廣東慧暢科技有限公司 | 精品錄播解決方案

來源：廣東慧暢科技有限公司編輯：ZZZ 2024-03-25 11:03:32 加入收藏

精品錄播系統(tǒng)因其全自動檢測拍攝、多機位自動導播功能以及優(yōu)異的錄制效果，極大提升了課程資源數(shù)字化效率，近年來備受教育用戶的青睞。

　　第一章系統(tǒng)方案概述

　　一.1 應用背景

　　自2012年全國教育信息化工作電視電話會議上提出“建設(shè)教育資源公共服務平臺和教育管理公共服務平臺，”學校資源數(shù)字化就是教育信息化的任務之一。在2014年教育信息化工作部署，決定開展“一師一優(yōu)課、一課一名師”活動，有效的促進了學校資源數(shù)字化。2018年，教育部發(fā)布《教育信息化2.0行動計劃》，發(fā)揮“一師一優(yōu)課，一課一名師”示范引領(lǐng)作用，同時提出“百區(qū)千校萬課引領(lǐng)行動”等教育信息化建設(shè)任務，該行動需認定百個典型區(qū)域、千所標桿學校、萬堂示范課例，匯聚優(yōu)秀案例，推廣典型經(jīng)驗。培育千所標桿學校，包括遴選100所高等學校、300所職業(yè)學校、1000所基礎(chǔ)教育學校。萬堂示范課例，包括遴選1萬堂基礎(chǔ)教育示范課、1000堂職業(yè)教育示范課、200堂繼續(xù)教育示范課，推出3000門國家精品在線開放課程，建設(shè)7000門國家級和1萬門省級線上線下高等教育精品課，充分發(fā)揮示范課例的輻射效能。

　　2021年1月教育部發(fā)布的《關(guān)于大力加強中小學線上教育教學資源建設(shè)與應用的意見》提出“到2025年，基本形成定位清晰、互聯(lián)互通、共建共享的線上教育平臺體系，覆蓋各類專題教育和各教材版本的學科課程資源體系，涵蓋建設(shè)運維、資源開發(fā)、教學應用、推進實施等方面的政策保障制度體系。”同年8月教育部辦公廳發(fā)布《關(guān)于開展“基礎(chǔ)教育精品課”遴選工作的通知》，以激發(fā)教師教學熱情、匯集優(yōu)質(zhì)教學資源、服務學生教師使用、促進優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展為工作目標。

　　精品錄播系統(tǒng)因其全自動檢測拍攝、多機位自動導播功能以及優(yōu)異的錄制效果，極大提升了課程資源數(shù)字化效率，近年來備受教育用戶的青睞。具有多年的音視頻技術(shù)沉淀，通過對優(yōu)勢產(chǎn)品的整合，結(jié)合用戶需求，推出精品錄播解決方案，方案不僅注重學校課程資源數(shù)字化質(zhì)量，還圍繞課程資源應用推出了視頻資源應用平臺，將學校零散課程資源有效匯聚成具有一定規(guī)模的校本資源體系，增強了學校資源管理實力，擴大了學校優(yōu)質(zhì)教育資源輻射覆蓋范圍，為區(qū)域教育優(yōu)質(zhì)均衡和在線教學應用打下良好基礎(chǔ)。

　　一.2 痛點分析

　　1.2.1缺少專業(yè)錄制環(huán)境

　　很多學校只有一間錄播教室或未建精品錄播教室，教師錄制課程資源缺少相應的錄制環(huán)境，錄制效果難以保證，專業(yè)的錄播教室需參考演播室設(shè)計標準，對環(huán)境裝修風格、色調(diào)、燈光、吸音、隔音都有一定的標準要求，優(yōu)質(zhì)的課程內(nèi)容輔以專業(yè)的錄制環(huán)境可以有效提高課程資源錄制質(zhì)量。

　　1.2.2資源數(shù)字化效率低

　　由于自動檢測拍攝系統(tǒng)不能適配每一位教師的教學習慣，學校錄制課程資源通常是由電教老師手動導播配合授課老師錄制，錄制后還需視頻剪輯和添加字幕等后期制作，占用了教師大量課后時間。

　　1.2.3資源體系難建立

　　現(xiàn)在教師錄制精品課大多數(shù)是為了參加“一師一優(yōu)課、一課一名師”的評課活動，參加活動的精品課程為示范課程，學校匯聚的課程資源都是零散資源，未對應章節(jié)和知識點進行錄制，教學資源缺少特色，導致學校很難建立圍繞課程體系的優(yōu)質(zhì)校本資源。

　　1.2.4資源應用難普及

　　資源管理平臺和錄播設(shè)備中的視頻資源在參加過評課活動之后使用率很低，平臺缺少相應的運營管理機制，學校部署的平臺大多數(shù)只是對課程資源的分類管理和校內(nèi)直播，資源應用模式處于探索階段，資源應用頻率較低。

　　一.3 需求分析

　　一.3.1 教學管理者需求

　　精品錄播教室投入較大，建設(shè)后的先進性、易用性，教師使用后的評價都是管理者的關(guān)注點。除此之外，還有能否提高教師教學能力，能否提高教研能力，是否可以利用錄播教室實現(xiàn)教學方式的變革，在國內(nèi)能否做為示范案例，錄制的課程能否獲獎等。教學管理者需要建立學校數(shù)字化課程體系，打造數(shù)字化未來學校。

　　一.3.2 教師需求

　　教師日常工作量較大，使用錄播教室錄制課程前需要提前抽出時間反復練習，需要提前約好錄播教室的空閑時間，除此之外還需要全班學生的配合才能錄制好一堂優(yōu)質(zhì)課，錄制后還需要編輯視頻，按一師一優(yōu)課平臺的要求轉(zhuǎn)碼視頻，進行上傳。錄制視頻給老師增加了大量的工作，教師最需要的是能提高效率的錄制工具，剪輯工作量小，錄制效果好。

　　一.3.3 電教老師需求

　　電教老師是學校信息化設(shè)備的主要管理人員，由于電教老師大多數(shù)都有授課任務，所以操作、維護設(shè)備的時間很少，電教老師迫切需要免維護、遠程控制、操作簡單的錄播系統(tǒng)，教師最好都可以自己錄課，自己能操作設(shè)備，視頻編輯量要小，能減輕電教老師的工作量或提高工作效率。

　　一.3.4 系統(tǒng)需求

　　1)嵌入式設(shè)計

　　采用嵌入式架構(gòu)，錄播主機安全穩(wěn)定，低故障率，低功耗。

　　2)多路高清視頻同步錄制

　　能同時錄制多路1080P/30fps信號，對多路全高清視頻信號并發(fā)處理，采用先進的H.264視頻編碼方式同時生成高質(zhì)量的1080p全高清mp4文件，為后期制作課程資源提供素材。

　　3)智能檢測拍攝技術(shù)

　　智能檢測拍攝技術(shù)，有效保證拍攝畫面構(gòu)圖美感，錄制過程使用鏡頭切換代替?zhèn)鹘y(tǒng)鏡頭搖擺跟拍效果，避免鏡頭跟丟，避免觀看者頭暈。

　　4)先進的音頻處理技術(shù)

　　將教室內(nèi)多路音頻信號進行混音處理，對環(huán)境音進行降噪處理，有效抑制嘯叫，有效消除回聲，對人聲自動增益處理，以達到音頻錄制效果的最優(yōu)化。

　　5)教學互動技術(shù)

　　具備先進的互動技術(shù)，支持公有云互動和私有云互動，靈活應對多種網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)環(huán)境，支持雙流互動和同屏互動，音視頻互動的同時還能使用板書互動，有效增強互動教學教研效果。

　　6)極簡操作設(shè)計

　　人性化交互界面，操作邏輯同步日常生活應用，易理解，易操作，兼具美感和操控感。

　　一.4 總體目標

　　重新定義精品錄播系統(tǒng)，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。采用先進的檢測算法和音頻處理技術(shù)，在保證音視頻錄制效果的前提下，提高前后端設(shè)備集成度，增強教學資源錄制效果，成為大批量教學資源錄制最有效工具。

　　建設(shè)學校課程資源體系，加速學校資源數(shù)字化。利用精品錄播系統(tǒng)打造基礎(chǔ)數(shù)字化課程資源，基礎(chǔ)數(shù)字化課程體系是將國家規(guī)定的各學習領(lǐng)域體現(xiàn)共同基礎(chǔ)要求的學科課程進行資源數(shù)字化，基礎(chǔ)數(shù)字化課程強調(diào)學生基本素質(zhì)的形成和發(fā)展。逐漸形成數(shù)字化特色課程體系，特色課程是具有一定開放性的課程，旨在培育學生的主體意識、完善學生的認知結(jié)構(gòu)、提高學生的自我規(guī)劃和自主選擇能力。

　　部署教學資源應用平臺，利用在線教學擴大優(yōu)質(zhì)資源輻射覆蓋范圍。各錄播教室的教學視頻資源與教學視頻應用云平臺之建立無縫對接機制，能夠通過網(wǎng)絡(luò)自動向平臺上傳視頻資源。提供視頻資源直播、點播等應用服務，有效對資源進行分類管理，快速建立課程體系，提供便捷登錄方式和多終端訪問服務，建成在線課堂應用，打造未來學校。

　　建成網(wǎng)絡(luò)教研應用環(huán)境，通過參與網(wǎng)絡(luò)教研和同步備課活動，提高教師專業(yè)發(fā)展。區(qū)域教育局可通過互動系統(tǒng)，隨時隨地開展區(qū)域網(wǎng)絡(luò)教研活動，同時支持音視頻互動、課件共享應用。教研員可以通過互動系統(tǒng)進行遠程聽課，解決教研員需要長途奔波到各學校進行聽課的困擾。

　　開展專遞課堂互動教學模式。通過互動功能，能靈活開展各種互動教學活動。充分利用名師資源，開展互動教學專遞課堂活動，解決教育資源不均衡帶來的困擾。

　　第二章總體思路

　　二.1 設(shè)計原則

　　本方案設(shè)計遵循技術(shù)先進、功能齊全、性能穩(wěn)定、節(jié)約成本的原則，構(gòu)建一個功能全面、使用方便、運行穩(wěn)定、圖像清晰的常態(tài)錄播系統(tǒng)。并綜合考慮施工、維護及操作因素，并將為今后的發(fā)展、擴建、改造等因素留有擴充的余地。本系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容是系統(tǒng)的、完整的、全面的;設(shè)計方案具有科學性、合理性、可操作性。遵循以下原則：

　　1) 實用性

　　系統(tǒng)的規(guī)劃要高起點，功能要更切合實際，重在應用，堅持以需求為主導，落腳于滿足需求，從實際需求出發(fā)，深入開展業(yè)務調(diào)研，保證系統(tǒng)順暢使用，易于維護。在先進、可靠和充分滿足系統(tǒng)功能的前提下，體現(xiàn)高性價比。

　　2) 安全性

　　整個系統(tǒng)采用成熟的、穩(wěn)定的、完善技術(shù)設(shè)備，選用的設(shè)備自身應具有較高的安全可靠性，關(guān)鍵設(shè)備或關(guān)鍵部件應采取備份冗余設(shè)計，同時選用安全機制完善、安全級別較高的系統(tǒng)軟件，使用具有可靠功能的專用網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品，能夠保證系統(tǒng)的全天候長期穩(wěn)定安全運行。

　　3) 擴展性

　　系統(tǒng)設(shè)計中考慮到今后技術(shù)的發(fā)展和使用的需要，具有更新、擴充和升級的可能，系統(tǒng)規(guī)模和功能易于擴充，系統(tǒng)配套軟件具有升級能力。同時在設(shè)計中留有冗余，以滿足今后的發(fā)展要求。方案中設(shè)備的控制容量上保留一定的余地，以便在系統(tǒng)中改造新的控制點;系統(tǒng)中還保留與其他計算機或自動化系統(tǒng)連接的接口;也盡量考慮未來科學的發(fā)展和新技術(shù)的應用。

　　4) 開放性

　　系統(tǒng)的建設(shè)采用標準化、模塊化設(shè)計并嚴格遵守相關(guān)技術(shù)的國際、國內(nèi)和行業(yè)標準，以確保系統(tǒng)之間的開放透明性和系統(tǒng)之間的互連互通。考慮到整個系統(tǒng)是分期建設(shè)的，系統(tǒng)建設(shè)時，對有擴展要求的子系統(tǒng)，在建設(shè)和選用設(shè)備時,應在對未來業(yè)務的增長和擴容進行科學預測基礎(chǔ)上進行余量設(shè)計,預留擴容和發(fā)展的空間。

　　二.2 設(shè)計標準

　　解決方案的設(shè)計主要依據(jù)國家政策、相關(guān)法律規(guī)章、國家和行業(yè)相關(guān)標準、相關(guān)研究成果等資料進行規(guī)劃設(shè)計，具體如下：

　　1)《第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》

　　2)《中國教育現(xiàn)代化2035》

　　3)《教育信息化2.0行動計劃》

　　4)《關(guān)于加強“三個課堂”應用的指導意見》

　　5)《教學視聽設(shè)備及系統(tǒng)維護與操作的安全要求》 GB12641-2007

　　6)《多媒體教學環(huán)境設(shè)計要求》 GB_T 36447-2018

　　7)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》 GB50343-2004

　　8)《智能建筑工程質(zhì)量驗收規(guī)范》 GB50339-2013

　　9)《演播室數(shù)字電視編碼參數(shù)規(guī)范》 GB/T 14857-1993

　　10)《音頻、視頻及類似電子設(shè)備安全要求》 GB 8898-2011

　　11)《工業(yè)、企業(yè)通信接地設(shè)計規(guī)范》 GBJ79-85

　　12)《國際綜合布線六類信道標準》 ISO/IEC11801

　　13)《交換、控制技術(shù)要求》 GB/T 28181-2011

　　14)《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程驗收規(guī)范》 GB/T50312-2000

　　15)《電子計算機場地通用規(guī)范》 GB/T 2887-2000

　　16)《計算機軟件開發(fā)規(guī)范》 GB8566-1988

　　17)《信息技術(shù)、軟件包質(zhì)量要求和測試》 GB/T 17544-1998

　　二.3 設(shè)計思路

　　結(jié)合國家及地方政策，當前市場環(huán)境現(xiàn)狀及需求分析，解決方案的設(shè)計將圍繞課程錄制、集中監(jiān)管、資源存儲、資源共享等應用，打造完整的一體化教育信息化生態(tài)系統(tǒng)，通過系統(tǒng)實現(xiàn)日常教學、教學管理、資源積累、資源多方應用等多個方面的應用，從而滿足教育局主管單位學校、老師、學生、家長等的不同需要。最終實現(xiàn)課堂資源數(shù)字化、教學管理集中化、教學過程透明化、教學資源共享化。

　　解決方案設(shè)計思路：

　　打造課程資源“制作/更新--應用--分享--管理”于一體的循環(huán)應用模式;

　　建設(shè)精品課程錄制環(huán)境，結(jié)合教室環(huán)境進行聲學和燈光設(shè)計，增強錄制效果，結(jié)合教師授課習慣，支持便攜手動錄制和無感知自動錄制;

　　充分結(jié)合國家及地方性政策，發(fā)揮“一師一優(yōu)課，一課一名師”示范引領(lǐng)作用，同時遵循“百區(qū)千校萬課引領(lǐng)行動”任務，推進優(yōu)質(zhì)資源課程的持續(xù)生產(chǎn)，成為大批量教學資源錄制最有效工具;

　　建設(shè)區(qū)域課程資源體系，加速學校資源數(shù)字化，形成數(shù)字化特色課程體系，建成在線課堂應用，打造未來學校;

　　極簡應用操作，功能按需設(shè)計，重點加強人機交互體驗，促進和激發(fā)教師和學生用戶使用興趣，促進平臺應用;

　　互聯(lián)互通的應用環(huán)境，將區(qū)域內(nèi)各校的錄播教室有機連接，建成區(qū)域互聯(lián)互通的音視頻授課環(huán)境，為“一校帶多點、一校帶多校”的教學和教研組織模式提供應用環(huán)境;

　　靈活的部署方式，采用多級架構(gòu)設(shè)計思路，針對不同的主體單位部署配套管理與應用平臺，以滿足不同的需求;

　　可常態(tài)應用的教研功能，平臺具有聽課評課應用模塊，支持實時的討論式評價和模板打分式評價，促進線上線下混合式教研新模式;

　　開放式軟件架構(gòu)設(shè)計，在實現(xiàn)基礎(chǔ)應用的同時也考慮接口的開放，以滿足更上層應用軟件的集成調(diào)用。

　　第三章系統(tǒng)總體設(shè)計

　　三.1 應用架構(gòu)

　　應用架構(gòu)按照多級架構(gòu)設(shè)計，總體設(shè)計將面向教師、學生、家長、教學管理者等不同用戶，圍繞教學資源應用，以課程為核心，覆蓋學校應用，將課程資源體系化，應用模式常態(tài)化。教室是指錄播教室，包括精品錄播教室、常態(tài)錄播教室等，主要負責視頻課程錄制，學校端需要構(gòu)建校級應用機制，主要負責對錄播教室的管理、教學資源編輯優(yōu)化、校內(nèi)資源應用等。

　　圖1校級應用架構(gòu)圖

　　三.2 系統(tǒng)拓撲

　　針對教學場景和教室環(huán)境進行了高清攝像機和音頻設(shè)備的優(yōu)化升級。新一代精品錄播系統(tǒng)集成度更高，圖像檢測攝像機較上一代攝像機檢測更精準，畫質(zhì)更清晰。音頻采集系統(tǒng)采用專業(yè)級指向吊麥配合音頻處理器，保證音頻效果。錄播主機通過HDMI信號實時采集教學一體機授課畫面，教學過程全保留。錄播系統(tǒng)配套觸控鍵盤，采用可視化操作界面，直觀易操作，錄制課程一觸即達。課程錄制后會自動上傳至平臺對應的教師賬號中，教師可通過平臺進行編輯和管理。

　　圖2 系統(tǒng)拓撲圖

　　三.3 核心應用

　　精品錄播應用系統(tǒng)由錄制系統(tǒng)、直播系統(tǒng)、點播系統(tǒng)、互動系統(tǒng)組成。

　　錄制系統(tǒng)對教學畫面進行多機位多角度拍攝，自動切換各機位畫面進入導播界面，導播系統(tǒng)自動合成錄制，整個拍攝過程省去人工導播的操作，為教師節(jié)省視頻后期制作的大量時間。

　　直播系統(tǒng)可以通過網(wǎng)頁進行實時預覽，應用場景包括活動直播、課程直播、會議直播等。錄播系統(tǒng)錄制視頻時可以同時開展直播，即保存了視頻資源，又擴大了視頻資源的播出范圍，通過平臺增加直播并發(fā)能力，能幫助直播學校擴大影響力。

　　點播系統(tǒng)分為課程和錄像兩種模式。在錄播主機中課程模式按錄制合成后的教學視頻進行點播，課程視頻也會上傳至平臺教師課程管理中，進行深度應用。在錄像模式中，可以查詢每路攝像機錄制的畫面，為課程視頻后期制作提供素材。

　　互動系統(tǒng)是錄播主機結(jié)合螢石云互動技術(shù)在教育領(lǐng)域的應用，通過教學助手發(fā)起互動成為主講教室，聽講教室自動加入互動課堂，輕松實現(xiàn)音視頻互動，在我國的互動課堂和網(wǎng)絡(luò)教研方案中被廣泛應用，有效解決區(qū)域優(yōu)質(zhì)資源不均衡和線下教研活動聚集難的問題。

　　三.4 特色優(yōu)勢

　　1)檢測算法前置

　　檢測攝像機內(nèi)置深度學習檢測算法，無需外置檢測主機，檢測攝像機支持根據(jù)教師和學生的變化，自適應地調(diào)整畫面，能過濾窗簾抖動、光線等干擾因素，學生檢測相比傳統(tǒng)錄播檢測準確度大幅提高，能呈現(xiàn)最佳自動錄制效果。

　　2)雙板書檢測

　　基于板書檢測算法，海康精品錄播系統(tǒng)使用1臺教師檢測攝像機可以實現(xiàn)3臺傳統(tǒng)檢測定位設(shè)備相同功能，實現(xiàn)教師檢測的同時，還可以對左板書和右板書進行檢測，相比傳統(tǒng)精品錄播性價比更高。

　　3)師生雙畫面

　　錄播主機支持師生雙畫面導播邏輯，當教師提問學生時，系統(tǒng)支持設(shè)置單畫面導播和師生雙畫面導播，能為用戶呈現(xiàn)不同的自動錄制效果。

　　4)可視化觸控導播體驗

　　系統(tǒng)采用觸控導播鍵盤，搖桿操作與觸控操作完美結(jié)合，極大的增強了用戶體驗，可視化操作，讓錄制精品課一觸即達。

　　5)全高清錄制

　　圖像采集子系統(tǒng)視頻編碼采用目前國際上領(lǐng)先的H.264高清編碼方式，系統(tǒng)采用若干臺1080P高清云臺攝像機，錄播主機同時采集教師課件信號，經(jīng)導播控制進行自動錄制，錄制畫質(zhì)可達到1080P。

　　第四章應用介紹

　　四.1 精品錄播應用

　　精品錄播系統(tǒng)由視頻采集子系統(tǒng)、音頻處理子系統(tǒng)、自動檢測拍攝子系統(tǒng)、導播子系統(tǒng)組成，多個子系統(tǒng)相互協(xié)作，自動錄制教學過程，生成教學資源。

　　四.1.1 應用概述

　　精品錄播系統(tǒng)為保證畫面的還原度，每個畫面都采用獨立高清攝像機進行拍攝，配置專業(yè)音頻采集設(shè)備完成教學過程中的聲音采集，通過圖像識別檢測拍攝技術(shù)，實現(xiàn)全自動跟拍錄制，快速生成教學資源，為教師錄制優(yōu)質(zhì)課和精品課程資源提供專業(yè)高效的錄制空間，為教師提供教學反思、觀摩教學等應用基礎(chǔ)環(huán)境。

　　精品錄播系統(tǒng)與常態(tài)錄播系統(tǒng)的區(qū)別：精品錄播為保證優(yōu)異的音視頻錄制效果，每路畫面均采用單獨高清攝像機采集畫面，音頻錄制使用指向麥加音頻處理器的專業(yè)配置，指向麥可減少音源雜音的錄制，音頻處理器可實現(xiàn)更全面的音頻處理功能。精品錄播系統(tǒng)主要針對錄制優(yōu)質(zhì)課、精品課資源的教學活動，常態(tài)錄播主要針專遞課堂、同步課堂、直播課堂等遠程教學場景。因此，精品錄播教室需要配套聲學、光學的裝修改造來提升錄制效果。

　　精品錄播教室分為教學區(qū)、學生區(qū)、觀摩區(qū)，教學區(qū)主要是講臺區(qū)域，用于教師授課;學生區(qū)是學生就坐學習的區(qū)域;觀摩區(qū)在教室后面，是獨立于教室的空間，用于聽課觀摩和導播操作，教室與觀摩室中間配置一塊單透玻璃和兩塊觀摩屏、一對有源音箱，在觀摩室聽課教師既不影響教師正常授課又能更好的了解教室授課情況。

　　圖3 五機位精品錄播場景示意圖

　　四.1.2 應用組成

　　視頻采集子系統(tǒng)視頻編碼采用目前國際上領(lǐng)先的H.264 High Profile高清編碼方式，系統(tǒng)采用五臺1080P高清云臺攝像機，分別拍攝教師特寫、教師全景、學生特寫、學生全景、板書特寫，同時接入教師電腦課件信號，經(jīng)導播控制進行自動/手動錄制，錄制畫質(zhì)可達到高清1080P。

　　音頻處理子系統(tǒng)采用AAC編碼方式，教師和學生的語音信號通過指向麥、無線話筒拾音，并經(jīng)過音頻處理器進行去噪、回聲消除等處理，最終所有的音頻均傳送到錄播主機中進行編碼處理，生成標準MP4文件，保存在錄播主機中，供后期再次編輯或上傳到平臺進行點播。

　　自動檢測子系統(tǒng)采用兩臺高清攝像機，通過攝像機圖像識別分析功能對教師和學生行為進行分析、識別，錄播主機根據(jù)預置的檢測切換邏輯控制多鏡頭的切換，最終實現(xiàn)課堂教學的全自動畫面跟拍錄制，真實完整還原教師講授、學生提問等教學場景。

　　導播子系統(tǒng)分為自動、半自動、手動三種模式，自動導播時主機根據(jù)檢測算法切換邏輯進行自動錄制合成教學資源，半自動和手動需要手動控制導播鍵盤，通過導播鍵盤實現(xiàn)云臺控制和鏡頭切換，手動控制錄播系統(tǒng)完成課程錄制。

　　第五章系統(tǒng)詳細設(shè)計

　　五.1 視頻采集子系統(tǒng)

　　五.1.1 系統(tǒng)設(shè)計

　　圖4 高清云臺攝像機

　　視頻采集系統(tǒng)實現(xiàn)教師特寫攝像機、教師全景攝像機、學生特寫攝像機、學生全景攝像機、板書特寫、電腦課件畫面的圖像采集。

　　高清攝像機采用高質(zhì)量CMOS傳感器，可實現(xiàn)最大1920x1080分辨率的優(yōu)質(zhì)圖像，支持低照度，超高信噪比的CMOS圖像傳感器可有效降低在低照度下的圖像噪聲，同時應用2D和3D降噪算法，大幅降低了圖像噪聲，即便是低照度情況下，依然保持畫面干凈清晰，為全自動錄播系統(tǒng)提供穩(wěn)定的高清畫面。

　　五.1.2 系統(tǒng)部署

　　教師特寫和教師全景攝像機安裝在教室后端，安裝高度以保證攝像機拍攝角度接近平視教師畫面為最佳，盡量居中安裝，拍攝教師特寫時保證教師在畫面中央。學生特寫攝像機應安裝在黑板上方正中，盡量減少俯視感，學生全景相機安裝在靠窗一側(cè)，保證畫面覆蓋所有學生。

　　圖5攝像機部署示意圖

　　五.1.3 系統(tǒng)功能

　　高清攝像機基本功能：

　　1)支持視頻分辨率1080p

　　2)支持12x鏡頭焦距，f=3.5mm ~ 42.3mm,F1.8 ~ F2.8

　　3)支持16x數(shù)字變焦

　　4)支持最低照度 0.5 Lux @ (F1.8, AGC ON)

　　5)白平衡支持自動，室內(nèi)，室外，一鍵式，手動，指定色溫

　　6)支持2D&3D 數(shù)字降噪

　　7)支持背光補償

　　8)支持水平視場角 72.5° ~ 6.9°，垂直視場角 44.8° ~ 3.9°

　　9)支持水平轉(zhuǎn)動范圍 ±170°，垂直轉(zhuǎn)動范圍 -30° ~ +90°

　　10)支持水平轉(zhuǎn)動速度范圍 1.7° ~ 100° /s，垂直轉(zhuǎn)動速度范圍 1.7° ~ 69.9° /s

　　五.2 音頻采集子系統(tǒng)

　　五.2.1 系統(tǒng)設(shè)計

　　圖6 吊麥和音頻處理器

　　針對課堂教學音頻的采集，采用專業(yè)級指向麥克風加音頻處理器的方案，教師和學生的語音通過吊麥并經(jīng)過音頻處理器進行去噪、混音、回聲消除等處理，最終所有的音視頻均傳送到錄播主機中進行編碼處理，合成視頻文件，保存在錄播主機中，供后期再次編輯或上傳到平臺進行應用。

　　五.2.2 系統(tǒng)部署

　　建議以學生區(qū)域中心線為準，安裝高度在2.6米左右，有效保證聲源和吊麥的拾音距離，第一排吊麥距離黑板2.2米位置一組，后面兩組分別距離前一排吊麥3米。

　　圖7 吊麥部署示意圖

　　五.2.3 系統(tǒng)功能

　　指向吊麥基本功能：

1）超心型電容式話筒

2）專門為需要較寬的頻響教室設(shè)計

3）配合音頻處理器和聲學環(huán)境改造有效解決混響問題 4）高聲壓值及快速的瞬態(tài)響應應用而設(shè)計

　　五.3 自動檢測子系統(tǒng)

　　五.3.1 系統(tǒng)設(shè)計

　　圖8 跟拍檢測攝像機

　　全新跟拍檢測攝像機，針對教師站定授課和教師走動授課等不同場景進行設(shè)計，通過內(nèi)置檢測算法實現(xiàn)更平滑的檢測效果。教師檢測兼顧雙板書檢測功能，學生檢測可以更加快速地檢測學生起立坐下狀態(tài)，過濾窗簾抖動、燈光變化等因素的干擾。圖像檢測算法前置，由錄制主機進行自動切換，跟拍效果更好。

　　五.3.2 系統(tǒng)功能

　　導播邏輯：當教師站定不動時，檢測拍攝系統(tǒng)輸出教師特寫畫面;當教師操作課件時，切換課件畫面;當教師走動時，檢測拍攝系統(tǒng)輸出教師全景畫面;當教師走下講臺時，檢測拍攝系統(tǒng)輸出學生全景畫面;當學生起立時，檢測拍攝系統(tǒng)先給出學生全景畫面，再切換學生特寫畫面;學生坐下時，系統(tǒng)切回教師全景畫面，自動判斷教師位置后，檢測拍攝系統(tǒng)輸出教師特寫畫面。通過檢測拍攝系統(tǒng)的定位，主機進行導播畫面的切換，實現(xiàn)全自動錄播。

　　五.4 導播子系統(tǒng)

　　五.4.1 系統(tǒng)設(shè)計

　　圖9 錄播一體機

　　自動導播系統(tǒng)嵌入海康威視自主研發(fā)的全新一代高清錄播一體機，實現(xiàn)教師畫面、學生畫面和HDMI/VGA多媒體信號自動切換錄制，滿足全自動錄制要求。

　　圖10 導播控制臺

　　手動導播通過?？低曌灾髟O(shè)計研發(fā)的全新一代全觸控導播控制臺。采用電容觸摸屏，全新UI交互設(shè)計，可視化觸控操作體驗。

　　五.4.2 系統(tǒng)功能

　　自動導播功能即多鏡頭全自動切換錄制，最終實現(xiàn)課堂教學的全自動畫面拍攝錄制。手動導播通過導播觸控鍵盤實現(xiàn)導播控制功能，支持導播模式設(shè)置、布局預覽/切換，支持logo上傳、片頭片尾設(shè)置、支持回放下載，支持系統(tǒng)直播配置。四維控制搖桿可用于球機云臺控制，快速定位目標，方便用戶靈活操作。

　　第六章平臺應用介紹

　　六.1 教學教研

　　教學管理平臺是在教育信息化背景下，針對教育信息化管理平臺提供包括互聯(lián)網(wǎng)直播、校本資源管理、個人空間等功能。學校管理員可以登錄自己的賬戶來配置自己學校的設(shè)備和功能服務。針對沒有教育專網(wǎng)的地區(qū)提供公共互動平臺幫助各個學校之間進行公網(wǎng)互動，從而幫助區(qū)域內(nèi)學校進行信息化改造，實現(xiàn)提高教學質(zhì)量、深化教育改革的目的。精品錄播系統(tǒng)的應用主要通過錄制高質(zhì)量視頻資源，提高學校資源數(shù)字化效率，因此本章主要介紹平臺中教學資源相關(guān)應用。

　　六.1.1 本地直播

　　教學教研中的本地直播可以按照不同組織、年級、學段學科、課程時間、課程名稱或主講人等條件搜索直播課程，還支持按照課程狀態(tài)(未開始、進行中、已結(jié)束)、我講授的(任課老師)和我的班級(學生)搜索直播，直播課程中可以觀看用戶發(fā)送討論信息，通過直播課程詳情可以查看講授人、上課時間、上課所在教室、上課班級、簡介等信息，直播詳情還支持附件下載。

　　圖11 本地直播

　　六.1.2 互聯(lián)網(wǎng)直播

　　教學教研中的互聯(lián)網(wǎng)直播功能是基于公有云的全網(wǎng)直播，可以通過電腦、手機等不同終端收看直播，在任何地方都可以加入直播活動。同樣支持按照不同組織、年級、學段學科、課程時間、課程名稱或主講人等條件搜索直播課程;支持按照課程狀態(tài)(未開始、進行中、已結(jié)束)、我講授的(任課老師)和我的班級(學生)搜索直播;支持邊錄制邊直播、直播課程分享，可通過互聯(lián)網(wǎng)直播間查看直播。

　　圖12 互聯(lián)網(wǎng)直播

　　六.1.3 校本資源

　　教師可以將錄制后的資源直接發(fā)布至校本資源庫，經(jīng)過學校審核后，課作為校本資源供學校師生瀏覽觀看。校內(nèi)資源支持按照年級、學段學科、資源名稱或主講人、教材/知識點進行篩選查看視頻內(nèi)容，知識點或教材只能按照一種方式進行檢索。校本資源可生成二維碼，用教學APP可以掃碼觀看。

　　圖13 校本資源

　　六.2 課程管理

　　六.2.1 課表管理

　　課表管理支持學校管理員對行政班和選修班的課程配置，也可進行導入，學校管理員可對行政班和選修班課表添加、刪除和修改，課表只能添加今天及以后的課表，同一間教室同一時間只能添加一張課表。

　　圖14 課表管理

　　六.2.2 課程視頻管理

　　平臺通過課表方式對應教師，錄制后的視頻資源根據(jù)教師信息對應上傳至教師賬戶的課程視頻管理，教師可以對視頻進行信息編輯和刪除，也可發(fā)布至學校課程管理中，學校審核后發(fā)布到校本資源。針對教師后期制作的視頻，平臺支持上傳視頻，課程視頻管理以視頻名稱、年級、學科、主講人、教室、上傳人、時間、大小、狀態(tài)信息的列表形式展示。

　　圖15 課程視頻管理

　　六.3 個人空間

　　六.3.1 我的資源

　　每位教師都有自己的個人空間，在我的資源中可以上傳視頻資源作為個人資源，也可以發(fā)布視頻至校本資源。我的資源列表僅顯示自己上傳的資源，支持批量或單個發(fā)布和刪除，編輯，下載資源，支持查看視頻名稱、年級、學科、主講人、時間、大小、狀態(tài)等基本信息。

　　圖16 我的資源

　　六.3.2 我的收藏

　　教師在校本資源、名師視頻、名校課程觀看視頻資源可以收藏資源，收藏后的視頻資源可以從個人空間中我的收藏模塊查看，也可以取消收藏，收藏過程不影響原視頻文件。

　　圖17 我的收藏

　　六.4 平臺軟件特點

　　表1平臺指標

業(yè)務應用	指標項	版本產(chǎn)品規(guī)格
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)	系統(tǒng)最大組織數(shù)量	2萬
	系統(tǒng)最大用戶數(shù)量	20萬
	系統(tǒng)最大同時在線用戶數(shù)量	5000
	系統(tǒng)最大角色數(shù)量	1萬
	系統(tǒng)最大人員數(shù)量	30萬
課堂直播	并發(fā)取流	100路
資源點播	并發(fā)取流（ASW）	50路
資源點播	并發(fā)取流（云存儲3.1）	200路(單臺)
構(gòu)架	用戶并發(fā)登錄	150并發(fā)（單例：eportal+isupm+lsm），支持集群

　　六.4.1 平臺軟件環(huán)境

　　表2 WEB端運行環(huán)境

環(huán)境	版本
操作系統(tǒng)	CentOS 7.6.x、7.4.x或兼容版本、中標麒麟操作系統(tǒng)（centos7.4）主測為CentOS-7.6-hik-r5-patch3
數(shù)據(jù)庫	PostgreSQL11.4
JDK	OpenJDK11.0.4
web容器	默認使用Tomcat 8.5.42版本，兼容支持servlet3.0以上的tomcat版本包括Tomcat 8.5.x版本（如無特殊情況，盡量選擇經(jīng)過測試的版本）。
瀏覽器	IE11及以上Chrome 73及以上
硬件環(huán)境	cpu：X86_64指令集架構(gòu)（含海光CPU），處理器8核（或者支持超線程技術(shù)的4核）及以上內(nèi)存：64G及以上網(wǎng)卡：1*千兆網(wǎng)卡或以上存儲：安裝100G、長期運行推薦1TB或以上

　　表3 客戶端運行環(huán)境

環(huán)境	版本
操作系統(tǒng)	Windows 7 SP1及以上家庭版/專業(yè)版（32/64位）Windows 10專業(yè)版（32/64位）
硬件環(huán)境	客戶端PC機：CPU：Intel/AMD雙核，1.6GHz以上內(nèi)存：2G可用內(nèi)存，推薦4G網(wǎng)卡：100Mbps或以上的網(wǎng)卡存儲：安裝10G，運行推薦50G或以上