智慧校园教学录播录播系统设计方案

发表时间：2020-06-29 人气：3875

方案设计

一、系统概述

随着信息技术的发展，现代教学技能与传统的教学技能有了根本的不同。录播系统在现代教学中的应用已经越来越广泛,已越来越多的被教育教学单位用来改善教育模式，改进教学、培训技术、提高教学、培训质量的主要手段和必备措施。特别今年来随着国家“精品课程”建设项目的开展，计算机多媒体技术、网络技术等新技术的不断更新发展，推动了教学手段现代化进程。在现代化教学过程中，精品课程建设已成为各大院校教学质量与教学改革工程的重要组成部分，建立一套现代的多媒体录播系统，对于培养高素质、高教学技能的学生有着重要的作用,使学生在受教育过程中将主观与客观有效结合把握所学，并在科学的教学模式中充分发挥受教育者立体思维的积极作用，从而将传统教学活动与现代信息教学方法有机结合，提高整体教学水平，使之更好地适应正在到来的信息的信息化社会对于教育发展的新要求。

本系统方案应用了现代多媒体网络技术，协同控制录制机、摄像机、吊麦、音频处理器等现代视听设备，通过触摸屏或电子白板，营造出一个高精度屏幕显示、高保真音质的现代化多媒体视听教学环境。使多媒体教学设备得到了充分地发挥和利用，丰富了教学手段，扩充了教学资源，减轻了工作人员跟踪拍摄及教师讲课的劳动强度。此外，声像并茂的教学形式，使学生更易于领会接受授课内容，极大程度上提高了教学质量。通过软硬件产品的全方位结合，把多媒体高清视频采集进行广泛应用，以信息技术为手段，以精品课程建设为契机，全面推进师资队伍建设和网络多媒体教材资源建设，发展优质资源共享机制，提高教学水平，更加方便、快捷、有效的实现精品课、评优课的课堂实时录制，实现远程视频直播，还可供广大师生、教研员课后点播观摩评价，完成知识传承和进行校际课程交流。

二、设计原则

根据产品使用特点及设备维护特点进行综合评估，本方案在设备选型均选择了经过社会广泛使用的成熟设备和技术，在系统整合上，重点突出了整个系统技术的先进性、系统架构的灵活性和可发展性、运行的稳定性和可靠性，同时又力求整个系统操作容易、便于维护、兼容性强，具有一定的开放性，系统设备的选型应遵循以下原则：

1、先进性

1.1、一体化硬件设备，嵌入式Linux操作系统，B/S架构设计，高度集成图像识别跟踪、自动导播、直播、点播、非线性后期编辑等系统模块；

1.2、系统采用自主研发的新一代图像跟踪导播技术，采用云台高清摄像机进行跟踪，能平滑、准确、快速、自然的完成场景跟踪和定位；

1.3、平台具有丰富的功能模块，除了具备直播、录制、云录播、点播、互动、教研等基础模块外，还具备视频切片、添加字幕、自动转码、移动端软件等功能，能够满足一系列的教学活动；

1.4、随时随地录制上传，完全不受时间、地点等因素影响；可在教室、办公室、户外等场所录制上传；

1.5、运用国际领先的标准音视频编码技术，同时满足多格式封装、高清高质、高质底码等各种应用需求；率先将手动导播切换语言融入到云录播中，实现教学场景的完整完美真实记录。

2、实用性

2.1、支持目前流行的流媒体格式文件；

2.2、系统设计应符合工程的实际需要；

2.3、远程控制，可通过PC、移动终端等设备通过远程进行干预控制；

2.4、系统配置即强调先进性也要注重实用性，应注意系统配置的经济效益，达到综合平衡；

2.5、管理智能化、录播图像高清化、数据网络化、使用自动化，集中控制，方便操作，减少运营成本；

3、灵活性

3.1、支持跨网段；

3.2、建构完全简单化，减少繁琐、复杂的中间架构；

3.3、支持手机、PC等各种终端观看；

3.4、系统简单安装布置，自动化程度高，使用方便，操作简单；

4、可靠性

4.1、具备在规定条件和时间内完成用户所要求的功能的能力，能长期稳定的工作，满足7×24小时工作要求；

4.2、各种终端控制的可靠性：可通过远端PC、移动终端进行控制；

4.3、各种控制方式的可靠性：可通过教室端WEB页面控制和微课云平台端进行控制

4.4、控制方式的多样性：远端控制教室录制、停止、码流设置、导播切换、添加视频、片头片尾等功能；

4.5、系统故障率低，维护维修方便；

5、兼容性

5.1、系统建设具有良好的兼容性，录制格式的多样性将保证系统建设和现有的系统资源以及未来的资源格式需求，

5.2、直播系统与WINDOW操作系统无缝连接，支持各种PC浏览器终端、Andriod移动设备设备收看直播，无需安装专用播放插件。

5.3、平台可上传各种格式的视频文件，并将视频文件自动转码为流媒体格式。

5.4、兼容各种浏览器打开，包括火狐、IE、百度、搜狗等各种浏览器。

三、设计目标

“录”就是将教师上课、讲义（PPT）、学生发言的上课内容，通过摄像机、话筒、录播主机记录为视频格式或网络流媒体格式。在本机录制的同时还可上传到资源管理平台上。“播”就是对录制的内容通过网络同步播出，实现课件的直播和点播。IP网络收看端通过Internet Explorer收看资源管理平台开放页面的直播或点播内容。但无论“录”或“播”都要取决于前端视频的“采集源”。

随着多媒体高清课件在教学过程中应用的日益广泛，专业摄像越来越主流，摄像机也朝着高质量、固体化、小型化、自动化、数字化等性能全面的方向发展，代表了现代摄像机的技术水平。“佳源”+“优录”+“畅播”构成了专业录播系统，用以实现教学现场和教学课件全方位、立体化的录制、直播、编辑和点播。

本方案主要完成以下目标：

1、教室搭建全自动录播教学系统，完成国家级精品课程和省级精品课程录制，建立学校优秀/骨干教师课程库；

2、全面提升学校的软硬件的信息化环境，为学校发展积累丰富的教育教学资源，形成学校优质资源和特色资源；

3、建立教育局教学资源云平台，搭建相互观摩、借鉴的网络平台，实现远程教学互动，达到教学资源共享平衡；

4、促进教育局教学信息化建设的进程，统一优质教学资源的标准，提升教育信息化水平，从而推进义务教育均衡发展，提高教育质量；

5、建立在线学习交流平台，实现学生自主学习、充分享受优质资源最佳的主动学习环境。

6、开放的优质教育资源为学生提供服务，利用各种教学课件，激发学生的学习兴趣，培养学生的自主学习能力；

7、建立教师教研空间，为教师进行自我学习、评估评比，教学能力提高，提供交流学习的平台；

8、积极做好教师个人知识管理，专家引领、同伴互助，提高教科研能力；

四、系统设计

1、方案设计概述

通过对项目建筑和应用需求了解，项目共有教室XX间，涉及目标对象包括有精品录播教室、观摩室、直播观看教室等，在充分了解学校需求和项目现场情况后，整体方案设计架构如下：

1、学校教室端设备：常态化录播教室/多媒体显示设备；

2、学校机房：教育视频资源应用平台；集中录播管理平台；硬件服务器

3、集中存储阵列：可以将所有学校内上传的视频进行统一的存储

2、产品组成

学校拟在其中一间教室建设精品课室，并按精品课室的建设标准，设置了观摩室，并在观摩室部署安装相关设备，精品课室录播系统产品设计组成如下:

1、录播教室产品组成

录播教室的作用在于对教师行为、学生行为、教师电脑的VGA信号进行采集，在全自动的模式下，老师、学生只需正常上课即可，无需佩戴任何设备。系统自动将视音频记录后存放到录播主机中，保存为标准的MP4视频格式。录播教室设置有教室特写摄像机一台、教室全景摄像机一台，学生特写摄像机一台，学生全景摄像机一台，讲台7寸触控导播台一台，教室音响系统一套、交互式教学一体机一台；

2、观摩室产品组成

观摩室衔接与录播教室后方，能实时观看录播教室的情况。所有管理设备均存放于观摩室中，管理员可在观摩室进行实施导播和设备管理。观摩室设置有录播主机一台（内含录播系统、跟踪系统、导播系统）、导播电脑一台、有源监听音箱一对；

五、应用优势

1、一体化设计、功能高度集成

录播主机硬件一体化设计，内嵌采集模块、录制模块、直播模块、点播模块、图像识别跟踪模块、导播切换模块、图像分割及拼接模块、本地回显输出模块。

2、创新图像识别跟踪设计，性能优越

录播主机内嵌图像识别跟踪模块，无需额外跟踪主机和分析摄像机，采用全景摄像机进行高清图像分析，创新图像识别跟踪设计，相比传统录播主机+跟踪主机的组合方式，架构更简单，性能更优越，稳定性更高，跟踪更精确。

3、先进的图像识别跟踪技术、高清图像分析

录播主机内嵌图像识别跟踪系统，无需额外增加跟踪主机及分析摄像机，利用全景高清摄像机进行图像分析，采用行业最先进的三维立体高清图像分析技术+目标外形特征检测方法+脸部特征检测方法最先进跟踪算法，跟踪准确率达到90%以上，支持低龄学生、身高差大的班级。

4、优秀的跟踪切换策略

图像识别跟踪系统支持创新的“宽动态画面防抖技术”，支持多种自定义跟踪策略、支持多种自定义切换策略，支持多级特写模式，同时满足3机位、4机位和5机位拍摄需求，适合不同教室的录制需求；

5、高清采集、广播级画质

录播主机支持同时采集5路高清云台摄像机/广播级摄像机+2路电脑DVI/VGA信号采集，每路视频图像分辨率达到1080P，视频处理器采用顶尖H.264high profile4.2高清视频编码技术，纯硬件DSP方式采集高清视频及VGA信号，代表了业界最高的画质水平，更清晰更细腻画质；AAC高清音频编码技术，CD级音质；