?？低暢B(tài)化教學(xué)錄播系統(tǒng)解決方案-標(biāo)準(zhǔn)版-

1、 常態(tài)化教學(xué)錄播系統(tǒng)解決方案常態(tài)化教學(xué)錄播系統(tǒng)解決方案目 錄1.背景概述22.系統(tǒng)定位23.系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計33.1.系統(tǒng)整體設(shè)計框架33.2.系統(tǒng)組成43.2.1.高清錄播一體機43.2.2.視頻圖像采集設(shè)備（教育球機）63.2.3.聲音采集設(shè)備73.2.4.可視化教學(xué)系統(tǒng)平臺73.3.系統(tǒng)功能73.3.1.課程計劃編制與管理73.3.2.課程導(dǎo)播與錄制83.3.3.課程直播與點播123.3.4.課件上傳與下載133.3.5.教學(xué)互動與評價144.系統(tǒng)特點與優(yōu)勢155.系統(tǒng)配置161. 背景概述隨著計算機多媒體技術(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

2、化的進程?；诰W(wǎng)絡(luò)的音視頻錄制點播成為學(xué)校多媒體教學(xué)應(yīng)用的一項重要需求，國內(nèi)許多有實力的學(xué)校逐漸嘗試錄播教室的建設(shè)，以此來實現(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、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擔(dān)。?？低晱膶W(xué)校的實際需求出發(fā)，結(jié)合教

3、師講課的特點，充分考慮整體普及化建設(shè)成本，利用?？底陨碓趫D像采集、圖像處理以及圖像分析方面的優(yōu)勢，推出了一套簡單易用、經(jīng)濟實惠、高質(zhì)量的常態(tài)化教學(xué)錄播系統(tǒng)，該系統(tǒng)能輕松地將日常的授課場景（包含各類教學(xué)使用資源）錄制為內(nèi)容全面的視頻課件，通過網(wǎng)絡(luò)可面向?qū)W生提供課程直播與點播服務(wù)，以此實現(xiàn)遠程教學(xué)，將教學(xué)資源最大共享化。2. 系統(tǒng)定位?？低曉谘邪l(fā)常態(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)濟性，相比專業(yè)的精品錄播教室的建設(shè)，成

4、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。3. 系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計3.1. 系統(tǒng)整體設(shè)計框架?？低暢B(tài)化教學(xué)錄播系統(tǒng)主要由高清錄播一體機、教育球機、音頻采集設(shè)備及可視化教學(xué)系統(tǒng)平臺軟件構(gòu)成。一般情況下，在一個標(biāo)準(zhǔn)的教室里，需要安裝兩個攝像機（教育球機：具備智能跟蹤及智能放大縮放功能），分別對教師授課過程及學(xué)生聽課過程進行視頻圖像采集。同時，在靠近講臺處還需要安裝拾音設(shè)備，用于課堂教學(xué)的聲音完整地進行采集。另外，

5、在前端教室還需要安裝一臺高清錄播一體機，該設(shè)備既支持圖像及聲音采集設(shè)備的接入，同時也支持各類教學(xué)資源（教學(xué)ppt等）的VGA信號接入，通過對各類信號的整合，該設(shè)備可實現(xiàn)對課堂教學(xué)的全過程錄制，生成高質(zhì)量的教學(xué)視頻課件，最后通過可視化教學(xué)系統(tǒng)平臺將資源進行綜合發(fā)布。圖1. 系統(tǒng)整體設(shè)計架構(gòu)3.2. 系統(tǒng)組成?？低暢B(tài)化教學(xué)錄播系統(tǒng)由硬件及軟件兩部分組成，其中硬件主要包含高清錄播一體機、視頻圖像采集設(shè)備（教育球機）、課堂教學(xué)音頻采集（音響系統(tǒng)、吊麥、拾音器）及可視化教學(xué)系統(tǒng)平臺構(gòu)成。3.2.1. 高清錄播一體機?？低曂瞥龅母咔邃洸ヒ惑w機產(chǎn)品集成了各種先進的信息技術(shù)，同時結(jié)合了教育教學(xué)領(lǐng)域的實際

6、情況和需求，集課件錄制、聲音合成于一體，可以輕松地滿足常態(tài)化教學(xué)錄播的需求。圖2. 設(shè)計理念圖3. DS-8104LHFH-E2高清錄播一體機實拍圖圖4. 高清錄播一體機開啟界面產(chǎn)品主要特點：Ø 該產(chǎn)品為分布式的教學(xué)錄播量身定制，軟硬件全部采用嵌入式構(gòu)架，設(shè)備穩(wěn)定，性能強勁，且超低功耗, 超低噪音；Ø 設(shè)備美觀，小巧（標(biāo)準(zhǔn)1U大?。蟠鎯θ萘浚ㄖС?塊4T的SATA硬盤），接口豐富、功能專業(yè)；Ø 節(jié)省客戶投資，具有高兼容及高集成性。支持接入高清數(shù)字HD-SDI攝像機，兼容接入模擬攝像機；自帶VGA和HDMI 編碼接口，節(jié)省VGA編碼器（教學(xué)電腦的課件編碼）成本；

7、同時還自帶混音和回聲消除功能，節(jié)省專用音頻處理設(shè)備成本。Ø 支持多種教學(xué)錄播模式，包括電影模式、資源（多畫面）模式、畫中畫模式等。Ø 支持三碼流：高清、標(biāo)清、流暢，滿足更多的網(wǎng)絡(luò)情況和學(xué)習(xí)終端。Ø 具有一鍵發(fā)布功能，可以將課件一鍵發(fā)布到資源FTP庫。Ø 可以結(jié)合課程表使用，根據(jù)課程表進行課件的自動錄制，支持對課件的關(guān)鍵字搜索。Ø 標(biāo)準(zhǔn)性和開放性：設(shè)備符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用標(biāo)準(zhǔn)H.264編碼，具備完整開發(fā)接口，能夠無縫的接入各方軟件平臺。3.2.2. 視頻圖像采集設(shè)備（教育球機）考慮到教師課堂教學(xué)的需要，教師經(jīng)常會在講臺上來回走動，并且經(jīng)常會與學(xué)生互

8、動。?？低曂瞥隽藥е悄芨櫟慕逃驒C，該設(shè)備內(nèi)嵌智能分析算法，當(dāng)教師授課時有較大的位置挪動或者當(dāng)學(xué)生有起立回答問題或答問結(jié)束坐下時，教育球機會自動檢測分析，并對此作出智能跟蹤及特寫的動作。圖5. 教育球機實拍圖產(chǎn)品主要特點：Ø 采用高性能傳感器，圖像清晰，最大分辨率可達1920*1080，以保證錄播文件的清晰度，增加教師與學(xué)生的體驗感；Ø 采用人臉檢測和人體檢測技術(shù)，教師無需佩戴任何輔助設(shè)備，也無需在座椅安裝輔助設(shè)施，即可實現(xiàn)對教師與學(xué)生的精準(zhǔn)跟蹤定位，最大限度的保證常態(tài)化教學(xué)；Ø 采用智能分析技術(shù)，設(shè)備內(nèi)嵌了智能分析算法，實現(xiàn)對教師與學(xué)生的智能跟蹤的同時還具備

9、特寫功能；Ø 采用智能檢測技術(shù)，當(dāng)學(xué)生回答問題時，能智能檢測學(xué)生的起立與坐下動作，并實現(xiàn)對學(xué)生的智能跟蹤；Ø 安裝方式靈活，除了支持傳統(tǒng)的吊裝、臂裝和吸頂方式外，設(shè)備還支持桌面式擺放的方式，滿足更多更廣的場景應(yīng)用；Ø 除了滿足教學(xué)錄播應(yīng)用以外，該球機還支持學(xué)校的日常安防與電子考場應(yīng)用，可以無縫地接入校園安防平臺與電子考場平臺；Ø 對于外界環(huán)境的自適應(yīng)，該款教育球機會對對外界的環(huán)境如光線、聲音、電磁等進行自動分析與自適應(yīng)，可以保證最佳的圖像采集效果。3.2.3. 聲音采集設(shè)備針對教師課堂教學(xué)聲音的采集，如果教室內(nèi)已安裝了專業(yè)的功放系統(tǒng)，可以直接利用該套系統(tǒng)

10、將采集的聲音輸出并接入錄播一體機。還可以額外增加課堂教學(xué)專用的拾音器、吊麥等設(shè)備，最大限度地保證課堂教學(xué)聲音的高保真采集。3.2.4. 可視化教學(xué)系統(tǒng)平臺可視化教學(xué)系統(tǒng)平臺是由?？低暯Y(jié)合日常教學(xué)錄播、資源發(fā)布、遠程教學(xué)的要求推出的一套綜合應(yīng)用系統(tǒng)，總體圍繞課件課程管理、課程直播、課程點播、教學(xué)互動評價等四個方面進行系統(tǒng)設(shè)計，滿足用戶對課件的綜合管理應(yīng)用的需求，解決學(xué)校對于課件的常態(tài)化制作的需求。通過常態(tài)化的課件錄制，能夠?qū)崿F(xiàn)對課堂教學(xué)實況的實時直播與精彩回放，輕松地實現(xiàn)遠程教學(xué)功能。同時，系統(tǒng)還設(shè)置了教學(xué)點評模塊，可以滿足教學(xué)評估與學(xué)生對教師的評價，增加師生間的交流與互動。圖6. 可視化教學(xué)

11、系統(tǒng)平臺登陸界面3.3. 系統(tǒng)功能3.3.1. 課程計劃編制與管理系統(tǒng)支持對課程的計劃進行編制與管理，管理員可以在后臺自行編制課程直播計劃，并且可以將課程直播通告發(fā)布到資源展示界面，同時，管理員還可對課程進行統(tǒng)一管理，以保證系統(tǒng)的正常運行。圖7. 課程計劃編制與管理3.3.2. 課程導(dǎo)播與錄制本系統(tǒng)支持自動導(dǎo)播和手動導(dǎo)播，方便配置和控制。支持電影模式、畫中畫、資源模式（多畫面合成）等三種模式的課程導(dǎo)播與錄制。支持根據(jù)課程表自動進行課件的錄制，無需人工干預(yù)。錄制的畫面支持高清、標(biāo)清、流暢三種碼流，以應(yīng)對不同的網(wǎng)絡(luò)要求和學(xué)習(xí)終端。（1）. 電影模式錄制主畫面主要顯示教師授課畫面，但畫面會根據(jù)教學(xué)場

12、景關(guān)注點自動切換，教學(xué)課件（PPT）翻頁時自動切換到PPT畫面，停留一段時間后畫面會自動跳轉(zhuǎn)至教師畫面，學(xué)生起立回答問題時自動定位聚焦并切換到學(xué)生畫面，當(dāng)學(xué)生答問結(jié)束后界面再次調(diào)回教師畫面。圖8. 電影模式圖9. 輪巡切換（2）. 畫中畫模式系統(tǒng)支持畫中畫模式錄制，在教學(xué)主畫面中嵌入一個小畫面，一般主畫面為教師授課畫面，子畫面為教學(xué)課件畫面（PPT），并可選擇根據(jù)觸發(fā)條件進行畫面間的切換，滿足用戶多種需求。圖10. 畫中畫模式（3）. 資源模式錄制系統(tǒng)支持資源模式錄制，多個畫面自動合成一個教學(xué)畫面進行存儲和傳輸（占用一路帶寬），可以選擇兩畫面（左右）、三畫面（左一右二）、四畫面（左一右三）等多

13、種組合方式，完美實時地顯示整個課堂的教學(xué)過程。其中三、四畫面模式中的主畫面可以選擇根據(jù)觸發(fā)條件進行自動切換。圖11. 兩畫面模式錄制圖12. 三畫面模式錄制圖13. 四畫面模式錄制3.3.3. 課程直播與點播系統(tǒng)具備課程直播與點播功能，學(xué)生可以登陸系統(tǒng)在線地觀看課程直播或者點播歷史課程，以此實現(xiàn)遠程學(xué)習(xí)。另外，學(xué)生可以根據(jù)所處的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，選擇最佳分辨率的碼流進行課程的學(xué)習(xí)。圖14. 課件資源搜索圖15. 課程直播與點播系統(tǒng)不僅支持pc端，同時還支持移動端。圖16. Ipad移動端應(yīng)用3.3.4. 課件上傳與下載系統(tǒng)支持課件的上傳與下載功能，在課件錄制完成之后，管理員可以通過系統(tǒng)實現(xiàn)對課件的快速

14、上傳，以豐富課件資源庫。學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)遠程對資源庫中的課件進行選擇性下載，以便于課程的觀看學(xué)習(xí)。圖17. 課件上傳界面3.3.5. 教學(xué)互動與評價該套系統(tǒng)支持教研員及學(xué)生對課程的評價，教研員及學(xué)生在進行課件瀏覽后，可以通過系統(tǒng)對課件及教師進行綜合評價，并統(tǒng)一上傳評論，評論可作為教學(xué)評價的參考。圖18. 教學(xué)互動與評價4. 系統(tǒng)特點與優(yōu)勢?？低暢B(tài)化教學(xué)錄播系統(tǒng)具備以下幾個特點及優(yōu)勢：1） 教育球機前置跟蹤本系統(tǒng)所采用的教育球機自帶智能跟蹤算法，無需額外跟蹤主機，即可實現(xiàn)對教師的自動跟蹤、對學(xué)生起立及坐下的自動捕獲。2） 錄播一體機高集成本系統(tǒng)所采用的高清錄播一體機具有高集成度的特點，功能強

15、大，集成視頻編碼、混音控制、自動導(dǎo)播、錄播控制、語音對講等功能，一機多用，且課件自動合成，自動上傳發(fā)布，需求教師額外的操作?？梢詾橛脩艄?jié)省成本的同時滿足常態(tài)化教學(xué)錄播應(yīng)用。3） 錄播效果豐富本套系統(tǒng)提供了多種課程導(dǎo)播模式，教師、學(xué)生、課件間可以自動切換，畫面支持三碼流傳輸，能夠滿足并適應(yīng)更多的網(wǎng)絡(luò)情況和學(xué)習(xí)終端。4） 三位一體、資源共享整套教學(xué)錄播系統(tǒng)的建設(shè)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。5） 工程實施便捷系統(tǒng)總體架構(gòu)簡單，課件質(zhì)量高、容量小，安裝施工方便，建設(shè)周期短，是學(xué)校常態(tài)化課程建設(shè)的最佳伴侶。5. 系統(tǒng)配置在進行攝像機的選型時，一般建議教師畫面和學(xué)生畫面采集攝像機都采用教育球機，帶智能跟蹤，以增強課件的整體導(dǎo)播效果，增強用戶體驗。另外，針對不同的項目，根據(jù)