学校智能化项目教学录播系统设计方案.docx

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学校智能化项目教学录播系统设计方案

学校智能化项目教学录播系统设计方案

3.8.1、设计概述

本次xxx中学设计共有两间录播教室。

设计包含1间精品录播教室。

本次xxx中学教学录播系统利用现有成熟的网络技术、计算机和信息管理技术，为学校提供资源建设服务，这样有利于降低学校教育信息化建设的总体成本和效率。

录播系统的建设重点以常态化多媒体课堂教学为中心，构建“数字化录播教学资源”平台，建成集多媒体教学、课程录制、课堂直播、教学互动、课程资源管理于一体的教育教学应用系统。

从而有效提高服务工作效率，通过网络扩大教学服务管理范围，提升学校录播教室运行管理的工作质量，强化对课堂教学的服务和管理。

还有利于管理部门精确掌握区域教育资源的分布情况、了解教育资源的状况、特点特色，长项和短板。

为教育资源均衡配置、提高教学质量、解决教育公平提供决策支持服务，实现教育资源的精准管理。

3.8.2、设计目标

本次设计的录播录播系统建成后与教育网络相结合，可以利用教育网络打破了在时间和地域的限制，将创设出一种面向体教师，培养全面发展的高素质教师的崭新平台，更能充分、有效的调动学校教师参加学科教研的积极性。

Ø加强教研交互性，使教研活动的全员参与、大范围经常性交流成为可能。

老教师可以根据各人需求、教学经验，通过网上多角度、多层次地积极地参加市级各学科教研活动。

Ø加强针对性，大家参与教研、优质课评选是有备而来的，话题更集中，容量大，效率高，交流机会更多，不在成为一言堂的情况。

并可针对问题集中讨论。

Ø教师可以灵活安排时间参加，达到更好的教研效果。

同时可以对没有参加的活动进行下载观摩。

Ø可让参加教研、优质课评选的老师免去路途延误和时间浪费。

Ø各校优质视频资源集中管理，教育资源实时共享。

Ø完成国家级精品课程和省级精品课程录制，建立学校优秀/骨干教师课程库；

Ø搭建相互观摩、借鉴的网络平台，达到教学资源共享平衡；

Ø增加学校网络信息平台可用资源的数量；

Ø为教师进行自我学习、评估评比，教学能力提高，提供交流学习的平台；

Ø积极做好教师个人知识管理，专家引领、同伴互助，提高教科研能力；

Ø全面提升学校的软硬件的信息化环境；

Ø为教育均衡化发展提供决策支持数据；

Ø为学校发展积累丰富的教育教学资源，形成学校优质资源和特色资源；

Ø利用各种教学课件，激发学生的学习兴趣，培养学生的自主学习能力；

Ø开放的优质教育资源为学生提供服务；

Ø建立在线学习交流平台，实现学生自主学习、充分享受优质资源最佳的主动学习环境。

3.8.3、系统详细设计

3.8.3.1音频采集系统子系统设计

音频示意图

本次设计采用超心形指向话筒，适用于多媒体教室、会场、演播厅；配置数字音频处理设备对多路音频信号的智能混音和音质的调节，使录制声音效果更佳清晰；

根据教室的大小此次方案布置6支吊装话筒，采用超心形指向进行拾音，拾音范围如图所示，可将教室内声音进行有效拾取并进入数字音频矩阵进行音频处理。

为保证教师声音的录制效果，系统设计一套高保真领夹话筒。

自动语音激励

正常情况下环境噪声为40db以下，人说话声在60db以上。

通过压限器功能将环境噪声智能消除，当学生或教师发言时系统根据声音大小自动开启6只麦克风中的2只作为声音采集，完全避免因多个麦克风拾取同一音源，使声音重叠传输，导致声音有隧道音，空洞且失真的现象发生，使声音录制更加清晰。

噪音消除

噪声有两个来源，一是环境噪声，一是设备噪声。

这种噪声首先取决于设备的品质，另外线路的排布、设备之间的连接方法、屏蔽方法等都有重要影响。

在声音处理方便具有噪音抑制功能，系统自动根据声音的频率不同，将环境噪音及人声自动分离，并将环境噪声消除。

如图所示。

回声抑制

回声是由于自己发言声音泄漏到自己接收回路中，使自己声音在音箱内再次被重复。

尤其是在远程音视频互动教学过程中回声现象是不容发生的。

远程音视频互动教学系统支持回声抑制功能，完全避免交互教过程中回声的发生。

如图：

未经处理

经过处理

3.8.3.2视频系统设计

视频系统设计图

方案中采用6路视频组合方式进行视频取景，包括教师特写、教师全景、学生特写、板书特写、学生全景、学生巡视以及一路教师PC的图像；在教室的中心位置布置两台高清摄像机分别为教师跟踪摄像机与教师全景摄像机，用于采集教师在讲课时的实时特写图像和全景图像；在讲台两侧布有学生跟踪摄像机和学生全景摄像机用于采集学生上课时的特写图像和全景图像。

所有图像进入智能导播系统进行录制、存储、直播，教师PC画面由中控系统切换到投影机或触控一体机进行输出，方便学生上课时观看。

布置学生定位摄像机，用于检测学生上课时的动态，当学生起立时学生摄像机会给学生特写跟踪拍摄；安装教师定位摄像机，用于规划教师的跟踪区域和检测教师的移动；所有定位摄像机画面会进入图像分析主机，通过智能图像分析算法进行计算，并将控制指令发送给智能导播服务器，进行录制时策略的切换。

智能图像跟踪系统设计

采用智能图像识别技术,跟踪主机过三维空间图像算法实现平滑、稳定、精确的跟踪效果。

教师跟踪人脸识别

教师跟踪系统具有出众的跟踪性能，无论是教师在上课时快速走动还是板书等，系统均能准确无误的采用不同策略进行自动跟踪拍摄，系统还采用人脸识别技术，根据教师身高的不同自动调整教师在特写镜头里的位置；整个跟踪过程连续、稳定、平滑，画面输出非常稳定。

智能学生定位

学生定位系统能够自动实时对正在发言的学生进行定位并采用特写拍摄。

当学生通过站起来进行发言或回答问题时，学生定位系统将自动的调用学生摄像机对正在发言的学生进行定位并采用特写镜头进行拍摄，学生发言结束后，系统自动返回教师跟踪系统。

中控系统设计

本次xxx中学录播控制系统集多媒体中央控制系统、录播系统控制、定位系统控制、导播系统控制于一体，为整个录播系统的大脑，通过控制面板可以控制整个全自动录播系统所有设备的开关，一键式开启图像定位系统和录播系统，通过面板可以选择自动导播和手动导播，通过面板直接切换相应通道，大大提高了系统的可操作性和便利性。

3.8.3.3系统装修要求

本次系统平台设计要求能够实现以下内容：

建声环境

建筑声学设计是满足系统功能和音响效果的基础。

一个好的设计能够将音响设备的优点充分发挥出来，让人听起来非常舒服。

一般而言，建筑声学设计内容主要包括两大部分：

噪声控制和音质设计。

施工过程中，我们针对全自动录播教室的特殊性，认真把握噪声控制、音质设计两大声学设计内容。

教室共分屋顶、地面、黑板面、窗户面和其余的墙面。

Ø屋顶：

顶面采用国标8#全丝牙吊杆，38系列轻钢主龙骨，25烤漆付骨，面层为600mm*600mm矿棉吸音板

Ø地面：

地面使用优质PVC材质的静音塑胶，厚度2.5毫米；浅色系，不反光。

地胶

Ø窗户：

采用中空玻璃窗体。

窗帘等尽量选择色淡遮光的。

Ø墙壁：

教室左右墙面和后墙使用70系列轻钢龙骨纸面石膏板做基础。

墙裙高度0.8m采用米黄色澳松免漆板。

墙裙以上采用米黄色木质吸音板用。

走廊一侧侧墙如人流量较大，可采用加强吸音隔音措施。

Ø门：

采用木门，并软包，尽量避免进出时发出声响。

Ø教师讲桌距教室前端墙面间距2米以内，讲桌与第一排学生课桌保留1米的距离，学生课桌的间距以舒适为宜。

学生课桌和椅子推荐采用浅咖啡色。

灯光照明

Ø教室内部采光采用格栅灯，内部整体照度不低于500LX。

Ø原则：

教室遵循均匀布光原则。

Ø规格：

使用3*18=54瓦，灯管：

使用电子整流器的三基色灯管，数量：

格栅灯数量=教室面积（平方米）*25瓦每平方米/每个格栅灯的功率。

Ø教室摄录对室内的照度以及灯光的色温等均有较高的要求，因此应采用R.G.B三基色灯冷光源，只有满足了这方面的要求才能可靠地保证画面的质量。

设计不宜做混光照明，白炽灯的照明，防止刺眼及温度过高。

Ø教室因耗电较大供电系统建议从大楼主配电箱拉专线，切勿沿用原教室电路，电源接地良好。

采用三基色灯具在调光状态下其色温不变，达到5000至6000K发光的效率，高光线柔和均匀，不刺眼，使人感觉舒适，并能保持稳定，能更好地满足摄像机对光源的技术要求，清晰度高、色彩还原性好，且灯管发热量低、辐射热少。

可彻底改变热光源使教室温度过高的缺点。

教室布局

说明：

此为示意图，需要根据实际教室布局，灯具开关的设置，第一排一个开关，第二排一个开关，第三、四排一个开关，第五排一个开关。

3.8.4、主要产品功能

嵌入式录播主机

1.工业级别嵌入式ARM+DSP架构，嵌入式linux操作系统；

2.根据国家精品课程录制环境建设要求及国家现行噪声标准GB/T17249.1-1998《声学——低噪声工作场所设计》要求，防止设备噪音对课程录制产生影响，要求背景噪声在30分贝左右情况下，所测试设备噪声+背景噪声应小于40分贝。

3.不大于1U标准机箱设计，12v直流供电，主机功率≦70W，轻便环保；支持机架式安装。

4.为满足精品课程录制系统拍摄要求，需支持≥6路3G-SDI高清视频（教师特写、教师全景、学生特写、学生全景、学生巡视、板书特写等）。

为满足教学展台、笔记本电脑、台式电脑等多媒信号的输入需支持≥3路高清HDMI输入，≥3路VGA接口输入。

为便于系统兼容标清信号输入如DVD、DV、模拟摄像机等信号，需支持≥3路CVBS\YPbPr\S-Video；

5.为满足现场课程录制及互动教学需求视频输出接口不少于3路HDMI输出（本地导播画面、电影模式预监画面、远端互动视频画面），不少于1路VGA输出;视频信号可直接输出到大屏、非编等设备中，无延迟、非网络接口；

6.音频输入：

不少于2路双声道线性输入+2路MIC输入，DSP硬件智能混音；音频输出：

不少于2路双声道线性输出；

7.其它接口：

支持不少于2*usb接口（USB存储设备、鼠标、键盘等），1*千兆网口，不少于5*控制端口（教师摄像机、学生摄像机、板书摄像机、中控主机、键盘控制器等控制设备）；

8.支持图像输入包括1080i/60,1080i/50,1080p/30,1080p/25,720p/60,720p/50

9.VGA硬采+软采，软采可以在特殊场合无法提供VGA线时，只需在要采集的电脑上安装一个软件即可通过普通网线采集教师电脑画面，提供备份机制。

10.支持网络摄像机或编码器通过网络输入网络视频流；

11.视频格式：

H.264highprofile视频编码，AAC音频编码，支持不少于mp4，flv两种文件格式；

12.HDMI高清主播音视频环出，完美对接视频会议系统；

13.录播主机采用双SATA接口，支持2TB专业监控级硬盘，并后期可扩充至4TB硬盘。

14.支持定时录制，定时上传资源平台；