优视技术精品课堂智能录播系统技术方案20140423.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流优视技术精品课堂智能录播系统技术方案20140423.精品文档.优视精品课堂智能录播系统技术方案深圳优视技术有限公司目录一、背景3二、系统概述4三、系统组成5四、系统的主要功能54.1 系统主要硬件功能54.1.1 录播主机54.1.2 图像跟踪控制主机74.2 录播系统软件功能74.2.1智能导播系统74.2.2智能导播系统的特点84.2.3智能图像识别跟踪94.2.4智能图像识别跟踪系统的特点104.2.5全功能录制系统114.2.6全功能录制系统的特点13五、系统的主要性能14六、系统清单和安装示意图156.1 设备清单156.2 设备安装示意图16七、系统工程安排及售后保障177.1 工程安排计划177.2 售后保障17一、背景国家中长期教育改革和发展规划纲要（20102020年）中指出，“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视”，把“加快教育信息化进程”单独列为一章，并列为十大项目之一重点推进。2012年3月教育部颁布实施的教育信息化十年发展规划（2011-2020年）中提出了建设“三通两平台工程” （“宽带网络校校通、优质资源班班通、网络学习空间人人通”与“教育资源云平台、教育管理服务云平台”），简称“三通工程”。“三通工程”被教育部确定为“十二五”期间教育信息化工作的核心目标与标志工程。2012年4月，中央电教馆于向全国各省电教馆发布关于组织实施“百所数字校园示范校建设项目”的通知，并于2012年12月发布了数字校园示范校建设指南（试行）及数字校园示范校建设参考指标。建立有效的数字教育资源共建共享机制和实施方式，是对“三通两平台”中的“优质资源班班通”、“教育资源云平台”成功实施的有力支撑；数字校园示范校建设指南（试行）及数字校园示范校建设参考指标中也明确指出，要求每所学校至少配备1间专用或混用的录播教室。随着计算机多媒体技术、网络技术、信息高速公路等为代表的新技术的不断更新，推动了教学手段现代化进程。学校基于网络的音视频录制点播成为学校多媒体教学应用的一项重要需求，虽然很多与教学相关的资源都是传统的录像带和VCD，但在网络已经普及到每个班级的情况下，如何将传统的录像带等模拟节目资源通过转换非常方便地成为网络上可供点播的资源，成为学校网络普及之后一项新的需求。同时，随着多媒体课件在教学过程中应用的日益广泛，以及传统的教学评估、示范课录制、教学观摩、远程教学和学生自主学习等，都想采取一定形式把课堂教学过程或者讲义图像录制下来，作为学校的一种资源。随着国家“精品课程”建设项目开展，应用先进的信息化手段，将教室实况、教师课件，按照授课进度录成视频课程，供广大师生、教研员课后点播观摩评价，建立共享资源库，完成知识传承或进行校际课程交流。在更大范围内提高高校的教学和人才培养质量。而在现代教学过程中，多媒体形式的引入使得课堂实录除了需要录制教学过程中教员的影像和声音以外，还需要同步录制多媒体课件的内容，并且可以快捷方便的生成课件。如何既能在减少学科老师操作流程的情况下，又能得到高清晰度的视频文件，成了一种新的需求。由此可见，如何规划、建设并利用好录播教室，实现优秀教学资源的有效共享，对于教育信息化的建设起到不可缺少的作用。而作为录播行业的从业者，每一家企业也应当尽自己能力去为国家教育信息化的建议贡献自己最大的力量。优视技术针对“三通两平台”、“数字化校园”的应用需求，推出了一套为教育视频资源云共享而量身打造的高性价比全自动高清录播系统解决方案。二、系统概述传统的教学以教育者为中心，以传授知识为主。老师与老师之间、老师与学生之间互动不够，资源孤立，教师资源、校本资源浪费严重。优视技术精品课程智能录播系统解决的问题就是把一些优质的教育资源通过现代化的教学手段，得到共享。优视技术精品课程智能录播系统：针对现今学校信息化教学的重点需求，利用自主研发的硬件压缩编码技术实现教师视频、学生视频、电脑VGA/HDMI等的音视频信号实时采集压缩，以标准的流媒体方式实现在网络中的传输、管理、控制，支持网络的点播、直播、存储及后期编辑等多种方式应用。优视技术精品课堂录播系统可以在教师现场授课的同时自动生成教学实况视频资源，完整地记录教师在授课中的活动，学生在学习中的课堂情景，还包含教师使用的多媒体课件，并把这些音视频数据按照发生的时间、顺序、流畅剪辑，自动编辑；生成该课程有价值的数字教学资源，同时以流媒体的方式在网络中直播、存储，以供广大师生、管理者实时收看，课后点播观研。从功能应用方面分析：在多媒体教室环境下，通过合理的扩展，采用先进高效的视频压缩编解码技术，将教室内多媒体课件、教师视频、学生视频等教学现况实时采编，传输，直播、点播等功能，实现课堂全方位、立体化再现，有效开展精品课程建设。三、系统组成图1 精品课堂智能录播系统拓扑图 精品课堂智能录播系统以录播主机和跟踪主机为核心，录播主机采集2路高清HD-SDI摄像机和2路高清网络摄像机和1路VGA/HDMI信号共5路视频数据，跟踪主机采集2路分析摄像机视频信号用于教师和学生的图像分析识别、跟踪处理。电脑音频和麦克风/拾音器等音频数据通过数字音频矩阵进行优化处理然后进入录播主机进行音视频同步录制。5路视频数据和所有音频数据经由录播主机内嵌的智能导播系统、图像分割及拼接处理、高清录播、直播、点播、本地回显等模块进行教学过程录播，形成精品课堂的数字教学内容资源。四、系统的主要功能4.1 系统主要硬件功能4.1.1 录播主机录播主机集高清视频编码、导播、交互及录播平台于一体的集成录播设备，支持1080P高清视频信号采集，单一的设备内具备智能导播、同步录制、实时直播、后期点播、后期编辑、后期导播等多种功能，只需通过网页浏览器、智能移动终端即可进行完成智能导播录播，操作简单易用。录播主机特性：l 用户可灵活配置高清接口的种类，支持HD-SDI、HDMI、DVI、VGA；l 高清接口模块化，5路全高清视频接入；l 通过移动终端应用APP灵活的一键式操控录播及交互功能，直观便捷；l 录制的视频资源自动汇聚在录播主机资源平台；l 通过图像跟踪系统，配合可调整的策略完成智能导播。表1 精品课堂录播主机参数型号 ZS-RS8002 视频输入 共5路，4路本地高清摄像机和一路VGA/HDMI信号 音频输入 1*3.5Jack 导播音频输出 1*RCA 视频输出分辨率 1080P（1920*1080） 视频编码 H.264High 音频编码 AAC、MP3 网络媒介 1*RJ45 100M/1000M以太网口 视频帧率 30FPS 视频输入分辨率 高清拍摄摄像机：720P/1080P VGA/HDMI：720P/1080P 录制码率 128K-8M 录播存储空间 2T 直播/点播协议 HTTP/RTMP 直播/点播模块 内嵌 直播/点播收看方式 网页/专用播放器/通用播放器 录播模式 单流单画面/单流多画面/多流多画面 录制格式 MP4/TS/FLV/ASF 图像识别跟踪模块 支持 自动/半自动/手动导播 内嵌（网页式远程导播） USB导出 支持，2*USB 2.0 控制方式 WEB/中控系统 机身尺寸 4U 4.1.2 图像跟踪控制主机优视技术图像跟踪控制主机采用先进的图像分析处理技术，内置多重智能策略，实现多区域、多目标、多策略的全自动跟踪和导播切换应用。该系统采用开放式的结构设计，具有良好的兼容性，是目前教育录播系统解决自动跟踪和导播切换的理想之选。图像跟踪主机基于LINUX操作系统，图像跟踪切换控制系统，2U标准机箱，模块化结构，低功耗，高可靠，实现多区域、多目标、多策略的全自动跟踪和导播切换应用。表2 图像跟踪控制主机参数控制摄像机数4（可扩展）跟踪内容老师跟踪、学生跟踪云台控制协议PELCO-D，PELCO-P，VISCA控制接口RS232通讯接口RJ45 10/100M自适应以太网口远程管理支持设备远程管理、诊断和软件更新设备尺寸标准2U4.2 录播系统软件功能4.2.1智能导播系统智能导播功能主要用于课程录制过程中多个场景及多路视频信号源、视/音频文件和计算机画面之间的自动切换，配合精品课堂录播系统使用，有效实现带特效功能的智能导播，系统配用触摸式显示屏可以直接监视和控制多路视频信号。智能导播功能实现了常态教学课程录播过程中，教师授课、教师板书、交流互动、课件、计算机画面等多个教学场景与教学课件之间自动调度和切换。调度与切换完全以实际教学为基准，总是能在恰当的时刻将画面切换到需要的场景，智能化与人性化的完美结合，更加贴近人工导播，达到“专业级影像制作”效果。图2 导播系统界面如图2所示，整个导播平台管理界面直观、简洁、明了。上方的图像为最终输出内容；下面是输入的4路视频、1路VGA/HDMI和1路扩展信号。所有的操作只需通过鼠标即可完成，简单、灵活，无需太多专业技术知识。智能导播系统将多路视频、VGA信号输入及输出画面集中在一个界面内展示出来。输入画面的内容可以使用全自动跟踪进行智能跟踪拍摄；也可以采用人工导播的方式，通过点击输入信号画面中的目标位置、滚动鼠标滚轮等方式来直接对相应摄像头进行操控。管理者根据需要，在多路输入信号中，直观地挑选合适的画面，切换到直播主画面，并对其进行录制、直播。智能导播系统内嵌于录播主机中，无需管理者电脑安装任何插件，只需使用网页浏览器登录录播系统导播平台，就能够实现实时导播功能。在导播平台上，管理者可对多达4路视频和1路VGA/HDMI信号和1路扩展信号采取集中式的管理。4.2.2智能导播系统的特点（1）智能切换传统导播系统实现不同场景之间的切换往往是借助于被跟踪者的操作才得以实现，优视技术智能导播系统的场景间的切换全部采用先进的图像识别技术，无需任何附加设备或人为操作，自动识别各场景活动变化内容，自动切换到教学活动核心部分。（2）多种策略智能导播系统的跟踪与切换策略完全以实际教学为基准，对教学场景进行自动分析及集中化策略管理，控制录播画面的自动导播切换，支持单流单画面及单流多画面自动导播。（3）鼠标一键操控录播设备内置鼠标点击跟踪功能，它与导播平台结合在一起，鼠标点击视频相应位置，云台以点击的位置为中心，自动移动到此位置上。系统还可以预先设置多种视频变焦模式，如全景、小全景、中景、特景的拍摄范围，用鼠标点击相应取景模式，就能一步到位操控变焦范围。简单易用的操作使所有的信号切换和图像跟踪等复杂的操作，由一人就可以独立完成。4.2.3智能图像识别跟踪精品课堂智能录播系统可以在整个拍摄过程全部采用自动化技术完成，整个录制过程无需人工干预。操作者开启录制之后即打开全自动导播功能，录播系统便会按照预先设置的逻辑关系，自动控制摄像头进行拍摄，自动对画面进行切换、镜头推拉变焦、VGA/HDMI画面展示等多种录制画面，并直接生成音视频文件。智能图像识别跟踪系统采用自主研发的图像识别跟踪控制技术，教师和学生均无须佩戴任何感应器即可进行自动跟踪拍摄，真正实现常态化教学。图像识别跟踪系统不受声音、电磁波、红外线、光线等教室外在环境影响，抗干扰能力强，整个跟踪过程连续、稳定、平滑，画面输出流畅、稳定。智能图像识别跟踪系统的运行策略：（1） 当教师在讲台上走动或写板书时，自动调焦并进行特写镜头拍摄；（2） 当教师在静止、非写板书或多人出现在讲台时，自动调焦并进行教师全景画面拍摄；（3） 当学生站立时，系统自动定位起立学生同时进行学生特写画面拍摄，学生回答完毕坐下，系统自动返回学生全景画面；（4） 优先级：学生特写>教师特写>教师全景>学生全景图3 教师特写原理示意图4.2.4智能图像识别跟踪系统的特点(1) 图像跟踪稳定可靠图像识别跟踪系统可自动探测、跟踪运动目标，实现对运动目标的自动跟踪，便于对教师和学生教学活动进行直播、录播，确保视频画面连续、稳定、平滑。(2) 自动追踪跟踪范围不仅仅局限于摄像机固有的视野范围内，而是在整个教学活动的范围内，只要教师和学生的运动触发就能自动跟踪，无盲区情况出现。(3) 实时跟踪跟踪时，系统自动对被跟踪目标进行近距离拍摄，让跟踪对象始终成为画面重点，符合人物拍摄要求从而也避免了采用辅助设备区域定位方式跟踪时对象不能特写的问题，对于板书较多的课堂，此功能显得尤其重要。(4) 完全自动化跟踪摄像工作可由系统全自动完成，而不需要人工干预。(5) 抗干扰力强运用先进的图像识别技术无需在老师身上佩戴、操作任何跟踪设备，跟踪系统不受声音、电磁波、红外线、光线等外在的环境影响，抗干扰能力强。4.2.5全功能录制系统全功能录制将导播系统传输过来的音、视频信号录制下来，生成有音视频流媒体课件。系统包含丰富的录制模式，可支持单流单画面、单流多画面和多流多画面三种不同模式的FLV、MP4、ASF单文件录制，也可支持多文件录制模式，即将教师视频、学生视频、声音、VGA/HDMI视频形成多个文件。系统采用通用播放器及非线编软件可有效实现课程的编辑、播放，方便视频文件的传阅和进行后期制作。全功能录制系统包含以下功能：（1）单流/多流模式控制在启动录制时，可同时生成用于直播及点播传输的单流视频文件，以及用于高清保存的多流视频文件。单流模式支持单流单画面、单流多画面等方式，可由用户在录制前轻松选择。多流视频文件为4个单独的视频文件，包括3路摄像机视频及1路电脑画面，每路画面均内嵌音频，方便后期使用第三方非编系统（如绘声绘影、Premiere）进行同步编辑。（2）单流单画面录播单流单画面录播是指在多个视频流或屏幕流中，进行N选1的切换，用其中一个流进行输出成为单一的文件。由于输出的是单窗口单文件格式，因此可广泛适用于市面上主流的播放器。画面在教师视频、学生视频及电脑VGA之间进行三选一的切换（3）单流多画面录播单流多画面模式是指在多个视频流或屏幕流中，进行多画面分割与合并，并可实现N选三的切换输出，生成文件为单窗口多画面的单一文件。单流多画面录播方式，也可称为画外画的方式，集多流录播方式中多画面、多场景资源保留的优点及单流录播方式中使用通用播放器播放的优点于一身，录制出来的文件为宽屏方式的单视频文件，在单一的视频窗口中，仍然以三分屏方式呈现，左边为两个视频窗口，右边为一个主窗口，主窗口的视频会由系统自动切换或人工切换，录制生成的文件最高支持720P的分辨率，展示更优秀的课堂效果。单流多画面录制 (单窗口的视频文件中仍然保留三个画面)（3）多格式同步录制常态课堂录播系统不但支持多流及单流同步录制，在录制单流视频时，还支持多种视频封装格式的同步录制。录制结束后，会同时生成FLV、MP4两种格式的视频文件，以满足用户后期应用到不同平台的需要，也符合精品视频公开课拍摄制作技术标准及数字校园示范校建设参考指标中对FLV和MP4文件格式的要求。（4）定时录制系统支持“定时任务录制”功能，可通过WEB管理页面对录播系统进行预约，到达预设时间后，系统能自动启动录播的录制功能而无需人工操作。（5）视频文件集中管理系统可通过网页平台对录播主机的视频文件进行集中式管理，可通过类别、文件描述、关键字、录制时间等多种查询条件进行文件搜索，并可对文件进行本地下载、删除、上传FTP服务器等操作。4.2.6全功能录制系统的特点(1) 触发式捕捉动态屏幕当教师移动鼠标时，录制系统能够将计算机屏幕内容，包括鼠标运动轨迹、电子白板内容、PPT课件内容等完全录制下来。(2) 全实时编解码实时采集教师的图像与声音，并进行实时压缩。音频部分采用mp3/aac压缩算法，在同等质量情况下，文件占用磁盘空间小；视频部分采用自主开发的压缩算法，具有图像质量清晰，压缩比高的特点，一个小时的课件仅仅需要200-300M磁盘空间。使用的自主优化图像压缩技术，在同画质同码流的情况下录制视频可以为您节省60%的存储空间，并且只需500kbps带宽让你享受高清画质，更加方便视频资源在互联网上传播共享。(3) 基于浏览器远程管理用户只需用网页浏览器登录录播系统，即可完成课程录制、直播、点播等操作，无需安装其他客户端软件。(4) 模式多样化录制和生成的视频课件模式可以是单流单画面、单流多画面、多流多画面三种模式。(5) 控制方式多样化可以使用PC、笔记本、平板电脑、移动智能终端、中控等多种方式进行远程控制录播系统，管理轻松自如、录制随时操控。(6) 操作极为简单对教师没有任何要求，教师不用改变以前的授课习惯；教师只需要点几下鼠标即可生成进行课程录制，整个系统操作简单。五、系统的主要性能实时性高：系统非网络直播延时<1秒。 图像语音清晰流畅：清晰度最高支持 1080P、帧率最高30fps，音频采用MP3/AAC编码，视频采用flv、mp4、asf等格式。 无干扰式结构：教师不需要任何的操作去使用录播系统，专注于主讲的内容，授课的效果与质量。录播系统自动记录整个教学过程。 专用平台：嵌入式的操作系统；稳定性、可靠性更高，安全性更好，管理平台简洁易用，维护方便快捷、效率更高。 安装调试简单：充分使用现有的网络，前端采集信号通过网络传输到录播系统主机，突破了地理区域的限制；使用者通过网络就能够观看直播内容。系统扩展性强：前端信号采集能够方便的连接各种视频、音频，满足不同使用环境。表3 精品课堂智能录播系统性能参数网络流媒体延时非网络延时<1S视频编码分辨率最高支持1080P视频编码帧率160fps可调视频编码FLV、MP4、TS，ASF encode视频编码码流128Kbps10Mbps可调云台控制协议PELCO-D，PELCO-P，VISCA通讯接口RS232 ，RJ45 10/100M自适应以太网口录播功能实时直播、录制、远程导播、在线直播、用户管理等导播功能直播预览、视频切换、音频调节、视频模式控制等远程管理支持设备远程管理、诊断和软件更新控制模式B/S设备尺寸标准2U六、系统清单和安装示意图6.1 设备清单精品课堂智能录播系统主要由以下几部分构成：智能录播主机、图像跟踪主机、高清摄像机、全向麦克风、数字音频处理器、音箱、交换机等。设备项目品牌数量备注智能录播主机优视1内嵌图像识别跟踪模块、自动/手动导播切换模块、图像分割及拼接处理模块、高清录播模块、直播模块、点播模块、本地回显模块图像跟踪主机优视1包括教师跟踪、学生跟踪功能高清网络摄像机大华/索尼 2拍摄教师、学生全景网络半球摄像机大华2对教师、学生活动进行拍摄分析会议摄像机优视2跟踪拍摄教师、学生特写交换机TP-LINK1100M，8口交换机音频方案超指向拾音电容话筒得胜8指向性麦克风数字音频处理主机优视1内含数字混音、均衡、压限、DSP 降噪、反馈抑制无线领夹及手持话筒得胜16.2 设备安装示意图七、系统工程安排及售后保障7.1 工程安排计划7.1.1项目实施计划我们将选派公司资深的项目经理以及工程师全面负责项目工程。货物的采购与配送关系到整个施工进程，所以在整个项目执行过程中货物配送的环节至关重要；为此，我们在投标前就将货物配送的各个环节作了周密的安排。l 由项目经理全程跟踪，负责所有原材料和相关辅助设备采购过程。l 合同签订后5个工作日内：完成所有设备的采购，并完备测试好由华银公司自行提供的设备合同签订后7个工作日内：所有设备到达学校7.1.2工程安排本工程项目安排的施工人员共有3人。我们坚信，任何优良的工程项目必须有周全的计划和完好施工前期准备合同签订后5个工作日内：对所有参与项目施工的人员进行施工前期的培训，并且要求达到现场施工人员可以按计划保质保量完成项目的所有安装工作，在每位现场施工人员有能力对具体相关操作老师进行日常使用、维护以及简单故障排除的培训的目标。同时作好学校施工时间以及人员的安排。合同签订后7个工作日内：由具体的相关施工人员与学校进行安装前期沟通，了解学校的具体现场情况，通知施工时间，并明确进场施工前校方需要的一些准备工作（如：施工教室要具备施工条件、施工期间的校方的负责人、需要校方做的配合工作等）。同时根据学校的实际情况，制定出符合学校的施工细节，并且估算出工程所需所有敷料，同时采购完毕所有敷料和专业工具，做好安装前期的所有准备工作。合同签订后10个工作日内：正式进场施工，施工人3人共1个工程队，同时安排1名技术人员人员在公司待命，当有特殊情况下作为工程力量的补充，以保证整个工程的顺利实施。工程队按3天完成。7.2 售后保障7.2.1工程支持与服务 对于我公司所设计施工的系统及我公司销售的设备，我们保证用户能够得到整个系统的终身技术支持和服务。在用户系统出现故障时，我们在最短时间内响应。在有关系统设备到货前，我们将指派专门人员前往用户现场，做好设备安装的先期准备工作，以使系统设备运行在一个良好的工作环境，并将与用户协调有关系统的安装调试工作。 在系统设备到货后，我们的有关人员将与用户一起对设备进行检查验收，并实施现场的安装调试工作，以便及时解决万一在发货过程中存在的差错。对于用户的专业人员我们将进行技术培训，使其熟悉系统运行环境，并对设备的性能和使用方法有详细的了解。 作为技术支持重要部分，我们还将为用户提供最佳的系统升级服务。7.2.2人员培训根据客户的需要，我公司将客户相关技术人员进行全面的技术培训，达到全面理解系统的功能和相关技术、并且可以独立进行安装配置、日常使用维持、一般故障诊断和修复等工作之目的。7.2.3 电话支持服务客户的管理维护人员随时可与我公司直接电话联系，由我们的工程师和软件工程师通过电话向用户提供专业的技术咨询，以最快的速度解决用户系统中出现的问题。一旦设备出现故障，工程师将根据故障类型和级别进行电话指导、远程维护或到达现场，迅速排除设备故障。