方案校园常态化录播系统项目解决实施方案.docx
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方案校园常态化录播系统项目解决实施方案
纳加校园常态化教学平台
（云录播）
解
决
方
案
软件股份有限公司
2016年4月
第一章方案背景和建设总体内容
1.1背景介绍
21世纪以来，信息技术的飞速发展和广泛应用，改变着人们的生活习惯以及学习方式，我国《2010-2020教育信息化规划纲要》明确了“信息技术对教育发展具有革命性的影响”。
提出十二五期间重点建设“三通两平台”。
在此背景，各高等学校也高度重视教育信息化的发展，把教育信息化放在优先发展的战略地位，不断加大投入改善办学条件,不断加大资金投入，加快软硬件建设步伐，努力提高师生信息素养，提高信息技术在学校教育和管理中的应用水平，教育信息化建设取得了长足的发展。
但是现在的教育信息化建设仍然存在明显技术应用问题。
如何避免信息化系统互补连通，避免“信息堡垒”现象；如何将信息技术正确合理地应用到教育信息化过程等问题还没有得到很好的解决。
主要表现在：
一是一线教师缺乏足够的培训，信息化知识不足以实施信息化教学过程；二是学习者学习方式问题，在学习过程中不能灵活利用信息技术，导致理论和实践存在严重脱节现象的出现，使得信息技术的运用没有取得良好的教学效果。
1.2建设内容
本次项目建设内容包括全自动录播教室、互动教学系统、云录播系统、校园视频应用平台系统，在对教育行业需求进行了充分的调研后，制定我公司详细的解决方案。
按功能划分主要包括精品课程录播、互动教学录播、常态化录播、精品课程资源建设、翻转课堂、网络教研、在线赛课等诸多功能模块，满足学校系统的全面要求，并能够实现整体运转。
建设原则：
我们在制定本方案时认真总结了用户方需求，力求得到目前最为先进的、最稳定、同时也是功能最全的精品课程系统，以实现学校进一步提高科教工作的水平，采用先进的多媒体及网络技术，提高科教资源建设及管理的效率，扩大教学规模，促进学校未来教育工作的信息化和网络化的目标。
在认真研究客户需求的基础上，本着以下原则，我公司组织专业人员设计了针对性的解决方案：
1、以经济、实用、先进、适用、易用为原则，系统要求操作简单易用，性能稳定、成熟；方案的构造力求超高的性能价格比；技术方面具有可靠性和先进性；系统软件平台与各种应用界面要友好、实用，符合日常使用习惯与行业惯例。
2、系统性原则：
系统要求为一个有机的整体，从摄像前端、演播导播、录制、直播，均为无缝衔接，以提高使用性能、稳定性、易用性与可维护性。
3、系统设计采用了国际先进的模块化、组件化、层次化设计理念，运用符合发展趋势的先进的技术和方法做系统细节实现，能保证在未来若干年内仍占主导地位；
4、系统设计在建设上充分考虑实用、经济的原则，面向实际应用，可以有效做到分步骤、有计划地组织实施；
5、系统具有开放性和标准性，采用的标准和规范均遵循统一的国际标准或工业标准；6、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，能够确保系统运行的可靠性和稳定性；
7、系统设计遵循安全性和保密性原则；
8、系统高度可扩展，且易于操作和维护，高度体现易用性原则。
1.3方案总体设计
1.3.1方案整体架构图
纳加校园常态化教学平台是将录播机从单个录播教室搬到了校园网的教学应用平台控制端，实现多个教室统一录播管理，只需在每个教室里架设IP摄像机，通过网络与云端连接，即可实现整个校园教学课件录播的集中化控制。
常态化录播不仅在部署录播教室上简单方便了许多，节约了大量建设费用，同时，常太化录播的特殊性给校园多媒体应用提供了更多可扩展空间。
常太化录播系统整体架构图
系统描述：
整个系统分为两大部分：
1.云录播控制中心平台模块2.云教室系统模块；云录播控制中心平台模块包括：
纳加云录播服务系统、纳加云录播视频应用管理平台、直播系统、点播系统、纳加媒资管理系统、存储服务器等设备，纳加云录播视频应用管理平台为整套系统的核心调度负责协调所有软件和设备完成云录播功能；云教室系统模块负责将每个教室的音视频通过网络采集并推送到云录播控制中心系统完成教室端的音视频采集功能；两大模块互通、互用协调分工共同组成完整的云录播系统。
云录播控制中心平台模块：
纳加云录播视频应用管理平台是本系统的调度模块，统一协调各大系统高效运行。
当教师在自动课表上选择了录课时间和地点后，控制中心就会在课表既定的时间向云录播服务系统发出开始录制的指令，云录播服务系统收到开始录制指令后，便开始录制课件，录制完成后返回录制结束的指令给控制中心，控制中心再发出上传的指令给云录播服务系统，云录播服务系统收到上传指令后将录制好的课件上传到视频应用管理平台的制定目录下，完成完成课件的预约、录制、上传的完整过程。
纳加云录播服务系统是本系统的核心模块，主要功能是将IP摄像机和VGA采集系统推送过来的音、视频流和VGA流，进行同步、高效率、实时的编码生成课件，并将生成的课件自动保存在存储服务器中，同时在纳加视频应用平台的个人中心显示出来，云录播服务系统可执行控制中心发送过来的指令并返回执行指令后的运行情况，与控制中心系统协同工作实现系统的自动录制、自动推流直播、自动上传等主要功能。
纳加视频应用平台主要功能是对上传到平台的课件资源进行高效的管理并按着权限的划分让需要看到课件或直播的人看到他们想看的资源，它可以通过权限让人们在平台上各取所需，可以支持上传资源的后台自动转码、打点、切割、下载、在线编辑等，让电教人员再也不用为各种视频转码而烦恼，再也不用为寻找编辑软件而困扰，再配上一些精心设计的人性化功能，有效的提高工作效率、学习效率、直播效率。
巡课功能是云录播系统的一项特色功能，巡课的主要功能是对课堂的教学质量进行实时的监督和评价，专门为校长等学校、学科领导设计，通过这个系统可以随时对项目范围内的任意一件教室进行教学实况观摩、选取录制、即时评价，录制的课件和即时评价都会在上传到纳加视频应用平台中，评价内容和录制的片段可以设置对所有人可见或者仅对授课人可见。
直点播系统则是Flash和P2P技术的结合应用，P2P直播中有多项我公司独创核心技术，可完成低延迟高质量的校园网络直播甚至公网直播，本系统采用的独有专利的CDN网络技术，在网络传输方面具有较大优势，保证了直播稳定性和突发大的并发时的智能负载均衡；
云教室系统模块
云教室系统模块包括：
教师自动追踪IP摄像机、学生全景IP摄像机、拾音器、智能混音器等设备，教师自动追踪摄像机采用高度集成的自动追踪一体化高清摄像机，内嵌领先的图像识别系统，不受光照等因素的影响，追踪过程平滑稳定，可自动追踪教师进行拍摄，教师可在整间教室自由走动，完全不受限制。
学生摄像机采用全景定焦拍摄，不进行平凡的变焦定位。
教师授课电脑采用软件采集，在教师的电脑上安装VJTeacher系统，由VJTeacher将采集到的VGA画面推送到云录播服务系统。
云录播服务系统将采集到的教师视频、学生视频、VGA视频实时合成三分屏课件。
本系统所生成的三分屏课件为多流同步封装模式，这种课件体系是我们经过多年的调研专门为教学研发的封装体系，该体系生成的课件具有多流同步录制，多流同步选择性观看的特点，另还具备学习笔记、进度保存等课件属性极强的独有功能；平台还开发了在线编辑功能，可将自动课表生成的三分屏课件导入到在线编辑系统中，对课件进行在线的课件信息编辑、片头片尾编辑、裁剪、添加、以及设置切换点生成纯视频课件等，功能强大，结合云录播系统的自动课表录制功能，云录播系统将成为常态化录制的利器。
系统流程图：
通过以上的框架示意图可以清晰地看出，我公司所提供的整体解决方案将采集、处理、应用完美的整合成一个系统。
业务流程清晰、实用。
并且需要指出的是，我公司所提供的解决方案的每一个环节，既可以配合使用，也可以独立的使用。
这对于系统深层次的应用非常有帮助的。
系统部署图
与传统的录播教室不同，纳加云录播系统对每个录播教室的课件录制进行集中式控制，录播教室中不再需要分别布置录播机连接摄像机，而只需在录播教室中架设IP网络摄像机，教师、学生画面即通过网络传输到云端控制中心的云录播机上，进行统一课件录制。
第二章应用场景
2.1校长巡课
教师上课前在课表页面选择好要录制的课，系统自动执行课表预约的课程录制。
过程中，校长可随时通过页面登陆到云录播的巡课平台，对所有的教室进行即时的在线观摩，观摩的过程中可以随时将想录制的课程录制到本地，作为对教师授课过程评价的依据。
2.2教师自助约课
如图所示，这种情况下，适用于每个教师自助进行课件的录制。
教师通过单点登陆页面登陆后，在约课的课表上填写好对应的信息，控制中心在课表约定的时间自动执行录制功能，生成的课件保存在教师的个人中心，教师通过个人中心可对已经录制好的课件进行发布、下载、删除、修改等操作。
2.3课表自动化批量录制
如图所示，这种情况适用于集中的批量自动录制“自然课件”，这种录制通常由学校组织安排，在集中时段进行批量的录制，应用过程非常简单，系统管理员只需要在后台或约课课表对需要录制的学科教师的课程进行约定，系统就会自动执行预约好的课程，全程自动化完成，非常简单易用。
2.4在线精品课程制作
如图所示，云录播系统自动化录制出常态化课件（不加任何修饰的课件），在个人中心即可启动在线编辑软件，对课件进行片头、片尾、课件信息、视频编辑（打点、替换等）、PPT编辑、多流的切换等操作，从而将录制出的三分屏课件编辑成为纯视频的精品课件。
2.5远程在线互动教学应用
随着网络技术的运用普及，学校也从单纯的教室课堂发展到了与网络课堂相结合的多模式教学活动。
通过纳加云录播系统在线互动教学功能，用户可以进行示范性教学、学生远程学习，远程互动教学，课件的网络直播和课后点播等等，可以随时随地进行观摩、学习，不再受空间和时间的限制。
2.6微课程视频应用
2.6.1微课学习
近几年互联网的普及和计算机在教育领域的应用，传统的教育模式越来越不能满足教育信息化的要求，这就促使“翻转课堂式”教学模式变得可行和现实。
学生可以通过网络教学视频，根据自己情况安排和控制自己的学习。
可以在课外或者回家看教师的讲解视频，不必担心遗漏了知识点，或者分心而跟不上教学节奏。
翻转课堂最大的优势就是全面提升了课堂的互动，调动了学生学习的主动性和积极性。
由于老师的角色从教学被动的传授转变为学习主动的引导，这让老师和学生有时间交谈，回答学生问题，参与到学习小组，对每个学生的学习进行有针对性的指导。
2.6.2微教研
微教研是时代发展的一种新型教研方式，为了深入有效解决教师在日常教学与教研中围绕某个细微问题或者某个主题/专题的问题，借助纳加校园教研平台，老师可以充分利用微课、教学设计、教学反思、师生点评等多种教学资源和多种技术手段（如：
教学论坛、讨论区、留言板、语音评价等）展开多样化、多层次、多主体的相互教研、交流互动、成果共享，从而有效提升老师专业发展水平。
2.7校园可视化管理
云录播系统将所有云教室串联起来，在系统平台显示所有云教室的视频和教室状态。
校领导可以在管理端随时调取任何一间云教室的视频观看，实时查看教学状态并对教学活动进行指导。
同时，系统具备了实时监控的功能，满足学校开展“诚信考场”的活动。
2.8家校互通
随着校园信息化的建设，学生家长与学校老师之间的沟通打破了传统的面对面的模式，基于云录播系统的建设，家长可以在任何场合通过PC端、智能移动终端等智能设备通过互联网实时查看学生在学校的学习情况，可以零距离的通过系统平台与学校老师沟通。
系统拓宽了学生家长与学校间沟通的渠道，加深了彼此间的互动。
2.9教育资源分享
可对每一教学视频进行逻辑打点，形成若干的知识点片段，指定每一知识点片段的标签；点播播放该教学视频的同时，旁边列出相关的知识点片段，已供选择播放；用户在进行全文检索的时候，根据检索条件，除能检索出相关的视频、课件等以外，相关知识点也一同被检索出来，用户可以直接对感兴趣的知识点进行观看。
2.10网络教研
学校通过视频应用平台发起教学竞赛，或者各年级发起晒课等活动，形成一系列的教学案例，有校领导牵头组织业内专家对教学案例进行网络研讨，给出优劣评价，各年级的教师通过对教学案例的学习以及专业的客观评价收获教学中的优秀经验，逐步提高教师的素质，从而使学校中各年级的教学质量得到提高促进师资力量的均衡发展。
2.11优质资源班班通
学校每个年级的所有班级都可以通过平台，得到平台中的优质教学资源，包括教学视频、竞赛课件、专家点评课件、微课课件、知识点系列课件等所有的资源均可以相互访问，资源共享实现优质资源班班通。
2.12网络学习人人通
老师、学生可以使用手机、PAD、电脑等移动网络设备，随时随地的访问教委视频应用平台，获取优质的教学资源，这些视频资源可以下载、可以在线学习，甚至可以通过手机和PAD实现随时随地的学习，实现网络学习人人通。
2.13翻转课堂
教师可通过平台上传或者制作教学维课视频，还可以通过在平台进行视频编辑、上传资料并发布课件相应的问题，通过平台推送到学生学习平台。
通过此项应用可以开展教师在线备课、学生课前预习、学生课后辅导等教学活动。
2.14在线赛课
通过教委视频应用平台发起校内或校与校之间的赛课活动，由评委组通过网络视频平台在线对每个教学环节作出评比，并最终评出竞赛活动中的优秀课件，对优秀的教师给与奖励，有利促进教学的进步良性循环。
2.15内外网互通、大规模并发机制
CDN网络又称边缘网络，其作用是可以使用多台服务器，互相协助，同时播出供超大规模人群收看节目的网络构架。
系统在提供P2P的同时，也提供了CDN网络的支持程序，其可以使用多台直播服务器（可分别架设于不同地域、运营商的机房中，称为镜像服务器）相互镜像，完成超大规模的直点播业务，性能完全超过P4P网络。
第三章系统组成
3.1控制中心系统介绍
3.1.1校园视频应用平台校园版
纳加校园视频应用平台针对学校教学多项应用而开发的集中性应用平台，功能包含业务应用平台、采集、制作、发布、收看五部分，在这个大平台上可以通过网络组织开展互动教学、教学竞赛、资源共建共享等教学活动，完美的实现了学校对常态化课件的集中录制和校区资源平台建设的功能需求。
图1：
纳加视频资源应用平台
从上图可以看出业务应用平台功能强大，项目主要包括视频直播、视频点播、网络评课、网络教研、常态化录制、赛课评比、翻转课堂、移动教学等内容；这些功能都是经过对学校一线的教学实际需求而开发，其中，常态化录制是针对大规模集中录制而设计，该录制系统应用模式下，教师登录个人页面在课表上选定要录制的节次后，系统既可以在该节课开始的时候自动开始录制，下课的时候，课件自动存放在教师的个人主页中，教师可选择编辑或直接发布到平台课件资源中心，或下载到电脑、手机、PAD等设备中进行观看。
下载到手机等设备中观看可以对每次课堂的教学过程进行回顾和总结，以逐步提高教学的水平。
发布到课件资源中心可以供学校的其他教师观看借鉴，以提高学校整体的教学水平；也可以供学生观看，学生在回看课件的过程中可以拟补上课时因溜号错过的总重要知识点，并可以下载到手机中回家反复观看，对提高学生的成绩也有较大的实用价值。
采集部分主要包括摄像机信号、机顶盒信号、VGA信号、网络信号、手机推流信号；手机推流信号为我公司创新开发的功能，该功能是在手机上安装手机APP程序，通过采集手机摄像头的视频推流到录制系统实现移动教学的互动视频录制功能。
平台的采集部分的功能是强大的，几乎支持了目前所有的应用设备终端。
常态化教学的特点是选用普通课堂作为录制地点，教室并不进行任何装修，针对这一特点，常态化录播的教室中选用了不影响教学的一体化设备，体积小巧，采用壁装的方式安装在教室中，对教学过程几乎没有任何影响，可将课堂教学过程完整、清晰的保存下来。
收看部分主要包括电脑PC机、手机（IOS系统、Android系统）、平板、电子屏、电视机顶盒；类似于采集部分，收看端也能够覆盖到所有的应用终端，这对于学校而言，应用的选择范围广阔的，可以将这一优势延伸到学校的每个角落。
比如：
知识点随堂回顾、课程完整回顾、经典解题方法回顾等等。
制作部分主要包括双码流录制、输出MP4、FLV文件、视频抓图、视频抠图、视频分割、添加片头片尾、多分屏课件制作、多画面合成、在线编辑系统；本部分功能是对已经生成的纯视频或三分屏课件进行加工制作，形成精品课件。
系统强大的在线编辑功能，可将三分屏课件以在线导入的方式，经过简单的切换点得到设置后合成纯视频精品课件。
发布部分主要包括广域网/局域网/专用网/无线网络/直播信号源/远程发布、节目单发布、文字、图片、视频、不同区域、多终端。
发布部分的特点是可在不同的区域跨网络、跨终端实现多种方式的发布功能，展现形式多种多样，几乎不受限制。
从以上不难看出，我公司以实现了所谓的全连通功能，即，从采集、编码到输出都实现对所有设备：
硬件的、软件的、有线的、无线的等的连通功能，这样做的好处是无论是采集还是分发都不受任何限制，给使用者带来的是更多的应用便捷。
3.1.1.1系统设计
纳加视频应用平台是集教学资源分享、新闻资讯、网络教研、赛课评比、翻转课堂为一体的综合性网络教育平台，整个系统建成之后，将实现学校的各类教学资源整合。
平台用户分为：
平台管理员、学校管理员、教务管理员、校长、教师、学生、家长7种角色：
其中平台管理员主要负责整个平台后台的各类资源配置、参数设置等全局性操作，主要包括媒资服务器分配、平台参数设置、视频审核管理和平台活动管理等；
学校管理员负责具体的校园设备资源、平台资源与活动以及人员管理等较全面细致的管控操作，主要包括录播教室、摄像机和授课机等校园硬件设备资源的统筹管理、直播频道管理、用户管理、课程和微课管理以及平台上发起的活动管理；
教务管理员主要负责具体教务相关内容管理，包括课程的审核和推送、成绩表管理、具体教务活动管理等工作。
平台充分挖掘教师的“教学”职能，通过微课平台，从课前的微课制作、课程推送、预习问答设置等备课环节，到作业编排、学习文档发布、直至课后在线巡课，将视频、课件、教师资源高效率渗透至学生学习的整个过程中。
教师将课前准备的微课推送至授课班级后，学生主动预习知识点，思考教师针对性的提问，与教师在线互动问答，完成作业。
教师在整个过程中对每位学生的预习、答题情况与学习困惑均有详实的数据供分析参考，全程把控学习进度，整套微课系统实为翻转课堂的完美解决方案；
校长继承了教师的所有角色职能，可通过纳加云录播系统，随时巡课全校各录播教室实况，此外，校长更增加了全局性的数据统计功能；
家长通过平台，可利用云录播系统实时查看自己子女的在校情况，更可查看子女的学习情况，与教师及时进行沟通交流。
3.1.1.2系统详细介绍
纳加视频应用平台采用一体化设计，实现校园教学资源全面采集管理、精品课堂对接、网络课堂、三分屏精品课展示、高清网络直播、点播、全媒体资料库、校园门户网站、校园网络电视台、校园监控等众多功能。
采用WEB远程统一管理，支持多屏终端，可同时支持PC、平板、手机等各类移动终端上的点播、直播和时移应用；支持Flash、HTML5、客户端APP等多种播放方式，更可快速将视频发布到门户网站或者其他应用系统。
结合纳加P2P流媒体直点播核心技术，专为教育系统量身定制的视频综合应用模块，适用于包括精品课程库、在线互动教研等在内的各类应用场景。
纳加视频应用平台，在常态化录播系统的基础上，增加教学应用的管理层。
分层级系统，功能权限层次清晰，特为学校的大规模常态化录播应用系统部署而设。
融视音频资源采集、管理、编辑、分发、整合于一体，采用云分发技术。
平台全面整合硬件设备和软件系统，建立多层教育主管部门，构建个性化教学的信息化环境，实现学校高效管理、教师透明教学、学生自主学习，丰富学生学习环境和通道，提高教学教研质量，实现“优质资源班班通”、“网络学习空间人人通”，有效的地解决了常态化课件资源的建设和各学科知识点课件资源的建设问题。
在此平台下，教师能能够通过课件的学习不断的改进自身的教学技巧，学生可通过课件的学习补足课堂课堂关键知识点学习的遗漏。
3.1.1.3直点播功能
基于流媒体技术平台，配以纳加独创技术所开发的一款具备优秀性能现场网络直播软件。
本系统针对视频应用平台的需求，在内外网的共通、共融上做了优化升级，使直播功能兼具了内外网的应用，并能够更好地实现智能负载均衡、应对网络大并发业务需求。
是平台控制中心必备模块。
3.1.3.1纳加P2P直播系统
纳加P2P视频直播系统是基于流媒体技术平台，配以纳加独创技术所开发的一款具备优秀性能现场网络直播软件。
本系统拥有强大的极端负载技术——纳加EXTREMELOAD以及节点传输技术（纳加PEERTRANSMISSION），通过极强的UDP穿透功能来降低现场直播对于服务器硬件和带宽的高依赖性，不再需要高带宽就能确保用户享有清晰、流畅在线直播收看体验，在满足广电、教育、互联网各企业用户对于活动、会议、演出等节目进行现场直播的要求之余，还能节省购买带宽和服务器的高额资金。
同步支持PC终端、移动终端、机顶盒终端同步播放。
系统功能：
节点分配维护模块——用于管理P2P网络中直播节点的联接策略，最大程度合理化指导节点互联和联接调整，以达到P2P结构高效稳定性。
节点信息维护模块——使用短连接技术，得到各个节点和网络架构状态，对节点数据量和数据流进行监控，并提供调整依据。
全球地域、运营商IP段表——用于辅助优化节点选择策略，使得同一区域高速节点间快速互联。
爆发性风险控制模块——对网络中所有爆发性断线、上线，进行预警处理，保护节点的传输质量和播放质量。
传输管理模块——原创的高速和稳定两种传输模式，基于UDP、TCP、HTTP多协议栈编写，可动态切换使用中的协议，传输速度和丢包率也可动态调整改良。
网关及通讯协议综合模块——提供网关穿透服务，和复杂网络的自动化映射，方便有复杂内网的企业进行部署，并且提高节点连通率。
带宽合理化管理模块——自动检测节点和服务器的带宽容量和QOS质量，在保证QOS的前提下最大程度合理使用节点和服务器带宽，使网络直播同时不会形成拥塞。
超大规模管理模块组——支持镜像服务器的搭建。
服务负载保护模块——优化的程序性能合理利用服务器资源，对CPU、内存等使用率进行动态监控，超出负载标准时实施保护策略防止服务器假死，同时动态降低服务器负载，达到单台服务器极高人数负载。
流媒体模块——支持市面上所有常见流协议和视音频文件，对码流帧率不做限制，同时支持高清和标清。
集群服务器管理模块——提供了服务器群组管理控制。
商用模块组——广告、访问收费、加密、聊天室功能等商用功能组。
安全模块组——视音频防盗链、内容保护等安全性模块组。
3.1.3.2纳加P2P点播系统
基于流媒体技术平台，配以纳加独创技术所开发的一款具备优秀性能现场网络直播软件。
本系统拥有强大的极端负载技术——纳加EXTREMELOAD以及节点传输技术（纳加PEERTRANSMISSION），通过极强的UDP穿透功能来降低现场直播对于服务器硬件和带宽的高依赖性，不再需要高带宽就能确保用户享有清晰、流畅在线直播收看体验，在满足广电、教育、互联网各企业用户对于活动、会议、演出等节目进行现场直播的要求之余，还能节省购买带宽和服务器的高额资金。
同步支持PC终端、移动终端、机顶盒终端同步播放。
系统功能：
节点分配维护模块——用于管理P2P网络中直播节点的联接策略，最大程度合理化指导节点互联和联接调整，以达到P2P结构高效稳定性。
节点信息维护模块——使
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