录播系统方案.docx
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录播系统方案
多 媒 体 信 息 的 传 输、记 录 与 分 享
图木舒克市职业技术学校高清课程录播
解决方案
前言
随着教育信息化也得到了迅速发展。
大中专院校及中小学的校园网、多媒体教室等硬件设备初步完善，目前教育信息化已逐步从硬件基础设施建设转向以应用和资源建设为主的阶段。
重视资源建设成为一种教育行业的共识，但是目前，教学资源的建设状况都不容乐观。
资源静态，内容陈旧；产品雷同，有效资源缺乏；产品与产品不能共享，资源建设的信息孤岛现象越来越严重。
锐取基于多年来的教育行业产品研发经验，以及对国内外教育行业的需求调研和产品实践经验，认为导致目前现状的主要原因在于：
1）缺乏低成本、高效率、适合融入常态化教学的资源建设手段；
2）资源建设以评比、达标、精品为导向，而不是教育资源的真正使用者—学生；
3）外购或通用教学资源难于符合本区域的实际需要；
4）各个厂家录播技术实现方式各不相同，录制文件没有统一标准，管理平台之间可兼容性差。
锐取，作为业内领先的可视化信息记录与传播的产品和解决方案的提供商，认为有生命力的教学资源生成和管理模式必定根植于日常的教学活动中，必定能够让分布于各个学校、院系或区域内教育资源在日常的教学活动中得到源源不断地积累和更新，并通过共享机制，解决教育资源分散和集中管理的难题。
基于此理解，锐取聚焦“知识的记录与传播”，以“学生为教学资源建设的导向”，为教育机构提供低成本、高效率、适合融入常态化教学的资源建设手段，有效解决了多媒体教学资源生成、传播和管理的难题，必将有力推动教育机构的教学资源建设。
锐取分布式录播系统基于IP网络的传输方式，可广泛应用于同一学校的局域网之间、同一城市不同学校的城域网之间、不同地区学校或教育局广域网之间的多种不同应用需要。
能够满足同一学校不同班级（办公室）、学校和学校间、教育局和教育局间课程视频资源的共享和传输。
在区域云录播系统中有基础层、核心层和应用层三个部分组成；基础层基本有学校录播教室构成，另外学校原有的音视频资料及课件资源也是云录播的重要基础；有基础层生成的各种数据及音视频资源长传到教育局的核心层相应的服务器上，由云录播平台对基础层的所有录播设备及所有的资源进行统一管理并所有数据分类保存；应用层包括学生家庭的直播点播、学校办公室及教室的直播点播，还包括各种操作系统的移动终端，通过应用端的各种设备，学生可以随时随地的学习，可以随时随地的与老师进行互动交流，能够大大提高教学效率，并且不受时间地点的限制，符合国家发展数字化校园的需要。
第一章方案概述
一.1方案背景
经过前期交流了解到乌鲁木齐市财政会计职业学校有课程资源记录与传播需求，结合我公司产品性能和特点，以及在国际高校、国内高校实施案例，我公司组织一线海外和国内售前工程师，从事教学应用软硬件研发人员、教育产品经理，项目经理成立项目组，就该项目的方案设计与规划进行了深入的交流和讨论。
我们将按照校方提出的总体需求，在总体实现功能齐全的前提下，提出针对该项目的解决方案。
项目整体设计规划如下：
利用嵌入式软硬件技术、音视频压缩技术、图像跟踪技术、跨浏览器平台技术、全场景拾音技术，基于现有环境和实际情况，构成具有课堂教学录播直播应用，支持跨平台和操作系统网络点播、广播、直播、存储、后期编辑等多种利用，真正实现在网络环境下对优秀课堂的真实、全面、立体化的再现的课程录播系统。
一.2设计描述
一.2.1设计原则
乌鲁木齐市财政会计职业学校高清录播系统的整体方案设计将遵循以下基本原则：
1）标准化原则：
符合国际相关标准和技术规范，系统录制的文件支持SCORM1.2标准，可以与E-learing平台无缝融合。
2）灵活性原则：
模块组合和结构化设计，录播系统配置灵活，即满足学校现有录播需求，也可以满足学校逐步到位大规模录播需求。
3）简便性原则：
控制界面简单明快、操作方便、快捷。
无需专业人员就能够很方便的操作和控制录播设备，后期文件编辑等
4）稳定性原则：
录播整体系统基于嵌入式架构设计，功率低，发热量小，稳定可靠。
防病毒能力强，不受当前病毒侵扰，具备长期无故障工作的能力，
5）经济性原则：
在充分保障系统稳定性的前提下，此次设计方案依据经济实用性原则，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。
一.2.2设计标准
1）网络设计和网络设备符合以下标准：
ØIEEE802.310Base-T网络标准；
ØIEEE802.3100Base-TX快速以太网标准
2）通讯协议标准
网络层和传输层TCP/IP协议并兼容IPX协议，支持PPP和SLIP协议。
3）布线和电气安装标准
ØGB/T50311-2000建筑与建筑群综合布线工程设计规范
ØGB50303-2002《电气施工规范》
ØGB50254-50259-96《电气装置安装工程施工及验收设计规范》
ØGYJ125-86《厅堂扩声系统声学特性指标标准》
ØGB6510-86《30MHz-1GHz音频和视频信号电缆分配系统》
ØGY106-92《民用建筑电缆电视系统工程技术规范》
Ø《民用建筑电气设计标准》
ØGB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线工程设计规范》
4）产品标准
Ø质量体系认证ISO9001:
2008
Ø中国国家强制产品3C认证
Ø欧盟ROSH认证
Ø欧盟CE认证
Ø美国FCC认证
5）灯光照明标准
ØGB50034-2004《建筑照明设计规范》
6）施工安全标准
ØJGJ147—2004《建筑拆除工程安全技术规范》
ØGB3787-1993）《手持式电动工具的管理、使用、检查和维修安全技术规程》
ØGB50348-2004安全防范工程技术规范
ØGB2894-1996安全标志
第二章需求分析和技术介绍
二.1需求分析
1、设备操作简单，使用方便
要求设备操作上简单易用，上课教师能很方便的使用精品课程录播教室进行课程的录制。
2、录播系统性能稳定
录播主机能长时间无故障的运行，满足学院全天候长时间课程录制。
3、教师学生自动跟踪
要求对上课教师和学生进行自动跟踪，跟踪采用五机位全域精准目标跟踪、定位，无需目标佩戴任何辅助装置，无需安装任何红外、超声波、射频发射器等辅助定位装置，完全实现常态化教学。
4、摄像机采用高清云台摄像机和高清网络摄像机
对画面质量较高，真实记录教学现场实景，尤其是教学过程过程中师生之间交互的细节信息。
5、声音采集清晰
学生无需传递话筒，实现对整个教室学生声音的采集，录制完成后视频的声音效果好真实完整的再现教学实况。
5、其他要求
要求配置遮光窗帘，吸音窗帘，吸音吊顶等装修要求。
二.2技术介绍
二.2.1Beyondsys平台
1）BeyondSys™多媒体录播平台是锐取自主研发，采用B/S架构设计，主要应用于教育行业录播。
该平台结合了微软Silverlight®平台技术，可以跨平台、跨浏览器访问，支持目前所有流行的浏览器，包括MicrosoftInternetExplorer、MozillaFirefox、AppleSafari和Opera，同样可以通过MicrosoftWindows和AppleMacOSX平台访问。
图：
跨平台、跨浏览器访问
2）BeyondSys™多媒体录播平台采用交互式视频播放画面，画质更清晰、图像更真实，让可视化信息的记录与传播更具艺术性。
BeyondSys™平台播放画面模式有多种选择：
图：
多种画面播放模式
3）BeyondSys™多媒体录播平台采用网络缓冲机制，多媒体录播信号的直播和点播效果不再受网络带宽的影响，播放更流畅，更适合广域网直播、点播。
图：
网络缓冲机制
4）BeyondSys™多媒体录播平台支持VGA信号自动图片索引。
图：
自动图片索引
5）BeyondSys™多媒体录播平台支持在线编辑功能，用户无需将录制好的课件下载到本地进行编辑，直接通过IE浏览器就可在线编辑课件，课件编辑均采用可视化操作，编辑完后保存即可预览、发布。
超强在线编辑功能，让录播数据发布更轻松。
6）BeyondSys™多媒体录播平台采用更为强大的权限管理机制，用户权限通过用户组的方式实现，权限分配更加灵活。
7）BeyondSys™多媒体录播平台支持SCORM1.2标准，可支持更多第三方E-learning平台。
二.2.2Sliverlight
微软Silverlight是一个跨浏览器、跨客户平台的技术，能够设计、开发和发布有多媒体体验与富交互（RIA,RichInterfaceApplication）的网络交互程序。
因为Silverlight提供了一个强大的平台，能够开发出具有专业图形、音频和视频的Web应用程序，增强了用户体验。
特点
1）一种跨浏览器、跨平台的技术。
可以在所有流行的浏览器中运行，包括MicrosoftInternetExplorer、MozillaFirefox,AppleSafari,和Opera，同样可以运行于MicrosoftWindows和AppleMacOSX。
2）无论在哪运行，都能提供一致的用户体验。
3）只需要下载很小的文件来安装以支持，只需几秒。
4）它的视频和音频流，视频质量无论从移动设备还是桌面浏览器都是720pHDTVvideo模式。
5）用户可在浏览器中直接对其进行控制，可以拖动、翻转、放大的图片。
6）它读取数据并且更新外观，但不会通过刷新整体页面来打断用户操作。
二.2.3DSP微处理器
DSP（digitalsignalprocessor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。
其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。
再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。
它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。
它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。
DSP微处理器（芯片）一般具有如下主要特点：
（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；
（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；
（3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；
（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；
（5）快速的中断处理和硬件I/O支持；
（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；
（7）可以并行执行多个操作；
（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
锐取录播设备的视音频采集均采用高性能DSP处理芯片，嵌入式操作系统，稳定可靠。
可将接入的VGA和视频信号经过硬件编码后在IP网络上进行传送，可广泛用于多媒体录播系统的可视信号采集、可视信号远程网络传输，人机界面监控等各种需要对信号进行采集、传送、录制的场合。
第三章方案设计
三.1方案整体结构图
锐取五机位全自动高清录播系统致力于解决用户常态化教学课程录制，校本精品课程建设等用户课程资源建设需求。
能很好的满足学校对高质量课程录制的需要。
系统采用先进的五机位视频（教师全景、学生全景、教师特写、学生特写、板书）加VGA视频设置。
跟踪过程完全自动常态化。
五机位跟踪系统采用特写画面运动到位后切换的跟踪策略，跟踪效果和普通的3机位或4机位比较减少了大量镜头拉伸等垃圾画面，跟踪视频平滑流畅。
录制的视频可直接上报。
使用户的后期加工变的更加简单方便。
三.2全自动录播系统功能介绍
该系统基于IP网络，采用分布式产品架构，可以将教学中的视频、音频信号和计算机动态屏幕信号进行同步组合录制、直播。
系统支持5路视频+1路VGA+1路立体声音频录播设计，满足常态化教学录播配置（授课教师互动授课过程、听课学生听课学习过程、PPT资料）；支持多平台多浏览器在线访问；支持录制文件在线编辑、PPT图片自动索引等创新功能，这些功能为全面记录教学实况、培训交流、即时生成多媒体课件等应用提供了极大地方便，适合高教、普教、职教等教育行业及培训机构用户使用。
三.2.1系统优势
1、系统基于IP网络，采用分布式产品架构，设备布放灵活。
既可就近视频源布放，减少视频线缆过长引起的信号衰减。
也可集中布放，方便用户维护和管理。
录播服务器可放置在任何网络通达的地方，满足用户个性化需求。
2、系统采用专用硬件，嵌入式操作系统。
极大的保证了用户数据安全性。
系统操作维护方便，无需很强专业基础就能便捷的操作和维护。
3、录播系统可同时录制单画面电影模式文件和多画面资源模式文件，满足用户各种不同的应用需要。
4、系统支持手动导播、自动导播和半自动导播三中导播模式。
支持云台摄像机远程控制，支持高清全自动跟踪录制模式。
具有远程导播、远程监视和远程控制摄像头跟踪等功能。
5、导播功能可在网络通达的任何地点进行导播控制。
可以在教室、办公室、控制室、观摩室等用户方便的地点远程导播，方便用户各种导播需要。
6、录播系统采用5路高清视频（教师全景、学生全景、教师特写、学生特写、板书）加1路VGA视频的组合录制，全方位无缝切换式记录所有授、听课过程。
7、导播输出的电影模式录制时，能在多路画面之间平滑切换，高清视频和VGA视频帧率都可达到30帧/秒，流畅播放各种高清动态画面。
系统支持单流单画面电影文件和多流多画面资源文件的同时录制、直播、点播。
用户可根据实际情况选择录制、直播、点播模式。
8、跟踪系统采用先进的图像跟踪技术，跟踪效果平滑流畅。
整套跟踪系统只使用1个辅助定位摄像头就可完成所有摄像机（教师全景、学生全景、教师特写、学生特写、板书）的自动跟踪辅助分析，尽可能的减少故障点，使用户操作和维护更方便。
9、跟踪系统不受教室形状限制，可应用于不规则形状教室、阶梯教室等特殊教室环境。
10、中控系统支持教室内录播和教学仪器设备的集中一键控制。
一键启动、暂停、停止录播，开关投影、切换VGA视频源等功能。
11、部署简单，轻松融入现有多媒体教室环境。
系统安装部署非常简单，配置编码器、录播服务器、自动跟踪系统，并连接多媒体教室的各种信号线，系统即可投入使用，现有多媒体教室内的各种设备均可保留。
12、分布式设计，支持后期全面扩展和升级。
录播主机后期最多可扩展到8间教室的可视信号的同步组合录播，可满足学校多样化录制需求。
非常适合学术报告厅等大型学习、观摩场所全面、清晰显示教学内容需要。
13、系统支持录制、直播、点播等多任务的同时进行。
三.2.2功能特点
1、实时直播
系统采用B/S访问架构，独家支持跨浏览器、跨操作系统平台直播功能，无论用户使用的是Windows操作系统还是MacOS，均可使用相应浏览器接受教学直播。
用户可通过所有流行的浏览器登陆录播服务器接收直播的视频、音频和计算机动态屏幕内容，包括MicrosoftInternetExplorer、MozillaFirefox、AppleSafari等。
实时直播界面如下图所示：
图：
T系列录播系统直播界面
用户可根据需要自由切换直播界面显示模式，包括全屏、画中画、画外画、等画面、独立画面等5种画面显示模式。
2、课程点播
系统内置课程点播功能，可通过IE浏览器点播。
点播时用户可通过文本模式或图片模式查找想要点播的文件，也可以通过课件名称、课程录制时间、讲课教师、课程名等信息搜索需要点播的文件。
点播时观看到的内容不仅包括视频、音频和计算机屏幕内容还可根据PPT图片索引或文字索引跳转点播课件的段落。
如下图，课程点播画面：
图：
课程点播画面:
图片索引
系统支持图片方式、文字方式、图片+文字三种索引方式查看课件内容。
图：
课程点播画面:
文字索引
3、课件点评
点播用户观看完点播文件后可根据教师讲解效果发表点评，点评形式同时支持文字评论和直接打分2种形式，点评内容直接通过浏览器发布到多媒体录播系统。
其他点播用户可以实时查看到课程点评信息，也可以给出自己的评论。
4、用户管理
系统支持多级用户权限管理功能，用户可灵活进行权限分配。
用户可将系统的管理权限分为多个不同级别的用户组，不同级别的用户组的管理权限也不一样，当有新用户加入时，只需要将该用户分配到事先建好的用户组中即可。
灵活、强大的用户管理机制满足多间教室、多用户管理需求！
如下图，用户组管理界面：
图用户组管理
5、在线编辑
在线编辑可对前期通过自动图片索引功能生成的课件进行编辑，操作简单，不需具备专业的视频编辑知识，教师可以通过Web的方式，对录制的课程视频在线添加索引、删除、替换已有索引文件，可加入文字索引，轻松实现图片、文字双索引功能，以便用户进行点播时更便捷的观看。
可添加课件的片头、片尾。
可对视频文件进行剪切和替换，编辑完后可在线保存实时发布，也可以保存为新的课件实时发布。
视频剪切和替换可同时进行，可对同一文件多处进行逐一修改，修改完后统一保存，不会影响视频、音频和计算机动态屏幕的同步播放。
通过在线编辑功能，也可以将多个课程文件合并为一个课程文件。
如下图，视频在线编辑界面：
图：
视频在线编辑
6、课件管理
具有课件管理权限的用户可对录制好的课件进行管理，可查看课件的详细信息（包括：
课件名称、课件时长、录制时间、课件的录制质量等）；可修改课件基本信息（包括：
课件名、课程名、授课教师、备注信息等）；可将该课件归档到其他的授课教室，以便其他班级的学生可以观看；通过锐取专用课件下载工具可将课件下载到本地离线观看或将录制文件刻成光盘以便保存。
用户可通过文本模式或图片模式查看课件基本信息。
如下图，文件的图片模式：
三.2.3导播控制平台
多媒体导播控制平台是深圳锐取信息技术股份有限公司为配合录播操作系统更加快速便捷的操作，研发的一款针对多机位控制、多路可视化信号实时预监和电影模式导播切换的需求自主产品。
导播平台内嵌于录播系统中，无需管理者电脑安装任何插件，只需使用IE浏览器登录录播系统导播平台，以WEB方式通过网络进行远程导播。
导播平台可将多达5路高清视频和1路VGA的输入信号分别显示。
手动导播时可根据需要，在多路输入信号中，直观地挑选合适的画面，切换到直播主画面，并对其进行录制、直播。
图像切换平滑，没有“跳动”现象。
整个导播平台管理界面直观、简洁、明了。
如上图所示。
左侧栏视频：
为预监视频，预览并调整好指定视频画面的云台参数后，用于导播时切出到输出视频。
右侧栏视频：
为输出视频，即导播时的最终输出画面。
下侧栏视屏：
连接信号呈现的所有视频，有几路信号呈现几路视频。
最大支持6路信号。
教室切换功能
系统除了同一教室不同视频源切换功能外还具有多教室切换功能，一套系统就能完成多间教室多路视频的导播控制，方便具有多间录播教室的操作使用。
如下图：
云台控制功能
云台速度分1～10共10种级别。
方向设置：
支持摄像头方向的调节，附带云台速度调节，滑块离原点越远，速度越快。
焦距设置：
支持摄像头焦距的调节，附带云台速度调节，滑块离原点越远，速度越快。
预置位设置：
支持云台摄像机的10组预制位设置，方便手动导播时的快速调用。
三.2.4图像识别自动跟踪系统
系统特点
教师自动跟踪：
教师自动跟踪系统，是针对教师自动跟踪设计的，能对讲台上教师的运动实现无人值守的全自动跟踪。
学生自动跟踪：
学生自动跟踪系统，是针对学生自动跟踪设计的，能对教室内学生的起立、坐下实现无人值守的全自动跟踪。
跟踪准确：
高超的人体特征图像识别技术与多边形跟踪区域技术的有机结合，能对人物特征进行准确的识别和跟踪；能在噪音、电磁、红外线的干扰下正常工作，抗干扰性强。
画面流畅：
跟踪画面平滑、舒适、流畅，不卡顿、不抖动，媲美人工手持拍摄跟踪效果。
超过其他同类产品。
触发灵敏：
先进的画面动态侦测技术，对指定触发区域的画面变化感知灵敏，能迅速从静止状态进入跟踪状态。
常态化教学：
跟踪教学的整个过程中，教师、学生无需佩戴、点击、触摸额外的设备，管理人员也无需对跟踪系统进行任何干预，实现教学过程的常态化。
安装简易，调试方便：
教师跟踪无需额外的辅助摄像头即可实现对教师的跟踪，学生跟踪仅需一个辅助摄像头即可实现对学生的跟踪。
跟踪系统全部基于IP网络、实时场景画面进行调试。
减少使用辅助摄像头和基于网络的调试可以极大的降低安装、调试的工作量。
支持多种摄像头：
支持国内外等多种主流标清摄像头、高清摄像头的对接与跟踪。
导播、录播：
自动跟踪系统与导播、录播系统相结合，可实现教师、学生画面自动导播切换、录制、直播、点播等功能。
跟踪系统组网结构
教师跟踪组网结构
教师摄像机负责提供输出到显示、编码信号线、教师跟踪系统做图像分析使用的信号线、控制摄像头云台运转的控制线。
教师跟踪系统使用SD信号分析图像，通过控制线控制教师摄像机自动跟踪教师的运动。
教师跟踪系统和配置电脑使用网线通过网络进行连接，使用配置电脑上安装的配置工具对教师跟踪在使用前进行适当的配置，使其更好的完成跟踪工作。
配置电脑还能通过WEB浏览器访问教师跟踪系统，对其进行更改IP、系统升级等操作。
学生跟踪组网结构
学生跟踪摄像机负责提供输出到显示、编码信号线、供学生跟踪控制摄像头云台运转的控制线。
学生辅助定位摄像头负责提供学生跟踪做图像分析使用的标清信号线。
学生跟踪系统使用辅助定位摄像头的标清信号分析图像，通过控制线控制学生跟踪摄像头自动跟踪学生的起立、坐下。
学生跟踪系统和配置电脑使用网线通过网络进行连接，使用配置电脑上安装的配置工具对学生跟踪系统在使用前进行适当的配置，使其更好的完成跟踪工作。
配置电脑还能通过WEB浏览器访问学生跟踪系统，对其进行更改IP、系统升级等操作。
系统跟踪原理图
教师自动跟踪系统，是针对教师自动跟踪设计的，能对讲台上教师的运动实现无人值守的全自动跟踪。
学生自动跟踪系统，是针对学生自动跟踪设计的，能对教室内学生的起立、坐下实现无人值守的全自动跟踪。
三.3主要设备描述
三.3.1视频采集
采集的教学活动中的信号主要包括：
教学场景可视信号、教学设备可视信号、
A.教学场景可视信号：
主要包括教师全景、教师特写、学生全景、学生特写、板书及教学现场音频信号等
B.教学设备可视信号：
主要包括液晶触摸一体机或交互电子白板、视频展示台、教学电脑（讲解PPT）等
录播服务器T2WX
多媒体录播服务器为系统的核心，负责信号的处理，主要完成视频、音频、计算机屏幕信号的同步录制和直播，录制生成的文件可存储在本地服务器或网络存储设备中（另配）。
多媒体录播服务器具备液晶屏控制面板，可进行参数查询、设置、功能开启停止等操作，用户操作管理更加方便。
T系列多媒体录播服务器采用专用硬件服务器，嵌入式操作系统，支持IPSAN大容量扩展，1U高，19英寸宽，适合机架安装。
●
●图：
多媒体录播服务器－正面
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●图：
多媒体录播服务器－背面
外型尺寸：
长x宽x高=430mmx373mmx45mm（标准19英寸设备）
在服务器背视图中可以看出，总共有四个接口：
电源接口、LAN网络接口、WAN网络接口及厂家调试COM口，只需要将电源线一头接入到服务器另一头接入到220V交流电，用一根T568B标准网线一头接到服务器LAN口另一头接到交换机上即可。
●在线点播
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