簡易常態(tài)錄播系統(tǒng)解決方案

1、互動錄播教室解決方案隨著計算機(jī)多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、視頻圖像采集及處理技術(shù)為代表的新技術(shù)的不斷更新，推動了教學(xué)手段現(xiàn)代化的進(jìn)程。基于網(wǎng)絡(luò)的音視頻錄制點(diǎn)播成為學(xué)校多媒體教學(xué)應(yīng)用的一項(xiàng)重要需求，國內(nèi)許多有實(shí)力的學(xué)校逐漸嘗試錄播教室的建設(shè)，以此來實(shí)現(xiàn)對優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的錄制及保存。但是，傳統(tǒng)的錄播教室建設(shè)成本投入較大，建設(shè)方案相對復(fù)雜，傳統(tǒng)錄播教室的建設(shè)，需要搭建視頻服務(wù)器、視頻編碼器、混音器、功放等眾多設(shè)備,布線及設(shè)備安裝過于繁瑣，工程實(shí)施較為復(fù)雜。同時，傳統(tǒng)的錄播系統(tǒng)操作相對復(fù)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(jī)、攝像和課件編輯等專業(yè)技術(shù)，但就目前而言，許多學(xué)校師資力量比

2、較緊張，教師教學(xué)任務(wù)繁重，如果按照傳統(tǒng)的思路去制作課件勢必會給教師授課帶來額外的負(fù)擔(dān)。*軟件從學(xué)校的實(shí)際需求出發(fā)，充分考慮整體普及化建設(shè)成本，利用*自身在圖像處理、音頻采集、自動跟蹤等方面的優(yōu)勢，結(jié)合多年的教育錄播行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，推出了一套簡單易用、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、高質(zhì)量的常態(tài)化教學(xué)錄播系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以幫助學(xué)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(tǒng)真正的常態(tài)化使用起來，早日實(shí)現(xiàn)“錄播班班通”。同時提供集中控制系統(tǒng)幫助電教管理人員對學(xué)校多間錄播教室進(jìn)行集中管控，資源管理平臺通過網(wǎng)絡(luò)可面向?qū)W生提供課程直播與點(diǎn)播服務(wù)，以此實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)，將教學(xué)資源最大共享化。*軟件在研發(fā)常

3、態(tài)化教學(xué)錄播系統(tǒng)之初，即對系統(tǒng)有了明確精準(zhǔn)的定位。系統(tǒng)主要是面向中小學(xué)、高校、職校等教育機(jī)構(gòu)以及企事業(yè)單位培訓(xùn)中心等，以分布式常態(tài)化錄制的手段將日常課堂教學(xué)錄制成內(nèi)容全面的視頻課件。追求常態(tài)化、易普及、兼容性以及經(jīng)濟(jì)性，相比專業(yè)的精品錄播教室的建設(shè)，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(jiān)控資源，更能為廣大學(xué)校日常教學(xué)所接受。同時系統(tǒng)的建設(shè)還將充分考慮兼顧學(xué)校在日常監(jiān)控、電子考場等方面的綜合應(yīng)用，通過共享設(shè)備及軟件平臺，以減少財政的重復(fù)投入，降低建設(shè)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(shè)計原則4

4、HYPERLINK l bookmark19 建設(shè)必要性4 HYPERLINK l bookmark21 二、系統(tǒng)設(shè)計5 HYPERLINK l bookmark23 系統(tǒng)組成5 HYPERLINK l bookmark25 特色功能5 HYPERLINK l bookmark27 系統(tǒng)拓?fù)鋱D7 HYPERLINK l bookmark29 三、系統(tǒng)詳細(xì)介紹7 HYPERLINK l bookmark31 系統(tǒng)整體模塊介紹7 HYPERLINK l bookmark33 錄播系統(tǒng)7 HYPERLINK l bookmark45 智能圖像識別跟蹤系統(tǒng)10 HYPERLINK l bookmark

5、47 音頻拾取及聲音處理系統(tǒng)10系統(tǒng)詳細(xì)介紹11錄播主機(jī)錯誤!未定義書簽。圖像采集及智能跟蹤系統(tǒng)錯誤!未定義書簽。聲音采集系統(tǒng)錯誤!未定義書簽。擴(kuò)聲系統(tǒng)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(diǎn)11四、配置清單12五、設(shè)備安裝示意圖12一、用戶需求分析需求分析設(shè)計原則充分利用有限的投資，在保證錄播教室先進(jìn)性的前提下，選用性能價格比最好的設(shè)備。先進(jìn)性一臺設(shè)備即可完成視頻錄制、直播、點(diǎn)播、互動、編輯等操作；采用最新的電子云鏡方案，兩臺槍機(jī)即可實(shí)現(xiàn)老師特寫、老師全景、學(xué)生特寫、學(xué)生全景四路畫面的切換。標(biāo)準(zhǔn)化和開放化視頻格式采用

6、H.264國際標(biāo)準(zhǔn)編碼格式，錄播教室按照國際化建造應(yīng)用最新的布線方法，根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行合理配套，使得新老設(shè)備均能正常使用，為了今后的發(fā)展事先預(yù)留出應(yīng)用端口及軟硬件升級換代，提供了開放性的解決方案?？煽啃院涂捎眯赃x用高可靠的產(chǎn)品和技術(shù)，充分考慮系統(tǒng)在程序運(yùn)行時的應(yīng)變能力和容錯能力，確保整個系統(tǒng)的安全和可靠靈活性和兼容性選用符合國際發(fā)展潮流的國際標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件技術(shù)，設(shè)備選型考慮多用途，不同的視頻設(shè)備及原有設(shè)備提供良好的兼容性實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性從使用性和經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，著眼于近期目標(biāo)和長期的發(fā)展，選用先進(jìn)的設(shè)備，進(jìn)行最佳性能組合，利用有限的投資構(gòu)造一個性能最佳的多功能錄播系統(tǒng)擴(kuò)展性和升級能力錄播設(shè)備具有良好

7、的擴(kuò)展性和升級能力，選用具有良好升級能力和可擴(kuò)展洗的設(shè)備；支持多種視頻格式、多種接口設(shè)備和多媒體的實(shí)際應(yīng)用。1.3建設(shè)必要性教育課程的錄制和編輯；搭建實(shí)時和非實(shí)時的遠(yuǎn)程互動教學(xué)系統(tǒng)；通過網(wǎng)絡(luò)可進(jìn)行大面積的教學(xué)直播課程，緩解師資壓力;數(shù)字化存儲優(yōu)秀教師的教學(xué)成果；方便建立課件管理及點(diǎn)播系統(tǒng)二、系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)組成*常態(tài)化互動錄播系統(tǒng)主要由壁掛式互動錄播一體機(jī)、智能導(dǎo)播軟件、智能圖像分析模塊、視頻采集、音頻采集設(shè)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(gòu)成。在標(biāo)準(zhǔn)的教室里，需要安裝2個攝像機(jī)分別對教師授課過程及學(xué)生聽課過程進(jìn)行視頻圖像采集。同時，在老師區(qū)域和學(xué)生區(qū)域分別安裝全向高靈敏度拾

8、音器，用于課堂教學(xué)的聲音完整地進(jìn)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(jī)，該設(shè)備既支持本地圖像及聲音采集設(shè)備的接入，也能通過網(wǎng)絡(luò)接收遠(yuǎn)端教室的音視頻信號，同時也支持各類教學(xué)資源（教學(xué)ppt等）的VGA信號接入和，通過對各類信號的整合，該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)對課堂教學(xué)的全過程錄制、直播、遠(yuǎn)端互動教學(xué)等，同時可生成高質(zhì)量的教學(xué)視頻課件，通過資源管理平臺將資源進(jìn)行綜合發(fā)布。特色功能同步錄制系統(tǒng)可將本地音視頻、遠(yuǎn)端音視頻及本地計算機(jī)屏幕同步錄制到單個文件中，亦可單獨(dú)錄制成多個文件。支持多路信號任意組合，最高支持四路網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)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(shí)時直播系統(tǒng)可通過網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場的視頻、音頻及計算機(jī)屏幕進(jìn)行實(shí)時直播，支持RTMP/RTSP/TS三種不同類型的直播；支持RTMP/TS同時進(jìn)行直播；單機(jī)支持200路以上并發(fā)，資源平臺或?qū)W校自有平臺均可調(diào)用直播鏈接，進(jìn)行大規(guī)模直播講堂。實(shí)時互動系統(tǒng)既可實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)多點(diǎn)互動，延時1秒以內(nèi)；亦可在廣域網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)互動功能，延時1秒左右；無需增加任何終端設(shè)備，真正實(shí)現(xiàn)錄播、互動一體化。后期點(diǎn)播系統(tǒng)內(nèi)置VOD點(diǎn)播功能，錄制結(jié)束時即

10、可實(shí)現(xiàn)在線點(diǎn)播，用戶以瀏覽器即可回放錄制好的影音及圖文內(nèi)容。高動態(tài)的高清電腦屏幕系統(tǒng)通過高清接口進(jìn)行數(shù)字化高清電腦屏幕采集，采用高性能DSP芯片，進(jìn)行高清信號編碼，采集畫面可達(dá)到60幀/秒，輸出1920*1080高清高動態(tài)電腦畫面。嚴(yán)謹(jǐn)、全面的用戶管理系統(tǒng)支持多級用戶分組及權(quán)限管理功能，可進(jìn)行權(quán)限的靈活分配。全方位的文件管理系統(tǒng)可對錄制好的文件進(jìn)行管理，可進(jìn)行微課制作、刪除、下載、點(diǎn)播、上傳指定FTP服務(wù)器等操作；用戶經(jīng)授權(quán)后可通過WEB界面將文件下載到本地電腦。智能化教學(xué)電腦畫面采集系統(tǒng)支持自動采集教學(xué)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(shí)現(xiàn)屏幕的自動切換錄制。智能、靈活的自

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

12、播切換一鍵化操作系統(tǒng)通過專屬控制面板，可實(shí)現(xiàn)“上課”“下課”一鍵化操作，簡化管理工作。微課剪輯系統(tǒng)系統(tǒng)內(nèi)嵌簡易微課剪輯系統(tǒng)，通過WEB遠(yuǎn)程導(dǎo)播系統(tǒng)可直接對錄制好的視頻進(jìn)行簡單的編輯，無需安裝任何插件系統(tǒng)拓?fù)鋱D圖：*互動錄播系統(tǒng)拓?fù)鋱D三、系統(tǒng)詳細(xì)介紹3.1、系統(tǒng)整體模塊介紹3.1.1、錄播系統(tǒng)*錄播主機(jī)采用一體化硬件設(shè)計，穩(wěn)定可靠、操作便捷，同時集數(shù)據(jù)采集、視音頻編碼、導(dǎo)播軟件內(nèi)嵌、數(shù)據(jù)處理發(fā)布、存儲、管理等功能于一體。錄播系統(tǒng)包含多個功能模塊：錄播管理模塊、流媒體直播應(yīng)用模塊、點(diǎn)播應(yīng)用模塊、導(dǎo)播應(yīng)用模塊、流媒體編輯模塊、資源管理模塊、實(shí)時視音頻互動模塊等。通過各功能模塊的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)智能導(dǎo)播、直播

13、、點(diǎn)播、控制、互動、編輯及系統(tǒng)綜合管理等。高清圖像采集模塊系統(tǒng)采用兩臺4K電子云鏡槍機(jī)及錄播主機(jī)組成圖像拍攝和信號采集，兩臺攝像機(jī)即可實(shí)現(xiàn)4畫面拍攝。錄播主機(jī)對4路攝像機(jī)拍攝畫面同時采集、編碼，通過導(dǎo)播應(yīng)用處理，生成用于直播和點(diǎn)播的流媒體信號。導(dǎo)播控制應(yīng)用模塊*實(shí)時導(dǎo)播軟件內(nèi)嵌于錄播系統(tǒng)中，無需安裝任何插件，開機(jī)即用；導(dǎo)播平臺將多路RTSP網(wǎng)絡(luò)流、VGA信號輸入及輸出監(jiān)視畫面集中顯示，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)視、切換、云臺控制、錄制/暫停、直播等功能圖：導(dǎo)播控制界面導(dǎo)播控制界面直觀、簡潔、明了。上方圖像為直播輸出及預(yù)監(jiān)畫面；下面分別為本地攝像機(jī)信號、遠(yuǎn)端互動信號、本地VGA信號。通過鼠標(biāo)即可完成錄播系統(tǒng)功能

14、操作。輸出圖像流暢平滑，無抖動、花屏等現(xiàn)象，切換過程無縫，銜接自然，支持淡入淡出等14中轉(zhuǎn)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(yīng)用標(biāo)題、字幕、片頭片尾的OSD信息，支持鼠標(biāo)拖動字幕位置。、視頻錄制模塊圖：視頻錄制模塊系統(tǒng)支持自定義錄制格式，F(xiàn)LV/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(xué)生行為分析系統(tǒng)、課堂直播應(yīng)用模塊現(xiàn)場直播，授課教師在講課的同時，局域網(wǎng)內(nèi)用戶登錄到錄播主機(jī)上，即可觀看授課教師的直播課堂內(nèi)容。直播并發(fā)，即采用轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器實(shí)時直播并

15、發(fā)，可減少錄播主機(jī)對外直播的負(fù)擔(dān)，并保證視頻實(shí)時性和直播轉(zhuǎn)發(fā)的穩(wěn)定可靠，達(dá)到多點(diǎn)同時收看視頻的效果。圖：課堂直播模塊系統(tǒng)內(nèi)置小型流媒體直播服務(wù)器，單機(jī)并發(fā)最大支持200路，同時支持RTMP、TS、RTSP直播流地址進(jìn)行直播推送。實(shí)時互動模塊*互動錄播系統(tǒng)內(nèi)嵌實(shí)時互動系統(tǒng)，無需外置MCU互動終端，即可實(shí)現(xiàn)本地/遠(yuǎn)端雙向音視頻互動應(yīng)用。圖：互動應(yīng)用模塊互動系統(tǒng)最大支持一拖四實(shí)時互動教學(xué)，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(tǒng)管理模塊*后臺管理模塊基于B/S架構(gòu)，使用瀏覽器即可實(shí)現(xiàn)直播管理、點(diǎn)播管理、互動管理、視頻編輯、用戶權(quán)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(shù)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(tǒng)結(jié)合現(xiàn)有教學(xué)走班考勤需求、摒棄人臉考勤機(jī)逐一識別時間長無法廣泛應(yīng)用。研發(fā)基于超小像素人臉識別技術(shù),針對課堂中的教學(xué)個體進(jìn)行實(shí)時甄別，達(dá)到不擾亂教學(xué)，考勤不耗時的目的。圖：學(xué)生行為分析系統(tǒng)智能圖像識別跟蹤系統(tǒng)先進(jìn)的光流軌跡算法智能跟蹤4.0系統(tǒng)核心算法采用人體行為識別光流軌跡理論，結(jié)合稀疏編碼算法，模擬人體視網(wǎng)膜對光的流跡感應(yīng)，大幅度提升機(jī)器視覺的準(zhǔn)確率，跟蹤效果更加精準(zhǔn)。高精度背景建模全新偵測技術(shù)以800萬高清攝像機(jī)圖像分析為依據(jù)，采用多種先進(jìn)算法融合，采用全息圖像建模分析技術(shù)，自動探測、分析

17、、驅(qū)動跟蹤多個運(yùn)動目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對教學(xué)主體的準(zhǔn)確跟蹤，教學(xué)行為的全景與特寫完美呈現(xiàn)?；贒SP的目標(biāo)實(shí)時處理和跟蹤采用高速浮點(diǎn)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(biāo)的實(shí)時跟蹤，可以在實(shí)際應(yīng)用中滿足實(shí)時性的要求，跟蹤性能優(yōu)越?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)跟蹤利用多方向遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來建立分析模型和挖掘?qū)φw跟蹤有用的可靠信息，解決預(yù)測誤差累積和跟蹤漂移問題。音頻拾取及聲音處理系統(tǒng)音頻系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)課堂現(xiàn)場拾音、處理、合成及輸出工作，教師、學(xué)生上課無需佩戴任何輔助工具，在教室的每一個角落發(fā)言，系統(tǒng)均能講聲音捕捉拾取并傳輸?shù)綌?shù)字音頻處理系統(tǒng)中。數(shù)字音頻處理系統(tǒng)內(nèi)置音頻矩陣、擴(kuò)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(qiáng)大的音頻處理能力，并大大地減少了外圍設(shè)備。除了能完成最基本的音頻處理功能外，并具有自己獨(dú)有的場景管理等功能特點(diǎn)。系統(tǒng)中使用數(shù)字音頻處理器可針對不同使用功能的聲學(xué)特性要求場景（如單獨(dú)錄課模式、多媒體互動模式、大教室擴(kuò)聲模式等）編輯存儲，根據(jù)現(xiàn)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(dá)到良好的聲音效果，具體表現(xiàn)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