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1、VCOM高清录播教室解决方案郑州威科姆科技股份有限公司二零一四年二月目 录1项目背景12设计原则13设计标准24系统介绍34.1系统概述34.2系统架构44.3录播系统44.3.1音视频录制系统54.3.2声音采集系统54.3.3扩音系统54.3.4跟踪控制系统64.3.5导播控制系统64.3.6资源编辑系统74.4系统功能74.5系统特点85系统应用105.1精品课程资源建设105.2名师网络公开课105.3课程观摩116扩展应用116.1录直播管理系统126.2录播服务系统157班班通平台对接方案177.1资源管理系统对接177.2备授课平台对接187.3平台硬件对接188方案特点189配
2、置预算201项目背景从1999年起，校园信息化建设开始兴起，局域网、城域网、计算机教室等热潮不断兴起。技术上的创新与进步，客观上推动了教学辅助手段的进步。进入21世纪，随着PC、笔记本类设备不断普及，师生对计算机类设备的操作应用水平不断提高。同时网络技术的普及应用使物理、空间上的距离不断缩小，从而使优质的教学资源能够让更多的师生共享。共享优质教学资源，实现公平教育，力推网上自主学习，使得课程录播教室的建设成为一种新的潮流。教育部关于精品课建设的要求及政策，极大地推动了录播课堂相关设备与技术的发展。近两年，国内职业学习的实训教室以及普教中应用水平较高的中小学，也开始课程录播教室建设。从发展的趋势
3、来看，课程录播教室的建设正在不断深入发展之中，其前景广阔。随着“校园信息化”工程的顺利实施，各中、小学校的教育教学工作将彻底打破教室、教师、校园的界限，实现局域、城域无界限。校校互通、班班互联、资源共享、在线课堂,这将进一步推动我市教育信息化向纵深发展，为课堂录播系统的全面推广打下坚实的基础。班班通课堂录播系统的实施将充分发挥学校的先进教育设施和学科骨干作用，加强学校先进教育理念和方法辐射力，对推进学科教学质量的评估与分析、增强校本教研建设、促进教师专业化发展等方面发挥重要作用。2设计原则项目的整体方案设计将遵循以下基本原则：1) 先进性：先进的设计思想、网络结构、开发工具，市场覆盖率高、标准
4、化和技术成熟的软硬件产品。2) 灵活性：采用积木式模块组合和结构化设计，系统配置灵活，满足学校逐步到位的建网原则，使网络具有强大的可增长性和强壮性。3) 发展性：系统设计满足用户发展的需求，实现低成本扩展和升级的需求。4) 可靠性：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，并具有防止误操作等行为对系统造成的破坏。5) 实用性：方案设计符合国际相关标准和技术规范，并且容易使用、操作简便。充分考虑利用各种资源，人机界面友好，能使用户方便地处理各种业务。6) 开放性：在满足安全可靠和实用的前提下，系统设计采用开放技术、开放结构、开放系统组件和开放用户接口，以利于系统的维护、扩展升级及
5、良好的灵活性、兼容性和可移植性。7) 兼容性：系统建设具有良好的兼容性，能够充分融合班班通现有系统。3设计标准1) 网络设计和网络设备符合以下标准： IEEE802.3 10Base-T网络标准； IEEE802.3 100Base-TX快速以太网标准2) 通讯协议标准 网络层和传输层TCP/IP协议并兼容IPX协议，支持PPP和SLIP/MPLS协议。3) 软件开发标准 GB8566-88计算机软件开发规范 GB8567-88计算机软件产品开发文件编制指南 GB9385-88计算机软件需求说明编制指南 GB9386-88计算机软件测试文件编制规范 CMMI3级软件成熟度模型4) 布线和电气安
6、装标准 GB/T50311-2000建筑与建筑群综合布线工程设计规范 ANSI EIA/TIA607民用建筑通讯接地标准 ANSI EIA/TIA-568A商务建筑布线标准 ANSI EIA/TIA-569A商务建筑通道标准 ANSI EIA/TIA-606商务建筑布线系统文档建立标准 EIA/TIA TSB-67商务建筑布线系统测试标准 GB50254-50259-96电气装置安装工程施工及验收设计规范 GYJ125-86厅堂扩声系统声学特性指标标准 GB6510-8630MHz-1GHz音频和视频信号电缆分配系统 GBJ有线电视广播系统技术规范 民用建筑电气设计标准4系统介绍4.1系统概述
7、课堂录播系统集视音频编解码技术、网络流媒体技术、人工智能和自动控制技术于一体,将授课电脑VGA信号、老师授课和师生互动场景以及课堂板书等进行多种模式的整合录制，生成多媒体教学课件。它将教学理念、教学手段和教学设备相结合，实现课堂教学活动全面完整的再现，形成常态化、自动化、智能化的课程资源建设和应用平台。同时，系统可实现基于网络环境的课堂直播，保证高清晰的课堂画面和音、视频精确同步的实况效果。系统生成的高质量视频素材文件又可以通过资源编辑系统进行后期编辑，丰富班班通资源库，促进资源建设和共享。基于录播服务平台，面向全市范围内的教育机构、学校、教师、学生提供课堂直播服务，开展教师教研及培训活动，提
8、升教师教学水平；对学生同步课程辅导，促进学生学习兴趣和自主学习能力。4.2系统架构课堂录播系统架构图4.3录播系统录播系统由音视频录制系统、声音采集系统、跟踪控制系统、导播系统等组成。录播教室系统示意图4.3.1音视频录制系统音视频录制系统由嵌入式录播服务器及摄像机组成。4.3.2声音采集系统声音采集系统由拾音、扩音系统及音响组成。本系统通过全场景调音台，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，实现了教师、学生不需佩戴传递拾音设备的情况下，获得高质量采声效果。声音采集系统示意图 拾音系统在师生互动性很强的教学现场，要如实地记录教师与学生之间的对话，就需要采集到高质量
9、的声音。而在学生声音采集方面困难较多，如学生的座位很分散、由于多种原因回答问题时声音普遍很小、全体发生时声音又很大，这些都是很难协调的矛盾。通过拾音技术上的创新和突破，实现了教师与学生都不使用无线话筒的前提下，同样能获得很好的声音效果。4.3.3扩音系统根据录播教室的使用情况，语言是主要的声源，录播教室中采用均匀声场设计。4.3.4跟踪控制系统在教室安装图像探测摄像机，引导控制摄像机摄取站立回答问题的学生画面，引导控制教师摄像机摄取教师讲课时的授课画面；图像探测摄像机引入录播主控机柜中的自动跟踪主机。本模块的主要核心设备是自动跟踪主机和探测器。 自动跟踪机采用嵌入式架构的硬件设计，独创的空间网
10、格定位及跟踪技术使得系统跟踪准确、连续、不间断；内置开放的智能机制和策略，确保系统能够驱动摄像机模仿人工拍摄，丰富录制的手段和效果。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，自动跟踪被摄目标和自动切换多机位画面，自动拍摄高质量的教学课件。在此套系统中，运用独特的空间网格技术，根据景别对网格进行设置，当探测部分探测到目标位置后，即可确定在相应的空间网格里，跟踪主机则按该空间网格的定位移动摄像机（包括转动角度、拉伸镜头等）。跟踪主机中的策略也会依据位置参数，作为切换场景的条件。4.3.5导播控制系统导播系统进行录制时的画面操作控制，以及老师讲课，学生听课和课件画面的实时切换。导
11、播系统界面4.3.6资源编辑系统资源编辑系统实现录制资源的后期处理，操作简便快捷；具有裁减、合并、片头、片尾、台标、字幕、画中画、特效等功能，实现多种格式的转换；支持项目机制，集中编辑后，选择空闲时间批量生成。4.4系统功能l 全自动多场景录制根据教学实践中的各种情况，系统内置各种智能策略，通过智能策略的控制，系统能自动识别教学过程中的各种关键环节（教师板书、使用教学课件、与学生互动、学生上讲台板书、多个学生同时回答问题等），依据动作自动切换场景，进行全过程、全场景的无人值守自动录制。 l 常态化录制过程 录制时教师、学生不需要佩戴任何东西，不需要参与任何与录课相关的操作。声音采集采用吊麦方式
12、，使用多个强指向性话筒，合理分布、室内任何位置的拾音平均且清晰、录制后的的课件保持同样的效果。学生摄像机跟踪时，学生只需起立，无需按任何元器件，包括手持无线麦克等，也不需要在座椅上安装其他任何感应元器件，以免受到座椅移动、损坏等问题造成无法正常录像。系统对教学实践中的多种典型转场环节（从讲课到板书、操作电脑、教师走进学生中、师生互动、一个或多个学生回答问题、学生上台板书等等），都能自动切换场景，实现全自动录制。l 录制格式录制结果是Flash标准流媒体格式输出，格式为FLV。采用H.264算法，支持VOD平台发布，通过Microsoft IE浏览器或通用的流媒体播放器播放。支持免插件、免安装I
13、E直播和点播。l 直播模式录播系统在录制的过程中可自动地将现场画面进行网络直播，远端教室可用IE浏览器直接收看。在多镜头和多视频设备同时工作时，可以只输出显示一个最符合用户要求的画面，也可以输出三分屏画面，由用户决定收看其中一路。l 黑板板书录播系统可以在教师板书的同时，按照需要对教师和板书进行定位录像，黑板上的8cm8cm里面的字体能清晰的被反映。l 录像效果系统配置3台摄像机，自动跟踪拍摄主体、根据策略自动切换镜头。摄像机分别用于教师场景、学生场景等摄录。摄像机应具备角度、景深、焦距等的手动调节功能。l 录制图像切换本套全自动课程录播系统，不仅提供全自动的录制模式，还提供手动控制的录制模式
14、。在自动状态下，所有视频、音频、课件资源的切换可以根据策略自动进行。4.5系统特点l 多种录制模式，满足不同场合需求 电影模式遵从人的视觉习惯，以课堂授课过程为主线，将课堂现场的多路视频信号和VGA信号按照发生的时间顺序，通过手动或自动切换，输出一个单流单画面的流媒体进行录制或网络直播。有机整合教师讲课、学生互动、课件展示、板书等授课实况，有效降低了网络带宽占用，便于网络应用和传播。 资源模式（多分屏模式）将课堂现场多路视频信号与VGA信号，分别实时采集压缩成多流多画面的流媒体，多路视频分别录制成独立文件，也可以直接打包成一个文件，支持网络直播；更可以高码率提供高质量视频素材文件，方便用户后期
15、编辑。 电影资源模式同步录制电影模式和资源模式同步录制，即同时录制生成一个单画面的电影模式文件和包含多个文件的资源模式文件夹，便于课程资料的保存备份，尤其是当电影模式文件需要修改补充时可以有完全一致的资源文件充当素材，解决了电影模式面临的一大难题。l 三种录制控制方式(全自动/手动/手自一体)本套全自动课程录播系统，不仅提供全自动的录制模式，还提供手动控制的录制模式，并且提供手动/自动一体控制模式。 全自动录制手段 自动跟踪录制模式，操作简单，仅需要在上课的时候，由做好准备的授课教师轻按“开始/录制”按键，即可录制，所有摄像机的跟踪、机位切换均自动完成。 手动录制手段系统提供的自动模式，在某种场合下，可能不适应用户的需要，或者用户更要一种人工的录制方式，在此套系统中，我们也考虑了手动的录制手段，并且作为控制者，也可以方便的在手动、自动两种手段之间自如切换。 系统简单易用，一键录播教师上课，可设定为自动录播或手动录播。如果是自动录播，只需
