大学课程录播系统方案.docx

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大学课程录播系统方案

广州大学

精品课程智能录播系统

前言

全智能录播系统的独特优势

1、多模式（三种模式）录制---1、单画面录制（即电影模式），2、画中画模式录制，3、多画面（三分屏网页模式）形式录制；也能同时录制。

2、多景别、多场景、全过程录制---教师特写、板书特写、学生全景、学生分区特写、学生单个人特写、讲台全景、教室全景等场景的自动（手动）切换及全过程录制；系统将自动识别教师位置，切换镜头场景，调整景别。

3、完善的教师跟踪摄像系统---教师可在讲台及学生中间自由走动，导播系统可自动跟踪切换。

当老师书写板书或从学生中间回到讲台时都能保证无缝跟踪及场景自由切换，从而达到完美效果。

4、技术先进，功能完善---系统研发人员在课程录播行业具备近十年开发经验，理解高校用户的实际需求，产品能够满足用户不同要求。

5、完美的录音效果---采用高灵敏拾音器清晰地将学生声音采集下来，具备对环境噪音的过滤功能，具备随着录像主画面切换至学生而自动切换的功能。

当学生不发言时，保证了教师声音的纯静及不受干扰。

采用智能抢答器的处理方式，有效保证了声音的采集和特写镜头。

本系统可以提供四只定位学生手持麦克，可根据位置，自动切换到学生区位中景拍摄及声音采集，从而使系统录音方式满足各种情况下的要求。

6、自动录制和远程遥控控制---教师可选择自动录制或人工控制，人工控制可进行非现场操作录制课程。

录播系统有良好的升级能力、及良好扩展性。

7、高校案例遍布全国---录播系统已经在国内的众多985、211高校被使用，产品完全经得起市场得考验。

例如，北京市海淀区多所等学校均采用了联想传奇全自动录播系统。

一、技术方案

1．2系统方案及技术参数

1.2.1设计背景

教育的过程不仅仅是一个简单的知识传授和宣讲的过程，教和学本身也是一个知识创造和再加工的过程。

老师的面授过程是教育核心业务。

在教育核心业务信息化的过程中不可或缺的三个重点：

第一要做到教师面授过程的信息化；第二要做到师生互动的信息化；第三要做到教学活动常态化信息化。

教师面授作为一个可以不间断的知识源和信息源，怎么样被自动化保留下来，实时保留下来，并让它能够利用最新网络技术共享使用？

精品课程建设是高等学校教学质量与教学改革工程的重要组成部分，国家教育部要求精品课程用两三年内实现课程的全程录像上网，旨在充分利用名师名教的先进教学效果，培训一批骨干师资队伍，实现校内外优质资源共享；学校精品课程的大量录像，还应用于课程评估、教学观摩、师资培养、论坛实录、名师讲堂、学生点课、评课、重修课程、评职评优。

课程资源建设自然成了各高校教学建设的最新课题问题，因为这对录课技术、网络技术、录课成本、编辑时效提出了严峻的挑战，技术往往在此时起关键作用。

课程全自动录制系统，推向市场，意味着教学核心业务的信息化，意味着我国教育技术登上崭新的台阶——教育技术以课程建设为中心。

联想传奇全自动录播系统，可以在教师现场授课的同时自动生成教学实况录像，完整地记录教师在授课中的活动，不仅包含教学现场实况，还包含过程中教师使用的任何课件，并把他们按照发生的时间、顺序、流畅剪辑，自动编辑；生成该课程有价值的授课实况录像，同时以流媒体的方式在网络中直播、保存起来，以供广大师生、管理者实时收看，课后点播观研。

联想传奇全自动录播系统，适用于高等院校精品课程的建设，也适用于那些人为技巧性强的学科建设，还适合那些需要广泛使用多媒体技术手段的学科建设。

该系统扩大了教学获益的学生范围；鼓励教师间相互学习观摩，促进教学业务；帮助管理者及时了解一线教学状况，直接帮助学校提高教学质量，从而在根本上提升学校的核心竞争力。

1.实时性

录制后直接生成，无需大量时间编辑，当课程多的时候，也不影响其时效性

2.量产性

录制后不需大量的人力物力编辑，不受人力和设备限制，可以大量及时生成

3.真实性

授课教师自然讲课，无需控制，录制结果真实体现教师授课的全过程、全场

景，彻底解决了“会教的人不会编，会编的人不会教”的问题

4.直播性支持老师上课直播，直播时不限制远程收视客户。

1.2.2设计功能

系统能够将教学场景中教师、学生的音、视频信号、板书以及计算机动态屏幕等所有信号同步录制、直播；既可以单画面画中画形式录制（即电影模式），也可以多画面形式录制（即三分屏网页模式），两者也能同时录制。

录播系统操作简单，可由讲课教师自主控制，也可由主控室远程集中控制。

真实再现授课情景，实时生成采用Mpeg4标准压缩的流媒体文件，在课堂结束后能自动以文件形式保存，并能进行后期编辑；能通过网络实现远程直播、点播，能达到播放流畅、控制方便；生成的课件支持SCORM1.2标准，符合国家精品课程教学录像上网技术标准，适用于各种学习管理平台，轻松构建精品级的教学资源，并能满足以下功能需求：

1.1．系统可以支持多个场景的摄像录制，分别用于教学现场教师场景、学生场景、师生互动场景、教师板书场景的摄录。

录播系统在录制教师授课画面和讲课内容的同时，还能支持录制授课中用于教学的：

视频展台输出的画面、教师授课计算机输出的声音和画面、学生回答问题的声音和画面以及至少两组外接设备的视频图像和声音。

1.2．系统可以支持全自动的录播方式，即可以在无人协助的情况下，自动完成各场景之间的自动切换；同时也支持人工干预录制；系统的录播操作既可由教师在讲台上控制（界面可隐藏），也可由管理员在主控室控制。

由主控室控制时，在实时录制过程中，如果教师走到学生中间或距讲台计算机很远无法操作电脑时，主控室通过网络可以对录播教室的主机进行操作，也可以对各摄像机远程遥控。

1.3.在录制教师场景时采用全方位自动跟踪摄像系统，跟踪无盲区，无须摄像人员控制，教师能够在教室内自由走动，摄像机自动连续跟踪拍摄，其跟踪拍摄的活动范围不局限于讲台，具有移动平稳性，确保教师图像被牢牢地锁定到图像中央而不会跑到画面之外，不会出现半个人像现象。

当授课教师背对摄像机书写板书时，给出黑板特写位，清楚地将老师的板书拍摄下来。

1.4.学生场景采用学生高速定位摄像系统，实现预置位之间的切换摄像，可以进行学生全景、分区特写、个别学生特写位之间的高速切换录制，并且切换过程不会出现在最终录制的画面上。

系统具有抢答功能（完全学生特写位拍摄功能），为避免学生误操作抢答器而影响课堂录像效果，系统具备授课教师来控制学生抢答器的接通与否功能。

1.5.为保证录像效果具备课堂教学的真实性，教师声音的采集使用领夹式无线话筒，而学生声音的采集使用拾音器（不推荐其它影响画面效果的声音采集模式）。

同时要求在教师讲课时，学生拾音器是关闭的，而只有当学生回答问题时才自动地打开，问题回答完后则又自动关闭，从而可以保证整个课堂录像中声音的质量。

1.6.在录制过程中，可以适时将教师的计算机动态屏幕切到视频画面，可以自由设定所需切换的时长。

当摄像主画面由教师切换到学生或者整个讲台全景后，系统要能够在三种方式下返回教师画面：

教师主动切回；教师操作电脑时自动切回；在设定的时间内自动切回。

1.7.在开始上课前，可以输入授课教师姓名，课程名称，校标或课标及内容简介，片头、片尾场景，在直播或录制过程中自动添加到输出画面中，给学生必要的信息提示。

达到高质量课件录制效果。

1.8.高清晰、高帧率计算机动态屏幕录制：

屏幕录制的分辨率最高达1024*768，帧率最高可达30帧，可清晰流畅地录制讲稿课件、鼠标操作轨迹，视频图像、flash文件等动态内容。

1.9.在录制课件的时候可以生成带时间点的缩略图索引和文字目录索引，实现视频播放的快速跳转和课件快速查找。

1.10.系统能够全自动录制，生成的课件支持SCORM标准的流媒体格式文件（码率支持28Kbps-2Mbps可调；分辨率支持：

320*240到1024*768可调），适用于各种学习管理平台。

1.11.计算机信号兼容性：

系统能够支持任意格式电子文件和任何电脑软件，如DVD视频流文件、PDF、Office、各种图片、CAD、Flash等，在教师讲课时根据可同步录制。

1.12.在课堂结束后自动以文件形式保存，教师可简单、快捷浏览本次上课录制内容。

1.13.灵活多样的录制文件回放显示方式，视频和计算机屏幕内容可同屏或分屏显示，并可单独控制窗口大小和位置。

1.14.录播系统主控室能够通过网络对录播教室的录播主机进行管理，远程对各摄像机的上下左右摇动、变焦等控制及切换；

1.15.录制好的课件，如果教师需要还可以在后台进行重新编辑。

随时编辑、修改、保存和发布录制的精品课程。

1.16.系统具有网络直播、点播功能，在授课过程录制的同时，实现教学直播、点播；客户端无需安装任何播放软件在网上即可通过IE浏览器点播收看。

1.17.系统具有开放性、可扩展性。

随着以后课程的增多，录播教室的增加，在后台主控室可同时录制和管理全部教室的课件录制工作，操作方便快捷，便于集中管理、编辑和分发，课件资源的管理高度集中化。

1.2.3设计原则

1系统设计采用了国际先进的模块化、组件化、层次化设计理念，运用符合发展趋势的先进的技术和方法做系统细节实现，能保证在未来若干年内仍占主导地位；

2系统设计在建设上充分考虑实用、经济的原则，面向实际应用，可以有效做到分步骤、有计划地组织实施；

3系统具有开放性和标准性，采用的标准和规范均遵循统一的国际标准或工业标准；

4从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理、厂商技术支持及维修能力等方面着手，能够确保系统运行的可靠性和稳定性；

5系统设计遵循安全性和保密性原则；

6系统高度可扩展，且易于操作和维护，高度体现易用性原则。

1.2.4系统概述

1、系统设计思想

♦目标

以层次化、模块化和组件化的系统设计理念，在完全不影响授课讲师教学心理和现场发挥、以及不影响学校建筑布局的基本原则下，构建一个最佳人力资源配置的教学资源收集、处理、发布、管理等全程集中式的、部署灵活机动的精品课程录播工作平台：

一、层次化：

以先进的自动跟踪摄像及声音采集技术，辅以智能化的自动控制切换系统，组成现场采集层；以高度模块化的自动化实时录制、课堂直播、课程点播系统组成集中管理层；所有的核心技术集中在这两层。

用户感受层只要求用户能够用浏览器进行网络访问即可。

二、模块化：

在核心技术充分运用的现场采集层和集中管理层，所有的分系统皆自成一体，高度模块化，每个模块可以单独部署和使用，又可通过软硬件系统接口有机进行组织和扩展。

三、组件化：

每个分系统由若干组件组成，各组件单独工作又相互协调实现某项功能。

根据上述设计理念，最终可以达成如下目标：

1、能制作出完全符合国家教育部《精品课程教学录像上网技术标准》的教学录像和课件；

2、现场教学中讲师与学生的音视频采集完全自动化完成，不需要专业录像人员参与；

3、集中管理模式使得学校只需投入一到二个人即可独立完成全校主播教室精品课程的录像和课件制作、编辑处理、发布等复杂的后期工作，解决了大多数学校因为人力资源严重不足而无法顺利开展精品课程工作的问题。

4、系统部署完全达到随需而动，方案组合灵活多变。

♦原理

在教师录制主机上通过课件实时录制系统，实时接收前端摄像系统采集来的音视频信号和VGA信号，合成图文并茂的符合SCORM1.2标准的流媒体课件。

并同时将数据转发至直播服务器提供给分教室、校园网和互联网用户的直播收看，合成并处理好的课件则通过流媒体点播服务器提供给网络用户点播观看。

2、系统方案描述

如图所示，联想传奇全智能录播系统由10个子系统组成。

根据用户的实际功能实现要求，需要在教师授课的同时对多媒体教室内所有课堂发生的场景做全程录像，要求全面反映教师教学与学生情景调动及教学过程中教师使用的任何课件及板书内容等场景元素，这种方案需求下，需要对教师、学生、板书及全景视频信号进行采集，并需要进行音视频切换，同时要求分教室和网络上用户能同时以流媒体的方式在网络中观看直播课堂并能存储在服务器上供课后点播，进行在线学习。

所以需要：

1）教师自动跟踪摄像子系统做前端授课教师的音视频采集；

2）学生高速定位摄像子系统做前端发言学生的音视频采集；

3）辅助全景摄像子系统做课堂摄像时的教室全景摄像；

4）精品课程智能导播控制切换子系统做教师、学生的场景智能转换；

5）智能声音处理子系统完成教室内教师与学生声音的处理和控制；

6）网络多媒体中控子系统集成设备管理与录播控制；

7）课件实时录制系统实现对视音频、VGA信息采集处理与课件合成；

8）实时课堂直播子系统实现远程教室或客户端的实时直播观看；

9）精品课程非线性编辑系统实现对课件视音频、VGA信息的精细化处理；

10）课件点播发布子系统来完成课件的发布与管理。

♦方案功能

方案主要实现了以下教师教学功能细节的全自动集控式录制和播放：

1）全程实时录制授课课堂现场全部场景视音频及教师的电脑操作屏幕；

2）锁定教师为跟踪目标，授课教师可以在教室内自由移动授课；

3）学生可以发言或回答教师的提问，实现课堂师生互动情节精细录制；

4）可以实时合成国家精品课程标准格式的流媒体课件；

5）生成的课件可以在网络上供用户以流媒体方式进行交互点播；

6）可以使网络上多个分教室或个人用户进行同步听课，提供与主讲教师的语音互动；

7）生成的课件画面精美，无坏画面，真正达到零编辑；

8）能够满足用户对课件精益求精的要求，实现课件的帧编辑，轻松处理常规视频非线性编辑软件难以处理的VGA信息编辑；

9）清晰录制教师和学生的声音，且智能自动，不影响美观，真正常态化；

10）允许后台无人值守，教师一键式启动/暂停/关闭全自动录制；

11）只增加软件License许可数量，即可将多个录播教室无缝升级为后台集控式录播系统，既实现多教室集中式管理，又大大降低人员投入成本。

♦拓朴结构

1.2.5系统架构

1.2.5.1教师跟踪定位摄像系统

教师跟踪定位摄像主要采用Parasaga教师自动跟踪摄像球机、无线音频接收机（集成教师锁定感应器）、固定式传感器等组件共同完成。

其主要工作原理如下图所示：

Parasaga智能跟踪摄像球机自动识别携带于授课教师身上的锁定感应器装置（集成于无线麦克风中），接收到信号时立即锁定移动目标教师为跟踪对象，可以进行全方位（理论上水平360度）的跟踪。

在教室黑板下方安装固定式传感器，智能跟踪摄像机与固定式传感器两个边界所形成的区域，为信号共同作用区，在此区域内即便关闭了便携式麦克风上的信号发射器，或者阻隔掉了球机与教师携带的感应器之间的通讯，摄像球机也可以根据接收到的固定式传感器的信号进行目标跟踪。

并以此来互补教师在讲台区域运动时的跟踪效果，使之趋于完美。

新一代的跟踪摄像系统加入了高清板书摄像，当授课教师背对摄像机书写板书时，智能导播系统会立即自动地将主输出信号切换至专用的板书摄像机，给出黑板特写位，清楚地将老师的板书拍摄下来，由从而达到高清晰板书录制效果。

创新的自动跟踪技术，可以搜寻并跟踪移动目标，完全脱离人工操作，跟踪过程不受外界干扰，摄像机云台运动非常平稳，不会出现剧烈地晃动，能够将目标牢牢锁定在图像的中央。

教师跟踪摄像作为一个先进成熟的跟踪摄像模块，可以单独进行部署进行相关应用。

1.2.5.2学生高速定位摄像系统

学生摄像采用高速定位摄像球机、定位控制装置等组件共同完成。

通过对学生座位的预置设定，在智能控制切换主机的指挥下进行预置位之间的快速切换，可以进行学生全景、分区特写、个别学生特写位之间的高速切换。

录制生成的教学录像因为有了学生的课堂参与而丰富生动，也进而满足了国家教育部对师生交互场景在精品课程教学录像中的要求，更重要的是，切换过程的灵活控制完全由导播机来指挥完成，解放了专业录像人员，使录像过程变得自动化、智能化，而且授课老师的课堂表演更加流畅和衔接自如。

对教师授课而言，授课教师站在讲台上本身就是课堂现场的导演，课堂是否生动完全由教师根据现场情况适时进行学生的调动来达到目的。

现在，加入了新的导演元素，因为授课老师对课堂进程、学生反应和授课内容的适时把握，也使得录像画面内容与现场场景的配合更加出色完美，避免了一些精品课程录像中常出现的“为了切换而切换”的生硬感。

1.2.5.3全智能录播控制系统

作为视音频采集处理与切换控制的核心，全智能导播主机起到了至关重要的作用。

它负责多路视频之间的切换和自动返回控制，授课教师只需要适时触发遥控感应装置，导播机根据多路信号之间的切换和自动返回控制策略，迅速发出相应的指令，指挥对应的摄像球机来捕获相应的视频。

当老师走到学生中间面向讲台讲课时，导播系统会智能地将画面自动切换到教师正面，不会拍摄教师背部等坏画面；当老师走回讲台时又自动切回老师主画面；当学生发言时导播机可以实现预置位之间的切换摄像，可以进行学生全景、分区特写、个别学生特写位之间的高速切换，把课堂上每个学生画面清晰的拍摄下来，具有抢答功能，真实完整显现发言情景，展示师生课堂交流的内容。

在录制过程中，可以适时将教师的计算机动态屏幕切到视频画面，可以自由设定所需切换的时长。

当摄像主画面由教师切换到学生或者整个讲台全景后，系统能够在三种方式下返回教师画面：

教师主动切回；教师操作电脑时自动切回；在设定的时间内自动切回。

正在有了全智能导播系统，这样录制生成的教学录像才更加生动形象、场景切换灵活、画面配合流畅，而且也不会喧宾夺主之感。

1.2.5.4精品课程录制系统

前面所述的摄像系统及导播系统是智能录播系统非常重要的一部分，这部分考虑得是否周到细致，决定了最终拍摄出来的教学录像的效果。

但实际上，从功能上来讲，整个精品课程制作过程，真正核心的部分还是精品课程录制。

如果采集视音频的部分已经非常完美了，但没有一个好的录制系统来配合，最终做出的录像和课件还是不能令人满意的，甚至是失败的。

专业课件实时录制系统是作为制作精品课程最核心的系统，广泛应用于全国不少于300家的大中专院校，是一款非常成熟的、可作为单独模块使用的优秀的软件系统。

它可以运行在任何一台微软平台的PC机或服务器上，负责实时接收前端摄像系统采集来的音视频信号和VGA信号，并最终合成图文并茂的符合SCORM1.2标准的流媒体课件。

作为平台资源建设的核心模块，课件实时录制系统采用当今国际上最为先进的网络流媒体核心技术，充分发挥现有网络带宽条件，能够轻松地将课堂教学过程以最方便快捷的手段录制生成适合在网络上传送的网络多媒体课件，从而构成整个系统中最为重要的共享资源部分。

课件实时录制系统主要用于在授课过程中对老师、学生、多媒体课件（视频图像、flash文件等动态内容）、教师电脑操作过程、视频展台、DVD图像等教学素材信息的实时采集和录制、同步录制和网络实时直播，可以满足课教音像资料存档、课堂的完整回放，其它学生远程观摩和领导在线评估的需求。

课件实时录制系统具有以下主要功能特性。

动态屏幕捕获

屏幕录制的分辨率最高达1600×1200，能够将计算机屏幕内容，包括鼠标运动轨迹、电子白板内容等完全录制下来。

在录制屏幕内容时，具有两个特点：

✧只占用非常少的CPU资源，不影响其他程序的运行；

✧压缩率很高，占用磁盘空间小；

✧屏幕捕获帧率可以达到30帧每秒，能清晰流畅地录制，视频图像、flash文件等动态内容；

技术领先的屏幕压缩

✧源自于采用了优秀的两个算法：

✧精确的增量算法

✧智能选择图像压缩算法

捕获图像与语音

实时采集教师的图像与声音，并进行压缩处理后存盘，占用磁盘空间小，音视频码流可以在28.8K—2M之间任意选定，一个小时的课件仅仅需要60M磁盘空间。

课件剪切

录制好课件后，可以对课件进行任意的剪切，删除无用的部分，而且视频与讲稿是同步剪切。

基于Web的课件点播

将录制好的课件导入到流媒体点播服务器上，用InternetExplorer浏览器即可点播课件，无需安装其他客户端软件，可以发布到任何网站上进行使用，或直接被各类系统平台调用播放。

支持SCORM标准

录制文件采用国际标准格式存储，符合国家教育部《国家精品课程教学录像上网技术标准》或符合SCORM和CELTS标准的要求，支持SCORM1.2国际标准，适合企业市场需求。

图像与声音的监视功能

在录制课件之前以及录制课件的过程之中，都提供了图像以及声音的预览与监视功能，这样能够保证课件的录制效果，不会出现“静音课件”现象。

丰富的课件样式模板

录制完课件后，可以根据自己的喜好，选择课件的外观样式模板。

超强的稳定性

系统在全国各大高校已经创下了高达数万小时的稳定运行纪录。

操作极为简单

对授课老师的唯一要求是：

能够将教案编写成电子文档，并能够用计算机授课。

无需学习其他软件。

一个学校只需要配置1～2位课件录制操作人员就可以了，每个操作人员的培训时间仅仅需要1个小时就够了。

其它功能

录制成标书要求格式的课件，保证视频、声音、屏幕的同步,误差小于1s；

可直接上传到服务器形成点播课件，加入点播列表；

录制或编辑好的课件能方便地通过DVD刻录机制作成自动播放的光盘；

课件的视频和屏幕部分可以全屏显示；

支持视频字幕添加功能，可在视频窗口的任意指定位置添加文字作为课件名称或课件内容说明；

灵活多样的录制文件回放显示方式，视频和计算机屏幕内容可同屏或分屏显示，并可单独控制窗口大小及位置；

具备录制直播预览功能，所见即所得，用户界面友好，管理维护简单方便；

支持服务器远程网络管理，在系统控制台和系统服务器之间支持多对多的管理方式，系统维护轻松自如；

音视频和数据部分同步误差小于1s，确保实况直播、文件回放过程中视频、音频和计算机屏幕同步。

生成的流媒体课件满足以下技术指标：

图像编码：

MPEG4或MicrosoftMedia9

图像格式：

CIF\4CIF

图像速率：

28.8k~2000k

图像帧率：

1~30帧

音频编码：

MP3或MicrosoftMediaAudio9

音频速率：

16K~64K

计算机屏幕分辨率：

1280×1024、1024×768、800×600、640×480等

支持录制时长：

1000小时以上

1.2.5.5课程直播

课程建设的最终目的是为了建设好更多更好的精品资源库，让更多的人来共享这些精品资源而从中获益。

而共享这些资源的最好的办法就是建立一个精品课堂资源播放中心，根据时效性有两种方式：

一种是现场直播，即授课教师在讲课的同时，网络上的用户即可以方便地登录到直播服务器上，观看授课教师的直播课堂内容，这种方式授课结束，则网络上的用户也无条件结束了观看；另一种是点播，即在授课教师授课的同时，通过上述摄像采集、课件录制系统把课堂内容录制成图文并茂的精品课件，放在点播服务器上供网络上的用户随时随地进行点播观看。

首先，采用LiveServer直播系统可以方便地构建直播服务器平台，配合课件实时录制系统，可以让任何网络上的被授权用户访问到直播服务器上正在进行的直播课堂，一台直播服务器可以支持几十个频道（主播教室）的直播，如果网络带宽不够或频道数量不能满足要求，还可以采用多台直播服务器建立集群应用，提升用户服务能力。

LiveServer可以运行在任何一台微软平台的PC或服务器上，配合课件实时录制系统向网络上的用户提供直播服务。

在课件实时录制系统的基础上，运用课堂直播系统，可以轻松地实现以下功能：

Ø同步直播课堂的音频、视频以及计算机屏幕内容（包括鼠标运动轨迹、电子板内容等），即，在课件实时录制的同时，也可以三分屏的样式结构对教学过程进行直播，接收效果清晰流畅；

Ø一台直播服务器可以同时直播多个课堂内容，即支持多路教学实况同时直播；

Ø服务器端自动化程度高，完成初始化后，无需其它操作；

Ø客户端用