1、互動錄播教室解決方案隨著計算機多媒體技術、網絡傳輸技術、視頻圖像采集及處理技術為代表的新技術的不斷更新，推動了教學手段現代化的進程。基于網絡的音視頻錄制點播成為學校多媒體教學應用的一項重要需求，國內許多有實力的學校逐漸嘗試錄播教室的建設，以此來實現對優質教學資源的錄制及保存。但是，傳統的錄播教室建設成本投入較大，建設方案相對復雜，傳統錄播教室的建設，需要搭建視頻服務器、視頻編碼器、混音器、功放等眾多設備,布線及設備安裝過于繁瑣，工程實施較為復雜。同時，傳統的錄播系統操作相對復雜，一般都由授課教師親自制作課件，要求授課教師掌握一些計算機、攝像和課件編輯等專業技術，但就目前而言，許多學校師資力量比

2、較緊張，教師教學任務繁重，如果按照傳統的思路去制作課件勢必會給教師授課帶來額外的負擔。*軟件從學校的實際需求出發，充分考慮整體普及化建設成本，利用*自身在圖像處理、音頻采集、自動跟蹤等方面的優勢，結合多年的教育錄播行業經驗，推出了一套簡單易用、經濟實惠、高質量的常態化教學錄播系統。該系統可以幫助學校將普通教室作為錄播教室，無需精品裝修，也可以幫助老師輕松的錄制課件，讓錄播系統真正的常態化使用起來，早日實現“錄播班班通”。同時提供集中控制系統幫助電教管理人員對學校多間錄播教室進行集中管控，資源管理平臺通過網絡可面向學生提供課程直播與點播服務，以此實現遠程教學，將教學資源最大共享化。*軟件在研發常

3、態化教學錄播系統之初，即對系統有了明確精準的定位。系統主要是面向中小學、高校、職校等教育機構以及企事業單位培訓中心等，以分布式常態化錄制的手段將日常課堂教學錄制成內容全面的視頻課件。追求常態化、易普及、兼容性以及經濟性，相比專業的精品錄播教室的建設，成本更低，使用更簡單，施工更方便，并能兼容利舊已建的教室視音頻監控資源，更能為廣大學校日常教學所接受。同時系統的建設還將充分考慮兼顧學校在日常監控、電子考場等方面的綜合應用，通過共享設備及軟件平臺，以減少財政的重復投入，降低建設成本。目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 一、用戶需求分析4需求分析4設計原則4

4、HYPERLINK l bookmark19 建設必要性4 HYPERLINK l bookmark21 二、系統設計5 HYPERLINK l bookmark23 系統組成5 HYPERLINK l bookmark25 特色功能5 HYPERLINK l bookmark27 系統拓撲圖7 HYPERLINK l bookmark29 三、系統詳細介紹7 HYPERLINK l bookmark31 系統整體模塊介紹7 HYPERLINK l bookmark33 錄播系統7 HYPERLINK l bookmark45 智能圖像識別跟蹤系統10 HYPERLINK l bookmark

5、47 音頻拾取及聲音處理系統10系統詳細介紹11錄播主機錯誤!未定義書簽。圖像采集及智能跟蹤系統錯誤!未定義書簽。聲音采集系統錯誤!未定義書簽。擴聲系統錯誤!未定義書簽。互動資源管理平臺錯誤!未定義書簽。集控管理軟件錯誤!未定義書簽。TOC o 1-5 h z方案特點11四、配置清單12五、設備安裝示意圖12一、用戶需求分析需求分析設計原則充分利用有限的投資，在保證錄播教室先進性的前提下，選用性能價格比最好的設備。先進性一臺設備即可完成視頻錄制、直播、點播、互動、編輯等操作；采用最新的電子云鏡方案，兩臺槍機即可實現老師特寫、老師全景、學生特寫、學生全景四路畫面的切換。標準化和開放化視頻格式采用

6、H.264國際標準編碼格式，錄播教室按照國際化建造應用最新的布線方法，根據現有的設備進行合理配套，使得新老設備均能正常使用，為了今后的發展事先預留出應用端口及軟硬件升級換代，提供了開放性的解決方案。可靠性和可用性選用高可靠的產品和技術，充分考慮系統在程序運行時的應變能力和容錯能力，確保整個系統的安全和可靠靈活性和兼容性選用符合國際發展潮流的國際標準的軟硬件技術，設備選型考慮多用途，不同的視頻設備及原有設備提供良好的兼容性實用性和經濟性從使用性和經濟性出發，著眼于近期目標和長期的發展，選用先進的設備，進行最佳性能組合，利用有限的投資構造一個性能最佳的多功能錄播系統擴展性和升級能力錄播設備具有良好

7、的擴展性和升級能力，選用具有良好升級能力和可擴展洗的設備；支持多種視頻格式、多種接口設備和多媒體的實際應用。1.3建設必要性教育課程的錄制和編輯；搭建實時和非實時的遠程互動教學系統；通過網絡可進行大面積的教學直播課程，緩解師資壓力;數字化存儲優秀教師的教學成果；方便建立課件管理及點播系統二、系統設計系統組成*常態化互動錄播系統主要由壁掛式互動錄播一體機、智能導播軟件、智能圖像分析模塊、視頻采集、音頻采集設備及集中控制管理軟件、資源管理平臺軟件、互動平臺軟件等構成。在標準的教室里，需要安裝2個攝像機分別對教師授課過程及學生聽課過程進行視頻圖像采集。同時，在老師區域和學生區域分別安裝全向高靈敏度拾

8、音器，用于課堂教學的聲音完整地進行采集。另外，在前端教室還需要安裝一臺壁掛式互動錄播一體機，該設備既支持本地圖像及聲音采集設備的接入，也能通過網絡接收遠端教室的音視頻信號，同時也支持各類教學資源（教學ppt等）的VGA信號接入和，通過對各類信號的整合，該設備可實現對課堂教學的全過程錄制、直播、遠端互動教學等，同時可生成高質量的教學視頻課件，通過資源管理平臺將資源進行綜合發布。特色功能同步錄制系統可將本地音視頻、遠端音視頻及本地計算機屏幕同步錄制到單個文件中，亦可單獨錄制成多個文件。支持多路信號任意組合，最高支持四路網絡信號、四路互動信號、一路高清信號任意組合錄制。支持三種模式切換：多流多畫面、

9、單流單畫面及單流多畫面。在多流多畫面錄制模式下，支持5畫面同步錄制；在單流單畫面模式下，支持4選1的導播切換；在單流多畫面模式下，支持畫中畫、雙分屏、三分屏、多分屏畫面同步錄制。實時直播系統可通過網絡將現場的視頻、音頻及計算機屏幕進行實時直播，支持RTMP/RTSP/TS三種不同類型的直播；支持RTMP/TS同時進行直播；單機支持200路以上并發，資源平臺或學校自有平臺均可調用直播鏈接，進行大規模直播講堂。實時互動系統既可實現局域網內多點互動，延時1秒以內；亦可在廣域網內實現多點互動功能，延時1秒左右；無需增加任何終端設備，真正實現錄播、互動一體化。后期點播系統內置VOD點播功能，錄制結束時即

10、可實現在線點播，用戶以瀏覽器即可回放錄制好的影音及圖文內容。高動態的高清電腦屏幕系統通過高清接口進行數字化高清電腦屏幕采集，采用高性能DSP芯片，進行高清信號編碼，采集畫面可達到60幀/秒，輸出1920*1080高清高動態電腦畫面。嚴謹、全面的用戶管理系統支持多級用戶分組及權限管理功能，可進行權限的靈活分配。全方位的文件管理系統可對錄制好的文件進行管理，可進行微課制作、刪除、下載、點播、上傳指定FTP服務器等操作；用戶經授權后可通過WEB界面將文件下載到本地電腦。智能化教學電腦畫面采集系統支持自動采集教學電腦畫面，無需在電腦上安裝任何插件。老師操作電腦即可實現屏幕的自動切換錄制。智能、靈活的自

11、動跟蹤系統采用智能圖像分析算法，無須佩帶特殊物品或領夾話筒即可實現主講教師及學生的圖像識別跟蹤，支持多種策略設定及多種區域劃分，滿足不同應用場合的需要。無需工作人員的配合，即可實現多視頻的全自動跟蹤拍攝。智能化自動導播系統可支持全自動的導播方式，采用人性化的策略設計（可自定義），可在主講視頻、聽眾視頻或主講電腦屏幕中進行全自動的畫面導播切換，切換工作可由系統全自動完成，而不需要操作人員的幫助。人性化在線導播系統可支持網絡、本地的人工在線導播方式。管理員通過網絡登陸WEB遠程導播界面、VGA輸出的本地導播畫面及專用桌面操作面板的形式，即可對現場的主講視頻、聽眾視頻及主講電腦屏幕中進行在線監看及導

12、播切換一鍵化操作系統通過專屬控制面板，可實現“上課”“下課”一鍵化操作，簡化管理工作。微課剪輯系統系統內嵌簡易微課剪輯系統，通過WEB遠程導播系統可直接對錄制好的視頻進行簡單的編輯，無需安裝任何插件系統拓撲圖圖：*互動錄播系統拓撲圖三、系統詳細介紹3.1、系統整體模塊介紹3.1.1、錄播系統*錄播主機采用一體化硬件設計，穩定可靠、操作便捷，同時集數據采集、視音頻編碼、導播軟件內嵌、數據處理發布、存儲、管理等功能于一體。錄播系統包含多個功能模塊：錄播管理模塊、流媒體直播應用模塊、點播應用模塊、導播應用模塊、流媒體編輯模塊、資源管理模塊、實時視音頻互動模塊等。通過各功能模塊的應用實現智能導播、直播

13、、點播、控制、互動、編輯及系統綜合管理等。高清圖像采集模塊系統采用兩臺4K電子云鏡槍機及錄播主機組成圖像拍攝和信號采集，兩臺攝像機即可實現4畫面拍攝。錄播主機對4路攝像機拍攝畫面同時采集、編碼，通過導播應用處理，生成用于直播和點播的流媒體信號。導播控制應用模塊*實時導播軟件內嵌于錄播系統中，無需安裝任何插件，開機即用；導播平臺將多路RTSP網絡流、VGA信號輸入及輸出監視畫面集中顯示，實現視頻監視、切換、云臺控制、錄制/暫停、直播等功能圖：導播控制界面導播控制界面直觀、簡潔、明了。上方圖像為直播輸出及預監畫面；下面分別為本地攝像機信號、遠端互動信號、本地VGA信號。通過鼠標即可完成錄播系統功能

14、操作。輸出圖像流暢平滑，無抖動、花屏等現象，切換過程無縫，銜接自然，支持淡入淡出等14中轉場特效，支持單分屏、雙分屏、畫中畫、多分屏等多種頁面顯示效果，支持自定義頁面布局，支持一鍵應用標題、字幕、片頭片尾的OSD信息，支持鼠標拖動字幕位置。、視頻錄制模塊圖：視頻錄制模塊系統支持自定義錄制格式，FLV/MP4可選，支持電影模式和資源模式同步錄制，生成多個視頻文件，支持單流單畫面、單流多畫面、多流多畫面同步錄制，支持自動清理磁盤文件。、學生行為分析系統、課堂直播應用模塊現場直播，授課教師在講課的同時，局域網內用戶登錄到錄播主機上，即可觀看授課教師的直播課堂內容。直播并發，即采用轉發服務器實時直播并

15、發，可減少錄播主機對外直播的負擔，并保證視頻實時性和直播轉發的穩定可靠，達到多點同時收看視頻的效果。圖：課堂直播模塊系統內置小型流媒體直播服務器，單機并發最大支持200路，同時支持RTMP、TS、RTSP直播流地址進行直播推送。實時互動模塊*互動錄播系統內嵌實時互動系統，無需外置MCU互動終端，即可實現本地/遠端雙向音視頻互動應用。圖：互動應用模塊互動系統最大支持一拖四實時互動教學，即一間主講帶四間聽講；任意互動教室都可做為主講或聽講，延時小于1s。系統管理模塊*后臺管理模塊基于B/S架構，使用瀏覽器即可實現直播管理、點播管理、互動管理、視頻編輯、用戶權限管理等功能。圖：后臺控制模塊人臉識別做

16、為生物識別技術的一種，由于其無侵害性和對用戶最自然、直觀，成為最容易被授受的生物特征識別方式。評價系統結合現有教學走班考勤需求、摒棄人臉考勤機逐一識別時間長無法廣泛應用。研發基于超小像素人臉識別技術,針對課堂中的教學個體進行實時甄別，達到不擾亂教學，考勤不耗時的目的。圖：學生行為分析系統智能圖像識別跟蹤系統先進的光流軌跡算法智能跟蹤4.0系統核心算法采用人體行為識別光流軌跡理論，結合稀疏編碼算法，模擬人體視網膜對光的流跡感應，大幅度提升機器視覺的準確率，跟蹤效果更加精準。高精度背景建模全新偵測技術以800萬高清攝像機圖像分析為依據，采用多種先進算法融合，采用全息圖像建模分析技術，自動探測、分析

17、、驅動跟蹤多個運動目標，實現對教學主體的準確跟蹤，教學行為的全景與特寫完美呈現。基于DSP的目標實時處理和跟蹤采用高速浮點的DSP芯片，基于閥值分割與邊緣檢測的對象輪廓提取算法，來模擬目標的實時跟蹤，可以在實際應用中滿足實時性的要求，跟蹤性能優越。基于神經網絡的目標跟蹤利用多方向遞歸神經網絡來建立分析模型和挖掘對整體跟蹤有用的可靠信息，解決預測誤差累積和跟蹤漂移問題。音頻拾取及聲音處理系統音頻系統為實現課堂現場拾音、處理、合成及輸出工作，教師、學生上課無需佩戴任何輔助工具，在教室的每一個角落發言，系統均能講聲音捕捉拾取并傳輸到數字音頻處理系統中。數字音頻處理系統內置音頻矩陣、擴展器、噪聲門、均衡器、壓縮器、混音器、回聲抑制、反饋抑制器、噪聲抑制器、電頻表等模塊，具有強大的音頻處理能力，并大大地減少了外圍設備。除了能完成最基本的音頻處理功能外，并具有自己獨有的場景管理等功能特點。系統中使用數字音頻處理器可針對不同使用功能的聲學特性要求場景（如單獨錄課模式、多媒體互動模式、大教室擴聲模式等）編輯存儲，根據現場使用情況選擇與之符合的聲場模式，保證了兼容性，從而達到良好的聲音效果，具體表現為：提高語音清晰度和可懂度，以使講話的每個詞都十分清楚；聲場均勻分布，對所有座位要有均勻的