安地瑞全自动录播教室建设方案.docx

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安地瑞全自动录播教室建设方案

EDI-M3000机架式全自动云录播解决方案

北京安地瑞科技有限公司

2015年04月

1.背景分析

教育信息化是国家整体信息化发展的重要组成部分和战略重点之一，教育信息化是教育与科技结合的标志性领域。

录播系统的建设是学校教学质量与教学改革工程的重要组成部分，旨在充分利用名师名教的先进教学效果，培训师资，实现优质资源共享；使教师间能够更直观的相互学习及提高；同时，各种类型的课程录像文件也是学生预习和复习的重要资料，提升学习兴趣的同时，也提供了更直观、生动的教学的资料。

2.系统简述

根据当前和未来的教学发展需要，安地瑞公司凭借先进的音视频编解码技术，结合自身强大的技术研发优势，推出了EDI-M3000机架式云录播系统。

机架式云录播系统是将课程录制存储、教学资源管理共享以及课件直播点播等技术与网络技术相融合的具有强大监控管理能力的辅助教学应用系统。

通过网络把教学点的教学视频场景和授课计算机画面以标准的流媒体编解码技术进行实时采集压缩、集中存储及教学管理。

在先进的产品和技术帮助下，使优秀的教师、课程、资源、知识得到充分的展示、记录、管理、分享。

以专业化、国际化、特色化、易扩展为标准，为您提供一个集产品、技术、信息、应用于一体的教学平台，让您充分体验、享受“云”的强大处理能力。

3.设计原则

本设计方案是一项集网络技术、音视频技术、多媒体技术、环境控制技术、软件应用技术等于一体的高科技系统集成工程，而不是设备的简单叠加与组合。

本设计方案主要遵循了以下几个主要设计原则：

先进性：

在满足需求的前提下，充分考虑当今网络技术、多媒体技术和音、视频处理技术迅猛发展的趋势，尤其是充分考虑到当今及未来课件发展的趋势，在技术及理念上适度超前并提供平滑的升级服务，使该项目的建设与其他系统建设在技术平台上保持相对的时代同步性，从而在技术的应用和教育的手段上都保证了整个系统的前瞻性和先进性。

实用性：

方案设计符合国际相关标准和技术规范，设计简洁、操作方便。

充分利用各种资源，使用户实现各种功能。

同时配合宽带网络技术，可以支持高质量、远距离的视音频传输，以适应应用需求的变化。

尽可能做到系统的总投资少,系统的管理和维护费用少,系统在未来进行更改、搬迁、改造、升级时所需的花费少，保证总体设计达到功能和经济的优化设计。

稳定性：

系统选用产品和技术经过广泛检验，充分考虑系统在程序运行时的应变能力和容错能力，表现在教学安全的全方位保障能力、突发事件的应对能力、设备运行的容错能力以及系统故障的快速恢复能力这四个方面。

保证系统7*24小时不间断工作，以保证教学、学术活动的连续进行；在突发系统或前端设备故障时，系统具有足够的应变能力和容错能力，并提供各种故障的快速恢复措施，使其具有极高的稳定性和可靠性。

兼容性：

整个系统完全按照标准化、开放性和模块化设计。

系统软硬件之间的兼容性良好，能与符合标准的任何第三方硬件、软件或资源库兼容，在系统规模和功能上具有很强的扩展能力，可以适应网络技术和软件技术的不断发展，开展新的应用。

扩充性：

系统设计采用开放式的结构，具有强大的扩展能力，着眼于近期目标和长期目标的发展，选用合适的设备，进行合理的性能组合，利用有限的投资构造一个适合当前需求、可扩展的音视频操作系统，从而实现低成本扩展和升级的需求。

4.系统特点

嵌入式架构设计超强稳定性 

行业尖端的全嵌入式架构设计，自主研发核心芯片，使得产品的稳定性达到极致，避免因病毒侵入、板卡松动带来的系统问题。

超强图像处理芯片 呈现高清画质

系统内置的全高清图像处理芯片，将录播系统的画质表现提升到空前的高度，不论是高清还是标清格式，都能提供清晰的画质。

尖端音频处理技术 真实还原音效

利用数字音频处理器技术对声音进行数字化处理，大幅抑制现场噪音及回声影响，超强高保真能力，忠实还原真实再现清晰、通透的声音效果。

全程实时导播 自由操控拍摄

可视化的录播窗口，更加贴合用户使用习惯。

登录IE浏览器即可轻松实现远程实时导播，轻点鼠标就能完成对象跟踪、场景切换、焦距伸缩及预置点定位，用鼠标控制取代摇杆及按键，让导播操作简易、更高效！

丰富接口设计 接入信号广泛

系统提供多组HDMI、3G-SDI、VGA等信号接口，能够自由接入任意信号源，全面满足各类专业录播场合需求。

人性化设计 全面更高效

系统提供多种录制模式可以让用户灵活定义分辨率、片头、字幕和台标/LOGO等；同时，通过远程操控即可完成设备的录播、直播及重启等功能，人性化功能设计，带来更便捷的操作体验！

5.系统应用

5.1.优质课程资源直播和录制

录播系统的应用，为优质课程资源建设提供了专业性的解决方案，使视频资源建设、管理、应用整体化和规范化。

课程录制不会对常态教学造成影响，教师和学生只需在录播课室里正常教学，启动录制，无需工作人员参与，便可将整节课真实、快速地录制下来，保证教学常态化；也可运用远程导播模式，录制较高质量的教学视频，参与优质课堂评选。

视频录制快速、高效、便捷。

5.2.网络教学技能训练、微格教学评估

利用云录播开展校本教研，是教师专业化发展的必由之路，是学校可持续发展的需要，是学校办学水平的主要标志。

因此，利用网络开展校本教研活动，是录播应用的重要发展方向。

安地瑞机架式云录播在网络教学方面主要有以下应用方式：

教学评估

通过录播系统，可远程以直播形式或点播方式对老师的教学授课进行综合观摩、评比，对各老师的教学情况进行综合评估。

教研活动

教研活动，是有针对性地教研活动。

对于每个教研活动，活动组织者需要制定目标，并根据教研目标选择评估人、评估标准等。

一个教研活动可包含多次课程评估，支持“同——异”式和“同——同”式课程。

所谓“同——异”式，就课的结构和主题来说，包括同课异构、同主题异课、同课异主题等；就课的视点和纵深发展来说，可以是研讨一节课，可以是几节课，可以是一个片断，也可以是几个同质或异质的教学细节。

所谓“同——同”式主要指同课同构，即同一篇课文，同样的设计由同一个老师和几个老师实践。

老师选的课可以是曾经成功的，可以是曾经得意的，可以是曾经遗憾的，也可以是曾经失败的；可以是自己亲身实践的，也可以是模仿他人（如名师、特级教师）展示的，等。

通过纵向式的实践研讨，全面展示自身的教学追求和专业成长，充分品尝课堂的酸甜苦辣，清晰而又深刻把握自己的课堂教学优势和不足、成长和缺失，从而进行针对性地磨炼，努力形成自身的教学风格。

微格教研

微格教研，就是在微视频分段支持的基础上，将课程视频划分为多个段落的微格视频。

根据微格理论，这个划分可以按照教学技能划分，也可以按照教学内容划分。

教研活动可以针对微视频进行，对特定教学技能和教学内容进行评价，并选择优秀的微视频作为优秀资源。

微格教研，将视频划分为多个微视频评估，有助于加强教研活动的针对性，利用微格理论，更有效地提高教师某个教学技能和教学内容的能力。

同时，以微视频的形式作为优秀课程资源，以更短的形式，有助于提高其它教师学习某个教学技能和教学内容的效率。

5.3.网络课件制作

系统能自动生成可供网络点播的网络课件，后期可对录像文件进行删减、合成、索引等编辑，也可导入非线编平台进行专业编辑。

方便用户教与学的综合应用，优质精品课件的评比等等。

5.4.优秀微视频开放

将全市的优秀课程进行评选，在网络上以视频资源的形式直接向全市学生开放。

相比于第一种模式，这种模式涵盖的内容更广泛、覆盖的学生面更大，因此可以更大范围地推进教学资源的均衡化。

在本方案中，为解决中小学生网络学习注意力难以持续集中的问题，本方案提供网络在线编辑器，将优秀课程资源按照知识点划分3-5分钟的微视频。

知识点视频按照学科、年级、进度等组织，为学生利用网络视频资源学习提供了更为方便和针对性的方案。

5.5.优质视频课程资源建设

可以为学校进行优质课资源库建设，同时也可为课件提供开放式管理平台。

教师上课完成时，录制的课件会自动生成，可直接上传到服务器，生成独立管理平台，为教师资源上传点播提供开放式管理平台。

同时管理平台全面支持基于内部园区网或广域网终端对课件库资源的授权访问/浏览查询/下载导出应用。

可以建立起校际与学科相交，点与面相织，教科研人员、一线教师广泛参与的立体式庞大的视频教学、教研资源。

逐步建立起的课程资源可以突破原来教研只能小范围、短时间互动的局限，增强教师参与教研的自主性，回应解决问题的及时性和实现互动交流的广泛性，实现教学与教研同步进行，一举多得。

逐步建立起的课程资源可以给与学生学习更多选择的机会，更多有针对性自主学习的途径。

5.6.远程教学应用

随着网络技术的运用普及，学校也从单纯的教室课堂发展到了与网络课堂相结合的多模式教学活动。

通过安地瑞全自动课程云录播资源管理系统，用户可以进行课件的网络直播和课后点播，示范性教学、学生远程学习，远程互动教学等等。

用户可以随时随地进行观摩、学习，不再受空间和时间的限制。

6.录播系统设计

6.1.需求分析

Ø系统设计必须要具有先进性、稳定性、实用性；

Ø生成的课件符合国际标准，同时，生成的课件素材内容（包括但不限于视频、音频、电子讲稿均是符合要求的标准格式）；

Ø录制生成的音视频文件支持第三方编辑系统。

Ø录制生成的课件中的所有素材均能非常方便的导入到第三方平台生重新生成新的课件

Ø录制生成的视频公开课能满足教育部“视频公开课的相关标准”

学校作为我国未来发展的人才培养基地，所采用的设备就要结合学校实际情况和需求，即节约资金的同时，还要把录播教学的应用扩展到做大话，更好的发挥其应有价值。

采用的机架式云录播系统及课程录制方案也需是领先的，这不但要求系统的设计理念、应有方式、硬件外形、质量保障等都必须是一流的，并且要在未来行业发展的三年内里保持一定的优势，至少未来5年内不落伍；同时亦需兼顾该录播集成系统中其他子系统的先进性、完备性和科学性。

6.2.设计标准

JGJ46－81《工业企业通信设计规范》

GB50198－94《彩色电视图象质量主观评价方法》

GYJ25－86《厅堂扩声系统特性指标》

GB4959－95《厅堂扩声特性测量方法》

GB/T4197－93《声系统设备互连用连接器的应用》

GB/T4197－94《声系统设备互连用联机器的优选配置》

GB/15644－95《视听系统设备互连用连接器的应用》

GB/15859－1995《视听、视频和电视系统中设备互连优选配接值》

GB12060－89《声系统设备一般术语解释和计算方法》

JGJ/T16－92《民用建筑电气设计规范》

GB50222－95《建筑内部装修设计防火规范》

ITU-TH.320基于链路交换网连接

ITU-TH.323基于TCP/IP的分组交换网（以太网、局域网）

ITU-TH.120音频和视频的兼容性

ITU-TG.722、G.711、G.728音频信号传输标准

ITU-TH.263、H.264视频编码推荐的标准

6.3.全自动录播教室组成

录播教室由多个子系统组成，包括常规多媒体教室子系统（如讲台、中控、展台、笔记本、投影机等）；外部环境（灯光系统、吸音处理）子系统；录播子系统等；

其中录播系统通常由教室场景图像采集、声音采集、VGA采集、图像自动跟踪、图像控制切换、信号数字化处理、记录、直播、扩声等单元组成一套完整的录播系统。

其过程是通过图像、声音、电脑VGA信号的采集，把捕捉到的信号进行数字化处理，然后进行记录、网络实时直播、B/S和C/S架构点播及现场扩声。

如图：

6.4.系统拓扑图

全高清自动跟踪录播系统由录播主机、图像识别跟踪主机、音频设备以及导播系统组成。

从系统结构上看，3台高清摄像机连接到高清录播主机，通过图像识别跟踪主机和导播软件进行切换控制，实现对高清图像视频进行全自动化录制、本地/远程存储、实时直播、后期点播等。

3台图像跟踪摄像机所拍摄的画面作为图像定位信号连接到跟踪主机，通过跟踪主机分析处理，向录播主机输出控制信号，从而实现摄像机跟踪和图像切换功能。

教师和学生的语音信号通过录音棚专业拾音话筒进行采集，输入到音频处理器当中，通过均衡、降噪和混音处理，输出给外接音箱，实现现场扩声。

6.5.录播子系统

6.5.1.录播主机

6.5.1.1.主机介绍

EDI-M3000机架式录制主机是集ENDIGRA公司多年技术开发经验，并根据市场需求，为移动式多媒体教室专门研发的机架式录播一体机。

该系列产品在设计上符合人体工程学特点，融入全新的设计理念，重点优化了与录制软件的结合和部分接口，是一款性价比极高的机架式智能课件录制产品。

机架式课件录制系统采模块化设计，技术成熟，稳定可靠、操作简单、安装方便，同时采用使用军工品质的一体化外壳，移动方便，便于携带，智能化程度高等特点，只需几分钟即可部署完毕，是移动式多媒体教室的最佳选择。

EDI-M3000机架式云录播系统是一套集摄像、本地导播、远程导播、网络直播、后期点播、后期剪辑、视频会议等于一体的先进的多功能录播系统。

EDI-M3000机架式云录播系统采用广播级电视导播切换技术，将现场的主讲人画面、观众画面及主讲人的电脑画面（PPT、视频、动画等）进行现场导播切换，并实时进行编辑制作，即时生成专业的教学资料和会议录像。

机架式云录播系统，不仅免去了专业电视制作中繁琐的后期制作过程，同时也提供了网络直播、后期点播等等功能，极大地方便了教学和会议录像。

EDI-M3000机架式云录播系统，不仅支持单流单画面模式导播输出，同时支持单流多画面和多流多画面模式输出，用户可以根据自己的视觉及操作习惯，随意自定义多画面的组合形式及画面组合布局，将教学及会议现场以丰富的画面形式展现给学生及观众。

6.5.1.2.产品特点

Ø精致轻便

采用工业级外观设计，整机1U高度，重量不超过5KG；

Ø高可靠性

嵌入式处理器和DSP硬件编码芯片，EDI-OS嵌入式操作系统，支持7*24小时长期工作，抗病毒黑客攻击；

Ø高集成度

提供4路1080P高清视频信号接入，2路高保真音频接入；提供1路本地高清视频监视输出；

同时还提供矩阵切换功能；

Ø功能强大

集音视频录制、导播、回放、直播、点播、存储、视音频编码等功能于一体；

Ø操作简单

具备导播切换界面，可生成资源模式或电影模式课程录像；

Ø存储安全

除本机内置500G--2T大容量硬盘存储外，具备网络存储和U盘存储功能；

6.5.1.3.技术参数

操作系统

嵌入式LINUX操作系统，工业级嵌入式微控制器

外观

工业级机架式外观，1U高度

视频输入接口

4路HD-SDI，1路VGA，1路HDMI（第4路具备SDI/VGA/HDMI接口）

音频输入

2路独立RCA接口

视频压缩标准

H.264HighProfileLevel5.0

音频压缩标准

Mp3，音频采样率44.1KHz

视频输出

1路HDMI，1路高清VGA（具备矩阵切换功能）,2路CVBS输出

音频输出

2路独立RCA接口

封装模式

Ts、Mp4多流格式和其它定制通用格式

视频码率

CBR（定码率），VBR（动态码率），24个档位

同步回放

4路同步回放

存储设备

内置2T硬盘；

网络接口

2个RJ451000M自适应接口（可分别接入两个网段）

串行与USB接口

2路标准RS-485/422/232,2路USB2.0

网络协议

TCP/IP，RTMP/RTSP/SMTP/FTP/NFS/DHCP

升级调试

支持本地和远程升级调试

远程访问

支持IE、CHROME等多种浏览器访问，无需安装任何客户端软件

电源

1路DC12V输入；

功耗

<=45W

工作温度

-10℃～+55℃

工作湿度

10%～90%RH

尺寸

420mm（宽）*315mm（深）*40mm（高）

重量

<=5KG

6.5.1.4.产品功能

●嵌入式系统高度稳定

嵌入式管理系统，内置于录播主机中，实现紧密无缝结合；B/S架构，兼容IE等浏览器，系统包括视频处理模块、音频处理模块、VGA处理模块、直播模块、录制模块、剪辑模块、资源管理模块；可通过IE等浏览器进行远程的配置、管理录制、直播、用户管理、主机参数的修改等操作；

●两种录制模式

EDI-M3000机架式录播系统主要由两种录制模式，分别是资源模式录制和电影模式录制。

1）资源模式

资源模式可以将接入的所以信号分别以单路视频画面的形式录制下来，并存储到制定的位置，存储位置可以是U盘、硬盘、阵列或网络硬盘等。

2）电影模式

电影模式是将教学或会议的场景通过导播切换后形成一个完整的视频文件，而切换的场景可以是单个画面，也可以可以是多个画面组合，其中包括画中画、二分屏、三分屏、四分屏等，任意信号自由组合、自由切换。

●本地一键导播控制

EDI-M3000机架式录播系统自带一键导播功能，可通过导播界面实现一键导播切换，快速、便捷。

EDI-M3000机架式录播系统还自带控制功能，可通过控制按钮，实现对摄像头的位移、变焦控制等操作。

●远程导播控制

EDI-M3000机架式录播系统具备远程导播功能，通过网络内任一电脑，可远程操控录播系统，实现其远程录制导播功能。

机架式录播系统还自带远程控制功能，可通远超控制界面，实现对摄像头的位移、变焦控制等操作。

●两种直播模式

EDI-M3000机架式录播系统自带直播功能，可以在本地完成对教学录课的直播收看，也可以通过远程网络传输，实现其在线直播观看功能。

同时可以依据当前网络带宽情况，可以选择以高码流或者低码流的模式进行直播。

●两种点播模式

EDI-M3000机架式录播系统自带点播功能，可以在本地实现点播功能，也可以在网络内任一台PC机上实现其远程点播功能。

●视频剪辑

针对录制完成的视频文件，可以依据客户需求，对视频文件进行裁剪。

●导播画面独立输出

支持导播结果PGM播出画面在第二屏播出，投放到投影等显示设备。

●备份

对录制的视频文件，可以依据需求实时进行数据备份，支持U盘、移动硬盘、网络硬盘等备份，保证录制文件的安全性。

●权限设置

针对不同客户的操作访问，可以设置不同权限功能，便于对资源文件的统一管理。

6.5.1.5.产品优势

1）嵌入式管理系统，内置于录播主机中，实现紧密无缝结合；

2）B/S架构，兼容IE等浏览器，系统包括视频处理模块、音频处理模块、VGA处理模块、直播模块、录制模块、剪辑模块、资源管理模块；可通过IE等浏览器进行远程的配置、管理录制、直播、用户管理、主机参数的修改等操作；

3）具备本地和远程两种控制管理模式，

本地管理控制模式即通过外接显示设备直接进行导播切换、控制、录制、视频剪辑、点播、直播、功能设置等，不用借助网络。

远程管理控模式制即通过网络来实现对导播切换、控制、录制、视频剪辑、点播、直播、功能设置等。

4）采用H.264编码方式和MP3音频压缩方式，在本地和远程两种管理模式下，都能实现单流单文件的的电影模式录制与多流多文件的资源模式录制

5）资源模式下生成的视频文件最终单个视频文件方式存储，即多通道视频共存一个视频文件，方便后期查找、存储管理；同时，依据需求，每一路通道视频文件，也可单独提取应用

6）生成视频文件可同时保存为Ts和Mp4两种格式，满足高清视频和通用播放器播放观看的需求；

7）支持4路及4路以上通道的导播切换，且具备预监（PVM）和播放（PGM）窗口；在本地和远程两种导播模式下，都可以实现对接入视频信号的单画面导播切换和多画面任意组合，包括二分屏、画中画、三分屏、四分屏等组合模式，以及一键录制功能；

8）录播系统具备矩阵切换模块，通过矩阵切换模块下的各通道按钮，实现任意通道信号的随机切换；

9）在本地和远程两种导播模式下，都可实现对摄像机控制，如变焦、移动、预制位切换等，支持PLECO-P\PLECO-D\VISCA协议；

10）直播模式下，支持客户依据网络带宽进行高标清两种直播模式选择，且支持直播画面具备双击全屏观看功能；

11）系统具备全自动多场景录制编辑：

系统可配合图像自动跟踪主机，实现教师、学生、黑板和多媒体设备等多个场景之间的切换，进行全过程、全场景的无人值守自动录制和自动编辑；

12）系统具备网络掉线自动重连功能，且主机支持跨网段、广域网的直播与点播；

13）自定义视频制式、压缩码率、分辨率、文件打包大小、文件打包时间，音频采样率和压缩率，具备时间的网络校时功能；

14）设备具备外接网络存储功能，支持课件资源自动上传中心服务器等；

15）高清媒体流最高支持1080P,支持1024 x 768、1280 x720、1280 x 800、1280 x 1024、1920 x 1080，图像压缩质量分1-6等级，最大压缩码率可调，满足高帧率动态高清信号录制的需要。

标清媒体流支持320 x 180、640 x 360，图像压缩质量分1-6等级，最大压缩码率可调，自动侦测识别接入信号类型；

16）录播主机具备远程重启功能，用户的增添和权限管理功能，以及LOGO添加、片头设置、调音设置、背景自定义等功能；

6.5.1.6.应用环境

机架式结构，便于机柜安装；

可与安地瑞自动跟踪系统无缝对接

适用于独立教室、会议室、培训中心、司法庭审等领域。

6.5.2.图像跟踪系统

6.5.2.1.系统简介

EDIS智能图像跟踪系统是一款为录播系统量身定制的自动跟踪和导播切换一体化系统，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，可以与各种主流录播系统配合使用，成为目前教育录播系统解决自动跟踪和导播切换的理想之选。

EDIS智能图像跟踪系统汇集了传统的移动侦测、人脸识别和特征分析等技术的优秀理念，采用独创的具有自主知识产权的图像分析技术实现全三维定位，准确识别跟踪对象，锁定目标进行智能化的精细控制跟踪，让跟踪效果平滑细腻。

EDIS智能图像跟踪系统采用独创的宽动态智能防抖+微控制技术，对目标动作和移动作出分析和判断，使目标在小范围移动或很缓慢移动的时候，摄像机可以进行以目标为中心的画面锁定拍摄或肉眼不易察觉的“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。

EDIS智能图像跟踪系统支持手动/自动跟踪切换控制，可以通过软件界面在需要的时候切换为鼠标手动控制，方便特定场合的使用。

EDIS智能图像跟踪系统支持鼠标点击跟踪，在手动控制的状态下，使用者在视频预览画面需要的位置点击鼠标一次，系统可以自动控制摄像机运动进行跟踪，定位准确，控制精细，方便简单。

EDIS智能图像跟踪系统采用ARM+DSP+LINUX的嵌入式系统架构，稳定可靠，功耗仅5W。

模块化设计，先进的工艺结构，19英寸标准设备，1U小身材，跟踪大作为。

6.5.2.2.系统组成

✧EDIS教师智能图像跟踪系统模块，以下简称教师模块；

✧EDIS学生智能图像跟踪系统模块，以下简称学生模块；

✧EDIS板书智能图像跟踪系统模块，以下简称板书模块；

三大模块基于统一的平台和技术，每个模块既可以独立运行也可以组合运行，仅在一个1U机箱中就可以实现三大模块组合。

各个模块独立工作时分别具有一套相对完整的跟踪和导播切换功能，模块组合后，不仅可以发挥