XX学校全自动录播系统解决方案.docx

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XX学校全自动录播系统解决方案

XX学校全自动录播系统解决方案

一、背景

科技进入二十一世纪，信息技术正以惊人的速度传播，计算机文化使得现代学校中的传统教育受到强烈的冲击。

“粉笔和纸张”固有模式的传统教育体系受到了时间和空间的极大限制，已不能适应基础教育的需要。

以计算机和网络为支撑的教育现代化是我国教育发展的必然选择。

目前，计算机多媒体正渗透着教育行业的各个角落，它将极大的提高人们的工作效率，改变人们的生活面貌。

高性能的校园多媒体系统目前已经成为衡量学校能力和水平的一项必备的硬件设施。

校园直播录播点播等视频系统已经成为校园的必备教学系统，视频系统的灵活性、实用性已经成为当今校园提高教学质量的优势法宝。

那么，如何让我们的学校具备使用先进的数字化视频教学能力，如何让我们的学生能够客观直接的找出自己的不足，从而进行即时学习、改进、提高，让我们的教师的视频课程能够大范围的交流探讨，让我们优秀的教学资源存储并二次利用呢？

目前的视频系统功能大都集中在视频的录制和回放等功能上，通过对教育界专家学者和一线教师的调研，我们认为在当前智慧化校园发展进程中，必须采用更加智能化的视频平台解决方案才能适应现在教学活动的需要。

新的视频系统必须具备：

采集、录制、存储、实时直播、智能导播、后期编辑、打包入库、点播、推送、资源管理等全面智能化的功能的才能让我们的校园学习和教学活动更加智能化。

智慧化校园视频录播系统是目前最受欢迎、最便于使用、效果最理想的教学系统。

他是一整套完整的数字化校园视频录播系统解决方案，用于帮助校园的建立、替换或集成视频录制、存储、视频教学、视频会议、视频资源展现、视频资源管理的应用平台。

二、需求分析

基于以上背景所产生的问题，加上充分调研各学校教育技术部门专家和一线教师的前提下，我们认为在校园信息化进程中，必须采用新模式的学习平台，合理设计无人值守直播录播点播模块，实现视频教学案例的评价，并且在此基础上，实现教学资源的整合及再利用，由此我们提出全新的视频解决方案，即“全自动录播系统”解决方案。

它将采用以下的解决办法：

1、使用标准化的产品，包括标准化的硬件、软件、应用，从而提供简单可靠、易于维护和部署的管理，便于扩展和升级的基础架构。

在降低投入成本的同时增强我们系统的适用性。

2、依托清华大学图像识别技术，开发出“智能录播直播点播视频系统”，基于先进的图像识别技术结合全自动导播技术和多功能录制系统，协同摄像机、拾音麦克等现代视听设备，打造全自动、高质量的多媒体教学和录制环境。

减轻了摄像人员、后期制作人员的工作强度。

同时实现了直播、点播、评价、互动、推送等功能，使教学研究更加方便快捷。

3、针对现有设备和资源利用不足的情况，更多是因为设备的使用复杂程度和灵活性低造成的，而“智能录播直播点播系统”则充分考虑了易用性和灵活性的特点，全程无人工干预操作或低人工干预操作等全智能化的视频系统，杜绝操作困难以至于造成设备利用率低的问题。

智能直播录播点播系统的建设其目的就是在建立学校录播系统的同时搭建一个资源丰富的视频教学平台，该平台提供给学生和教师即时的学习活动和教学活动，可以帮助实现和完成以下目标：

●完成国家要求的精品课程、学校优秀课例、优质课程的录制。

●建立区县、学校优秀课例资源库，丰富资源内容，促进资源建设。

●通过直播、录播、点播增加教学和教研手段；

●加强教师自我学习、自我反思、自发研讨的意识；

●建立互动平台，促进教师交流，共享教育资源；

●建立自主学习平台，供学生自主学习，共享优秀教师资源。

该方案特别适用于以降低校园总体应用成本、简化教学方法、提高教学质量、加大资源利用率、改善教学水平的业务需求。

它适用数字化校园灵活多变的特点，可以为不同的校园

量身定制开放的多厂商基础架构环境以满足校园特定的业务需求。

该系统将涵盖智能数字视频建设的所有工作，从视频中心的物理合并、硬件整合、数据整合、应用整合、资源共用上，我们深入了解客户的业务需求，针对客户的不同情况划分为不同的阶段，提供有针对性的实施方案，并将统一协调各类资源，确保视频平台的高可靠性和高灵活性，确保视频系统与学校发展的完美结合，真正满足智慧校园建设需要。

它将影碟机、多媒体计算机、多媒体视频实物展台、多媒体投影机等先进的视听设备以及其他可遥控设备（如电动屏幕、电动窗帘、灯光等）进行整合，构成现代化视听教学及录制环境。

系统由教师根据执教内容集中控制，能实现对各种设备常用功能的控制和切换操作，使教学的内容生动化、形象化和具体化，克服了以往呆板的灌输形式，学生对于声像并茂的教学方式更易于领会和接受。

系统充分发挥了现代教学设备对提高教学质量的作用，缓解了教师的劳动强度，大大提高了设备的利用率，同时也方便了各校教师的专业技能的提升和业务的交流。

本系统适用于各类学校进行多媒体教学、精品课程制作、课程直播、点播、学术交流、课件制作，课程分享等工作。

三、系统构成

智能云录播整体解决方案包括方案设计、软件、硬件、装修、项目实施和售后服务构成。

1.设计原则

1、先进性：

遵循先进的设计思想，展现系统对直播、录播、点播的智能科学性，体现视频资源管理的先进性、科学性。

2、易用性：

方案设计合理，并且容易使用、操作简便。

并应充分考虑利用各种资源，人机界面友好，能使用户最方便地实现各种功能。

3、可靠性：

方案的设计、选型、安装、调试等各环节进行统一规划和分析，确保系统运行可靠；具有容错功能，管理维护方便；整体系统软硬件设备具有高可靠性，具备长期稳定工作的能力。

4、开放性：

在满足安全可靠和实用的前提下，系统设计应采用开放技术、开放结构、开放系统组件和开放用户接口，具有良好的灵活性、兼容性和可移植性。

5、智能性：

减少用户操作干预，缩减维护成本，将人力资源的投入减少到最低，最大化的实现自动的采集、录制、转换、存储和资源入库等工作。

2.软件部分

此方案根据广播级演播室和广播采编存储网络标准，采用严格化、系统化的视频直播录播点播建设方法，帮助用户建立、替换或集成视频的录制、直播、点播、资源管理，资源推送，以降低成本，简化视频系统和资源的管理流程、提高校园视频服务水平、增强教学活动的多样化以满足用户的实际教学需求。

本系统采用模块化结构，系统可以被划分为以下几个子系统，如下图：

⏹音视频采集系统实现教室内视频与音频的采集；

⏹图像识别系统主要实现教师的自动跟踪和学生的定位；

⏹智能导播系统用于课程录制过程中教师、学生、教用电脑图像的智能切换，并实现带特效功能的智能导播；

⏹录制系统实现课堂情况的实时录制；

⏹直播系统实现课堂内容的网络直播；

⏹自主学习平台实现录制课程的点播，在线观摩、研讨以及学生在线学习、测评。

六个子系统和一个多级别资源库相辅相成，共同构建起网络课程直播、录播、点播、存储、推送系统，其功能划分结构合理、部署简单、使用便捷。

智能录播主体分为以下几大子系统：

2.1图像识别定位系统

图像识别定位系统分为教师跟踪系统和学生定位系统两个子系统。

a）教师跟踪系统

教师跟踪系统具有出众的跟踪性能，无论是教师在上课时快速走动还是板书等，系统均能准确无误的采用不同策略自动变焦自动跟踪拍摄，整个跟踪过程连续、稳定、平滑，画面输出非常稳定。

系统完全采用无人值守的操作模式，跟踪工作过程无需人为干预，上课的教师只需按照通常的上课模式进行正常教学活动即可，无需佩戴专用跟踪设备来完成跟踪拍摄，从而消除了教师的不适应感，使其更加专注于教学活动。

跟踪策略：

A、当教师在教室内走动时，系统自动跟踪近景；

B、当教师不走动时，系统自动特写拍摄；

C、当教师区域有多人时，系统自动进行讲台区域全景拍摄；

b）学生定位系统

学生定位系统能够自动实时对正在发言的学生进行定位并采用特写拍摄。

当学生通过站起来进行发言或回答问题时，学生定位系统将自动的调用学生摄像机对正在发言的学生进行定位并采用特写镜头进行拍摄，学生发言结束后，系统自动返回教师跟踪系统。

学生跟踪同样采用图像识别技术，不需要使用红外或任何感应器，真正做到常态化上课。

整个系统自动完成对学生的定位，无需手工干预，能够完美的对所有细节进行拍摄，不错过任何发言学生；整个系统自动完成对学生的定位，无需手工干预，能够完美的对所有细节进行拍摄，不错过任何发言学生；跟踪系统不受声音、电磁波、红外线、光线等外在的环境影响，抗干扰能力强；当学生起立回答问题时，学生定位系统自动定位起立学生同时进行特写拍摄，学生回答完毕，系统自动返回到教师界面；当有多位学生同时回答问题时系统自动切换至学生全景画面。

图像识别系统是实现全自动录播的关键子系统。

该系统使用自动化控制理念和技术，通过一系列周边产品、通讯控制和智能策略，实现了教师摄像自动跟踪、学生摄像自动定位、场景自动导播（信号切换）三大自动化录播功能，加上智能集中控制子系统对设备的一体化管理、控制，可以完美实现课程录播的自动化、智能化、常态化。

图像识别跟踪优势：

1）真正常态化教学：

教师无须佩戴任何感应器即可达到自动跟踪的目的。

2）画面丰富：

当一个人（教师或学生）在讲台附近时，拍摄此人的特写画面，当多人在讲台上时系统可自动切换到中景，讲台上的学生、教师及板书都可以被拍摄下来，当讲台上没有人时，自动拍摄全景画面。

3）学生板书：

当教师离开讲台，到学生中间时，并且请某个同学到讲台时写板书时，系统将拍摄学生的板书画面，并且当学生在讲台上走动时，摄像机将自动跟踪此学生。

4）画面稳定：

跟踪对象在小范围内走动时不会触发摄像机转动，使得观看画面者有较高的观看舒适性。

5）不受教室环境限制：

不用于红外技术，因此不受光线的影响，即使教室内有阳光直射进来也不影响跟踪效果。

2.2智能导播系统

智能导播系统集传统自动录播系统的导播功能和特技切换台功能于一体，具有多媒体数据（视频、音频、VGA、文本、图片等）实时切换与录播功能的系统软件，实现了调音台、切换台、字幕机等传统硬件录播系统的主要功能。

主要用于课程录制过程中多个场景及多路视频信号源、视/音频文件和计算机画面之间的自动切换，系统随教学活动的变化智能选择切换策略，并实现带特效功能的智能导播；高清型智能导播系统支持高清摄像机信号。

智能导播系统在整个系统中负责完成教师、学生、计算机画面等多个场景的切换。

本系统可全自动完成，也可以手动完成。

本系统采用了大量智能策略，尽量做到切换合理、丰富，能在恰当的时刻将画面切换到需要的场景，准确表达教师的意图，学生的需要，智能化与人性化的完美结合，更加贴近人工导播。

主要功能

输入方式支持9个输入通道，每个通道可以添加多种视频源；

设备输入:

支持通过高清采集卡，接驳各种硬件设备:

云台摄像机、广播级摄像机、音视频服务器、影碟机、视频展台、卡座等；

文件输入:

支持各种格式的文件输入,WMV/RealMedia/Mpeg4/Mpeg2/AVI等。

特效导播

字幕：

支持自动字幕和手动字幕两种字幕发布方式；

切换：

支持画中画、卷页、溶解、淡入淡出等特技效果；

LOGO：

用户自定义添加图片/文字logo、台标、角标等；

预览：

在切换所有信号输出前可进行预览收看。

音频导播

系统提供多种音频导播策略，可以实现实时背景声音，以及师生互动，音频的切换：

如切换至教师视频时只有教师的音频被播出，当切换至学生时，只有学生的音频被播出。

摄像机控制

系统可控制基于Pelco-D、Pelco-P协议的云台摄像机；

触控式导播

系统配用触摸式显示屏，通过触摸屏可直接添加字幕、切换通道、触控点击跟踪等操作。

通过中控面板上的通道按钮可快速切换视频通道，以及设定为自动和手动导播切换。

高清智能导播

内置高清输入接口（模拟分量、HDMI、SDI），实现高清信号的切换和输出。

2.3音视频采集系统

音频系统主要实现教师授课时的语音信号和学生上课时回答问题或讨论的语音信号通过调音台或混音器全息采集下来，并实时传送至课件录制系统完成课件实时录制。

视频系统主要把教师、学生的视频影像采集下来，通过导播实时传送至课件录制系统完成课件实时录制。

音视频系统均可达到相应的广播级音频录制标准及全高清视频采集标准

2.4多功能录制系统

录制系统将导播系统传输过来的音、视频信号录制下来，非常简单的生成有音视频和电子文档的流媒体课件。

可以非常简单、方便地把整个课堂情景实时录制下来，生成有音视频和电子文档的流媒体课件。

并且压缩率很高，能够实现动态的捕捉，自动生成文字索引等功能。

丰富的录制模式

系统可支持三种不同的录制模式，即三分屏模式、电影模式、画中画模式，并可通过通用的播放器及非线编软件实现课程的播放及编辑，极大方便视频文件的传阅。

同时支持多文件的资源录制模式，即教师视频、学生视频、音频、教师计算机等多个输入信号源形成多个文件，方便后期制作。

功能特点

Ø全实时采集与编码

实时采集的图像与声音，并进行实时压缩。

在同等质量情况下，文件占用磁盘空间小；屏幕部分采用自主开发的压缩算法，具有图像质量清晰，压缩比高的特点。

Ø动态屏幕捕获

将计算机屏幕内容，包括鼠标运动、电子白板内容等完全录制下来。

Ø自动生成文字索引

具有方便的实时索引编辑、添加及PPT索引自动生成功能，自动生成的PPT索引可实时编辑。

Ø自动编辑

可自动添加片头、片尾以及LOGO标志，整个录制不再需要后期制作，片头、片尾图片和内容可任意编辑。

Ø标准化

符合国家精品课程录像标准。

Ø简单易用

录制过程简单易用，老师只需要点击上课即可开始录制，点击下课即可停止录制。

2.5直播系统

直播服务器放在学校的网络中心或电信的数据中心，直播服务器从录制服务器取得音视频以及VGA信息发送给用户，实现视频实时直播功能。

通过IP网络，例如：

局域网、互联网、卫星网，将课堂内容直播出去，课堂内容包括音频、视频以及VGA内容，接收端通过IE浏览器即可收看直播课堂内容。

系统结构

直播系统可以在课件录制的同时通过网络将课堂内容直播出去，课堂内容包括音频、视频以及教师计算机屏幕内容，接收端通过IE浏览器即可收看课堂内容。

系统可支持多教师同时直播，如下图：

功能特点

1、动态屏幕直播

能够将计算机屏幕内容，包括讲稿、Flash动画、鼠标运动轨迹、电子白板等内容流畅的直播到客户端。

2、直播图像与语音

实时直播教师的图像与声音，并保持与屏幕的同步性，适合于多种网络环境下的直播，即使在极小的网络环境下也能收看直播。

3、基于Web的课堂直播

学生用InternetExplorer浏览器即可收看直播。

4、自动化程度高

服务器端自动化程度高，完成初始化后，无需其它操作，自动启动直播。

客户端自动化，无需任何操作，通过服务器端直接控制客户端收看直播。

5、其他特点

a）B/S架构，架设简便，维护和升级方便。

客户端打开网页即可访问，无需用户安装任何客户端或插件，完全避免了病毒和流氓软件的隐患，易于被网络用户接受。

b）可配备专业视频服务器集群，均衡负载，全面确保视频直播的清晰流畅。

c）系统采用先进的互联网多媒体数据压缩算法，信号失真率小，视频语音的远程传输效果清晰。

使用者可以根据自身带宽情况对传输模式做动态调整，确保不良网络状况下的稳定效果。

d）多重权限，可对不同的直播视频做不同的权限设置。

2.6点播平台

上述系统实现了实时录播、点播功能，而我们录制的视频更重要的是需要共享出去，实现教学管理研究、教师自我发展、教学资源建设、对外展示交流、学生课外自主学习、微格教室，因此我们提供了一站式平台来实现。

为了更好的存储和便于点播使用管理，对所有录播教室需要一台集中式服务器，进行点播服务的管理和教学视频的存储。

点播

录制系统录制后自动上传到点播系统，供教师、学生在普通PC上能通过WEB（IE）浏览器进行多种形式的点播，收看端无须安装特殊软件，收看者自主缩放、切换画面，快进、快退课件。

课程权限管理

管理员可给不同的用户设置不同的用户名、口令以及权限，包括登录权限、接收直播权限、点播权限及观看评语信息等权限。

课程分类、检索

系统可对录制下来的课程资源按照院、系、学科、课程等进行分类，方便后期点播调用。

同时，用户可根据讲课教师姓名、课程名称、章节索引名称等内容对资源进行关键字检索，能通过关键字直接查找并播放相关章节的课程。

微格教学

微格教学（Microteaching）通常又被称为“微型教学”，它是由美国斯坦福大学艾伦（D.Allen）教授等人创立的一种利用现代视听设备（摄像机、录像机等），专门训练学生掌握某种技能、技巧的小规模教学活动。

微格教室是在装有电视摄像、录像系统的特殊教室内，借助摄像机、录像机等媒体，进行技能训练和教学研究的教学环境。

一般用于师范院校的学生和在职教师教学技能训练的模拟教学活动。

教学观摩

资源推送

资源推送系统可以根据登录用户的身份和检索记录等信息，自动判断该用户目前在寻找的资源类型、标签等内容，推送系统自动分析判断后将有关的资源自动推送到用户的个人中心供用户选择，避免了用户耗费大量检索的时间寻找资源。

用户在系统中停留的时间越长操作越多，推送系统对用户资源需求的判断会越准确。

排名点评

智能录播系统支持视频时间点的点评功能，同时支持点评索引与资源点评排名。

当观看者在观看过程中发现问题，需要点评时，可以直接回复，系统将记录点评内容及所对应的时间点，其他观看者点击索引，直接观看点评内容及对应的视频。

系统可以对于资源点评的数量进行排名处理，在前台统一展现。

系统还可以根据不同的需求将课程加入评分、评级等规则，对已有的课程进行评分、评级排名处理。

智能录播系统还可以按照评分和评级的排名机制将优秀的精品视频从大量的资源库中分离筛选出建立精品课例。

资源管理

录制的课程和通过其他系统整合过来的资源均通过资源管理系统进行统一维护管理，在资源管理系统中可以根据不同的类别和属性将资源和课程添加分属标签、设置推荐、分类归档等操作。

资源管理系统还承担着，资源利用率,资源热度等资源情况的分析工作，可以将资源根据浏览量、发布数、好评率、评分分布、人员统计、推荐统计等汇总分析。

录播系统可以与智慧校园中相关平台联通互动，实现资源的即时共享、生态循环，进而升级录播系统的录播直播点播功能，实现资源本质意义的升华和发展。

录播系统关联的中心分为三大类，管理服务中心、教学应用中心、学生学习中心。

通对对录制课程属性的设置，自动推送到三大中心，实现直播、点播调用。

同时，管理者、教师、学生、家长又可根据课程属性搜索到想要了解的会议视频、课程视频，即时共享优质资源。

管理服务中心包括门户网站、数字图书馆等子系统。

门户网站即时对外展示的窗口，也是对内教育的平台。

录播系统可以根据录制课程的属性将教育局、学校会议类视频推送到门户网站，实现直播、点播，从而加强会议精神，实现内外深化影响。

数字图书馆不仅囊括了丰富的图书资源，也可以积累本地教育教研过程中产生的宝贵课程。

录播系统将教育教学类视频自动推送到数字图书馆系统中，分类推荐，丰富知识宝库。

教育领导、教研人员及学生都能够即时领略专家风采、享受优质课程，推动资源的优质共享。

教育教学中心包括资源服务平台、课例打磨平台、网络教研平台、教师培训平台。

资源服务平台一方面提供了与教师教学息息相关的丰富的教案、课件、课例、素材等资源，另一方面也准备了广阔的建设平台鼓励本地资源的建设发展。

录播系统根据资源的属性设置，通过审核后的精品课程，根据学段、学科、版本、册别、章节、知识点、类型的细致的设置被推动到相应的目录中。

并通过资源的评价机制，实现精品课程的推荐与展示。

同理，课例打磨平台、网络教研平台、教师培训平台中每位用户的个性化操作都会被系统自动识别、智能分析，并通过智能分析的结果驱动录播系统产生的视频资源个性化推荐到用户的空间中，实现因材施教、个性指导。

用户也可以自主定制关注的直播及点播视频资源。

学生学习中西包括网络课程平台、自主学习平台、班班通互动课堂。

学生在各子系统中的操作能够被系统智能分析，并驱动录播系统实现视频的智能推送。

在网络课程平台中，学生可以通过讲师姓名、课程名称搜索到关注的课程，同时还可以参与课程的评价、讨论、提问、推荐等，无论是身处市中学校还是偏远农村学校的学生，都能够通过网络学习到优秀教师的精彩课程。

同样自主学习平台、班班通互动课堂同样秉承了智能分析、自动推荐的机制，让无论就读哪里的学生享受同样的优质教育。

录播系统是教育的眼睛，三大中心是教育的核心，眼睛将美好的教育通过中枢传送给核心，核心又通过指令将美好的教育推送给教育中的各个角色，因此形成了生动智慧的教育人。

2.7视频资源库

音视频采集系统采集的视频和音频自动传输到平台资源库中，建立资源目录，供用户浏览使用，使用者可以对该资源进行推荐、评分、收藏、下载、打点评论等多种操作。

2.8产品优势

本方案在能够充分利用学校现有的硬件资源的前提下，应用先进的多媒体技术，将教师授课实况、授课课件、学生场景等全自动的录制下来，生成优质的精品课程。

整个过程简单、自动化程度高、无需人工干预。

同时能够提供课程管理平台，实现教学研究、自主学习的目的，达到精品课程录制，精彩资源智能推送等功能。

图像识别与其它跟踪系统比较

比较指标

超声波

红外

图像分析

定位效果

角度90度左右，有盲区

角度受限，有盲区

三个摄像机拍摄整个教室基本无死角

抗干扰性

不容易受干扰

太阳光，热光源都会差生干扰

不易受干扰

环保

长期使用，对身体有害

环保，无副作用

环保，无副作用

实施步骤

复杂，安装接收和发射器。

需要在教室两侧及黑板下面安装红外发射条。

只需要安装图像识别小型摄像机

产品升级

重新安装实施，甚至要破坏原来装修。

重新安装实施，甚至要破坏原来装修。

容易，更新主机程序即可。

智能导播与传统导播系统比较

比较指标

智能导播

传统导播

通道数量任意设置

是

否

远程导播功能

支持

部分产品

支持

通过视频变化播件，支持展台、激光笔的自动识别

是

否

自由定义的多视频叠加功能

是

否

随意的界面配色方案

是

否

PPT内容自动叠加入主视频

是

否

非常丰富的切换特效及3D特效

是

否

方便的多语言切换功能

是

否

支持任意设置的自动导播规则

是

极少数产品

实时录制与其它录制系统比较

比较指标

课件实时录制系统

其他课件录制系统

屏幕采集帧率

30帧每秒

30帧每秒

图像质量

非常好，采集传输整个过程都是数字信号

较好，经过了2次AD转换

自动生成索引

可以

不能

存储便利性

生成课件非常小，易存储

生成课件大，不易存储

后期制作功能

带简单的课件编辑功能

不带制作功能

传输距离

无限制

超出30米图像衰减严重

屏幕分辨率

无限制

最高支持1600×1200

安装部署

需要在教师电脑装软件

不需要

成本

低廉

昂贵

智能化录播，支持无人值守情况下的全自动课程录制，释放了大量管理人员繁重的工作，减少了人力资源的投入成本。

合理设计无人值守直播录播点播模块，实现视频教学案例的评价，并且在此基础上，实现教学资源的整合及再利用。

应用集成，消除冗余，降低系统成本。

数据资源整合可以减少服务器和网络设备的数量，集中存储，建立统一的环境。

决策者可以实时获取有价值的资源利用数据，从而在成本节约的情况下获得应用的灵活性。

视频的采集整理、入库存储等功能大大丰富了校园的资源库建设，节省了校园精品课程的持续投入，资源建设进入一个良性循环过程。

3.硬件部分

3.1音频系统

由枪式指向性吊麦、全场景自动调音设备、智能反馈