录播技术方案Word文档格式.docx

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随着我国教育信息化建的快速推进，各地教育部门对教育信息资源的需求愈来愈紧迫。

经过几年的制度建设和资源建设,到目前为止,网络教育资源有了量和质的提升,进入了资源应用新的发展时期。

但是，由于缺乏畅通的资源需求分析渠道以及资源开发理念不到位,导致通过卫星等方式免费提供的教学资源缺乏针对性，形同”垃圾”或"

鸡肋"

。

如何以信息技术为推手，努力架起跨区域、跨校际的教育资源共建共享平台,发挥优质学校的辐射作用，促进教育均衡发展,是当前教育信息化建设与发展迫切需要解决的问题。

“现代中庆”凭借多年服务教育的经验，结合自身强大的科研优势，在充分理解市场需求后,推出了中庆全自动课程录播系统解决方案。

本方案应用先进的信息化手段,将教室实况、教师课件、课堂产生的随机资源（比如纸质的文字等），按照授课进度录成精品课程，供广大老师、教研员课后点播观摩评价，学生课后有选择的个性化学习,建立共享资源库,完成知识传承或进行校际课程交流。

同时,建设专业的教育云平台,为传统的教学评估、示范课录制、教学观摩、远程教学和学生自主学习等提供一种新的解决模式。

一.3方案目标

教育均衡实践表明，教育技术和区域教育信息化建设是实现区域教育均衡的最好路径和抓手.而录播教室的建设又是各级教育部门资源建设及学校之间帮扶互助的有效解决途径，对学校及教育管理部门具有极高的应用价值.

一是促进学校之间的互动交流，学校之间可通过录播教室展开视频互动课程，优势学校与帮扶学校之间的交流可随时进行，不受地域的限制。

二是及时的把学校的课堂资源通过录播系统真实的记录下来。

通过系统根据不同的需求是现场直播还是录完以后再播出，帮助学校实现优质的资源网络共享；

三是通过录播系统使教师在教学过程当中可以及时的重放，更深一步的研究教学当中的内容、进行反思.比如我们分析教师是怎样教的,学生是怎样学的，怎样突出教学的重点，突破教学的难点,提高学生学习的效果,就解决了教师的教研和科研深入开展的问题；

四是通过录播系统我们录成了教学资源，可以给学生也可以给家长看，让学生在课后进行自主的学习，家长可以作为家庭辅导,作为参考，解决了学生自主学习和家长辅导的需求。

录播系统对于教学资源的建设，对于教育信息化是有着不可置疑的推动作用，加速了学校信息化的进程.

目前，从全国范围来看，海量资源的存在与优质资源的匮乏以及如何有效应用资源等问题仍然没有得到完全有效的解决。

通过全自动录播教室系统，建设数字化教育资源，使之能够体现应用特色、学科特色、区域特色，既能支持优质资源的高效共享,又能支持个性化教育，真正为课程改革服务。

主要体现在以下几个方面:

一是及时的把学校的课堂资源通过录播系统真实的记录下来。

二是促进学校之间的互动交流，学校之间可通过录播教室展开视频互动课程，优势学校与帮扶学校之间的交流可随时进行，不受地域的限制；

三是通过录播系统使教师在教学过程当中可以及时的重放，更深一步的研究教学当中的内容、进行反思。

比如我们分析教师是怎样教的，学生是怎样学的，怎样突出教学的重点,突破教学的难点，提高学生学习的效果，就解决了教师的教研和科研深入开展的问题；

四是通过录播系统我们录成了教学资源，可以给学生也可以给家长看，让学生在课后进行自主的学习，家长可以作为家庭辅导，作为参考，解决了学生自主学习和家长辅导的需求.录播系统对于教学资源的建设,对于教育信息化是有着不可置疑的推动作用，加速了学校信息化的进程。

全自动课程录播系统在学校具有极高的应用价值，对于学校而言是一个积累资源的手段，其主要体现在一下的四个方面：

通过系统根据不同的需求是现场直播还是录完以后再播出，帮助学校实现优质的资源网络共享,解决了学校与学校之间的交流；

二是通过录播系统使教师在教学过程当中可以及时的重放，更深一步的研究教学当中的内容、进行反思。

比如我们分析教师是怎样教的，学生是怎样学的，怎样突出教学的重点,突破教学的难点，提高学生学习的效果,就解决了教师的教研和科研深入开展的问题；

三是通过录播系统我们录成了教学资源，可以给学生也可以给家长看，让学生在课后进行自主的学习，家长可以作为家庭辅导，作为参考,解决了学生自主学习和家长辅导的需求；

四是通过录播系统可以实现会议的实况、直播和会后的点播，提高了会议的效率。

录播系统对于教学资源的建设,对于教育信息化是有着不可置疑的推动作用，加速了学校信息化的进程.

第二章系统优势

全自动课程录播系统解决的问题就是把一些非常优质的教育资源通过现代化的教学手段，得到共享.中庆全自动课程录播系统:

针对现今高教、职教、普教等信息化教学的重点需求，利用纯硬件的VGA采集压缩编码技术实现老师的讲稿、多媒体课件、现场多路的音视频信号实时采集压缩,以标准的流媒体方式实现在网络中的传输、管理、控制，支持网络的点播、广播、直播、存贮、后期编辑等多种利用。

信赖源于专业.不同于其他涉足多个领域的信息化公司，“现代中庆”20余年坚持扎根教育，经验使我们更加了解教育机构的实际需求,在系统设计伊始就提出了常态化录播、环境建设等多项先进理念，促成了中庆录播在行业内的领军地位。

在视频采集、跟踪探测、音频采集乃至增值应用等多方面形成了中庆特色。

二.1服务器级产品设计

在高端录播教室建设过程中，PC架构的录播工作站是当前的主流产品;

在中低端录播教室中，嵌入式产品则更有优势。

中庆公司在综合考察了普通PC架构录播产品及嵌入式架构录播产品后,根据录播产品特性，推出了服务器级录播专家R300，其核心录播工作站采用服务器级录播工作站-—JP100HD。

录播工作站是录播系统的核心设备，是集音视频采集、导播、编码、录制、直播于一体的高度集成化设备；

其承担整套系统的核心工作，对于设备的功能、性能、稳定性等都有极高的要求。

服务器级录播工作站JP100HD的推出，是中庆公司在教育录播领域的又一次重大创新。

产品的设计突破性的采用了全新的服务器构架和模块化的建设理念，具有性能高、运行稳定和极高的可扩展性的特点。

二.1.1核心运算模块

在125*95mm的主板上集成了普通电脑的所有功能。

通过使用核心运算模块，将通用功能继承于一个模块上，从而使系统开发者可以将精力集中到他们的核心竞争力和系统的独特功能上,可以在更短时间里开发出紧凑的高性能系统。

二.1.2定制专业机箱，内部模块化设计

专业为录播工作站定制机箱,机箱与内部组件,模块化；

便利扩展.内置两组高性能扩展模组，支持标准录播3路或6路视频信号的输入,最高可扩展支持20路信号输入；

机箱前置模组，支持热插拔硬盘及多功能读卡器；

散热风扇模组,可根据需要灵活增减风扇数量.

二.1.3服务器安全组件

采用服务器专用电源,保证系统持续稳定运转。

处理器采用Intel的嵌入式系列，同时配备双网卡及6路Sata接口,整体系统在稳定性、可扩展性等方面远超普通录播工作站。

二.2视频技术

视频采集是录播系统的根本所在,“现代中庆”在2009年率先推出了全高清系统。

该系统采用DSP、H.264等技术，在保证了视频高清晰度的同时,又不会给录播工作站形成过高的负荷，保证了整个系统的先进性和稳定性。

二.2.1全过程、全高清视频的拍摄

全高清并非简单的高清显示，它要求从全高清的拍摄开始，经过全高清的数字化采集、压缩、编辑、录制、传输等,到客户端解码播放最终显示，而全高清就是体现在这全部过程之中.

我公司的全高清录播机，为真正的全过程、全高清.并且支持1920×

1080分辨率的视频采集，并向下兼容1280×

720分辨率以及标清分辨率。

二.2.2VGA画面侦测技术

随着数字信息的不断发展,很多行业对VGA信号的采集需求不断提升,面对市场的迫切需求,VGA信号实时采集压缩卡它可以把输入的VGA模拟信号实时采集压缩,不用再增加额外的设备，既能保证信号的连续实时，又能保证清晰不失真。

在采集VGA信号的同时,随之而来的问题是何时将采集的VGA画面切换至主画面上，多数厂家在解决这一问题时采用数据线将教学PC与录播系统相连接,并需在教学PC上安装探测软件,这样也就限制了仅能够对固定PC的VGA信号进行采集。

“现代中庆”在VGA采集方面采用了VGA画面侦测技术，对采集的VGA画面进行实时分析对比,一旦画面有所变化，即刻通知录播系统将录制画面切换至教学PC，这一技术不仅适用于教学PC，也适用于数字展台等设备.通过这一技术，无需在教学PC与工作站之间加装信号探测线路，解决了多数厂家仅能针对固定PC进行VGA侦测的不足.提升了系统应用的灵活性和便利性。

二.3控制技术

如果将全自动录播系统形容成一个人的话,控制系统可谓是整个系统的“大脑”，控制系统的优劣直接决定了整体系统的实用度。

“现代中庆”在充分考察了教室授课情况后，设计了“空间网格技术"

（专利技术,专利号：

ZL200820123503.8），并在该技术中革命性的提出了“教师区”、“学生区”的概念。

系统跟踪定位准确,切换策略合理，基本达到人工拍摄的水平。

二.3.1空间网格技术

空间网络定位及跟踪技术,定位精度高，抗干扰性能强，教师与学生不需要佩戴和操作任何设施，探测、跟踪、切换策略综合（布局）考虑，总体设计,画面严谨周密,无垃圾镜头。

当前市场上的全自动录播系统的核心技术主要有两种：

空间网格技术和预置位技术.空间网格技术的核心理念是“跟"

，也就是不论目标移动到任何位置，摄像机均可以采用平滑跟踪模式对目标进行拍摄，保证目标一直处于画面的中央位置，录制下来的课程视频准确、流畅.而预置位技术的核心理念是“切”，其将整个教室划分为几个区域，当某区域出现目标时，摄像机将镜头切换至该区域.与空间网格技术相比，预置位技术主要有以下三个问题，一是无法保证目标一直处于镜头的中心位置；

二是当教师移动至学生区域后，无法保证对教师的平滑跟踪，只能采用全景镜头进行处理，对教学互动的细节记录不足；

三是对教室布局有严格要求，一旦教室座位发生位置调整,就无法保证对学生区的拍摄.

本系统原则上分教师探测区和学生探测区两种方式，各自形成独立的探测的区域，又相互支持.教师探测区可以弥补学生探测区的盲区，学生探测区也可以弥补教师探测区的盲区。

在画面切换的逻辑判断上又相互参考。

通过智能探测的定位,自动跟踪被摄目标和自动切换多机位画面。

可模拟人工操作的模式工作,自动拍摄并生成高质量的教学视频资源。

运用独特的空间网格化方式,跟踪机的各部分，根据景别对网格进行设置，通过坐标网格联系.探测部分将探测到的目标位置，确定在相应的网格里。

跟踪部分则按该网格的坐标移动摄像机。

切换部分也会依据位置参数,作为切换镜头的条件。

控制多台摄像机，采用坐标绝对定位方式。

每一个空间包含3个摄像机的上下、左右、变倍数据。

即景别和位置。

三个动作都有速度选择，可根据不同的要求使用不同的速度.这种空间网络定位及跟踪技术，充分考虑了学校教学的特点，从而对目标的跟踪更准确、更灵活，画面更流畅。

相较其它探测跟踪模式，空间网格技术对教室的布局没有任何要求。

一般来说，大多数跟踪技术仅能对固定的教室布局进行跟踪，一旦教室布局发生调整后，必须要技术人员重新调整跟踪设备，否则跟踪设备将无法正常工作。

而由空间网格技术搭建的录播教室可随意调整教室的布局，如下图所示，教室内部布局由长条桌改为六角桌,对原有跟踪效果没有任何影响，仍可保证教师和学生的有效跟踪拍摄。

二.3.2探测数据共享技术

空间网格技术，在设计探测和跟踪系统时，采用的是探测数据共享技术。

探测与控制摄像机由空间网格连接,不是一对一的，任何一台摄像机的任务都不是固定不变的,摄像机随时服从控制系统的调遣，既可以拍老师、也可以拍学生、也可以拍全景。

所以在实际应用中，老师在教室的前排讲课就用教室后面的摄像机拍。

老师在教室的后面辅导学生就可用教室前面的摄像机拍，拍摄效果自然流畅。

基于探测数据共享技术，目标在任何区域时，所有摄像机均可知道，系统可自由选择任意摄像机对目标进行拍摄，拍摄的镜头自然更加生动，全景镜头较少,垃圾镜头自较少出现；

探测数据独享的技术,目标只有在本探测设备的探测区域范围内时,相应的摄像机才可进行跟踪特写，否则就无法跟踪，只能采用全景镜头等模式弥补，其导致的结果就是，使用了大量的全景镜头而不是特写镜头，垃圾镜头较多，课程拍摄效果不够人性化等问题的出现。

二.3.3图像识别技术

中庆图像设别技术，定位精度高，抗干扰性能强,教师与学生不需要佩戴和操作任何设施,保证常态化教学，不需要使用有要求的桌椅，不受光线、声音、电磁等外在环境影响.

传统的图像跟踪技术采用精准定位技术，摄像头对演讲者采用”紧盯"

方式：

即使演讲者小幅度的转身、移动，摄像头也随之移动.过于频繁的移动，使得拍摄画面抖动过于频繁，录制下来的画面呆板、晃眼，完全不能满足高水准的拍摄需求。

我们的图像识别跟踪系统创造性的引入"

防抖技术"

，使得演讲者在可预见的范围内小幅移动时，自动跟踪系统仍能保持摄像头的稳定不动,尽可能在拍摄到演讲者画面的同时,减少摄像头的频繁转动，大大提升了拍摄效果的合理性、流畅性、稳定性.

二.3.4专业导播台

自动录播仅仅是针对大众化的课程拍摄,其核心跟踪策略完全按照普通课程设置，而对于一些需进行细节拍摄的特殊课程（如实验课）就不能到达拍摄需求了.针对这类情况，“现代中庆"

在走访了大量客户的情况下，专业针对教育研制了一款导播台。

不同于大型的专业导播台，该导播台操作简易,功能强大，电教老师乃至普通教师均可迅速掌握操作方式,为专业课程、精品课程的录制提供了有力的保障。

二.4音频采集

声音效果是录播课程质量的重要指标,一定程度上，声音效果比图像效果更加重要，对于声音系统的建设需要更加的专业和细致，“现代中庆”充分研究了授课环境的声学特性，自主设计开发了全场景自动调音台，配合强指向性话筒吊装设计实现了声音的完美采集，准确还原教学现场声音。

并根据学校的需求进一步提出了定向扩音等技术理念.

二.4.1智能侦测、定向拾音技术

单只话筒很难完成整个教室的声音采集工作，而多支话筒同时采集时,不但混响增加，环境噪音也在叠加，容易人为地产生声音的叠加问题,导致声音采集不清晰。

只开一个话筒能大幅度提高录音质量，还能降低对环境的要求。

对此中庆采用全场景智能调音台完成声音的采集工作.采集声音时，自动探测各话筒和主声场的距离，仅开启距离主声场最近的话筒，其他话筒关闭，当主声场位置发生变化后，相应的话筒自动开启，原话筒5秒钟自动无痕关闭，避免了内部噪音的产生。

二.4.2自动语音增益技术

教师在授课过程中多是不断移动的,因此讲话期间与采音话筒的距离也是不断变化的,对声音的采集也会产生一定的影响,如不进行处理，会发生声音忽大忽小的现象.自动语音增益技术就是不管声源远近,设备可对采集的声音自行调整，确保声音大小一致，录制的课堂视频声音自然流畅，完美还原教学现场声音。

二.4.3无痕开关

多只话筒通过只能侦测、定向拾音的模式采集课堂声音，必然会产生一个问题，那就是随着教师的移动，采音话筒会频繁变化。

而普通的话筒开关会产生一定的电流声，影响声音采集的效果。

本方案使用了话筒无痕开关技术，在话筒瞬时开启及延时逐步淡出的环节中没有电流声生成,避免了内部噪音的产生。

二.4.4资源云平台支持

全自动课程录播教室是一个前端的基础投入，后台的资源管理平台，将直接主导着各类的应用。

录制下来的资源是一些素材，素材的加工、整理，则主要依赖于资源管理平台,“现代中庆”在资源管理平台上投入专门的人力、物力资源，打造并推出中庆教育云平台，以提升全自动课程录播系统所创造资源的应用。

中庆的教育云平台，对用户而言是一个基础的视频资源展示的门户网站，可以将学校的优质资源对外展示，同时也可以在构建三级平台的基础上，将学校的优质资源推送到上级平台,以校—区—市等多种途径，逐渐形成校本资源、区本资源,乃至更高的市、省级的优质资源平台。

在中庆的教育云平台中，实现了人人通空间的理念，对于每一位教师、每一位学校领导、每一位教育局的相关教研人员、领导人员，都具备相应的空间，并在自己的空间下可以管理自己的资源、自己的所属下属、自己的教研活动等.更可以开展协同、协作、不断的完善教育的发展，并通过网络提升效率、降低日常的经费支出。

中庆的教育云平台采用模块化的理念，对于不同的应用，以不同的模块为主导,以基础应用为核心,逐步的完善用户对应用期望,在平台中，像名师课堂、主题教研、教师成长袋、网络培训、教学互动、教研互动、个性化学习、教育管理、视频会议等均采用模块的方式，便于用户的分级部署、按需采购。

第三章硬件系统建设

三.1综述

全自动课程录播系统采用固定式课程录播工作站，扩展探测或图像识别技术、跟踪、定位、智能策略等模块实现。

教学过程中,自动跟踪主机根据获取的各种探测信号、语音激励信号、中控切换信号、键盘鼠标动作等,采用科学策略进行综合智能分析,灵活准确的调度现场的摄像机、调音台等采集设备，保证拍摄主体，自动调节景别景深，实现课堂无干扰、无意识控制、无人值守的全自动智能录播。

三.2系统功能

三.2.1视频录制、播放

三.2.1.1自动跟踪

“现代中庆”全自动课堂录播系统中用于全自动拍摄的核心设备,采用先进的嵌入式技术，内置WebService平台,具有几百条策略及控制模式选择，是自动跟踪的智能设备,是专利技术的设备体现，负责接收并分析探测设备发回的数据，并根据分析结果，指挥摄像机进行跟踪拍摄.

为保证教学视频的录制效果,我公司系统提供Web化的访问平台，系统内置一批模板化的应用策略，并能由用户对策略进行更改和定制化操作。

其特点包括以下几点：

1、多种智能图像分析技术的汇聚,实现空间网格定位，识别精度高，抗干扰能力强，更安全更高效。

2、硬件ARM+DSP嵌入式架构，稳定可靠，标准1U设备，功耗仅5W.

3、“还原课堂”,最大体现教学理念，智能策略完全可以实现。

并且策略可根据教学不同模式定制策略让拍摄模式更加灵活。

4、自动跟踪和导播切换一体化系统，多重区域、多个目标、多级策略的综合模式。

5、硬件平台的教师、学生、板书模块化结构，模块可独立工作，也可组合工作,实现更加丰富完善的自动跟踪和导播切换效果。

6、宽静动，保证画面流畅稳定，不抖动，让画面更舒服。

7、基于对摄像机的综合精细控制,实现根据目标移动速度和动作幅度的智能景深调整，最大程度避免垃圾镜头，提升视觉感受。

8、支持灵活的多机位组合导播策略，可以根据需要启用学生全景和教师全景机位，采用丰富的全景导播策略，在教师或者学生特写镜头的移动推拉过程中加入稳定的全景镜头，全面提升录播画面的稳定感。

9、支持手动/自动切换控制，并且可在软件界面实现摄像机控制.

10、支持鼠标点击跟踪，在视频预览画面上点击需要跟踪的部位，摄像机自动运动到位，定位准确,控制精细，方便简单。

三.2.1.2手动导播

导播系统控制界面主要分为四大部分

A预监编辑区

实现录像过程中的预编辑功能，包括画中画、台标、字幕等设置,编辑完成后可双击切到右侧实际录制窗口，否则不会被录制;

B主播窗口区

是当前正在播出的画面和电影模式正在录制的画面，下方显示当前状态信息：

磁盘剩余空间大小、可录制时间.在磁盘状态上双击可直接打开录像文件的保存目录;

C录制设置区

实现对录像、直播的控制，画中画特效的设置，云台控制等功能；

D资源预览区

显示所有视频的画面，可修改通道名称，以及是否启用某路视频源；

如图所示：

C

B

录播系统控制界面

大小画中画左右画中画

对讲画中画全画面画中画

字幕设置台标设置

三.2.1.3VGA自动检测

VGA自动侦测的功能是当PC机的VGA画面发生变化时,录播程序自动切换VGA画面为主画面.目前VGA侦测大多采用的是截获键盘鼠标的动作来判断是否在使用PC，需要在PC上安装插件，并需要占用PC的串口，操作麻烦。

该版VGA侦测功能不需要在PC机上安装软件，也不占用PC机串口即可实现，但需要跟踪机配合使用，操作简单方便。

三.2.1.4单独输出电影模式画面

通过录播机的第二路显卡输出接口，可以将主播窗口画面输出到其它显示设备,实现电影画面的同步输出功能。

此版本的第二屏输出功能与之前版本不同，不必再修改配置文件了。

确认第二屏连接好之后，双击录播软件的主播窗口,点击确定之后即可实现第二屏输出。

当正在进行第二屏输出时，主播窗口的图像周围会有一个橘黄色的边框,关闭第二屏显示后橘色边框消失。

三.2.1.5PPT索引功能的实现

通过对PPT中大纲信息的检索，录像结束后在资源管理系统或本地播放器中播放录像文件是可以看到索引信息，并能通过点击索引信息快速定位到视频中的相应位置。

三.2.1.6电影、资源两种直播模式

此版本课程录播系统在云平台中开启直播的方式与之前版本发生了变化。

之前的版本是在登录云平台网站后在live页开启直播，此版本不必登录云平台开启直播,直接在录播软件界面点击开始直播即可,然后就可通过云平台观看。

具体步骤如下:

三.3系统构成

三.3.1图像系统

三.3.1.1全高清工作站

JP100HD是业内首款满足专业化生产需求的教学用高性能服务器级录播工作站,是现代中庆从事教学现场录制、直播工作以来，凭借多年的技术积淀，结合当前最先进的编码芯片、最新的编码技术、流媒体技术、网络技术，精心设计的一款录播类产品.它摒弃了传统PC架构的诸多不足,采用全新的模块化设计理念，具有高性能、高稳定性以及高扩展性的特点。

该全高清录播主机是功能强大的节目制作工具,可用于教学现场实况的录制、制作、直播.它具备多路高清视频、高清VGA的输入，高质量的视频切换功能、多流硬压编码器和流媒体服务器.

采用压缩比高、码流小的H。

264编码格