膜片专业镀银咪头，本底噪声小、采音更广泛。
选用俄罗斯国家语音中心最新算法的动态降噪电路，自动改变音级来调低噪音。
采用先进的专业DTS数字处理器，彻底消除粉底噪音。
表面喷涂德国FLAYER漫射涂层，完美收音。
ALC自动音量电平调节电路使音频监控拾音面积达100平方米。
超长线路音频传输专利技术，采用普通4芯电话线传输 3公里不失真。
传输线的技术指标要求低，普通4芯电话线、5类网络双绞线、屏蔽电缆等均可使用。
-25℃～75℃的超强工作温度范围。
广东/烽火
音响
HT-K10A
设有高音保护电路，能有效避免由于啸叫造成的高音烧毁,匹配HY-ZN501
有效频率范围50-20KHz，额定噪声功率100W，长期最大功率300W，特性灵敏度级93±3dB，输入阻抗8Ω。
四川/昊天
功放
配合音箱使用额定功率要符合音箱功率
配合音箱使用额定功率要符合音箱功率
智能控制器
华银/HY-4001TM
置遥控码学习功能，内置板书智能切换模块，可通过红外或串口控制外接设备；投影机关机延时功能；键盘锁功能；轻松控制电动幕升降；音量增减控制；支持笔记本输入，及其他视、音频设备的前面板输入。
3路VGA输入，2路VGA输出，4路视频输入，2路视频输出，音频同步切换；按键表面覆盖薄膜,防水防尘；内置宽带分配器，输出分辨率高达1600×1200像素。
杭州/华银
钢制讲台
华银/13AI
高级烤漆轧膜成型工艺，纯钢结构，表面采用多种工艺使塑面更加耐用。
主讲台尺寸：
1300*740*900mm可同时放置多种多媒体设备包括中控，视频实物展台，DVD，功率放大器，无线话筒主机，交换机等。
杭州/华银
千兆交换机
华为/3COMS1208
8口全千兆交换机。
8×10/100/1000M，带VLAN功能。
杭州/华为
交互式教学一体机
华银/TL6005/TL6008
55寸/65寸交互式一体机，自带嵌入式处理系统，自带教学手写软件。
24bit真彩（≥1677万色），有效像素1920（H）X1080（V），红外感应，定位分辨率4096X4096
杭州/华银
五、解决方案
5.1需求分析
新课改的全面推进，促进了教学模式的深刻变革；传统的教学观摩、教师培训需要结合网络信息技术的发展；多媒体教学资源平台的建设，呼唤新的简便化的录播技术出现；全面推进城乡之间、东西部之间教育资源均衡化发展；这些宏观教学环境的变化，正催生一个学习自主化、教育网络化的时代全面到来。
所以数字录播系统的应用将成为下一阶段强化教学发展的关键，新技术将全面取代传统的手工录制课件模式和门槛专业、升级功能单一的非编系统模式微格教室，彻底解决课件量产化需求。
我们和学校的交流过程中发现，学校对录播系统的认识，已经达到了一个全国领先的水平；对录播系统行业的许多最新理念和技术，都能结合自己的信息化发展水平和教学实际，提出自已的看法；这对我们的研发和生产，无疑是一种很好的支持和促进，在此我们表示感谢!
同时，针对需求，我们将专门定制解决方案。
具体的需求，我们整理如下：
1、教师跟踪摄像：
要求对上课教师的自动跟踪，是一种全方位跟踪，包括背身、转身，不能出现跟丢的现象；跟踪要求平滑流畅，无晃动，无闪烁，视频效果清晰流畅。
我们已经采用不需要佩带任何挂件方式的跟踪方案，来解决背身转身及阳光干扰等跟踪问题。
2、学生定位特写：
由于对每个学生要做到单独特写，根据每两个座位设一个预置位，必须做到无须人工控制,但可选择由上课教师控制回答问题的特写操作。
3、学生回答问题：
由于学生年龄较小，为避免学生对设备误操作而引起画面模式非正常切换，因此学生无须任何操作，起立回答问题摄像镜头自动跟踪，同时上课老师也可主动控制选定回答学生，两者可以互相结合。
4、画面录制模式：
我们提供多种画面录制模式，以便不同方面的应用，主要包括：
双画面、智能双画面、智能画中画、智能单画面几种模式，根据喜好自由设定。
5、其他要求
要求配置遮光窗帘，吸音窗帘，吸音吊顶等装修要求。
5.2实现目标
我们认为学校在建设智能录播系统方面要求实现以下目标：
学校可以不使用专业的演播设备就轻松简便地制作精品教学课件，而且制作出来的课件是要参与评比的，所以生成的课件其模式、格式都要符合上级部门制定的评比标准。
建成的录播系统在操作使用方面要最简单化，无需专业人员操作，在校教师经过简单的培训就可以轻松地操作使用。
学校领导、教师可以在线直播观看教师上课的情况，真正起到教学观摩的作用；也可以通过此系统来提高年轻教师的教学水平。
现在普教都有公开课，时常召集许多老师到现场听课，课堂人员非常多且拥挤，给上课老师以及学生造成一定的压力，尽管学校配置了专门的观摩教室，但通过录播系统的直播录制功能可以满足更多观摩的需求。
教师教学内容和过程是学校的宝贵资源，平时一堂课上完结束后，教师上课内容和过程都没有保存下来，一方面造成资源浪费，另一方面学生不能观看录制的文件来自主学习。
建成后的智能录播系统可以解决这一问题，可以把教师上课的情景全部录制下来，做为学校的教学资源，老师和学生可以根据需求实时点播，尽心教师与教师、教师与学生、领导与教师交流和学生自主学习的作用。
当今的教育方式与传统的方式是有区别的，现在教师上课时会使用电子课件和其他教学辅助设备，并且上课过程注重师生的交流互动，建成后的智能录播系统可以把教师上课的全部内容场景都录制下来，包括教师的言行举止、学生互动回答问题的画面、教师上课时所写的板书及教师使用的电子课件等，供学生课后复习。
5.3网络拓扑图
5.4平面布置图
5.5实现方式
经过对学校录播现场的进行了实地考察，学校的录播环境为普通整体教室，尚未按照录播系统要求进行装修，因此目前只有采用天花板拉顶的方式布线，同时需更换现有吊拉式日光灯，改用嵌入天花板的方式，保证灯光采集效果，录播现场效果图具体可见5.6，另外装修时需要注意防静电和吸音材料的使用，具体系统设备安装，连接布线，电源照明的要求事项在第六部分会有详细说明。
因此，根据学校目前实际情况，我们分别设计了如上的网络拓扑图和实际的平面布置图，教师授课室教师保持正常上课状态，学生正常的听课状态，不受任何影响，保持最常态化教学，在现场教学过程中，可以进行较大规模的校园现场直播。
5.6实际效果图
5.7系统介绍
华银“智远”录播系统TECHVISION–IV是专门针对教育行业开发的，一套基于流媒体技术的数字化课堂动态场景录制系统；也是一套基于网络技术应用的实时现场演播系统。
由视频子系统，VGA信号采集子系统,音频子系统，录播主机系统等组成。
实现了课堂实况的数字化录像，网络的直播及事后的点播功能。
系统主要包括：
教师自动跟踪摄像系统，学生智能定位摄像系统，板书智能定位摄像系统，教室智能音频处理系统，录播智能主机系统，智能控制辅助系统等六大部分。
针对学校的需求，我们对部分设备进行了调整，具体各部分详细介绍如下：
5.7.1教师自动跟踪摄像系统
主要原理：
根据运动图像智能侦测的高科技原理来确定教师位置,教师无须偑带挂件，通过运动图像侦测教师人体在教室中位置的原理，确定教师实时的位置，并发送485信号给教师自动跟踪球机，实时驱动球机运转到教师所在的位置，从而达到无人拍摄而摄像机实时跟踪拍摄目的。
此方案有效避免了教师背身时失去跟踪的现象,同时避免了红外挂件式发射器必须遮挡阳光的缺点，保证常态化教学。
整个系统的架构如下图:
如图所示，摄像式教师跟踪系统设备清单如下
序号
设备名称
单位
数量
1
教师跟踪球形摄像机
台
1
2
摄像式教师跟踪控制盒
个
1
3
摄像式教师跟踪摄像头
个
3
系统工作方式：
摄像式教师跟踪摄像头通过检测教师移动位置生成位置坐标，通过RS-485总线输出给摄像式教师跟踪控制盒。
摄像式教师跟踪控制盒根据有效运行的跟踪摄像头返回的位置坐标通过一定的策略和算法生成跟踪摄像机对应的X,Y轴坐标，通过RS-485总线输出给跟踪摄像机，摄像机根据输入的坐标信号进行转动，跟踪教师移动。
摄像机输出的视频信号给录播主机，录播主机记录实时的视频信号，即可实现录播中教师跟踪的目的。
红外跟踪系统
无线电微波跟踪系统
超声波定位跟踪系统
移动侦测
定位拍摄精度
高
中
高
高
垃圾镜头画面
有
有
无
无
干扰源
强红外光如：
太阳光
电磁波
无
无
跟踪范围
大
中
中
大
教师需佩带物品
无线麦
无
跟踪器
无
平面布置图如下所示:
l图中的1，2，3号对应监控镜头的编号
5.7.2学生智能定位摄像系统
华银专门开发了一套学生自动定位系统，学生回答问题时，采用无线定位检测方式实现，通过在学生座位反面安装无线发射模块，学生起立发言时，自动发射电磁波信号给学生跟踪控制盒，实现学生的准备定位，无需学生和老师任何操作。
同时，也可以通过手动遥控器控制定位，具体使用方法如下：
使用教师遥控器注意事项：
1.学生系统开机默认为教师手动控制模式，如果需要通过学生发射盒自动控制需要使用遥控器的MANUAL/AUTO按钮进行切换。
2.教师手动控制时，如果需要调用全景或者让录播系统切换到教师跟踪画面，需要按一下FUL
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