精品课堂录播教室设计方案Word格式文档下载.docx

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二、高清智能互动录播系统组成

了解录播系统的基本原理与构成，有助于针对用户的需求与现场情况，进行方案设计。

（四）关键词：

1．高清：

指录播系统支持的视频采集与录播输出的最高分辨率，即最高为1080P（1920*1080），它的视频采集与录播输出支持的范围应为640X480~1080P（1920*1080）

2．智能：

指智能导播方式，导播方式一般分为手动导播、自动导播、半自动导播。

智能导播是在自动导播的基础上发展起来，增加了可编程导播方案、图像拼接导播（代替硬件高清图像拼接器），低成本实现固定视频源拼接效果，且做为直实视频源通道，作为系统的导播源。

3．互动：

指互动授课，在录播过程中与远程听课教室进行音视频互动。

4．录播：

录播是指录像与直播，是录播系统的输出两种输出结果。

随着技术进步与应用需求发展，“录播”已成为“输出”的概念，它包括导播录像（也叫电影模式录像）、资源录像、导播结果VGA输出、直播（HLS/RTSP/RTMP）、远程互动等。

5．视频格式：

指录像文件格式和直播流媒体源格式。

录像文件格式：

早期系统一般采用微软的WMV格式和FLV，随着操作系统的发展、移动设备广泛应用，目前先进的录播系统录像格式统一采用MP4格式，它支持WINDOWS、IOS、Android、Linux等OS系统及各类播放器及HTML5，实现跨平台应用。

直播流媒体格式：

早期系统采用FLV流和MMS流，随着移动设备应用，目前先进的录播系统直播流一般采用RTMP、HLS、RTSP流同时推送，其中RTMP、HLS流实现了WINDOWS、IOS、Android、Linux等OS系统跨平台应用，RTSP流常用于第三方媒体系统调用。

6．自动录播

7．手动录播

8．半自动录播

（五）高清智能互动录播系统的组成原理

录播系统分别由自动跟踪、导播、输出三大系统组成，录播系统基本功能模块及构成原理，如下图所示：

（六）常见的录播系统形式：

录播系统中，录播服务器的组成是最关键的部分，目前分为两种：

一体机系统、分体系统。

1．一体机系统：

以当前的CPU和GPU加速处理能力，跟踪、导播、录像与直播（输出）三大系统集成在一台录播服务器中完成，通常称为录播一体机。

2．分体系统：

自动跟踪、录播、互动分三台主机实现的录播系统，一般是由多家ODM集成产品或是为提高工程价格，有意分机实施，这类系统不利于维护、安装实施、升级扩展。

三、录播教室布局与设备方案。

本节介绍不同应用，对应教室类型的选择，以及设备方案。

在进行录播系统设计中，以应用需求来定教室的装修方案和选用配套设备。

（七）自动跟踪的类别与设备

自动跟跟系统，是每个精品课堂录播必备的系统，它分为随动跟踪与多机位跟踪两种形式，两种形式的应用不同，适应环境不同，设计中根据用户需求选其一。

随动跟踪与多机位跟踪是指讲台跟踪应用方式，两种形式学生跟踪部分是相同的。

1．随动跟踪系统：

随动跟踪是指摄像机随教师在讲台移动的位置，自动跟随拍摄。

随动跟踪系统中，只有一台讲台跟踪摄像机，它根据教师的移动、板书、下讲台、讲台多人互动等不同的情况，做出相应用动作策略，跟踪系统设备安装示意图：

设备清单：

项目

应用

设备

数量

讲台跟踪

讲台定位

定位摄像头

1

跟踪摄像机

学生跟踪

学生定位

2

2．多机位跟踪系统：

多机位跟踪是指多台摄像机拍摄教师在讲台位置，自动根据教师所在的区域，进行摄像机切换拍摄。

多机位跟踪系统中，到少两台跟踪摄像机，它根据教师的移动、板书、下讲台、讲台多人互动等不同的情况，做出相应用动作策略，踪系统设备安装示意图：

2～3

3．随动跟踪与多机位跟踪优缺点：

随动跟踪优缺点：

随动跟踪常用于中小学录播应用，它的优点是节约1～2台高清摄像机成本，缺点是导播录像画面移动较多，要求教师不能在讲课时，不能走动态快，否则课件画面变化较多，观感较差。

多机位跟踪优缺点：

多机位跟踪常用于高校、高职和课件要求较高的中小学课件录制。

它的缺点是增加1～2台摄像机成本。

它的优点是录制的课件质量较好，画面以电影切换方式，无移动动作，且适应PPT演讲等VGA信号拼接与叠加，电子白板或投影的PPT讲演清晰度高，省去了高价格的高清图像拼接器，如下图所示：

（八）音频设备

1．普通录播教室音频设备：

普通录播教室完成导播录像和直播功能，音频设备由吊装麦克风、混音器组成，实现教师和学生的全方位拾音功能。

音频设备清单：

环境

麦克风

60平方以内

吊装麦克风

6支

60平方到100平方

8支

混音设备

所有环境

混音器

1台

2．互动录播教室音频设备：

互动录播教室完成导播录像、直播、远程互动授课功能，音频设备由吊装麦克风、混音器、反馈抑制器、功放、音箱组成，实现教师和学生的全方位拾音功能、互动扩声。

反馈抑制器

功放

音箱

100平方以内

1对

（九）精品课堂录播系统设备方案

1．普通录播教室：

普通录播教室，由录播服务器、吊麦和混音器组成拾音系统、定位与跟踪摄像机组成，同时讲台老师讲PPT等课件的主机用教室原有PC。

完成录像、网络直播功能。

2．互动录播教室：

互动录播教室完成录像、直播功能之外，可与远程听课教室进行互动，在录播的同时，进行互动授课。

在普通录播教室的基础上，需要增加反馈制器、功放、音箱和第二显示屏，其中“第二显示屏”用于互动授课画面显示，如果不增加“第二显示屏”，则需要把录播服务器屏切换到白板或投影上。

（十）录播教室布局设计

根据用户的需要，装修布局精品课堂录播教室，通常根据不同的应用，采用以下几种之一：

1．带观摩室的录播教室布局：

带观摩室的录播教室布局如下图所示：

带观摩室的录播教室应用于：

人工辅助导播录制精品课件、教师或家长观摩讲课、外教授课需做同声翻译，例如用于开展教研活动，为不影响正常授课设置观摩室。

教室与观摩区之间安装大玻璃窗，玻璃上贴单向膜，在观摩室的人可以看到教室的授课情况，教室看不到观摩室。

在无人伺服时，教师采用KVM或网络中控对录播系统进行控制。

2．普通录播教室布局：

普通录播教室设备少，所有设备一般安装在讲台的教师讲柜里，采用KVM共用教师机显示屏，进行控制切换。

或采用网络中控对录播机进行控制。

3．互动录播教室布局：

互动录播教室设备较多，一般采用带锁的封闭机柜，所有设备安装在机柜中，机柜安装在调台侧角。

教师采用KVM或网络中控对录播系统进行控制。

四、录播系统功能

本节介绍录播服务器硬件配置、录播系统基本功能要求。

根据用户应用需求，进行增减配置。

（十一）录播服务器硬件配置与要求：

1．一体化设计：

为了便于维护使用，要求录播服务器一体化设计，一台录播服务器集成了自动跟踪、导播、录像、直播、互动授课、VGA输出。

2．硬件基本配置：

vCPU配置Inteli7四核处理器、2*2GB双通道内存、120G以上固态硬盘，1TB高速数据硬盘、千兆以太网口、DVD±

RW刻录机。

v视频采集：

广播级视频采集卡，支持八通道扩展，XXX路HD-SDI高清视频输入，一路DVI/VGA/HDMI/YPbPr高清输入（用于电子板板信号）。

v双路DVI/VGA/HDMI输出（用于校园有线电视或视频会议终端等输入）。

v四路定位摄像机采集卡

v三路以上RS-232串口，支持VISCA控制

（十二）录播系统功能要求：

1．视频源与视频拼接、叠加

v最高支持八通道高清视频源：

四通道SDI，一通道DVI/VGA/HDMI/YPbPr高清输入，三通道高清软拼接和叠加高清视频画面。

或八通道SDI与DVI/VGA/HDMI/YPbPr高清输入，八通道视频源用户自定义，要求有通道序号、通道名设置。

v视频拼接与叠加：

支持课件与视频、视频与视频等任意源拼接与叠加，采用软件实现无需硬件支持，代替硬件拼接与切换台。

v分辨率：

支持1080i/60fps1080i/50fps1080P/30fps、720P/60fps（50fps、30fps）、720×

576/25fps自适应。

v最大通道数：

8路

2．音频采集：

v音频输入：

SDI/HDMI/Line-In

v音频采样率：

16位，48000Hz

v编码:

AAC

3．课件采集与侦测

v支持一通道以上DVI/VGA/HDMI投影、PC、电子白板等课件演讲采集

v智能识别控制：

1）自动识别内容变化、光标、鼠标行为。

2）鼠标移动，不侦测切换。

3）内容变化，进行侦测切换采集

4）当进内容内容变化切换到课件演讲时，自动识别内容变化、光标、鼠标行为，其中正在课件演讲时，鼠标和内容变化为有效演讲状态，光标闪烁为无效演讲状态。

5）支持工具栏侦测屏蔽，避免网络连接或其它活动图标误报。

4．导播系统功能:

v导播模式：

手动/半自动/自动双模式

v支持网络中控导播：

教师通过网络进行控制录播系统

v专用导播键盘：

支持外接专用导播键盘

v校标：

支持JPG、PNG格式校标（支持五位置校标或图像字幕）

v字幕：

支持图片字幕和文本字幕（支持文本导入）

v录像时间：

支持录像时长显示

v支持十六种特效

v最大导播路数：

最大支持8路导播

v支持VGA+教师+学生单流三画面互动，支持教师+学生单流双画面互动。

v支持自动导播内容组合选择。

v教师、学生延时导播切换。

5．自动定位跟踪

v老师自动跟踪：

1）采用算法：

智能图像分析算法、老师无需佩戴任何辅助设备，真正做到常态化

2）跟踪模式与定位：

点定位、区域定位、立体定位。

3）图像跟踪与切换智能识别调度：

自动识别摄像机机位，自动调度。

4）跟踪切换方式可编程：

可根据不同老师的授课行为习惯，进行编程，实现个性化跟踪策略。

5）同时支持教师单机位随动跟踪与多机位画面切换跟踪。

6）在无需板书定位摄像机时，支持板书特写。

v学生自动跟踪：

1）采用双目定位图像分析算法

2）自动捕捉单人站起、坐下，单人到多人，多人到单人等课堂场景。

3）人脸自动识别，避免光线变化误报。

4）自动跟踪教师下讲台后，在学生区走动跟踪。

5）支持手动导播时，点图智能自动定位功能。

v其它:

系统支持专业云台及广播级摄像机；

6．特效、字幕、台标、片头片尾

v特效：

四类共十六种视频画面特技效果

导播视频字幕叠加。

v台标：

至少支持五个台标、校标、内容图片叠加，位置可调。

v片头片尾：

片头片尾自动拼接、手动拼接。

7．音视频录制

v视频编码：

标准H.264

v音频编码：

v录像格式：

MP4、ASF、FLV、TS可选。

v录像质量：

分辨率：

支持1080P/30fps、720P/60fps、720P/30fps，720×

576/25fps可选。

录像码流可设置。

v支持最高八资源和一导播同时录像。

v录像控制：

支持一键启动、暂停、停止节目录制；

暂停后重新恢复录制时，不产生新文件。

v片头/片尾：

支持添加片头、片尾,支持图片格式和视频格式。

8．直播：

v流媒体协议：

采用标准RTMP协议、HLS视频流、RTSP流，同时支持WINDOWS、android、IOS，跨OS平台WEB无插件直插。

v内建服务：

录播软件内建WEB服务器与流媒体服务器。

v单机直播：

支持单机直播。

v支持向FMS、HLS等直播服务器推送直播流。

v网页收看：

支持网页收看直播，客户机无需安装任何插件。

9．互动授课

在录播的过程中，同时支持与远程教室互动，进行互动授课：

v支持与远识听课教室进行音视频互动和数据协调

v支持同时与多个远程听课教室和学生互动。

v支持多点互动。

v多方画面，有八种模式，任音拼屏，主次分明。

v支持远程语音激励发言、举手发言等

v6、支持网真模式多分屏显示，屏显内容可订制。

10．点播、直播与课件管理

内建课件点播、课件管理，支持单机版和校园版，支持与排课连动，对录播教室进行授课排课分配后，自动生成直播列表,列表分当时直播时段及未来直播，自动排列；

同时支持windows、android、ios系统，实现PC、平板电脑、手机等观看直播，直播系统自动识别观看终端的操作系统平台，无须用户选择。

v用户管理系统：

教师用户与学生用户以及系统管理员，不同的用户权限不同。

v后台管理系统：

分课件管理、排课、直播管理

v直播系统：

实时直播各录播教室授课实况

v点播系统：

供学生、教师点播课件，点播形式有三流、单流，可附带知识点，同时支持windows、android、iOS系统，实现PC、平板电脑、手机等点播，自动识别点播终端的操作系统平台，无须用户选择。

课件分年级、科目两大类，各类细分章节，用户方便地进行查询所需课件，且可进行准确的关键字查询。

11．导播VGA独立输出

支持导播结果PGM播出画面在第二屏播出，投放到投影等显示设备。

五、教室装修要求：

（十三）教室选择

v规格：

小于13*13m，见图1。

v要求：

由于学生左右定位相机要求安装在一条直线上，需观察教室讲台到第一排学生之间能否顺利安装定位相机，若有问题，提前协商；

图1-1录播教室效果图

另外，图像跟踪系统是根据学生左右定位相机反馈的信息来进行学生定位，教室内的墙垛、各种管道等不能阻挡学生左右定位相机。

（十四）窗帘

为避免外界光线进入教室干扰图像跟踪的准确性，建议选用厚重、表面粗糙的窗帘，这种窗帘一方面能遮蔽外界光线，另一方面还可以起到一定的吸音效果。

图1-2窗帘材料

（十五）灯光设计

v安装总原则：

教室遵循均匀布光原则。

灯光使用4*36W嵌入式专业三基色灯，色温3200K。

讲台上方的一排灯为可调角度的。

使用3*18瓦或者3*36瓦的格栅灯。

v数量：

格栅灯数量=教室面积（平方米）*15瓦每平方米/每个格栅灯的功率

注：

每个规格为3*18瓦的格栅灯功率为3*18=54瓦

每个规格为3*36瓦的格栅灯功率为3*36瓦=108瓦

例：

某中学教室长为8.62米，宽为6米，根据公式知：

该中学应用格栅灯数量=8.62米*6米*15瓦每平方米/3*18瓦=14.366个≈15个

即该中学应该买15个3*18瓦的格栅灯，这15个格栅灯应该均匀的分布在教室吊顶上。

v灯管：

使用电子整流器的三基色灯管。

v安装方向：

要求教师与学生不应看到灯管。

即灯具长度方向垂直于教室的前后方向。

图1-3三基色灯

（十六）隔音、吸音

为避免外界声音干扰录播教室录音效果，教室应做封闭隔音处理。

窗户使用双层玻璃或双层窗。

门用隔音门。

注意，如果没有装修前，在关闭门窗的情况下，隔音效果较差的，建议封死部分窗户（特别是外界声音较大一侧的窗户，要注意隔绝外面学生活动声音及交通噪音），或对其进行有效地隔音处理，防止外界声音对录播的干扰。

四周墙壁装修施工可采用环保高阻燃木工板或木龙骨打底后加装聚酯纤维吸音板及木质吸音板。

另外，若想录播教室录音效果更佳，建议对顶棚、四周墙壁、地面采用具有吸音效果的材料进行适当的装修。

具体材料如下，供参考。

1）顶棚使用矿棉吸音板吊顶，建议使用标准600*600规格的矿棉吸音板；

图1-4吊顶吸音材料

2）四周墙壁使用高性能聚酯纤维吸音棉；

图1-5墙壁吸音棉材料

3）墙裙用浅蓝色圆孔环保高阻燃木质吸音板（注：

木质吸音板一定要选用圆孔面的，绝对不能用条纹面的，条纹在摄像机图像上会产生严重的水波纹干扰（摩尔纹）见下图）。

图1-6摩尔纹现象

图1-7墙群吸音材料

4）其他部分使用浅灰色高性能聚酯纤维环保阻燃吸音板。

图1-8踢脚线材料及色彩

5）地面无特别要求，如果地面高低不平或反光强烈，建议使用地板胶或化纤地毯。

6）课桌椅统一高度，要求稳固。

7）观察窗

选用8mm厚的普通全透明钢化玻璃双层安装，在观察窗的录播教室一侧加粘单面透视画即公交车窗广告贴型单透膜透视画（达到效果从录播教室看不到主控室，从主控室能看清录播教室）。

图1-11观察室玻璃贴膜参考图

六、各种应用环境设备汇总表：

以下列所随动跟踪和多机位跟踪，在不同的教室环境时，所需的主要设备。

（十七）随动跟踪+普通教室

备注

录播服务器

录像、直播

高清跟踪摄像机

音频系统

拾音

吊装麦克风（60平方/80平方）

6/8

混音

辅助材料与设备

音频线

根现场环境计算

视频线75-5

VGA/DVI线

摄像机支架

RS232控制线

网线及交换机

以下部分根据教室情况可选，可用教室现有的设备：

黑板

讲柜

讲台垫板

投影或触摸屏

交互白板

显示器

中控

（十八）随动跟踪+观摩控制室

机柜

封装设备

观摩屏

导播大屏输出

42以上电视屏

观摩室声音输出

PC有源意箱

云台中控

人工导播时辅助控制

可选

（十九）随动跟踪+互动授课+观摩控制室

反馈抑制

扩声

互动教室音箱

教室音箱

（二十）普通教室+随动跟踪+互动授课

（二十一）多机位跟踪+普通教室