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1、同步互动课堂系统设计方案1.系统设计2.1需求分析此次建设的XXXXX同步互动课堂系统，采用一个平台多种应用的原则，依托市城域网为载体，能够实现学校的互动教学平台与12个班级的直播交流。实现远程互动教学、精品课件直播/录播/存储、精品课件资源共享、跨区域教学合作/学术交流、创新教学模式和听课模式、视频会议、培训教研等多种应用。目前，XXXXX需要建设一套同步课堂系统。可满足学校的互动教学，并实现12个课堂的直播，具体需求如下： 核心设备具有很强的稳定性，能够保证7x24小时不间断运行，并且采用嵌入式架构，保证不受病毒的干扰；（核心资源采用平顶山市现有资源） 系统在音视频传输方面需要采用先进的硬
2、件平台，并以软件视频会议的方式进行交互式传输； 能够适应现有的教学方式，能够自动的实现音视频图像切换技术； 实现图像的智能分析，对学生、老师的发言动作做智能的跟踪； 能够对本地老师、学生、板书、远端学生的实时画面做存储或直播，共享优质资源，学生可以通过后期点播或直播进行收看； 图像质量做到1920x1080p清晰度，以做到互动教学的高清晰视频目的； 录制的课堂可以上传到XXXXX的资源平台进行共享，并且具有评分、留言、多平台点播等功能； 采用统一标准，可以扩展到桌面、移动设备上，以实现名师一对一、非教室老师、学生通过互联网接入到课堂中进行实时互动；2.2XXXXX同步互动课堂设计“同步互动课堂
3、”系统的功能： “同上一节课”远程互动教学 精品课件直播/录播/存储 精品课件资源共享 远程高清视频培训/会议 跨区域教学合作/学术交流 创新教学模式和听课模式整个系统是以普及共享优质课程资源为目的、体现现代教育思想和教育教学规律、展示教师先进教学理念和方法、服务学习者自主学习、通过网络传播的开放课程以及实现区域性异地多点互动视频教学和远程交互式培训（会议）为建设内容，所有的网络课程、所有的作业，所有的教师互动、学生互动都可以在这个平台上进行。在平台上，教师、学生、社会成员都是网络学习资源的建设者，一个课件每个人都可以做出贡献，真正实现共建共享，实现教学互动。在可控可管的环境下，未来可直接通过
4、扩展达到学生可利用手机、电脑、iPad等终端随时与老师、同学直接互动，共建资源，真正体现了学习与信息技术的结合，达到网络学习空间人人通。2.2.1同步互动课堂布局室内设备布局如上图所示，本项目中教室内设备以挂高安装为主，避免学生在日常学习生活中容易接触到，具体说明如下：1) 在教室内吊顶安装1-2个数字全向麦克风（可根据教室实际面积选择），用于对教室内老师及学生声音的采集，可实现高保真立体声22kHz的宽频立体声效果。2) 安装两个追踪摄像机，一个位于教室中间，以便对讲台上的教师进行画面自动追踪拍摄；一个位于讲台上方，以便对讲台下的学生进行视频自动追踪拍摄。3) 在讲台两侧安装两台高清显示设备
5、（可选择70寸的液晶电视互动一体机和4000左右流明的短焦投影机），以便学生观看远程教学内容。4) 机柜的摆放位置，建议安置于讲台的一侧。2.2.2图像定位系统图像识别跟踪系统是由辅助摄像头捕捉被拍摄者活动的图像，通过系统计算，可以快速定位被拍摄者的实时位置，并驱动拍摄摄像头对被拍摄者进行跟踪拍摄。图像识别跟踪踪技术，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。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，自动拍摄高质量的教学电视节目。本系统原则上分教师探测区和学生
6、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。学生探测区域，探测学生的目的是学生回答教师的提问时，学生摄像机要捕捉到学生的图像。学生回答问题时，首先要起立。根据这一特点，我们只要探测到站立的人就可以了。在教室的后面墙面，安装智能探测摄像头。，当教师走下讲台，教师探测区域就不能探测到教师的位置。这时学生探测区域就可以承当探测任务。就是说在教师区域没有教师时，应到学生区域里找。当教师与学生对话时，有可能教师位置会与学生的位置冲突，有两种可能，一是教师与学生在不同的位置，探测器得到两个
7、信息。教师的活动范围是教室前方两米的范围和通道，根据这两个范围就能得出哪一个是教师数据。二是教师和学生是一个位置数据，这时，两台摄像机对准位置即可。控制多台摄像机，采用图像跟踪定位方式，可定位驱动摄像机的上下、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。图像识别跟踪系统能够智能识别活动的人像，准确捕捉演讲者的位置变化，驱动摄像头对演讲者进行跟踪拍摄，适合在一些全自动视频录制场合使用。被摄者无需佩戴任何标识性物品，简单、易用。2.2.3音频采集系统高质量的录播
8、课件，是高质量的图像和高质量的声音相结合的产物。但在实际制作中，人们的注意力往往集中在图像的质量方面，而对声音的质量重视不够，会在制作完后的声音部分出现这样或那样的缺憾。因此，我们有必要在声音采集方面进行探讨，以提高录播课件中的声音质量。360度拾音的 HDX 悬挂式麦克风阵列,支持22KHz高清宽带立体声拾音技术，无需物理干预即可把焦点对准当前讲话人，清楚捕捉会场每一点发出的声音,从而为 HDX 视频会议系统带来更好的音频质量。隐藏式设计，让会场显得更加干净整洁,灵活，数字化麦克风，可以屏蔽信号干扰，并除去回音和噪声。特点和优点 采用 Siren 22 技术，支持立体声音频 三个麦克风元件，
9、360 度拾音 可自如应对 2800 平方英尺的房间，比同类单向产品大三倍 电子设备隐藏在天花板内，远离地板和桌面，让房间更加灵活2.2.4网络互动传输利用网络传输音视频内容，并且能够实时的做交互，需要一个成熟且稳定的系统，因此我们选用通讯行业内具有领先解决方案的宝利通产品。正是Polycom的高性价比音视频产品，才使视频会议应用得到了普及，正是Polycom在关注整个市场的拓展，也正是Polycom代表了业界的产品和技术趋势。2.3XXXXX城域网视频会议系统设计此次规划建设的XXXXX同步互动课堂系统项目中采用一个平台多种应用的设计原则，核心平台支持召开视频会议的功能，可以把互动教室、视频
10、会议室、领导桌面、外出电脑客户端等多种平台进行音视频的融合通讯，达到召开1080p与720p的高清视频会议或培训会议。可实现与上级领导部门、下属校的视频会议互联互通。2.4XXXXX城域网点、直播系统设计点直播系统主要针对未部署互动教学系统的学校进行实时收听中心校的教学音视频内容，互联分享各种实况直播、点播视频资源等。 以上方案中博融流媒体点直播平台提供了自己的编码器（或采集工作站），实现直播的功能，同时也提供接口实现对第三方录播产品的支持，提供与录播的无缝融合，其单画面、多画面的直播数据流能够自动上传到直播服务器上并实现客户端的多画面播放支持，同时其录制的节目可实现自动入库。这样学校之前或者
11、准备做的的录播系统就可以和博融流媒体平台实现无缝融合，其学校的教学本色资源实现跨越时空的传播，最终实现本学校师生、家长、教育局、其它学校教学资源互联分享的综合应用。第一章 一个平台多种系统应用3.1网络录、直播系统应用整个网络录、直播系统应用包含： 远程交互式教学 精品课堂 公开课评审 教师课后自审3.1.1高清远程交互式教学此应用通过XXXXX本次承建的同步互动课堂项目中的课堂接入平台，呼叫各个教室中的高清视频终端进行远程实时交互式教学，首先，由统一管理软件对每个教室中的编码器进行画面合成策略的下发，一般情况下主讲教室设置为演讲者，可观看到本地老师、本地学生、PC课件、远端提问的老师或学生等
12、画面的任意组合。具体如下图：如上课所示，在进行远程交互式教学的时候，会以四个画面进行传输，包含本地老师、本地学生、本地课件、远程学生四画面，四个画面之间进行自动/手动的切换，远端的学生如果需要发言只需要站起来或者通过点击电脑/平板上面的申请发言即可完成申请，具体如下图：仅有高清晰度的图像仍然不够，课堂中更多的信息是通过双方的声音进行交流的。此高清远程教学系统还可逼真表现对方的高保真立体声音质。麦克风拾取的声音为超越CD音质的声音，通过远程教学系统可还原出“剧场级”的音质，远端学校汇报人员的声音就像在本地发出一样。另外，立体声技术可呈现出声音的空间感。如教室内有多人呈并排就座并依次汇报工作，当左
13、边人员汇报时，主讲教室的人员可以听到声音从左方传来，注意力自然集中在屏幕左方的汇报人员之上；之后分会场右边人员汇报工作，主会场又能感觉到声音从右方传来。同时系统具有独有的讨论模式，可以通过XXXXX本次承建的同步互动课堂项目中的课堂接入平台的高清多分屏功能，实现同时显示出多个远端会场的画面，并且具有语音激励的模式，进行自动切换，具体如下图：3.1.2精品课堂录制系统可将老师视频、学生视频、PC课件、音频同步录制到单个文件中。支持3路1080P高清视频信号或VGA信号的任意组合录制。支持多流多画面录制模式，录制生成的文件为单一的文件，直播及回放时为多个视频窗口，可任意拉动主画面或全屏播放。编解码
14、器的构成编解码器主要由：高清图像编码（解码）模块、计算机（XGA）图像编码（解码）模块、音频信号编码（解码）模块、存储接口模块、同步监测模块、控制模块和管理模块构成；编解码模块核心采用了具有领先技术和强大处理能力的DSP芯片，并且提供WEB界面服务。编码器主要功能编码器位于系统前台，主要完成各种信号的采集及编码。并内置画面合成器，将接收到的信号进行图像整合，并通过IP网络发送给后台的多媒体录播服务器。 高清图像的编码 支持对1080P 60帧/秒、720P60帧/秒的高清视频进行编码。 混合声音信号的编码 支持对混合声音进行编码，音视频信号编码后，保证唇音同步。 四画面合成 支持四路视频信号的
15、编码，并可以将四路视频画面合成一幅合成画面，点击任意一个小画面可单屏显示。多种显示模式，如：单分屏、二分屏、三分屏、四分屏、等分屏、大小画面等。 远程统一管理 支持全网内所有高清编码器的统一监管，可查看全网内共有多少台设备开启，可访问各个设备查看配置并进行修改，多级用户权限。灵活部署，方便操作与管理。具体能够实现的功能如下： 智能定位第四代图像智能自动定位技术，对教室环境没有任何要求，采用先进的图像分析技术，识别率超过90%。 多画面存储单文件模式、画中画模式、多文件模式。 后期编辑内置非编软件。3.1.3精品课件通过网络直播系统可通过网络将现场的视频、音频及计算机屏幕进行实时直播，用户以IE浏览器及 Media Player 即可同步收看现场影音及图文内容。如下图：3.1.4课堂录制后的其他应用公开课评审应用通过精品课堂录制过程中的直播功能，能够让参加公开课的评审人员在观摩室同步观看并进行评审，评审后的记录可以作为对公开课讲课教师的评审数据。教师课后自审应用公开课讲课的教师可以通过在课后收看录制的内容对自己的公开课课堂进行总结，提升教师的自我总结能力，并为后期的公开课提供更好的讲课方式。另外，其他老师也可以通过在课后收看公开课讲课教师的录制课堂内容来进行学习，学习其他老师更先进、更生动的讲课方
