鸿合精品课程全自动录播系统解决专项方案.doc
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1、精品课程全自动录播系统解决方案V1.0目 录页1 顾客需求分析31.1 需求背景31.2 功能需求32 系统设计42.1 系统概述42.2 系统图62.2.1 高清录播系统图62.2.2 校园网络电视台系统图72.3 功能特点83 系统构成103.1 高清录播主机103.2 鸿合精品全自动录播系统软件113.3 鸿合校园网络电视台软件133.4 集中录播管理平台153.5 录播服务器153.6 图像辨认跟踪系统153.7 音频采集系统173.8 视频采集系统183.9 中控系统193.10 导播台204 系统安装224.1 录播教室配备清单224.2 教室装修方案284.2.1 总体原则284
2、.2.2 详细内容295 案例展示:331 顾客需求分析1.1 需求背景随着教诲信息化发展,多媒体教学模式在全国逐渐普及,作为多媒体教学重要构成某些录播系统,因具备“同步性”、“互动性”和“资源共享性”等特点正发挥着重要作用。录播系统在当代教学中应用已经越来越广泛,已越来越多被教诲教学单位用来改进教诲模式,改进教学、培训技术、提高教学、培训质量重要手段和必备办法。为更好响应“增进教诲内容、教学手段和办法当代化”号召,北京鸿合科技集团(简称:鸿合)依照近年在教诲行业一线积累和对教师需求精确把握,为学校精品录播课堂建设都提供了智能、有效解决方案。1.2 功能需求 通过对既有教学过程深刻分析,精品录
3、播课堂需要解决如下问题:l 录制过程需要完整全面,需要将教师授课、学生上课、授课教师PPT课件或板书内容、师生互动等所有教学活动完整记录下;l 录制操作过程需要简朴,虽然教师不明白录播系统工作原理,不需要专业技术,不需要专人值守状况下,通过操作控制面板上按钮,就可以独立完毕专业录制工作;l 常态化教学,教师和学生均不需佩戴和操作任何设备,不变化不影响既有授课及听课设备与教学方式;l 录制视频能精准跟踪不同教学场景、视频画面切换平滑、图像清晰稳定、声音保真度高;l 可以把教室实况通过网络直播到校内各个多媒体教室,异地顾客通过Web浏览器进行同步收看,并可进行点播评价及编辑解决;l 录制好文献可以
4、上传到资源应用平台,授权顾客可在网络上点播已录好课程资源文献;l 多间教室可进行互动课堂,交互教学如身临其境;l 充分发挥先进教师示范作用,数字化存储先进教师教学成果,为创立本校资源库做铺垫;l 录制视频可以满足精品课程、微格教学、远程教诲、公开课、优质课评比;l 录制出来课件符合SCORM1.2国际原则,无需后期编辑即可进行在线学习;2 系统设计2.1 系统概述环绕上述顾客需求,鸿合提供一套基于精品课程全自动录播系统解决方案。本系统重要由如下几某些构成:布置在录播教室中高清录播系统,涉及:高清录播主机、音视频采集系统、自动跟踪系统、控制系统;布置在校/区县/市级集中录播管理平台、校园网络电视
5、台。本方案特色是:智能导播,全景重现在课程录制时,系统可依照各种导播方略对教师、学生、板书、教学VGA视频源进行无缝切换,使录制后课件内容更加丰富、避免单一场景。使顾客在观看视频课件时,就好像身处授课现场。一键录制,便捷易用录制操作过程简朴,教师不需要专业知识,通过操作软件上“录制”按钮,就可以独立进行专业录制工作,录制视频自动生成原则化高清流媒体文献。使教师能专注教学活动,大大减轻了制作优质课件承担。多维应用,物超所值除了前端录播以外,系统还提供了后期视频编辑、集中录播管理平台、校园网络电视台等无缝集成工具和平台,为顾客提供视频生成、编辑、存储、分享、互动一条龙服务,从而实现课后复习、教学反
6、思、MOOC、教师培训、微格教学、先进课评比、教研活动、现场直播等丰富应用。 云端存取,精彩共享运用资源应用平台,录制好课程文献可以随时随处被应用,打破了知识传播和使用上壁垒;更可通过与云技术结合,将视频应用贯穿到教师备课、授课、作业、测评、家校互动等更辽阔教诲应用场景,创造无限也许。集群管理,远程操控通过集中录播管理平台,可轻松实现对网内录播主机进行集群分组、状态监控、统一启动或停止录制、直播、远程导播等集群管理功能。2.2 系统图2.2.1 高清录播系统图2.2.2 校园网络电视台系统图2.3 功能特点同步录制可以把授课教室教师、学生音视频、电子设备图像信号(如:视频展台、白板、PPT教学
7、课件等)进行同步录制,生成原则化高清流媒体文献。支持多路信号任意组合,可支持到8路高清信号接入,实现高清视频信号、本地视频、网络IPC及VGA信号任意组合录制。同步预览同步对采集多路视频信号进行实时预览,并可以依照不同信号路数自动调节视频预览窗口位置大小。两种录制模式,满足不同应用需求录制提供两种惯用模式,分别是:电影模式和混合模式,顾客可以依照需要灵活选取。其中,电影模式将输入多路视频源自动合成一路视频信号,更加符合顾客收看习惯。生成电影模式也可依照使用场景不同,实现画中画、二分屏、三分屏、四分屏等各种样式。混合模式即电影模式+资源模式,在录制过程中,除了合成一路视频信号外,同步将多路视频信
8、号作为素材方式保存下来,以便后期作为素材对视频进行精细编辑。实时直播可通过网络将现场音视频进行实时直播,顾客不需要安装专门播放器软件,直接以Web浏览器即可同步观看现场实景。在线点播及教学评价录制好课程文献上传到资源应用平台,顾客通过Web浏览器登录,就可以观看课程资源文献,实现远程教诲,并提供课程进行评价,满足课后复习、教学反思、先进课评比、教研等不同应用场景。图像辨认自动跟踪通过图像辨认跟踪系统,不必佩带特殊物品即可实现主讲教师及学生图像辨认跟踪,支持各种跟踪方略,满足不同应用场合需要。无需工作人员配合,即可实现多视频全自动跟踪拍摄。导播形式多样化支持自动导播、手动导播,满足不同应用场景需
9、求。导播方略可灵活配备,可依照跟踪系统、PC、白板、板书监控信号进行镜头自动切换,且在切换前调节好摄像机焦距和位置,有效避免垃圾镜头。易用编辑功能支持易用编辑功能,涉及:增长台标、字幕、片头片尾、各种场景切换特效等功能。自动提取PPT索引录制视频过程中,支持自动提取PPT文献目录索引功能,以便顾客在视频点播时,对感兴趣知识点进行快捷定位播放。集中控制管理管理员通过登录集中录播管理平台,可轻松实现多间教室远程管理。如:可通过电视墙方式查看所管理教室视频,并可统一设立观看视频源;可针对所有或某一组教室统一启动、停止录制、直播和导播。互动课堂基于录播教室建设方案,可以实现一种主讲教师对各种教室进行远
10、程互动课堂,犹如在一种教室内上课同样。主讲教师与学生互动方式涉及声音、图像、板书、PPT教学课件等,参加互动学生,可以与教师进行直接语音交流,也可以互相看到对方视频图像。3 系统构成3.1 高清录播主机鸿合高清录播主机采用X64工控设计,保证设备不间断稳定运营,配合录播系统软件,用以完毕授课教室教师、学生音视频、电子设备图像信号、VGA等数据同步录制、存储;支持8路高清视频(1080p)同步解决,性能稳定; 4U原则机箱设计,机箱面板自带8.4液晶屏。 鸿合高清录播主机采用专业硬件采集卡采集,提供了专有编码芯片,同步集成了Intel解决器GPU图像加速解决、Intel IPP并行算法,同步支持
11、8路1080p信号输入;鸿合高清录播主机视频采集采用特别算法解决和编码压缩技术,可保证多路高清视频同步录制时系统稳定,画面清晰流畅;视频采集源不但可以接入高清摄像机,还支持网络视频源、VGA网络信号甚至来自专业导播系统输出。设备性能:l 4U机箱,机箱面板自带8.4液晶显示屏,无需外接显示设备即可环出显示录播预监画面,为导播人员提供监视画面;l 采用4代i7CPU(4770以上)CPU;应用板载显卡GPU应用解决编码运算,有效减少了CPU占用;l 视频输入:支持HD-SDIx8,支持网络高清视频输入;l 音频输入:RCAx2;l 通讯接口:USB 3.0,RJ45x2,RS232x3(RS48
12、5x1) ;l 性能规定:能同步录制8路1080p30;3.2 鸿合精品全自动录播系统软件鸿合精品全自动录播系统软件,安装在录播主机计算机上,可以实时将授课现场音视频录制下来,生成原则化高清流媒体文献。该软件课程录播系统软件具备操作简朴、功能完善特点,详细功能如下:视频预览、课程录制l 支持多路高清视频源 支持来自于高清数字摄像机、网络摄像机(IPC)、VGA、HDMI、本地视频、图像文献视频源,在具备GPU加速录播主机上,最多可以支持到同步采集、编码10路1920*1080p30fps视频;l 视频预览 支持视频实时预览,同步可预览视频多达8路;每一路均可灵活设立视频源、显示名称;主界面只显
13、示顾客启用预览窗口,不显示多余窗口;预览效果实时、流畅,采用专有知识产权显示还原算法,色彩还原度高;l 视频录制 视频录制支持H.264编码,音频编码支持AAC,采用MP4、FLV、ASF封装,辨别率、码率、帧率可设立,完全符合精品视频公开课拍摄制作技术原则;l 音频录制 支持通过混音器、调音台解决后声音,或者直接接入到声卡声音、SDI通道声音,采样率48KHz、音频流码率128Kbps,完全符合精品视频公开课拍摄制作技术原则;l 录制模式 支持电影模式,电影+资源模式,电影模式支持单画面、PIP(画中画)、POP(双屏、三分屏、四分屏),PIP和POP画面内容可灵活设立,并可在录制中任意切换
14、模式而录制过程不中断;如果采用POP,还支持在输出窗口中直接使用鼠标双击进行画面切换;l 可设立字幕,字幕字体、颜色、背景颜色、位置可灵活设立;l 可设立台标,台标可以使用图片,并可以设立图片位置;l 可设立片头片尾,片头片尾既可以是选取一种视频直接采用,也可以依照顾客选取图片、文字、背景音乐自动生成,并可以在使用之前对生成片头片尾进行预览,保证其符合规定;l 可设立画面切换特效,支持特效涉及淡入淡出、平移、缩放、百叶窗;l 录制视频可以输出成符合SCORM 原则课件;导播l 系统可以与自动跟踪系统对接,依照跟踪系统生成导播方略进行自动导播;l 系统提供一种PC端工具,与自动跟踪系统结合在一起
15、,当教师进行鼠标、键盘、白板操作时,与自动跟踪系统导播方略结合使用;PC端工具还可以检测PPT翻页、HHT课件翻页信息,并将这些信息作为录播视频自动切片根据,对视频进行虚拟切片,通过鸿合校园网络电视台,在顾客点播视频时提供高效查看导航;l 系统支持手动导播模式,导播人员采用鼠标或者专用导播台进行导播,更为精细地控制录播过程;l 提供远程导播接口,可通过Web方式进行远程导播;l 导播过程中支持视频切换、云台旋转、预置位控制、镜头焦距控制;l 支持直接输出模式,直接输出模式下,所有导播操作直接体当前输出窗口和录制电影中;直播l 系统支持直播,直播可以与录制同步进行,也可以单独进行;l 直播流可以
16、设立,最多可以同步直播64路视频;l 直播支持rtmp、rtsp、HLS,可以将合成电影直播到专用直播服务器,以便进行大规模直播,也可以自身作为rtsp或者HLS服务器,支持少量顾客(50个客户端以内)直接受看;l 直播码率可以单独设立;l 直播最高可支持到1920*108030fps;后期编辑l 提供后期编辑功能,将资源模式录制视频进行重新编辑,输出新电影;l 可通过本系统,将资源模式录制视频载入后重新导播,输出新电影;辅助功能l 录制完毕后可自动上传,与否上传可配备,上传服务器可配备,提供专用服务器,接受上传视频,支持多点上传、断点续传;上传服务器与客户端方略可配备,以适应网络带宽;l 支
17、持自动更新检查,用于新版本检查和下载;l 支持对镜头预置位进行管理,可设立各种预置位,在进行导播时直接调用预置位,提高导播效率;系统特点l 性能超群 可同步进行10路1920*108030fps视频预览、编码、直播,满足顾客需要;l 效果一流 无论是预览还是录制,视频效果流畅、色彩还原度高,声音饱满、清晰,录制过程行云流水;l 体验一流 国内知名交互及视觉设计团队提供交互设计和视觉设计,充分考虑到顾客应用场景及操作习惯,上手容易,无需专业培训;l 应用丰富 支持录制、直播,与鸿合校园网络电视台结合到一起,可支持视频大规模直播、点播、以及基于视频教研活动,应用视角大为开阔;3.3 鸿合校园网络电
18、视台软件鸿合校园网络电视台,亦即资源应用平台,是响应教诲部“三通两平台”中“网络学习空间人人通”建设原则,采用B/S构架,运用云技术,充分挖掘以课堂实录为核心优质教学资源深层价值,增进优质教诲资源共建共享而为顾客量身定制资源应用平台。实现功能如下:l 依托录播构建课堂实录核心资源,通过视频门户网站把资源按照最新热门、学科年级目录展示,为顾客提供便捷导航入口;l 提供所管理范畴内当前直播教室入口,远程顾客可以快捷登陆;l 视频上传与分享:顾客可以手工上传视频,也可以由录播主机录制完毕后自动上传,且可以设立上传视频分享范畴,既可以直接分享给本班级所有学生,也可以设立分享到校本空间或者区本空间;l
19、提供视频点播功能,支持涉及课后复习、教学反思、先进课评比、教研等不同应用模式;l 点播视频时可以记笔记,笔记可以自动归集并汇集成册;l 点播过程可以进行教学活动控制,规定回答问题后方可继续观看;l 提供顾客个人空间,为教师提供视频上传、分享、专辑管理、朋友管理、资源管理等功能;后台管理:提供CMS功能,可以灵活设立栏目、管理权限、显示和列表设立、顾客管理设立、视频播放设立、教研活动设立等;功能特点:l 应用全面 提供了基于视频教诲行业丰富应用,通过此平台可以进行视频点播、直播、先进课评比、微格教学、教研活动、教学反思、课后复习、MOOC、教师培训等应用;l 功能丰富 可进行视频观看、视频编辑、
20、视频管理、机构管理、运维管理、视频管理、社区互动、个人空间;符合三通两平台中“网络学习空间人人通”精神; l 体验一流 国内知名交互及视觉设计团队提供交互设计和视觉设计,充分考虑到顾客应用场景及操作习惯,上手容易,无需专业培训;l 布置灵活 既可以按照市、区县、校级方式单独布置,又可以分级布置;及可以按照老式方式布置在教诲信息中心机房内,也可以布置在云端,实现云录播功能;l 支持终端广泛 可以在PC、Android、IPad等设备上使用,没有终端局限;3.4 集中录播管理平台集中录播管理平台,基于IP网络,采用全球流行B/S构架。重要实现对网络中所有班级录播主机进行远程集中管理和控制。实现功能
21、如下:l 支持多间教室管理,可对教室进行分组,可看到教室中录播主机工作状况,并可以对这些录播主机进行远程控制;l 对可以操作本系统顾客身份进行管理;l 可通过电视墙方式查看所管理教室视频,可以设立布局,并可统一设立观看视频源;l 可针对所有或某一组教室统一启动或停止录制、直播;l 支持远程导播功能;l 提供课表管理,可对所有教室分别设立课表;l 可进行服务器端录制,录制功能可以与课表联动,录制后视频可以灵活发布;3.5 录播服务器录播服务器,可将视频、音频和计算机屏幕信号进行一体化同步录制、直播和点播。该服务器完毕实时录制、实时直播、随选点播、后期点播、在线远程导播、后期编辑、远程管理、资源应
22、用等各种功能,操作简捷、性能稳定、易于管理。3.6 图像辨认跟踪系统鸿合图像辨认跟踪系统是一款为录播系统量身定制自动跟踪和导播切换一体化系统,采用先进多维图像分析解决技术,及模式辨认技术和阈值分割与边沿检测跟踪算法,内置多重智能方略,实现多区域、多目的、多方略全自动跟踪和导播切换应用,保证主体精准分析、图像精准切换、画面优质稳定。鸿合图像辨认跟踪系统汇集了老式移动侦测、人脸辨认和特性分析等技术先进理念,采用独创具备自主知识产权图像分析技术实现全三维定位,精确辨认跟踪对象,锁定目的进行智能化精细控制跟踪,让跟踪效果平滑细腻。系统采用宽动态智能防抖+微控制技术,对目的动作和移动作出分析和判断,使目
23、的在小范畴移动或很缓慢移动时候,摄像机可以进行以目的为中心画面锁定拍摄或肉眼不易察觉“微控制”跟踪拍摄,从而保证画面始终流畅稳定,不抖动,不晃眼,符合视觉需要。鸿合图像辨认跟踪系统采用ARM+DSP+LINUX嵌入式系统架构,稳定可靠,功耗仅5W。模块化设计,先进工艺构造,原则1U机箱。分析定位摄像机模仿布局图多维图像分析及模式辨认技术:根据教师、学生、板书不同拍摄目的采用专有主体分析摄像机,将整个教室空间进行多维度区域划分,可精确探测到区域内主体运动变化,通过各种模式综合鉴定摄像机画面精准切换。阈值分割与边沿检测跟踪算法:根据各教室不同场景(宽高不同)可灵活设定各区域阈值范畴;根据各主体实际
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