智慧教育常态化教学录播解决方案.docx

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智慧教育常态化教学录播解决方案

智慧教育常态化教学录播

解决方案

第1章.方案设计概述

1.1项目背景

百年大计，教育为本。

教育是培养人才和增加民族创新能力的基础，关系到国家、民族发展的根本，是促进科技发展、经济繁荣、社会进步的根本力量。

传统的教育模式使用传统的教学手段，一般是教师口授、板书，学生耳听、笔记等方式完成特定教学内容的传授，随着社会经济的发展，这种模式日益暴露出各种弊端，国家正大力推进教育信息化改革。

2010年5月，国务院审议并通过《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010－2020年）》。

纲要提出教育信息化战略，信息技术对教育改革发展具有革命性影响，必须予以高度重视。

2012年3月，教育部颁布实施的《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》中提出了建设“三通两平台工程”（“宽带网络校校通、优质资源班班通、网络学习空间人人通”与“教育资源公共服务平台、教育管理公共服务平台”），“三通两平台工程”被教育部确定为“十二五”期间教育信息化工作的核心目标与标志工程。

2012年4月，中央电教馆于向全国各省电教馆发布《关于组织实施“百所数字校园示范校建设项目”的通知》，并于2012年12月发布了《数字校园示范校建设指南（试行）》及《数字校园示范校建设参考指标》。

明确指出，要求每所学校至少配备1间专用或混用的录播教室。

2013年11月，中共十八届三中全会《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》，对教育信息提出了总体要求：

“构建利用信息化手段扩大优质教育资源覆盖面的有效机制，逐步缩小区域、城乡、校际差距。

”

2014年教育部教育信息化工作部署，决定开展“一师一优课、一课一名师”活动。

自2014年开始，将组织200万名教师在国家教育资源公共服务平台上“晒课”，从中评选出2万堂“优课”；所有具备网络和多媒体教学条件的中小学校（包括小学、初中、九年一贯制学校、完全中学和普通高中等），各年级各学科的教师。

由此可见，如何通过录播教室，实现优秀教学资源的有效共享，对于教育信息化的建设起到不可缺少的作用。

浙江大华在这一背景下，利用自身强大的技术优势，在充分理解了市场需求的目标后，推出了一套为教育视频资源云共享而量身打造的高性价比常态化全自动高清录播解决方案。

该方案具有部署简单、使用简单、调试简单、效果优良、性价比高等特点，采用高清网络摄像机+录播一体机的创新性组合，直接生成符合国家标准的FLV及MP4视频资源课件，重新定义中小学全自动录播教室的建设标准。

项目情况描述。

1.2需求分析

常态化录播在使用场景上与传统的精品录播有较大差异，常态化录播主要满足每个教师经常性、常态化的课堂视频录制，方便自己、学生、家长、学校领导等观看。

随着教育信息化不断深入，传统的录播系统已经无法满足常态化录播需求：

简易部署需求：

传统的录播系统一般包括录播摄像机、录播主机、跟踪摄像机、跟踪主机、定位摄像机、定位主机、音频处理器、大量吊麦、导播台及电源模块等等，而且需要对教室配合进行装修，对灯光、噪声等都有非常高的要求，所以录播教室部署非常复杂，如何使部署更加简单，对大规模建设普及录播教室具有非常大的意义。

全自动录制需求：

传统的录播系统在使用的时候通常需要电教老师进行导播，这种模式不能适用于常态化录播场景，因此，常态化录播系统必须要能全自动运行，避免对老师上课造成影响。

简单后期制作需求：

授课过程录制是教学录播做重要的一环，制作高品质的教学课件，建立共享资源库，才能完成知识传承和交流工作。

但如何才能高效率的制作高品质课件呢？

按照传统思路，授课老师亲自制作课件，一般要求老师掌握计算机、摄像和课件编辑等专业技术，但是目前大多数学校教师教学任务繁重，势必会给教师授课带来很多的负担，因此需要一套操作简便、高效实现高品质视频制作的录播系统。

降低部署成本需求：

由于传统录播系统设备成本、装修成本都比较高，无法进行大规模的建设，即无法实现教学常态化录播，因此普及教育信息化必须要降低单个录播教室的部署成本。

名师优课需求：

名师资源有限，通过传统的方式授课，只能使少数的人享受到名师授课，而大多数学生渴望却无法享受到。

教育机构非常需要一套系统可以记录名师的教学过程，学生、老师可以通过网络随时进行点播学习，这样将可以有效的提高整体的教育水平。

教师自我提升需求：

年轻教师在教学经验、教学方法上不如老教师精湛，传统的提升方法是到教授现场学习观摩，但这对时间、空间的安排要求非常高，因此教育机构需要一个系统来解决这个问题，同时年轻教师可以观察自身平时授课视频，来发现问题，做到进一步提高。

教育平等需求：

教育资源结构性短缺、区域发展不均衡、教学水平参差不齐等现状造成了教育不平等这样的社会问题，国家近年来投入大量的人力物力来加强了教育信息化基础设施建设，有效的缓解了这一问题，但是要做到真正的教育均衡和提高整体教育水平，在加大硬件投入的同时，“软件”建设也要同步跟上，让教育基础薄弱地区的学生也能得到优质的教育服务。

1.3建设目标

系统设计面向大学、职校、中小学等教育机构、各类培训机构及各类企事业单位内部培训，为客户提供优质的录播服务、快速的施工方案、兼顾经济性的整体解决方案。

第1章.

第2章.

1.4系统设计原则

为了达到国内领先的目标，教学录播系统的建设应该充分考虑系统的先进性、共享性、扩展性、灵活性、实用性、可靠性和易用性的原则。

先进性原则

系统设计不但要考虑充分利用当前的最新技术，而且还必须考虑随着技术的进一步发展，能在系统中不断溶入新技术，使系统始终充满活力，始终保持一定的先进性。

共享性原则

录播系统部署位置可位于教委信息中心或学校信息机房。

各学校录播教室仅需要布置音视频采集设备，通过教育网接入，录播工作由教育云完成，各学校或各教室动态共享录播资源，大大节约了设备投资，提高了设备使用率。

扩展性原则

录播系统的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。

性能动态可调，不受具体设备限制。

新增教学录像系统，仅需要在新增教室内增加摄像头、话筒等音视频设备即可，投资幅度大大缩小。

从720P到1080P升级更是可以简单配置实现。

灵活性原则

针对不同的客户需求、不同的网络环境，在画面路数、分辨率、码率配置、编码方式、格式等等都可做动态调整，灵活适应不同场景。

实用性原则

此系统的建设应以实用性为基本原则。

系统功能必须满足录、看、控、存、查、管、用的基本要求，硬件和软件平台界面友好、易学易用、使用方便、音视频清晰；采用统一的系统标准和通信协议，使整个系统中各个子系统间能互联互控，充分发挥整个系统的功能。

可靠性原则

在考虑技术先进性和开放性的同时，还应从系统结构、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，确保系统运行的可靠性和稳定性，达到最大的平均无故障时间。

系统建设需要保证系统安全、正确地完成相应功能，从而保证系统的完整性、正确性和可恢复性。

易用性原则

在满足教学录播需求的情况下，教室内设备降到最少，不需要复杂的操作即可实现录播，可维护性、易用性都大大提升。

第2章.系统架构概述

本解决方案中，我们创新性地提出了以“网络摄像机+内嵌图像跟踪系统的全自动录播主机”的核心架构，配以丰富的公开课、微课、点评、打分等应用模块，为用户提供一套真正适合数字化校园应用的全自动录播解决方案。

在方案设计上，无论从前端的视频采集设备、音频采集设备，到后端的图像、音频及数据处理设备、控制设备，都遵循着“用户体验优先”的原则，从管理者、使用者、实施者的角度出发，力求在功能上做到“实用”，在操控上做到“简易”，以人为本，让每一个课室都能用得起录播，敢于用录播，让录播能真正服务于教育。

录播主机:

方案中采用的核心设备常态化录播系统主机采用高度集成化ALLINONE式设计，支持三路高清网络信号及1路HDMI数字/VGA模拟信号的同步采集，内嵌图像识别跟踪模块、自动/半自动/手动导播切换模块、图像分割及拼接处理模块、高清录播模块、直播模块、点播模块、本地回显模块等，全自动录播所需要的功能模块全部整合在1台标准的1U设备上，纯硬件嵌入式架构，LINUX操作系统，性能稳定，防病毒防攻击。

19VDC低电压供电，避免传统大功率录播电脑服务器对教师及管理人员造成的辐射影响。

视频采集及处理:

方案创新性地采用网络摄像机来实现全自动录播解决方案，采用了多机位+无缝电影式导播切换模式，摄像机采用网络摄像方案，每台摄像机只需使用单一的网线即可实现摄像机的网络视频流传输，无须布置传统云台摄像机专用的云台控制线。

更具备颠覆性的创新的是，本方案无需额外的图像跟踪硬件主机，创新性地把图像跟踪模块嵌入到录播主机内；同时，3台用于拍摄的摄像机所拍摄的画面也被用于图像分析处理，而无需额外的图像分析摄像机，降低成本的同时，大大减少了传统图像跟踪系统需要安装多台专用分析摄像机所带来的工程安装及维护负担。

方案中图像跟踪模块采用自适应、免调试式设计，摒弃了传统录播及图像跟踪设备复杂、繁琐的安装调试工作，一间全自动录播教室的安装调试从1星期缩减至仅需1小时，省钱省力省时间。

音频采集及处理:

本方案在音频采集及处理方面也独具特色，高端方案采用了全向麦克风进行拾音（7X9标准录播教室仅需2支），在保证拾音效果的同时轻松实现了天花隐藏式安装，不再影响装修的美观度；一体化的音频处理中心集数字混音、反馈消除、自动增益、自动均衡于一体，还为录播系统的应用专业定制了数字化DSP噪音消除功能，为录播系统提供干净且不失真的高品质音源；

第3章.系统详细设计

大华常态化录播系统建设分为录播教室和资源平台，录播教室通过音视频的跟踪采集，通过多种模式进行记录，然后将音视频资源统一汇总到资源平台，在资源平台上实现非常丰富的应用，满足各类教育单位的不同需求。

第3章.

3.1系统整体框架

录播系统建设分为录播教室和资源管理中心，录播教室是硬件主要包含：

2个全景摄像机、1个智能跟踪球机、1台录播主机、1台智能调音台及2个高保真全向麦。

采集1路老师全景、1路学生全景、1路老师特写及1路电脑VGA画面，通过自动切换、跟踪，实现课堂视频的自动合成。

资源管理中心包括：

1台资源管理平台、扩展存储（选配）以及1台PC客户端。

常态化录播系统拓扑图

录播教室的部署位置基本一致，具备可推广性，具体如下：

门口

教师、板书特写跟踪球机

讲台全景摄像机

学生全景摄像机

录播主机

智能调音台

触摸控制屏

学生区

讲台区

教室部署位置图

正常教室环境，摄像机安装最佳高度为2.2米~2.3米，全向麦吊顶安装。

3.2系统组成

3.2.1常态化录播一体机

大华常态化录播一体机DH-TRS1000采用高度集成化设计，支持三路高清网络信号及1路HDMI数字/VGA模拟信号的同步采集，内嵌图像识别跟踪模块、自动/半自动/手动导播切换模块、图像分割及拼接处理模块、高清录播模块、直播模块、点播模块、本地回显模块等，全自动录播所需要的功能模块全部整合在1台标准的1U设备上，纯硬件嵌入式架构，LINUX操作系统，性能稳定，防病毒防攻击。

硬件接口：

音频输入输出

网口

HDMI输入

VGA输入

VGA输出

电源

录播主机支持VGA信号作为一路视频输入，当PPT切换的时候，系统自动将PPT画面切换到主画面。

支持VGA直接输出主画面（电影模式）。

高清音视频编码

大华常态化录播一体机DH-TRS1000的视频编码采用目前国际上领先的H.264HighProfile高清编码方式，音频编码采用AAC高清音频编码方式。

H.264编码的优越性在视频行业中已得到充分的肯定，目前国际商用市场上优秀的视频会议产品无一例外地都采用H.264编码方式。

正由于采用了这些优秀的编码算法，让DH-TRS100