高清全自动录播教室及视频资源应用平台要点.docx
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高清全自动录播教室及视频资源应用平台要点
株洲市幼儿师范学校
高清全自动录播教室及视频资源应用平台
建
设
方
案
二0一五年四月
目
录
第一章
项目概述
...................................................................................................
3
1.1
需求分析
...................................................................................................
3
第二章
录播系统方案设计...................................................................................
4
2.1
设计原则
...................................................................................................
4
2.2
全自动录播系统设计...............................................................................
5
2.2.1
全自动录播课室系统组成................................................................
5
2.2.2
系统设备分布图................................................................................
6
2.2.3
录播教室设备安装分布图................................................................
6
2.3
各子系统功能...........................................................................................
7
2.3.1
图像识别智能跟踪系统....................................................................
7
2.3.2
音频拾取及声音处理系统................................................................
7
2.3.3
录播中心子系统................................................................................
8
2.3.3.1
高清图像采集模块...................................................................
9
2.3.3.2
导播应用模块...........................................................................
9
2.3.3.3
课堂直播应用模块.................................................................
11
2.3.3.4
点播应用模块.........................................................................
11
2.3.3.5
系统管理模块.........................................................................
12
2.4
产品性能及技术参数.............................................................................
12
2.4.1
录播系统..........................................................................................
12
2.4.1.1
新型录播主机A6...................................................................
12
2.4.2
图像识别定位系统..........................................................................
14
2.4.2.1
图像跟踪主机ITS-1000.........................................................
14
第三章
视频资源管理系统设计.........................................................................
15
3.1
视频资源及应用管理平台系统功能.....................................................
16
3.1.1
录播设备接入..................................................................................
16
3.1.2
课表设置..........................................................................................
16
3.1.3
资源搜索..........................................................................................
16
3.1.4
视频点播..........................................................................................
16
3.1.5
视频编辑及发布..............................................................................
16
3.1.6
微课视频..........................................................................................
17
3.1.7
视频公开课......................................................................................
17
3.1.8
系统管理..........................................................................................
18
3.1.9
其它功能..........................................................................................
19
3.2
优质课程资源直播和录制.....................................................................
19
第四章
设备清单及技术要求.............................................................................
21
高清全自动录播教室及视频资源应用平台
建设方案
第一章项目概述
为解决学校的优质教学资源整合，推进基于课程的互动教学、课程内容建设，通过建设网络教学实时录播系统，完善课程建设过程性评估与教学质量监督管
理、精品课程评估，从而减轻教师课程建设强度，加强互动交流，倡导自主学习，培养创新型人才。
随着各个社会机构对工作效率和工作质量要求在不断提高，网路教学实时录播系统已成为现代化教育视频建设的重要组成部分。
学校录播系统建设中充分利用现有资源，建成后不仅具有视频互动的功能，还具有召开大型会议、远程培训、远程视频呈现、远程调度、重要事迹报告等功能。
系统能够实现平滑扩容和升级，将来能够向更高带宽和更高图象质量扩展。
学校录播系统利用计算机技术、网络技术、音视频压缩技术、多媒体技术，遵循TCP/IP标准，构成具有广泛应用、支持网络的广播、直播、存贮、后期编辑等多种功能专业录播系统。
1.1需求分析
拟建设1套高清录播精品课室、实现网上教学、网上教研、网上培训、网上互动课堂教学等各项信息化教育教学业务应用。
通过建设优质课程资源库，整合学科教研资源，建立教学视频互动教学模式，利用教学网络实现师生共享网上优质资源。
通过建设信息化系统加强普及录播教学信息化应用能力培训，开展远程教学培训课程。
把优质教师的授课资源通过录播教学系统（精品课程）与录播视频互动应用系统有机结合起来，以远程教学培训促进教学应用，以教学应用促进学习兴趣，以学习兴趣促进学生素质的全面提高。
制定各学段各学科课堂信息化教学模式与方法指导，组织学校、优质教师利用网络教研平台系统开展网上即时的教研活动，提高教师录播系统信息化教学能
力，促进课堂多媒体录播教学的应用，实现每学段学科打造各种不同课型的精品
课程的教学视频资源。
加强课题引领，推广教研资源成果，推进日常信息化教学的常态应用。
发挥名师、教研组的专家引领作用，建立每周定期网络教学直播实质课堂机制，利用教学录播系统，进行直播共享。
第二章录播系统方案设计
2.1设计原则
1）标准化、规范性
采用标准网络通信协议，选择符合工业标准的网络设备、通信介质。
工程实
施遵照国家相关实施标准进行。
录播输出的音频图像格式符合网络视频标准，录
播系统设备操作使用规范；
2）先进性、成熟性和实用性
系统设计既要采用先进技术和系统工程方法，又要注意技术的可行性和实用
性,使系统在其整个生命周期内保持一定的先进性。
实用性放在首位，先进性与
成熟性并重，并符合未来的发展方向。
项目中所用的设备及软件平台，应该选择与网络技术发展潮流相吻合的、先进的、有技术保证的产品。
3）开放性与标准化原则
应用平台应是一个开放的且符合业界主流技术标准的系统平台，对网络的硬
件环境，通信环境，软件环境，操作平台之间的依赖小。
4）可靠性、稳定性和容错性
在考虑技术先进性和开放性的同时，还应从系统结构，技术措施，系统管理
等方面着手，确保系统运行的可靠性和稳定性，达到最大的平均无故障时间。
5）可扩展性及易升级性
为适应应用不断拓展的需要，系统软硬件须有良好的平滑可扩充性。
数据交
换平台具备与国内、外的相关应用系统或信息平台相互兼容和交流的条件和能
力。
6）安全性和保密性
既要充分考虑信息资源的共享，更要注意信息资源的保护和隔离，应分别针
对不同的应用和不同的网络通信环境，采取不同的措施，包括用户安全性、数据
安全性、运行安全性等。
要求对数据库提供灵活的备份和恢复机制，确保系统发
生故障时，及时恢复，不会受到影响。
7）可管理性和可维护性
为了便于系统的日常运行维护和管理，要求所选产品具有良好的可管理性和
可维护性。
另外可管理性和可维护性还包括对平台的自身。
8）实用性：
一切以用户的应用需求为出发点，科学地、合理地、实事求是地组建一个实用系统。
9）性价比：
在满足系统性能、功能以及考虑到在可预见期间内仍不失其先
进性的前提下，尽量使得整个系统所需投资合理。
2.2全自动录播系统设计
2.2.1全自动录播课室系统组成
录播教室由多个子系统组成，包括常规多媒体教室子系统（如讲台、中控、
展台、笔记本、投影机等）；外部环境（灯光系统、吸音处理）子系统；录播子
系统等；
其中录播系统通常由教室场景图像采集、声音采集、VGA采集、图像自动跟
踪、图像控制切换、信号数字化处理、记录、直播、扩声等单元组成一套完整的
录播系统。
其过程是通过图像、声音、电脑VGA信号的采集，把捕捉到的信号进
行数字化处理，然后进行记录、网络实时直播、B/S架构点播和现场扩声。
见图
2.4.1：
2.2.2系统设备分布图
录播教室的设备分布会根据教室的大小及系统配置情况的不同而设计，在普
通教室的模式下设备在教室的分布见图2.3.3：
2.2.3录播教室设备安装分布图
在教室的正立面安装有1；学生特写摄像机2；学生全景摄像机3；教师全
景摄像机4：
教师特写摄像机5板书拍摄摄像机。
其它为对应的多媒体设备,所
有的外部设备通过线缆连到观摩室机柜中，机柜中设备与讲台上的一键式控制面
板相连,实现老师授课时一键式自动开始录制、暂停、结束。
2.3各子系统功能
在AVA产品系列中，录播产品由录播硬件平台系列和软件平台系列两大部分组成，如何选择合适的产品作为我们解决方案的首选，是方案设计中不可缺的重要环节，在此首先认识一下录播各子系统功能。
2.3.1图像识别智能跟踪系统
对于自动录播系统,其最大的特点是录制过程无人值守,因此要求系统能自动拍摄/自动捕捉画面/自动切换图像,所有这些功能均采用一套ITS-1000图像识别智能跟踪系统完成。
智能跟踪系统由多个功能模块组成：
1.图像定位采集模块；2.行为识别模块；
3.智能切换应用模块；4.跟踪管理模块。
AVA图像识别跟踪系统能够智能识别活动中的人物，准确捕捉演讲者（教师、学生）的位置变化，通过对人物行为识别分析，智能驱动一体化云台摄像机对演讲者进行跟踪拍摄，通过不同的策略定义，实现多区域、多策略化自动跟踪的技术，根据具体的事件智能分析，触发切换播出拍摄角度最佳的摄像机镜头，对场景、人物完成推拉、特写等拍摄动作，结合具体的拍摄场景能够实现多个活动过程的识别跟踪。
ITS-1000采用一体化硬件设计，稳定可靠，采用图像识别技术跟踪；支持3
路摄像的跟踪定位拍摄，分别定位教师区、学生区、板书区。
2.3.2音频拾取及声音处理系统
声音的效果对录播质量的影响较为明显，环境声、反射声、干扰噪声等进入录播系统均会造成录音质量的下降，其最大的表现为信噪比低，即使放大也只能是语音噪声同时放大，影响收听效果；语音清晰度下降，由于建筑声学对反射声
延迟及混响效果，同时影响了声音的频响特性，造成声音模糊不清晰；要改善录音和扩声效果，对录播音频的处理必不可少，数字化处理更是把处理过程简单化和效率化，使处理功能得到进一步的扩展。
为此，系统中引入一台数字音频处理器，从而提升录播系统整体质量。
音频系统实现课堂现场拾音、处理、合成及输出工作，教师、学生不用携带
话筒，在课室的每一个角落发言，系统均能将声音捕捉拾取并传输到数字音频处
理系统中。
数字音频处理系统内置音频矩阵、扩展器、噪声门、均衡器、压缩器、
混音器、回声抑制器、限幅器、反馈抑制器、噪声抑制器、电平表等模块，具有强大的音频处理能力，并大大地减少了外围设备，节约资金,系统调试通过系统软件完成,操作简单、精确和方便。
除了能完成最基本的音频处理功能外，并具有自己独有的场景管理、语音跟踪等功能特点，使产品个性化更强。
系统中使用数字音频处理器可针对不同使用功能的声学特性要求进行场景（如单独录课模式、多媒体互动模式、大课室扩声模式等）编辑存储，根据现场使用情况选择与之符合的声场模式，保证了兼容性，从而达到良好的听音效果，具体表现为：
1）提高语音清晰度和可懂度，以使讲话的每个词都十分清楚；
2）声场均匀分布，对所有座位要有均匀的响度；
3）对要有稳定的系统频率响应和均匀的“音色”；
4）保证声音的真实感，使语言和音乐有舒适空间,得到真实的表现。
2.3.3录播中心子系统
录播中心是录播系统主要子系统，所有其它子系统的工作目的都是为了能录
制到生动有趣的课程图像，录播中心主机采用一体化硬件设计，稳定可靠、操作
便捷，硬件结构精简美观，同时集数据采集、视音频编码、支撑软件平台的内嵌
（录播系统软件）、数据处理发布、存储、应用管理于一体。
录播中心子系统包含有多个功能模块：
录播管理模块、流媒体直播应用模块、
点播应用模块、导播应用模块、流媒体编辑应用模块。
通过各功能模块的应用，实现智能导播、直播、点播、摄像机控制以及系统
综合管理等。
2.3.3.1高清图像采集模块
系统运用5台两台高清云台摄像机及录播主机组成图像拍摄和信号采集。
录播主机对5路摄像机拍摄的图像同时采集，通过导播应用处理，生成用于直播和点播的流媒体信号。
2.3.3.2导播应用模块
图像系统、音频系统及控制系统是录播系统三大重要系统，有好的记录系统
还必须有良好的人机操作控制控制界面，要做到这一点需满足以下要求：
软件须对所有必控项目实现有效控制；
控制过程须简单方便，实现有效控制的点击次数不应超过2次；
控制监视直观，全面、无延时现象。
AVA实时导播平台软件内嵌于录播系统中，无需管理者电脑安装任何插件，
只需使用IE浏览器登录录播系统导播平台，就能够实现实时导播。
导播平台将
多路视频、VGA信号输入及输出监视画面集中在一个IE浏览器显示，实现视频
监视，切换、云台控制，音频调整，直播/录制、暂停、直播监视等功能，同时
支持每一路视频支持8个预置位。
见图3.4.1
图3.4.1导播平台控制界面
导播平台管理界面直观、简洁、明了。
上方的图像为直播输出画面；下面是
4路摄像机输入的视频及VGA信号。
通过鼠标即可完成录播系统功能操作，如直
接使用鼠标点击相应的输入视频源窗口就能够把该路视频输出。
输出图像流畅平
滑，无抖动、花屏等现象，切换过程无缝，衔接自然，支持画中画特效。
每一路
视频都支持实时的云台控制功能，支持鼠标点击跟踪和滚轮变焦功能。
鼠标点击跟踪实现摄像机有效控制，通过鼠标点击视频相应位置，云台将自动把点击位置移动到画面中心；再通过鼠标滚轮前后滚动可流畅地实现镜头变焦控制。
这种技术简化了控制的难度、减轻了控制的复杂程度。
（见图3.4.3）：
鼠标点击跟踪示意图
另外，云台控制还可以使用上下左右按键控制云台平滑稳定转动，同时支持转动速度的自定义；通过设置云台快速与慢速运动速度，实现画面快速与精确调整。
控制界面设置了远景、中景、近景、全景等快速按键；同时每一路视频可支
持8个预置位，预置位的具体位置可由用户自定义。
点击相应按键可使云台、镜头直接快速运转到用户期待画面拍摄范围，从而实现快速控制。
同时系统还配置了专业的硬件导播切换台：
ＤＣＰ－１０００1、远程开关机（录播主机）；
2、5种及以上特技效果；
3、6以上布局选择；
4、6以上路视频直播切换；
5、6以上个预置位；
6、6以上个视频预选功能；
7、云台控制功能：
上下左右及变焦功能；
8、录制、暂停、停止功能；
9、全自动录播模式和手动录播模式。
2.3.3.3课堂直播应用模块
1、一种是现场直播，授课教师在讲课的同时，网络上的用户登录到录播主
机上，即可以方便地观看授课教师的直播课堂内容，授课结束，则网络上的用户
结束观看；
2、另一种是实时直播转发，即采用转发服务器实时直播转发，可减少录播
主机对外直播的负担，并保证视频实时性和直播转发的稳定可靠，达到多点同时
收看视频的效果；
2.3.3.4点播应用模块
课程建设的最终目的是为了建设好更多更好的精品资源库，让更多的人来共享这些精品资源并从中获益。
而共享这些资源的最好的办法就是建立一个精品课堂资源播放中心；即在授课教师授课的同时，通过摄像采集、课件录制系统把课堂内容录制成图文并茂的精品课件录制在录播主机上，供网络上的用户随时随地进行点播观看,或者由录播主机上传至视频资源管理服务器中,并自动生成播放列表，实现课程类别组织管理、课件添加、删除、编辑等功能，能够按照多级目录进行分类。
供网络上的用户进行点播观看。
搭建的流媒体服务器符合国际标准，并遵循MMS、RTSP及HTTP等流媒体协议，只要客户端安装有WindowsMediaPlayer或者使用AVA媒体播放器，用IE就可以直接选择和播放课件。
2.3.3.5系统管理模块
后台管理系统是录播设备的支撑运行平台，基于B/S架构，使用IE等通用
浏览器就可实现直播管理、点播管理、用户管理、资源分类、用户认证、权限设
置等功能。
系统提供物理CONSOLE端口，通过多媒体中央控制系统或其他第三方控制设
备管理，实现远程打开/关闭录播系统，启动/停止直播和录制等其他的功能。
2.4产品性能及技术参数
2.4.1录播系统
2.4.1.1新型录播主机A6
AVAA6全高清录播主机，是一款功能齐全的录制和直播设备，具有同步录
制、实时直播、在线点播、实时导播、自动跟踪、多方交互、后期编辑等多种功
能，录制的文件存储
在本地；全部功能集
中在一台设备内，通
过IE直接管理，简单易用。
设备支持4路3G-SDI、２路ＨＤＭＩ共计６路高清信号的接入，并向下兼容标清视频（S-Video/CVBS）,能实现单流、多流录制、远程导播平台预监、切换和鼠标点击跟踪等功能,是一款性能指标较为先进,操作简单,能满足用户高清录播需求（1080P/60）,性价比适中的产品。
A6采用一体化硬件设计、纯嵌入式结构，稳定可靠LINUX操作系统，，结构精简，集数据采集、数据处理发布、管理于一体；一体化机箱设计，采用了优化
处理、进一步的提升了系统的处理能力；嵌入系统设计稳定可靠、性能优化，使用IE浏览器统一管理更显人性化。
数据采集采用了模块化设计，使用了高端的硬件采集芯片，对模拟的视音频、VGA信号进行采集/编码，处理后全部为数字化信息；支持多路视频
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