高清全自动录播系统详细设计方案.docx

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高清全自动录播系统详细设计方案

高清全自动录播系统设计方案

目录

第一章、系统概述2

1.1系统关键技术分析2

1.2系统关键技术指标2

1.2.1录制及控制模式2

1.2.2跟踪定位方式2

1.2.3文件封装格式3

1.2.4音视频编码格式3

1.2.5视频码率范围3

1.2.6视频采集支持分辨率3

1.2.7音频编码格式3

1.2.8音频支持采样率3

1.2.9音视频同步3

第二章、系统设备层设计4

2.1系统结构框架4

2.2主要设备介绍5

2.2.1高清录播主机5

2.2.2高清视频编码器5

2.2.3高清摄像机5

2.2.4VGA编码卡5

2.2.5智能跟踪定位系统5

2.2.6高清切换台6

2.2.7分配器6

第三章、系统软件层设计6

3.1系统软件功能概述6

3.2软件系统构成7

3.2.1高清录播主程序7

3.2.2鼠标点击检测软件11

3.2.3录播远程控制平台11

第四章、系统验收方式12

4.1系统硬件设备验收标准12

4.2系统软件验收标准12

4.3系统软件验收方式12

第一章、系统概述

1.1系统关键技术分析

本系统主要涉及到的关键技术有：

H.264编码、智能跟踪的策略，多种封装格式的录制，片头片尾的编码合成等，多为底层视频框架的设计工作，由于前期对视频框架的合理布置，该系统的关键技术部分实现风险不大。

1.2系统关键技术指标

1.2.1录制及控制模式

1.录制模式

单流电影模式，遵从人的视觉习惯，以课堂授课过程为主线，将课堂现场的多路视频信号和VGA信号按照发生的时间顺序，通过手动或自动切换，输出一个单流单画面的流媒体进行录制或网络直播。

多流多画面模式，将课堂现场多路视频信号与VGA信号，分别实时采集压缩成多流多画面的流媒体，多路视频分别录制成独立文件，也可以直接打包成一个文件，支持网络直播；更可以高码率提供高质量视频素材文件，方便用户后期编辑。

2.控制模式

手动模式，在该模式下系统只能通过录播桌面进行控制。

手动+自动模式，在该模式下跟踪定位处于自动模式，但是可以手动切换大画面。

自动模式，在该模式下无需手动操作，系统可自动完成录制，并上传服务器。

1.2.2跟踪定位方式

系统采用的是图像跟踪定位，详见《HXT智能图像跟踪系统-工程指导20130101（试行）》。

1.2.3文件封装格式

文件封装格式包括：

MP4、FLV、ASF。

主要是为了满足《教育部最新精品视频公开课拍摄制作技术标准（修订版）》和《录播系统行业标准》

1.2.4音视频编码格式

视频编码器格式为：

H.264

1.2.5视频码率范围

视频码率范围：

64Kbps–20Mbps

1.2.6视频采集支持分辨率

视频采集分辨率支持：

1080P60/1080I/720P/576I/480I

帧率：

1-60帧

1.2.7音频编码格式

音频编码格式为：

AAC、MP3

1.2.8音频支持采样率

数字音频采样频率：

≥44.1kHz

1.2.9音视频同步

声音与画面的同步时间差不大于0.2s

第二章、系统设备层设计

2.1系统结构框架

下图为系统整体框架图，根据高清切换台的不同分为了两个不同的方案：

方案1.不带硬件导播台

方案2.带硬件导播台（学生摄像机和老师摄像机的视频信号通过VGA分配器一路接入到高清切换台，另一路接入高清编码器，高清切换台通过控制信号控制录播主机从而实现手动切换场景）

2.2主要设备介绍

2.2.1高清录播主机

JYD-JMV9600HD高清全自动多画面录播主机，声音图像数据处理中心，可实现两路高清视频、1路VGA、1路音频的同时多画面实时处理及预览。

录制分辨率可设置，最高支持到1920*1080；

2.2.2高清视频编码器

最高支持1080P60HZ全高清视频的采集和编码，视频编码算法为H.264，音频算法为AAC、G711，HD-SDI视频接口，十兆/百兆接口。

2.2.3高清摄像机

1/3英寸高品质HDCMOS传感器；最高支持1080P60分辨率；动态图像：

16：

9207万有效像素；静态图像：

16：

9210万有效象素；视频输出：

HD-SDI；支持VISCA控制协议；

2.2.4VGA编码卡

最高支持1080P60HZ全高清视频的采集和编码，视频编码算法为H.264，音频算法为AAC、G711，DVI-D视频接口，LINEIN音频接口，十兆/百兆接口。

2.2.5智能跟踪定位系统

智能跟踪定位系统，是基于图像识别及移动目标自动侦测的智能系统，实时跟踪定位，不受灯光、电磁等影响。

主要用于跟踪教师及定位学生在课堂上的活动。

比如教师在讲台上的来回走动，板书等教学活动，摄像机的镜头自动跟踪教师的活动，无需人工控制摄像机方位，全方位跟踪教师。

当学生站起来发言时，系统运用立体视觉触发技术自动完成对学生的定位，自动调用学生摄像机对正在发言的学生采用特写镜头进行拍摄。

JYD-ATP9600－V视频分析主机，可实现场景智能定位。

自动跟踪区域内教师的走动位置、发言学生的位置，实时切换相应的视频，并与录播主机进行通信，支持VISCA云台控制协议。

JYD-ABP9600（V）视频分析摄像机，墙壁式/吊顶式固定安装，可适应不同规格的教室。

标配4个分析摄像机（2学生+1板书+1老师），在教室环境不好，如有突出墙体等情况时，可采用4个学生分析摄像机。

2.2.6高清切换台

完美支持1080I及720P的HD-SDI切换；同时支持4路HD-SDI和1路DVI-D的切换；预监输出为DVI-D；总输出为HD-SDI、YPBPR、DVI-D；具备13种转场特效，包括淡入淡出、飞入飞出等；

2.2.7分配器

高清HD-SDI分配器，最高支持1080P60HZ全高清视频的采集；1路输入2路输出；输入输出接口为HD-SDI。

DVI分配器，最高支持1920*1080的输入；1路输入2路输出；输入输出接口为DVI-D。

第三章、系统软件层设计

3.1系统软件功能概述

该系统主要的软件功能就是将多机位的视频进行拉流显示，并进行文件的封装处理。

详细的系统软件调用关系如下图所示：

图3.录播程序调用关系图

3.2软件系统构成

3.2.1高清录播主程序

3.2.1.1录播主程序xml调用关系

图4.高清录播主程序xml文件详细设计

3.2.1.2录播主程序功能

（1）图像呈现画面

图像呈现画面，通过相应的解码库提供的接口，将拉到的视频流显示在屏幕相应的窗体上，总共有三个画面，左侧大画面与右侧两个小画面，此三个画面是对VGA、学生和老师等视频流的显示。

1）大画面

大画面呈现的图像是VGA或老师图像或学生图像，单画面录制时主要的录制图像来源，此画面可以和右侧2个小画面自由切换，双击此画面时，会以窗体最大化的形式展示。

2）小画面

小画面展示除大画面展示之外的2个图像，它们可以和大画面自由切换，手动单击时会将展示画面与大画面进行切换；或者当收到图像跟踪系统发过来的切换指令时也会做相应的切换，双击时图像会以全窗体的形式来展示。

（2）设置

通过此项来设置录播软件基本参数、切换策略、片头片尾、串口、码率、分辨率和授课信息等，使录播有序的进行。

1）参数设置

单画面：

选择后可以进行单画面的录制，录制的主要是对大画面的内容录制

多画面：

对主程序3个画面的同时录制，生成一个asf文件，播放时又以屏幕3画面的方式显示。

其他的设置：

教师高清摄像机IP：

设置锁定老师的球机的IP

学生高清摄像机IP：

锁定学生的球机IP

使用教师全景摄像机：

这个是复选项，选中时使用，主要来锁定全景的，此摄像机为枪机。

VGA：

通过编码卡来采集来的图像。

一般是教师机的PPT文件显示

音频源：

声音采集卡采集的声音，即老师讲课过程中的录音

本地录像文件存储位置：

录像系统录制下的文件存放的路径，路径可以选择。

2）自动切换策略

此策略控制老师、学生和VGA切换停留的时间，老师、学生自动切换的选择的控制。

老师策略，设置录制时切换到老师特写的停留时间，选择后开始执行，默认是不选择的。

学生策略，设置录制时切换到学生特写的停留时间，选择后开始执行，默认是不选择的。

VGA策略，设置课件画面录制的时画面停留的时间，默认是不是选择的，选择后开始执行。

开启切换策略

选择后会执行相应的切换策略。

其中包括3个策略：

教师：

选择此项自动切换时，只对老师的切换

学生：

选择此项自动切换时，只对学生的切换

教师+学生：

选择此项自动切换时，老师与学生响应哪个哪个在大画面上。

恢复默认设置，恢复教师、学生、VGA策略的默认值和切换策略

3）片头设置

片头，录像开始时的片头图片，可以选择相应的图片作为片头，一般是BMP文件，可以设置时间长，图片大小与当前选择编码分辨率一致。

片尾，录像结束后的片尾图片，可以选择相应的图片作为片尾，一般是BMP文件，可以设置时间长，图片大小与当前选择编码分辨率一致。

4）串口

此串口是桌面控制器的相对应的串口号，通过此串口接受桌面控制器发送过来的指令，然后发送给相应的球机，从而控制球机的摄像区域控制，完成预置位的设置。

5）授课信息

教师姓名：

上课老师的名称，填写后可以在录制文件中显示。

班级名称：

上课老师的班级，填写后可以在录制文件中显示。

课程名称：

授课的题目。

6）录像文件格式的选择

录像生成文件格式的选择，主要有ASF、FLV、MP4等格式。

7）录像文件的存储

录像文件本地存储功能，文件存放路径选择及位置。

录像文件服务器存储功能，此功能包括2块，手动上传，网络不通的情况下可以手动选择文件然后上传到存储服务器，自动上传，网络畅通的情况下，文件录制完成后自动上传到存储服务器。

8）视频的处理模块

此模块包括两部分，1.码率的选择2.分辨率可调，通过这2个设置可以控制录制文件的大小。

（3）云台

该项主要对云台的的控制，可以对在当前大画面的摄像机进行调整控制，根据相应的箭头符合调整相应的摄制区域，也可以远景与近景的调整。

（4）录制

录制功能此功能运行后，可以对图像进行单画面或多画面的录制。

（5）暂停

暂停录制功能，可以对图像暂停录制，也可以继续录像

（6）停止

录像停止功能，可以对图像需要时及时停止，生成ASF或FLV或MP4文件。

（7）退出

退出功能，关闭主程序，如果主程序正在录像，自动保存录像关闭主程序。

可选择是手动上传还是自动上传，在上传过程中进行提示。

3.2.2鼠标点击检测软件

主要完成的功能，实时检测老师的电脑是否被操作，当老师课件被操作时（即老师操作电脑），即发送相关的命令到录播软件，实现VGA切换到大画面中。

3.2.3录播远程控制平台

实现对各个录播教室的实时监测，包括：

画面预监，参数设置，控制录播等。

（该部分还未开发，正在策划中。

）

第四章、系统验收方式

4.1系统硬件设备验收标准

评审通过的系统设备清单

4.2系统软件验收标准

出具正式测试报告，并有结论性意见。

4.3系统软件验收方式

组织评审，系统文档归类，并走正式发布流程。