海康威视常态教学自助录播系统解决方案.docx

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海康威视常态教学自助录播系统解决方案

1.系统简介

随着计算机多媒体技术、网络传输技术、视频图像采集及处理技术为代表的新技术的不断更新，推动了教学手段现代化的进程。

基于网络的音视频录制点播成为学校多媒体教学应用的一项重要需求，国内许多有实力的学校逐渐尝试录播教室的建设，以此来实现对优质教学资源的录制及保存。

海康威视结合当前国情和现代教育信息化的发展趋势，推出了常态教学自助录播系统。

系统可以以更加便捷的手段实现对教师上课场景的全过程高清录制，能够满足大学、中小学等日常教学的普及化、常态化录播需求。

同时，我们还创新性地提出将电子巡考、教学录播、校园安全三大功能于一体，通过前端视频图像采集摄像机的复用，实现对校园建设资金的合理地利用。

2.系统定位

海康威视在研发常态教学自助录播系统之初，即对系统有了明确精准的定位。

系统主要是面向中小学、高等院校、职业学校等教育机构以及政府企事业单位培训中心等，以分布式常态化的录制手段将日常课堂教学过程录制成内容全面的视频课件，同时通过强大的软件系统平台实现对课件资源的管理和共享传播。

系统追求常态化、易普及、强兼容以及经济性，相比专业的精品录播教室的建设，设备集成度更高、跟踪效果更自然、使用更方便、安装更便捷。

3.系统应用设计

3.1.系统整体设计架构

海康威视常态教学自助录播系统的架构简洁清晰，包含硬件（高清录播一体机、教育球机、音频采集设备）和配套教学录播专用软件（可视化教学系统平台软件）。

系统整体设计架构如下：

图1.系统整体设计架构

3.2.系统产品组成简介

一般情况下，在一个标准的教室里，只需要安装两个摄像机（教育球机--具备智能跟踪及智能放大缩放功能），分别对教师授课过程及学生听课过程进行视频图像采集。

同时，在教师及学生区域还需要安装拾音设备，用于课堂教学的声音完整地进行采集。

另外，在前端教室安装一台高清录播一体机，该设备既支持图像与声音采集设备的接入，同时也支持各类教学资源（教学ppt等）的VGA信号接入，通过对各类信号的整合，并以丰富的导播模式对课堂教学的全过程录制，生成高质量的教学视频课件，最后通过可视化教学系统平台将资源进行综合发布。

海康威视常态教学自助录播系统的产品组成包括硬件及软件两部分，其中硬件主要包含高清录播一体机设备、前端视频图像采集设备、课堂教学声音采集设备，软件则为可视化教学系统平台。

图2.系统产品组成

下面针对各个产品一一作介绍：

3.2.1.高清录播一体机

海康威视推出的高清录播一体机（DS-8104LHFH-E2）作为本系统的核心组成设备，采用全嵌入式架构，功能集成度高,支持HD-SDI、CVBS、VGA、HDMI及立体声与单声道音频输入等丰富接口，可以接入教师、学员、教学电脑等多路视频资源和多媒体课件资源。

同时还可环通输出VGA、HDMI，满足教学投影显示等用途。

设备内置了自动导播微系统，可自动实现电影模式、画中画模式、资源模式的导播。

设备还内嵌了专业的声音处理模块，采用AAC高品质编码方式，采样率高达48k，具备混音、回声消除和啸叫抑制处理等功能。

并支持无线麦克风、高保真拾音器、吊麦等音频采集设备的接入，还可兼容教室已建的功放扩音设备，满足各种应用场景。

图3.DS-8104LHFH-E2高清录播一体机实物图

Ø设计理念如下：

图4.设计理念

Ø产品主要特点：

●该产品为分布式的教学录播量身定制，软硬件全部采用嵌入式构架，设备稳定，性能强劲，且超低功耗,超低噪音；

●设备美观，小巧（标准1U大小），大存储容量（支持2块4T的SATA硬盘），接口丰富、功能专业；

●设备具有高兼容及高集成性。

支持接入高清数字HD-SDI摄像机，兼容接入模拟摄像机；自带VGA和HDMI编码接口，节省VGA编码器（教学电脑的课件编码）成本；同时还自带混音和回声消除功能，节省专用音频处理设备成本。

●支持多种教学录播模式，包括电影模式、资源（多画面）模式、画中画模式等。

●支持三码流：

高清、标清、流畅，满足更多的网络情况和学习终端。

●具有一键发布功能，可以将课件一键发布到资源FTP库。

●可以结合课程表使用，根据课程表进行课件的自动录制，支持对课件的关键字搜索。

●标准性和开放性：

设备符合行业标准，采用标准H.264编码，具备完整开发接口，能够无缝的接入各方软件平台。

3.2.2.视频图像采集设备（教育球机）

考虑到教师课堂教学的实际应用场景。

海康威视推出了带智能跟踪的教育球机（iDS-2DF5220S-D4/JY），该款球机外形美观，智能化集成度极高，内嵌教师跟踪和学员定位智能检测算法，可以对教师及学生的动作进行快速准确的智能检测，当教师在讲台上走动时，球机可以自动检测到教师的动作，并对其进行自动跟踪，效果平滑自然；同时，当学员在上课过程中起立回答问题时，球机也会自动检测到学员的起立动作，快速地给出反应，并对其作放大特写。

该设备采用高性能图像传感器，最大输出分辨率达到1920x1080，室内低噪度参数达0.01Lux；并具备自适应重力感应和Wifi功能，安装便捷，支持CVBS、HD-SDI、YPbPr、HDMI、RJ45等接口，适应不同场景应用。

图5.带智能教育球机（iDS-2DF5220S-D4/JY）

Ø产品主要特点：

●采用高性能传感器，图像清晰，最大分辨率可达1920*1080，以保证录播文件的清晰度，增加教师与学生的体验感；

●采用人脸检测和人体检测技术，教师无需佩戴任何辅助设备，也无需在座椅安装辅助设施，即可实现对教师与学生的精准跟踪定位，最大限度的保证常态化教学；

●采用智能分析技术，设备内嵌了智能分析算法，实现对教师与学生的智能跟踪的同时还具备特写功能；

●采用智能检测技术，当学生回答问题时，能智能检测学生的起立与坐下动作，并实现对学生的智能跟踪；

●安装方式灵活，除了支持传统的吊装、臂装和吸顶方式外，设备还支持桌面式摆放的方式，满足更多更广的场景应用；

●除了满足教学录播应用以外，该球机还支持学校的日常安防与电子考场应用，可以无缝地接入校园安防平台与电子考场平台；

●对于外界环境的自适应，该款教育球机会对对外界的环境如光线、声音、电磁等进行自动分析与自适应，可以保证最佳的图像采集效果。

3.2.3.声音采集设备

课堂声音的采集及效果保障是整套系统的重点，针对教师讲课声音的采集，推荐使用无线蓝牙麦克风，该款设备可以很好地保证对教师讲课声音的完美采集。

蓝牙麦克风实物图如下：

图6.蓝牙麦克风

针对学生区域的声音采集将采用全覆盖型专业拾音器，可根据教室大小布置拾音器数量，一般情况下一个教室安装1-2个。

拾音器实物图如下：

图7.全覆盖型拾音器

同时，我们的系统还兼容专用吊麦及专业声音系统的接入，可以全方位地保障课件的声音效果。

3.2.4.可视化教学系统平台

可视化教学系统平台是由海康威视结合日常教学录播、资源发布、远程教学的要求推出的一套综合应用系统，总体围绕课件课程管理、课程直播、课程点播、教学互动评价等四个方面进行系统设计，满足用户对课件的综合管理应用的需求，解决学校对于课件的常态化制作的需求。

通过常态化的课件录制，能够实现对课堂教学实况的实时直播与精彩回放，轻松地实现远程教学功能。

同时，系统还设置了教学点评模块，可以满足教学评估与学生对教师的评价，增加师生间的交流与互动。

平台还支持移动客户端，可满足移动教学应用。

图8.可视化教学系统平台登陆界面（PC版）

图9.移动端展示效果

3.3.录播教室端布置设计

结合海康威视常态教学自助录播系统的整体架构，并根据各系统产品组成，录播教室端的布置如下图所示：

图10.录播教室端布置

3.4.系统功能

3.4.1.课程计划编制及课程管理

系统支持对课程的计划进行编制与管理，管理员可以在后台编制课程直播与课程录制计划，并且可以将课程直播通告发布到资源展示界面，同时，管理员还可对课程进行统一管理，以保证系统的正常运行。

图11.课程计划编制

图12.课程管理

3.4.2.课程实时导播与录制

本系统支持自动导播和手动导播，方便配置和控制。

支持电影模式、画中画、资源模式（多画面合成）等三种模式的课程导播与录制。

支持根据课程表自动进行课件的录制，无需人工干预。

录制的画面支持高清、标清、流畅三种码流，以应对不同的网络要求和学习终端。

（1）.电影模式

录制主画面主要显示教师授课画面，但画面会根据教学场景关注点自动切换，教学课件（PPT）翻页时自动切换到PPT画面，停留一段时间后画面会自动跳转至教师画面，学生起立回答问题时自动定位聚焦并切换到学生画面，当学生答问结束后界面再次调回教师画面。

图13.电影模式

图14.轮巡切换

（2）.画中画模式

系统支持画中画模式录制，在教学主画面中嵌入一个小画面，一般主画面为教师授课画面，子画面为教学课件画面（PPT），并可选择根据触发条件进行画面间的切换，满足用户多种需求。

图15.画中画模式

（3）.资源模式录制

系统支持资源模式录制，多个画面自动合成一个教学画面进行存储和传输（占用一路带宽），可以选择两画面（左右）、三画面（左一右二）、四画面（左一右三）等多种组合方式，完美实时地显示整个课堂的教学过程。

其中三、四画面模式中的主画面可以选择根据触发条件进行自动切换。

图16.两画面模式录制

图17.三画面模式录制

图18.四画面模式录制

3.4.3.远程直播直播

系统具备课程直播与点播功能，学生可以登陆系统在线地观看课程直播或者点播历史课程，以此实现远程学习。

另外，学生可以根据所处的网络环境，选择最佳分辨率的码流进行课程的学习。

图1.课件资源搜索

图2.课程直播与点播

3.4.4.教学互动与评价

该套系统支持教研员及学生对课程的评价，教研员及学生在进行课件浏览后，可以通过系统对课件及教师进行综合评价，并统一上传评论，评论可作为教学评价的参考。

图3.教学互动与评价

4.系统特点与优势

海康威视常态教学自助录播系统所具备的特点及优势主要表现在以下几个方面：

4.1.分布式部署、集中化管理

海康威视常态教学自助录播系统采用分布式的部署方案，在各个录播教室端配置图像采集、声音采集设备以及录播主机，并通过可视化教学平台借助IP网络通道将所有资源汇总到中心进行集中化的管理。

4.2.录播主机高度集成，性能稳定

本系统所采用的高清录播一体机（DS-8104LHFH-E2）采用全嵌入式的架构，模块集成度极高,输入输出接口丰富（如HD-SDI、CVBS、VGA、HDMI），其自动导播、声音处理、单设备AAC编码方式等可满足多种应用场景。

4.3.图像采集设备跟踪一体化、多功能合一

本系统所采用的图像采集设备（iDS-2DF5220S-D4/JY）内置智能功能模块，能自动结合教学场景进行平滑的跟踪及画面切换，另外该设备还能兼顾电子考场、日常监控应用，将多功能合一，节省财政重复投资，同时极大地减轻后期的维护成本及负担。

4.4.声音拾取及处理效果丰富

本系统对声音拾取的方案采用多方案的融合，按照不同的对象采用不同的采集设备，以保障最终录制课件声音达到最好的效果。

4.5.可视化教学平台功能丰富、简洁易用

可视化教学系统平台（IVMS-9610）支持课程计划编排、课程自动导播录制、课程发布共享、课程直播点播与点评，功能丰富，可扩展性强，易用性好，并支持移动终端。

同时该平台提供丰富的外部接口，可满足不同用户的特定业务需求进行功能定制。

综合来讲，海康威视所推出的“常态教学自助录播系统”集成度高，功能丰富，可扩展性强，具有和教学信息化与其它系统集成和融合的特点，符合当前国情和现代教学发展趋势，在三通两平台建设工程中可满足学校和培训机构常态教学自助录播应用。