全自动互动录播系统方案.doc

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德威互动录播系统建设方案

版本号7.0

DowellSoft.Com32AllRightsReserved

第一章德威互动录播系统概述 2

1.1 设计背景 2

1.2 系统概述 3

1.3 应用范围 4

1.4 实际效果 4

第二章德威互动录播系统建设 5

2.1 系统拓扑图 5

2.2 系统组成 5

2.2.1 网络机房建设 5

2.2.2 授课教室建设 6

2.2.3 互动教室建设 9

2.2.4 带宽配置要求 10

2.2.5 设备配置清单 10

第三章德威互动录播系统功能 11

3.1互动教学 11

3.2课件录制 11

3.3全自动跟踪拍摄 13

3.4课件编辑 14

3.5资源点播 16

第四章典型用户 18

第五章系统优势 19

第六章方案配置 20

第一章德威互动录播系统概述

1.1设计背景

普教行业

为加强网络教学资源体系建设，建立开放灵活的教育资源公共服务平台，缩小城乡数字化差距，促进不同地区师生共享优质教育资源，通过先进的技术手段，利用高科技设备，使得课堂实录性资源作为一种优质的教学资源实时共享。

通过建设专业的精品课程录制教室，采集优质教师的授课、学生学习的实况场景，实时分享给远程的学生在教室内通过互动课堂平台，收看优秀教师的实时授课过程，并可以实时参与到课堂问答互动中去，真正实现同一堂课的无差别教学应用，扩大精品课程的授课面和观摩面，有助于教师之间授课经验的交流。

另一方面，教育系统领导、教育教学专家对互动教学的直观观摩点评，可以有针对性的提出改进意见。

本项目从资源共建共享积累、教师授课水平提高、扩大优秀教师授课面等多角度着手，从根本和整体上提升整个辖区内教育教学质量。

培训机构

培训企业发展到一定程度，一定会面临以下瓶颈：

传统面授受众有限，如果要在异地成立分支，通常很难找到合适的优质师资；如果拥有了庞大的师资，势必大大增加企业运营成本。

如果实现总部对分支机构远程授课，这样能够解决以上问题：

解决师资问题，降低运营成本；录制的课件可以方便优质资源共享，从而为面授扩展到网校提供内容基础，从而可以迅速扩张，将培训做上规模。

1.2系统概述

互动录播系统是建立一个环境，使互联网上的多个教室可以同上一堂课，并将课堂实况同步录制下来，供互联网用户课后点播。

该系统实现在授课过程中本地教室与远程听课教室之间的同步授课，以及实时音视频互动交流。

互动过程能够同步录制，真实展现互动教学场景，同时也支持上级领导、专家对于精品课程的远程观摩和点评、学术交流、教研等活动。

德威互动录播系统为用户提供了一套完善的建设和应用方案，该方案由远程互动录播系统、音视频采集系统、图像自动跟踪采集系统、分屏显示系统、资源管理平台五大系统模块组成，分别部署在授课教室、互动教室和网络机房。

1.3应用范围

Ø大中专职业院校主校区、分校区联动授课或者远程会议

Ø中小学示范课授课或者远程会议

Ø培训机构远程授课

1.4实际效果

主讲教室和常规录播教室无异，听课教室里双屏分别显示老师和讲稿的图像，可以与主讲教室进行音视频互动。

第二章德威互动录播系统建设

2.1系统拓扑图

互动教学录播系统应用

2.2系统组成

按照部署的场所，系统划分为：

网络机房、授课教室、互动教室三个部分

2.2.1网络机房建设

网络机房提供互动服务和资源管理服务以及足够的带宽保障，是互动录播系统的基础核心。

互动服务由德威互动录播系统（服务端）来实现。

Ø独特视频编码格式：

采用设备前端flv编码格式；

Ø采用低码流技术：

节约带宽流量，降低互动服务器压力；

Ø强大的协同能力和并发：

Ø通过IE浏览器就可以管理互动系统；

Ø易部署、易维护：

可提供服务托管功能，无需客户维护和管理，降低了部署门槛。

2.2.2授课教室建设

1、音频采集系统

互动系统里，音频质量非常关键，高保真的录音效果才是完美。

同时，因为涉及到音源的来回传输和回放，易于产生啸叫，因此，良好的反馈抑制也是关键。

无线麦克风反馈抑制器

声音采集方面，配备全向，微型，领夹式电容无线话筒，教师在互动过程中，既保证了采集声音干净，清晰，同时也最大限度的避免在扩音中产生的啸叫。

l话筒上配有声音防风罩，保证音频质量；

l小巧而不引人注意的固定部件，确保了录制画面的美观；

l可控制的低频衰减可以降低低频的环境噪声。

l反馈抑制器内置的数字信号处理器，可在30秒内的时间内完成各种参数的自动调整，工作过程中，会连续监视反馈，当发现反馈点时能自动的进行处理；

l能精确的判断出哪些是有用的声音信号哪些是有害反馈信号，保证了声音的纯正性；

l能够提供数字滤波器的数量恰好使声音更佳，具有更小的相位失真和平滑的频率响应。

2、图像跟踪采集系统

采用自主研发的图像识别技术，基于先进的机器视觉和图像跟踪理论而实现，无需目标佩戴任何装置，即可实现对教师的平滑跟踪，跟踪过程图像中心可自行调整，水平和垂直跟踪速度可调整，跟踪过程平稳可靠。

跟踪和屏蔽区域可自行设定，可设1个跟踪区域，4个屏蔽区域。

·采用先进的图像行为识别算法来检测学生的起立和坐下；

·跟踪时图像中心可以自行调整,水平和垂直跟踪速度可以自行调整,过程非常平稳，视频无明显晃动；

·采用RS-485总线控制，通信协议和波特率可调；支持视频信号电源同步、外同步,方便与其他视频信号切换；

·目标丢失时间可设置；目标丢失后动作可选回到预置点/保持原位；

·具有自动变倍功能，能根据目标的远近自动调整摄像机的放大倍数；

·采用先进的DSP图像分析算法来检测跟踪运动目标，稳定性好；

·水平360°连续旋转，无监视盲区；

·垂直90°范围转动，自动翻转180°后连续监视；

·旋转速度根据镜头变倍倍数自动调整。

3、远程互动录播系统

远程互动录播系统全面的记录互动功能，记录互动中的几乎全部操作过程。

可采集多路音视频，可扩展，占用系统资源少。

通过收集教师授课视频，学生听课视频，互动学生视频，授课VGA信号，板书画面，互动音频信息，自动生成标准课件资源。

系统实现了在网络中对录制的课程进行点播，并可以使用课件编辑工具对课件进行后期编辑。

所有功能采用最底层技术开发，运行速度快，文件小，最大限度提高系统性能，极大的方便了课件在线点播。

4、分屏显示系统

分屏显示系统是在一个教室内显示不同画面。

不同教室需要显示的画面不同，一个教室需安装两个屏幕。

授课教室图

授课教室针对本教室的学生，只需将授课电脑VGA画面展示出来，供学生上课；另一个屏幕展示多个远程互动教室学生画面，此画面只供老师观看，用于跟学生互动。

互动教室图

互动教室也需要两个屏幕显示画面，一个画面为授课教室VGA画面；另一个为远程老师视频画面，此画面用来学生与远程授课教师互动。

2.2.3互动教室建设

互动教室建设跟授课教室建设基本类似。

不同点在于：

1.互动教室只需要与远程互动，不授课，所以互动教室没有授课主机；

2.互动教室不需要屏幕采集软件；

3.互动教室只有互动主机一台设备联网，因此不再需要配置交换机。

2.2.4带宽配置要求

•技术参数（可支持高清方案需求）

▫视频：

720*576，H264编码，350kbps左右

▫VGA：

1024*768，300kbps

▫音频：

mp3，44kHz，22kbps

•网络带宽

▫主讲教室：

▫听课教室：

服务器：

2M+1M*听课教室数目

2.2.5设备配置清单

参见第六章

第三章德威互动录播系统功能

全自动互动录播系统具有录制、跟踪、互动、导播、编辑功能。

同时可以扩展出点直播管理应用，完善资源的建设管理以及高效率应用。

以下为德威全自动录播系统的功能。

3.1互动教学

通过远程互动系统平台将其他学校的学生和老师邀请进课堂中来，远程班级学生能够同步收看到授课班级的授课内容以及授课场景。

同时远程班级学生能够与授课班级师生进行教学互动问答。

同时，也可以让远程的教学点、学生、普通教师登陆互动系统平台观摩，并给与点评。

上课

通过点击中控面板按钮，一键启动系统设备。

授课教室和互动教室都通过互动录播系统登录进来，授课教室端，授课主机VGA画面通过投影展示出来，将远端多个互动教室学生画面用另外一个大屏显示出来；VGA画面通过跨机方式采集，互动系统通过屏幕采集软件将VGA画面采集进来，远端互动教室通过互动系统可将授课主机VGA画面和授课老师画面用两个大屏分别显示。

授课老师启动录制，开始上课，讲授的内容会实时的同步到远端互动教室内，犹如远端学生身临其境。

教师与远端学生可以同步浏览相同网页以及共享文档。

互动

在上课过程中，需要授课教师和远端教室学生互动，学生回答问题时，可通过互动系统举手申请发言和操作，授课教师允许后互动端才有权发言和操作。

3.2课件录制

录播功能作为互动录播系统的核心应用。

达到了功能丰富、设计合理、使用简单、编码和格式标准化程度高，通用性强等特点。

整个课堂实况可以录制为多画面形式。

即主讲教室的老师、学生、板书、电脑课件（可选择通过采集端的自动导播模式形成单视频接入），与远端课堂场景，形成多个画面同时展示。

也可以录制成flv的三分屏课件，即录制结果为，本地老师、学生、板书、远端教室视频通过导播策略切换为一路视频；本地授课电脑信号为单路视频始终保留；同时录制过程同步生成课件索引。

flv课件图片

手自一体导播控制

互动平台应用过程中，可实现导播控制，即智能导播与手动导播都可操作。

也可以协同操作，保障了课堂应用。

手动导播模式：

通过互动平台，主讲老师（或者互动课堂的管理人员）可通过手动的方式，在教师视频、本地学生听课视频、本地课件、远程视频之间进行手动切换，形成一路完整的课堂互动授课过程。

智能导播模式：

实现参与互动的教室的全自动跟踪拍摄。

在视频自动跟踪拍摄的基础上，实现教师、学生、板书、授课电脑画面，按照正常的授课逻辑进行智能导播。

即：

教师在讲台范围走动时，显示画面为教师画面；当本地课堂有学生参与互动时，某个学生起立，画面自动显示为该学生的特写，多个学生起立，画面为学生区域全景；教师在黑板进行板书时，拍摄教师的镜头自动调焦为黑板板书画面；当教师讲解电脑上的课件时，画面自动显示为课件的内容；当给予远程教室互动权限后，画面自动显示为远端教室的视频。

在自动导播过程中，可以进行手动导播切换，使得录制过程的画面切换更贴近真实授课过程。

智能导播

主机通过预设智能导播规则，对采集传输到主机的视频内容、计算机讲稿内容、展台内容做专业的智能导播处理，保障录制内容连贯完整，形成单画面视频传输给互动平台。

（此功能可选）

3.3全自动跟踪拍摄

系统应用中所涉及到的录制过程中的视频定位跟踪、智能导播、本地录制等功能都由该录制跟踪主机提供服务。

视频定位跟踪：

服务过程为，定位摄像头采集传送预定范围内的图像给主机进行分析测算，主机控制信号指导拍摄摄像头跟踪预定范围内的对象，拍摄摄像机根据预定的要求自动进行焦距的调整，拍摄。

采用高速DSP数字图像处理和伺服控制算法，简称为DSP图像分析算法。

DSP图像分析算法来检测跟踪运动目标，稳定性好,跟踪过程平稳，视频无明显晃动；能够自动锁定跟踪目标，在跟踪过程中不受环境光源的影响。

可以设定跟踪区域及多个屏蔽区域。

在跟踪时对于图像中心可以自行调整，可以自动调整水平跟踪速度和垂直跟踪速度；具有多目标识别功能，同时拍摄对应区域的全景。

不受教室大小和形式的限制，大教室和阶梯教室同样正常跟踪。

具体跟踪效果：

1）教师授课跟踪，教师在讲台及附近的范围内走动，摄像机自动跟踪教师走动，拍摄的出的视频要保持教师始终在画面的中间位置。

当讲台上出现多人互动时，拍摄讲台全景。

2）黑板板书跟踪，当学生或者老师进行黑板板书时，摄像头自动调焦到板书位置，跟踪拍摄板书内容。

保证拍摄出的板书内容字迹清晰。

调焦过程画面平缓不抖动。

3）课堂师生互动跟踪。

当授课过程中有一个学生起立发言时，拍摄学生的摄像机自动调焦给予该学生特写画面。

当多学生起立参与互动时，拍摄学生的镜头自动调整为学生的全景画面。

变焦过程画面平缓不抖动。

学生定位准确稳定可靠，不受外界光线变化和其他人走动的影响。

3.4课件编辑

编辑操作简单，精确，剪辑的切口清晰。

剪辑后视频中间没有花屏的现象。

能够对多分屏的视频进行同步编辑。

1.录制出的单视频文件，视频格式为通用格式，支持任意的非线性编辑软件编辑。

2.可以对录制好的多视频进行编辑，针对多流画面可修改和编辑索引目录，并可对课件的多流画面及索引，同步剪切，剪切后的视频画面要流畅、不花屏。

3.视频部分可以使用图片替代。

4.可打包为scorm格式。

单视频为标准的视频WMV\FLV格式支持传统非线编系统进行编辑。

课件编辑系统

1.同步剪辑：

对录制好的视频进行编辑时，可对课件的多流画面及索引进行同步片段切除、片段导出，剪切可精准到帧，切口处视频清晰流畅，剪切后的视频画面流畅、花屏。

2.索引编辑：

针对多流画面可修改和编辑索引目录，可以增加、删除、修改索引。

3.视频部分可以使用图片替代：

对录制完成的课件视频部分，可替换成图片。

4.合并自如：

支持同时合并多个不同尺寸的课件

5.视频修整：

可以对录制好的文件中，PPT课件部分在录制前就有的错误文字进行修正，即修改PPT文字错误。

课件输出：

支持导出为SCORM标准课件、单个EXE课件文件。

3.5资源点播

全自动互动录播系统支持课件自动上传功能，课件录制完成后会自动上传至互动服务器中。

课件点播界面

l前台应用

用户登录进平台（或者通过校园网用户入口登录，本资源管理平台可以跟校园网对接），得到授权后，可以对平台上授权范围内的资源进行点播观看。

l后台管理

对用户的增加、删除、属性修改；用户基本权限和分组的分配，以及课件属性修改。

第四章典型用户

辉县实验小学

南丰中学

南丰小学

余姚实验小学

青海政府集采

河北会计培训学校

北京西城区培训学校

北京新思路学校

内蒙古汽车培训学校

昆明爱尔信财经教育学校

铜陵广播电视大学

重庆电大

郑州建筑职业学院

湖南税务高等专科学校

北京工业大学

嘉兴党校

邯郸涉县教师进修学校

安阳师范

唐山区教育局

北京服装学院

平遥职业学院

隆回教师进修学院

牡丹江电力工业学校

第五章系统优势

1.音视频互动如置身面授课堂，对听课教室友好

l较之直播课堂更优，可与远程听课学生进行互动

2.不改变授课习惯，对老师友好

l以iVGA技术采集授课桌面到互动系统，因此授课老师不需要导入PPT，WORD文档，共享桌面等操作，只需按平时上课方式操作即可实现VGA共享学习。

3.以分屏显示技术输出到多个显示设备

l可将任何一路视频独立显示到一个设备

4.课件兼容性强，对学员友好

l录制为FLV格式课件，无需插件，可兼容Chrome、Firefox、IE等各种浏览器，并可在安卓手机和平板上使用

第六章方案配置

互动录播系统全功能基本配置

全自动互动录播系统方案系统配置说明

序号

产品名称

参数

数量

单位

备注

网络机房

互动服务器

类别：

机架式；高度：

1U；cpu型号：

XeonE3-12203.1GHz；

四核四线程；内存容量：

2GB；最大硬盘容量：

6TB；RAID模式：

RAID0,1,10；双端口千兆网卡；显示芯片：

MatroxG200Ev,16MB显存；

接口类型：

2*RJ45网络端口；6*USB端口；1*VGA；1*串口；

产品尺寸：

430*560*43mm；工作温度：

10℃-35℃。

台

互动服务系统

1.控制互动服务启动和停止；

2.创建和修改互动教室信息；

3.管理互动用户帐号信息；

4.承载授课端录制上传的课件。

套

带宽

比较保险的话N+2兆专线，需多线机房

套

授课教室部署

*电视机或显示器

屏幕尺寸：

55英寸；屏幕比例：

16：

9；

屏幕分辨率：

1920*1080；

背光性能：

LED背光源；制式：

PAL/NTSC；

输入端口：

HDMI接口，AV接口，VGA接口

分量视频接口，USB接口，网络接口。

台

德威互动主机（含客户端软件）

高度：

2U；

通讯接口：

COM1个，RJ452个，USB3个；

视频输入：

HDMI2路，Q9接口10个，HDMI2路，DVI1路。

输入信号支持SDI、色差分量、复合信号；

分辨率最高支持7路1080i/p；音频输入：

莲花2组；

视频输出：

VGA1个

最多可支持4路视频同时高清采集（1080p25fps），画面流畅清晰。

CPUinteli7，3G，内存4G，硬盘1T，DVD刻录），

LED显示器，19寸，1366*768高品质音视频采集，2路DVI输入

最大支持分辨率1920*1080；

可与远端学生教室互动教学，音视频交互，文档共享可同步浏览；

可录制互动过程，生成三分屏课件，并自动上传至互动服务器。

台

德威跟踪摄摄像机

1/3英寸CMOS，200万像素；

HD:

1080i/59.94,1080i/50,720p/59.94,720p/50;SD:

PAL/NTSC，

信噪比≥50dB;10倍光学变焦;镜头F1.8-2.1f=5.1-51mm

旋转角度水平0-360度连续旋转，垂直0-90度带自动翻转

64个预置点;视频输出接口：

HD:

YPbPr,SD:

VBS;RS-485

通信波特率：

9600bps;高速云台SONYCCD，1920*1080，PAL，

18倍光学变焦，定位摄像头、拍摄摄像头和控制DSP板集成于一体，

无须别的外加设备如电脑配合即可完成自动跟踪。

跟踪平滑流畅，画面不卡、不丢帧。

套

调音台

输出阻抗（非平衡）≤100Ω；最小负载阻抗：

600Ω；

频率响应：

无线话筒输入、线路输入：

20Hz~20KHz

话筒输入1-6100Hz~7.5KHz；额定输入电平：

无线话筒≤25mV

功放噪声电平（音调电位器置中间）≤5mV

音调提衰量高音10KHZ±10dB

中音1KHZ±10dB

低音100HZ±10dB

音量调节针对MIC1-MIC6

台

若无线麦不能直接接入电脑，建议增加调音台

无线麦

600-820MHz频段；600个任意频率/60个信道设定

收发数码红外对频功能

接收扫描空闲信道；

接收H-SQL远/近选择；

全信息背光屏显示；操作音提示。

套

*反馈抑制器

滤波器带宽：

用户可以控制，分辨率１Hz；

频率响应：

２０Hz-20kHz,±0.3dB;

增益匹配：

±0.２dB；

频谱改变：

＋0.25dB,20Hz-20kHz；

信／噪－动态范围：

＞１００dB；

总谐波失真：

0.005％,1kHz;20Hz-10kHz,<0.01％;

10kHz-20kHz,<0.025％；

动态范围：

＞１０５dB；

电源：

115Ｖ：

１００Ｖ－１３０Ｖ，５０－６０Ｈz；

重量：

３．６ＫＧ；

体积：

１Ｕ机柜高度，高度民主48.3×45×15.9cm

台

无学生互动时，可不要此设备

功放

内置高速24BITA/D，D/A转换芯片

专用DSP音频处理芯片，采用先进DSP反馈消除技术

自动寻找反馈啸叫频点，液晶显示啸叫频率

自动形成数字滤波器，消除啸叫频率，能有效提升话筒增益6-12DB。

不移频状态:

20～20KHz/移频状态:

50～16KHz，话筒失真度：

≤0.1%

功率输出：

2×120W（4-16Ω）

台

音箱

额定功率：

45W-60W；定阻定压：

100V；

灵敏度：

88+3Db；频率响应：

70-20kHz；

材质：

ABS。

套

投影机

亮度：

2700流明；对比度：

13000：

1；

最高分辨率：

1600*1200；变焦比：

1.1：

1；

光圈范围F=2.51-2.69；实际焦距：

f=21.95-24.18mm；

屏幕尺寸：

37-300英寸；扫描频率：

水平：

15-102KHz；

垂直：

23-120Hz；输入端子：

2*VGA；D-sub15pin；1*Video:

RCA；

输出端子：

1×VGA：

D-sub15pin

1×音频输出（MiniJack）；控制端子：

1×USB接口（TypeB）

1×RS2329pin；产品噪声：

正常模式：

32dB，经济模式：

30dB

纠错整机功率：

245W，待机功率：

<0.5W纠错

电源性能：

AC100-240V，50/60Hz

台

幕布

幕布类型：

电动幕；幕布材质：

玻珠

对角线：

150英寸；幕布比例：

增益：

2.5倍；幕面尺寸：

3.05*2.29m

其他性能：

可配选红外遥控,卷动锁紧系统

台

授课电脑

1、CPU：

Intel双核主频≥2.13GHz四线程；

2、内存：

≥4GB；

3、USB接口：

≥8个；

4、以太网口：

10/100/1000M×1个；

5、光驱：

内置16XDVDR+W光驱；

6、硬盘：

≥500GSATA；

7、分辨率：

≥1024×768

台

多媒体中控

一键控制整个系统的开关，

控制录播的开始、暂停和停止，

通过面板可切换多路视频信号，选择自动和手动导播规则；

控制VGA视频切换，支持台式电脑、手提电脑或数字展台输入；

控制投影机开关机和信号输入选择；

具有投影机延时保护功能，更好的保护投影机寿命。

台

德威屏幕采集软件

用于采集授课电脑屏幕信号

套

带宽

10MADSL或者2M专线

交换机

IEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.3ab、IEEE802.3x

8个10/100/1000M自适应RJ45端口（AutoMDI/MDIX）

10Mbps：

14880pps；100Mbps：

148800pps；1000Mbps：

1488000pps

每端口最高可提供2000Mbps的双向传输速率;背板带宽:

16Gbps

台

互动教室部署

电视机或显示器

屏幕尺寸：

55英寸；屏幕比例：

16：

9；

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