录播系统方案.docx

1、录播系统方案德威全自动录播教室（三机位）建设方案201404北京德威 版权所有Copyright , All Rights Reserved 目 录第一章 系统概述 1.1 设计背景国家大力推动的中小学班班通建设，在全国范围内为学校的教育教学提供了先进的软硬件环境设施，同时加强了校园教育教学的数字化应用管理，形成数字化校园应用，成为提高教育教学的必要手段。随着网络课件资源的丰富，老师们的课堂教学内容越来越丰富，优质课程的记录，共享，成为提高区域教学水平的必要手段。而目前的现状是视频资源，特别是本地化优质视频资源的匮乏，阻碍了教育均衡发展的步伐。因此优质课程录制、精品课程录制、网络视频平台的建设

2、迫在眉睫。对优质课程的录制，直播、点播观摩，教师可以相互学习，提升教学水平。学生可以自主学习，提高学习水平。师生互动也是教学中的一个重点，更是评价课堂教学的一个重要指标。准确完整再现课堂互动教学，真正实现课堂教学的精品化，是录播系统的基础。随着教育信息化的提高，优质教学手段的应用，教师的授课水平都较之以前有了很大的提升，所教授的课程质量也有了质的提高，越来越多的老师的课程纳入到精品课程行列。但是从学校校本资源建设的角度，现有的软硬件录制条件和视频拍摄人员配备的数量，远远满足不了实际的录制质量和数量的需求。于是就需要先进的课程录制系统，从根本上解决当前的问题：录制条件的局限、拍摄人员数量的压力，

3、从而真正使得课程录制常态化、课程积累的日常化。合理规划产品设备的使用效率，真正实现一套系统复合应用，立体化应用。北京德威视创提供的专业的录播教室应用方案，本着校园应用的实际出发，既要能够录制出优质的精品课程，还原全息教学场景，同时录制设备能够承担起校园会议直播的应用，真正提高录播系统的利用效率。同时在同一套系统中，通过简单的操作功能，降低老师的操作门槛，提高老师录制课程的积极性，加快视频资源的建设。1.2 系统概述 全自动录播专业教室建设是近几年校园信息数字化建设中继电子教室（多媒体教室）之后的又一重点工程，专业录播教室的引入，能方便地实现对授课电脑屏幕信号（讲稿）、教师授课形体和师生互动场景

4、以及教师板书等进行全方位、立体化、智能化的录制、编辑、点播、直播，以及远程控制管理，形成精品课程的积累，促进校本资源建设，并有效支撑课后教研分析以提升教师教学改进，并方便学生课后复习以及异地兄弟院校的资源共享。录制过程采用先进的图像识别跟踪技术可以在无人值守的情况下，智能、平滑地进行图像锁定、跟踪、切换。录制出来的课件符合SCORM标准，可以导入到e-learning系统为LMS平台提供基础课件。 德威全自动录播系统利用图像分析跟踪定位、音频智能降噪处理、多场景智能导播切换、智能控制等先进的技术应用到专业教室的建设中，从而实现了录播全程的一键式、智能化、方便快捷地应用和管理，最大限度地降低系统

5、复杂度，提升系统稳定性和可靠性，减轻录播专业教室管理人员的工作压力，让系统简单易用。该系统具有鲜明特点：1) 采用先进的图像分析算法，确保跟踪及时、准确、到位，画面清晰流畅，无垃圾画面；2) 采用跟踪与全景镜头结合的三机位拍摄，配合优秀的导播策略，确保录制的电影画面、多画面资源模式课件各画面，画面稳定，无明显的过程画面；3) 录制时采用H264/AAC编码算法，以获取同等带宽下更高品质的高清画面，同时还能根据实际应用需要，选择WMV、FLV、MP4等多种文件格式，既能符合国家精品课程要求，也能满足跨平台系统的各种终端运用。1.3 应用范围 大中专职业院校的精品课程视频资源建设 中小学基础教育示

6、范课程视频资源建设 远程网络培训教学资源建设 数字化微格教研评估 远程医疗会诊交流1.4 实际效果吊麦效果第二章 录播教室建设2 2.1 系统拓扑图带观摩室的拓扑图2.2 系统组成整个系统由五个部分构成： 图像采集跟踪子系统：捕获、跟踪拍摄老师、板书、学生的特写，以及老师、学校上课的全景视频信号 音频采集子系统：捕获老师、学生的音频信号 录播子系统：对输入的教师、板书、学生以及VGA画面进行采集、切换、编码、播出、存储等。 多媒体子系统：为教室教学提供多媒体手段的相关设备，比如教学扩声、多媒体讲台、投影、电子白板、中控、数字展台等。 声学灯光工程：拍摄、录影需要良好的灯光照明以及声学环境，此部

7、分为配套的装修工程，包括墙体吸音包裹、天花吸音吊顶、地板防静电防滑处理、门隔音处理、窗户遮光处理等。2.2.1 视频采集跟踪子系统视频采集跟踪子系统是专业录播教室建设的关键设备之一，系统由三机位构成： 教师、板书跟踪拍摄机位：跟拍老师特写，老师板书时可自动对板书特写 学生跟踪拍摄机位：对学生起立特写 教师全景机位：采集讲台全景的固定画面其中，图像分析处理为跟踪系统核心，由三个部分构成： 专业云台：驱动摄像机进行推拉摇移动作 分析镜头：采集教室全景画面反馈给图像分析系统 图像分析系统：分析教师、学生的行为，然后驱动摄像机云台产生跟踪动作，并反馈指令给录播子系统，使其产生画面智能切换。本跟踪系统特

8、点：录制的结果画面稳定、无镜头移动的过程画面。基于两机位的传统录播系统存在一个最突出的问题就是：跟踪及时的同时，镜头的推拉摇移过程也一 一被录制，导致录制出的画面观看久了会头晕目眩。为此，系统引入了全景镜头，通过跟踪系统策略、智能导播策略的完美配合，实现了跟踪过程时，系统自动切换到全景镜头，跟踪到位后自动切换会特写镜头，从而确保了画面的稳定。摄像单元的特点： 抛弃色差分量接口采用广播级设备（摄像机、云台）、HD-SDI接口以方便施工，画面真正全高清，支持1080p。既往的录播系统中，往往大量采用色差分量接口，这样每台摄像机视频信号传输就得三条线缆，对于机位很多的情况，布线工作量将非常巨大，为此

9、，北京德威已经全面抛弃色差分量接口，采用HD-SDI接口的摄像单元。此外，信号输出也全面从1080i升级到了1080p/60帧。具有背光补偿功能，在强光背景环境中可以看清整个画面。教室里由于投影设备的存在，其拍摄条件相对特殊，老师绝大部分时间都处在强光源的包裹之中，其余的时间则经常穿梭在强弱光之间，一个具有快速背光补偿能力的摄像机会大大提升画面品质。关于跟踪分析技术对比：红外技术空间网格技术图像识别技术发展趋势上世纪主流当期非主流当期主流优势 技术成熟，成本低，定位相对准确多个分析镜头构建的空间网络，能比较精确定位技术成熟，定位准确，画面流畅；安装调试简单，系统稳定缺点有盲区；讲台区为预置位方

10、式切换，在红外管边界存在画面闪变，画面不稳定；怕干扰，遇太阳光失灵定位镜头多，安装调试复杂（要做很多测量）；快速运动下的聚焦画面质量受制于摄像机的动态聚焦性能快速运动下的聚焦画面质量受制于摄像机的动态聚焦性能，通过增加全景机位改善综合评价差良优2.2.2 音频采集子系统音频采集有两个基本要求： 音质清晰洪亮，不失真 使用方便，尽量不佩戴任何东西这二者是相互矛盾相互制约的，因为不佩戴设备必将是远距离采集，远距离采集要求设备灵敏度高，一旦提高采集灵敏度，噪音等也将被采集，音质会受到较大影响，如果采取降噪措施，势必也同时会影响到主音的品质。因此，一直以来音频采集都是录播教室建设头疼的问题。多年来，各

11、个厂商纷纷在拾音器、无线麦、吊麦等多种设备上进行了工程尝试，现在普遍采用的是吊麦方案。构成： 6支吊麦+1台智能混音器 录制一堂优秀的精品课不只有高清晰度的视频，还要有高保真的录音效果才是完美，而在录播系统中声音的录音采集往往被忽略，或使用调音台等音频设备，实际操作非常复杂，在教学现场，要如实地记录老师讲课和学生互动声音场景，就需要一套专业的、完善的、操作简单的音频解决方案才能采集到高质量的声音。吊麦部署示意图优势：吊麦具备声控自动开闭功能，根据音源的位置和声音的大小自动打开相应的1只或2只话筒，可有效的减少环境噪音的拾入，提高录音的清晰度，保证教室内均匀拾音，同时采用无痕、无噪切换开关，避免

12、了内部噪音的产生。1） 采用自动压限技术，保证在不同距离内讲话，拾音的音量大小一致，同时也解决了现场声音过大时录制音频失真，和录制信号过大的问题。2） 使用强指向性话筒，采用语音滤波电路，可以降低人声外的频率成分，提高信噪比，保证声音清晰干净。采用先进的降噪技术，可有效的降低环境噪声的录入，可降低环境噪音10-15DB指向性，吊装麦克目前各个厂商普遍采用了吊杆式吊麦，这种结构给施工带来了很多工作量。北京德威采用的是下垂式轻质吊麦，通过卡扣机构，直接固定在天花上，施工简单。智能混音器具备声控自动开闭功能、自动压限、降噪功能，根据音源的位置和声音的大小自动打开相应的1只或2只话筒，可有效的减少环境

13、噪音的拾入，提高录音的清晰度，保证教室内均匀拾音2.2.3 录播子系统构成：录播主机及录播相关软件录播主机与录播相关软件一起构成了德威录播子系统，用以完成教室里教师音视频、学生音视频以及电脑VGA的同步录制。主机采用12U的超薄设计，标准机架宽度便于上架，前后为短结构，简洁轻便。带4路HD-SDI视频输入，4路网络高清视频输入，支持1080p全高清；1路VGA网络采集，最高支持2048*1536；1路音频输入，2路视频输出，1路音频输出。 系统能同时录制电影模式与多画面模式。为满足学校的不同录课应用，课件支持多种文件格式和多种音视频编码： 精品课程录制：采用电影模式，MP4（H264/AAC）

14、 网络点直播应用：多分屏样式，FLV(H264/MP3)、WMV(WMV/WMA)课件不挑浏览器，能跨平台兼容各种平板、手机播放课件。 VGA编码采用独有的虚拟屏幕采集编码技术，可以轻松获取老师屏幕讲稿的标题作为课件索引，同时，每课时录制下来VGA视频大小不超过50M，比之VGA编码器方式采集的视频动辄数百兆小很多，且文字更清晰。软件采屏幕VGA编码器成本免费高一课时文件大小350M，对于网络传输非常有利10倍以上清晰度采用了专门的文字编码技术，非常清晰，不失真清晰采集分辨率无限制受制于硬件编码芯片课程索引可以自动捕获PPT/WORD文档的标题作为课件索引不能根据内容索引，只能定时生成时间索引

15、 系统内置智能导播切换系统，系统能自动根据策略设置智能切换。 支持多分屏与电影模式课件同时直播，以满足广域网用户和局域网用户同步观摩、收看。2.2.4 多媒体子系统多媒体教室标准设备系统，通常包括多媒体讲台、投影电子白板（或互动一体机）、中控、数字展台。中控用于统一开关整套系统，并定义有常用的录制、暂停、停止按钮。2.2.5 声学灯光工程1. 吊顶：轻钢龙骨加环保吸音矿棉板；2. 墙面：加装环保/木质/槽木穿孔吸音板 规格：2440*197*15mm 木皮烤漆，黑色防火吸音薄毡。木龙骨3. 格栅灯：灯盘：亚光铝+优质钢板/600*600mm。品牌：冷光源 三基色插拔灯管 36W*3 高频电子静

16、音镇流器或LED日光灯。每3-4个灯设置一个开关4. 面光灯：LED面光灯/色温3200（可选）5. 地面：环保防滑复合地板或PVC塑胶地板6. 窗帘：绒布窗帘，带遮光层7. 导播间与教室间安装隔音门，观察窗为贴膜单向玻璃第三章系统功能北京德威全自动跟踪录播系统有七大典型功能，分别是：定位跟踪、高清采集、智能导播、智能混音、录制存储、直播发布、编辑后处理、远程控制及管理。3.1定位跟踪采用高速DSP数字图像处理和伺服控制算法，简称为DSP图像分析算法。DSP图像分析算法来检测跟踪运动目标，稳定性好,跟踪过程平稳，视频无明显晃动；能够自动锁定跟踪目标，在跟踪过程中不受环境光源的影响。可以设定跟踪

17、区域及多个屏蔽区域。在跟踪时对于图像中心可以自行调整，可以自动调整水平跟踪速度和垂直跟踪速度；具有多目标识别功能，同时拍摄对应区域的全景。不受教室大小和形式的限制，大教室和阶梯教室同样正常跟踪。3.1.1 教师跟踪策略 教师在讲台及附近的范围内走动，摄像机自动跟踪教师走动，拍摄出的视频要保持教师始终在画面的中间位置。当讲台上出现多人互动时，拍摄讲台全景。当老师走到学生中间时，自动切换到学生机位及教室全景。3.1.2 板书跟踪策略 当学生或者老师进行黑板板书时，摄像头自动调焦到板书位置，跟踪拍摄板书内容。保证拍摄出的板书内容字迹清晰。调焦过程画面平缓不抖动。3.1.3 学生跟踪策略 当授课过程中

18、有一个学生起立发言时，拍摄学生的摄像机自动调焦给予该学生特写画面。当多学生起立参与互动时，拍摄学生的镜头自动调整为学生的全景画面。变焦过程画面平缓不抖动。学生定位准确稳定可靠，不受外界光线变化和其他人走动的影响。 注意：最终录制效果由跟踪系统与智能导播协同完成，以达成完美录制效果。3.2 高清采集可同时支持4路1080P信号的输入，输入源可以是高清摄像机、网络视频源、VGA网络信号甚至来自专业导播系统的输出。3.3 录制存储1. 自动实时记录教师、学生以及计算机屏幕讲稿（非VGA转视频）等所有视、音频信号，支持三分屏、画中画、电影模式等十多种课件模版。录制三分屏、四分屏模式时能够抽提课件PPT

19、、DOC中的标题作为课件索引。2. 录制出的视频文件为标准格式：WMV、FLV、MP4。视频文件支持传统标准的视频播放器进行播放，并支持传统的视频编辑软件进行编辑。3. 屏幕课件部分采用软件采集（非VGA转换），可以通过网络采集远程计算机屏幕；在采集前可以根据录制内容针对性的选择讲稿、屏幕、展台、视频等内容进行录制，同比（VGA采集卡转换）清晰度下，录制的屏幕文件一般为采集卡转换的1/5大小。从而方便存储和传输。4. 视频采集部分：支持标清、高清1080p录制，支持多码流录制。可通过网络采集远程视频，并支持来自导播系统的视频流。支持常规音视频采集卡、IPCamera、编码器的远程采集。5. 音

20、视频采集模版根据实际使用情况预设有：宽带直播，标清录像配置，720p高清录像配置，1080p超高清录像配置等四种模版，并可以根据实际应用情况对录制视频、音频的详细参数进行自定义设置。6. 录制过程中，能实时监看视频画面、音频，并可对教师端远程协助。7. 通过静音检测，对声音故障给出提示。在录制开始和过程中，出现声音采集不到时，会做出提示。8. 系统录制课件时可自动生成片头、片尾、LOGO、图标、水印。支持透明图片做校标。9. 系统支持导出为SCORM标准课件、单个EXE课件文件。3.4智能导播导播主界面3.4.1 导播主要功能音视频预览最多支持6通道画面，画面可来自采集卡、视频文件、图片、VG

21、A信号以及网络视频流（vga网络流、IP摄像头、编码器等），若是视频文件，可控制播放进程。VGA信号通道可进行远程桌面控制。视频支持云台控制。画面切换使用功能键F1-F6或鼠标对画面进行切换输出，切换时支持特效（擦除、滑行、溶解、伸缩、画中画）转场。提供根据vga变化的智能导播，也支持跟踪摄像机的自动跟踪、画面特写等情况的自动切换。实时字幕可以实时的插入和编辑字幕，设置字幕滚动播出。同时具有台标时钟发生器的功能。支持系统时间和台标显示，台标支持透明PNG。字幕支持批量导入、实时提交播出。数字混音提供数字调音台，可对直播主通道控制，也可以对各通道音频单独控制，实现混音效果，可以实时监听。可以根据

22、需要手动设置切换到图片自动静音，或是直接手动静音。以利于直播过程中对突发情况的控制。视频编码视频画面支持多种编码方式：WMV7/H264，输出文件格式支持WMV/FLV/MP4直播录像编码后的视频可直接发布到局域网；也可通过Windows Media Services、FMS发布到广域网，发布时可同步录像。3.4.2 自动导播策略1. 结合定位跟踪系统的功能配合，在智能导播规则中，可以设置自动切换，使得教师、学生、板书、全景的画面，根据实际教学过程，自动切换到主视频，形成一路流程连贯的课堂场景视频。配合计算机屏幕录制形成三分屏模式的课程文件。作为网络课堂使用。2. 当选择启动自动导播功能后，教

23、学过程中的主视频保留上一条的切换功能。同时教师触动计算机进行屏幕课件内容讲解时，主视频画面自动切换为电脑屏幕画面。从而形成涵盖教师、学生、板书、全景、计算机屏幕内容的电影模式课程。作为精品课程使用。3. 通过智能自动导播切换后，同一个录制过程，可以同时保存出三分屏和电影模式文件两种模式文件，满足网络课堂和精品课程的录制应用。4. 切换过程智能化，支持擦除、滑行、伸缩、溶解、画中画等多种特效，可以根据现场情况，手动干预。3.5智能混音系统支持同时采集本地音频和来自网络的远程音频，并且内部智能混音，比如输入到教师网络摄像机里的拾音器声音与输入到学生网络摄像机里的拾音器声音、电脑音频的混音输出。3.

24、6直播发布通过录制+直播模式，可以存储当前直播内容。适用于教师过程直播。单一的直播选项适用于会议直播。不对会议过程进行保存。录制时能同时进行多分屏模式和微软流媒体服务器、Flash服务器的电影模式直播。通过建立直播频道，可以对单个教室授课实况进行直播，也可以同时进行多个教室授课实况直播。直播内容包括老师视频、学生视频和计算机讲稿/展台内容等信号源，可以是多分屏模式直播也可以是单视频模式直播。在查看直播时，多分屏模式时可以任意切换视频和屏幕窗口，每一部分都能够全屏播放。直播路径及限制：可以在局域网、广域网中直播。客户端通过web方式通过IE浏览器（IE内核的浏览器）收看直播。B/S结构，客户端无

25、需安装任何软硬件。支持局域网单播、组播。不限制客户端数量。基于网络负载实景情况，可以对客户端收看数量做人工控制。系统直播低延迟：录制课程的音视频、课件信号在网络传输要，延迟小于1秒且各直播收看端画面保持完全同步。直播监控:对所有直播中的频道进行实时监看，可以对实况直播进行停止、暂停、继续直播等控制。可以单独控制声音的播出。本方案直播系统支持P2P传输。3.7编辑后处理1. 同步剪辑：对录制好的视频进行编辑时，可对课件的多流画面及索引进行同步片段切除、片段导出，剪切可精准到帧，切口处视频清晰流畅，剪切后的视频画面流畅、花屏。2. 索引编辑：针对多流画面可修改和编辑索引目录，可以增加、删除、修改索

26、引，并支持生成缩略图3. 视频部分可以使用图片替代：对录制完成的课件视频部分，可替换成图片，无视频录制后，可在视频区设置图片显示4. 合并自如：支持同时合并多个不同尺寸的课件5. 音频处理：支持对录制的视频进行噪音去除6. 重新编码：文件太大时，支持编码参数调整后重新编码7. 模板替换：课件可在多种模板之间随意替换8. 视频修整：可以对录制好的文件中，PPT课件部分在录制前就有的错误文字进行修正 ，即修改PPT文字错误。9. 课件输出：支持导出为SCORM标准课件、单个EXE课件文件3.8远程控制及管理整套全自动录播系统可以通过Web平台集中管理，实现以下功能：3.8.1 观摩点评用户登录进平

27、台（或者通过校园网用户入口登录，本资源管理平台可以跟校园网对接），得到授权后，可以对平台上授权范围内的资源进行点播观看，可以同时收看权限范围内的实时直播课程。参与互动交流：在线点评，评价管理，师生在线互动问答。3.8.2 集中录制平台有课表管理功能，该功能预留有与教务系统的接口，可以轻松对接校园课表系统。系统基于课表可实现无人值守的自动录制，录制结果自动进入点播库，供老师、学生点播使用。课表管理与录制控制3.8.3 远程导播通过单击“老师，学生，屏幕，全景”的切换按钮实现录制画面的远程切换导播远程导播界面3.8.4 远程监控此种模式能直接在界面里操控云台，以及查看老师、学生、甚至VGA屏幕的画

28、面。多教室画面监看远程云台控制3.8.5 课件点播及管理点播分类：创建点播节目类别，有效管理点播节目。课程管理：支持年级、课程分类， 课程支持三分屏课件、单视频格式。 前台课件点播效果：第四章 系统特点德威录播系统满足基本的场景采集、自动切换、字幕台标、片头片尾、编码、录制、剪辑以及直播发布之外，还具备以下特点： 1. 易用性：既支持全自动零操控，又支持随时随地手工干预。全套系统支随Ppt启动而启动，也支持讲课电脑快捷键启动，更支持中控面板统一操控；画面导播切换全自动，也可利用快捷键或中控面板人工干预。2. 实用性：1) 课件视频格式多样化（wmv、flv、mp4）满足各种应用（直播、公开课等

29、）要求，课件浏览器兼容性好，满足各种跨平台跨终端浏览；2) 采用强逆光处理技术，画质一流，学生机位采用72度广角，能容纳更多学生；3) 提供丰富的编辑功能满足课件加工需要，更支持既有视频与讲稿的合成；4) 课件支持国际通行的Scorm标准3. 专业性：1) 课件画面稳定，完全无跟踪过程画面既往各厂家录制的课件，跟踪能做到及时，但是视频里全是镜头摇移动的画面，看久了会产生眩晕感；德威录播系统采取更实用的跟踪导播策略，云台转动过程，系统自动切换到全景镜头，从而保证了画面的稳定性。2) 直播采用p2p技术支持无上限并发访问4. 可靠性：无论硬件软件都走高度集成路线，减少系统与系统之间的接口，系统布线

30、少，施工简单，运行稳定，维护简单。内置网络音频与本地音频混音。5. 扩展性：系统最多可支持6机位特殊应用，视频设备兼容各种级别摄像机并与海康、朗驰等知名品牌编码器、网络摄像机兼容；与校园发布系统、教务课表系统等无缝对接第五章 案例分析北师大附中分校施工现场北师大附中鄂尔多斯分校继承了北师大百年的文化氛围和先进教育理念，建立了“科研统领、育教行一、总务保障、体系监控”的新型办学模式；确立以高起点、高质量、高标准地创建现代化、国际化、信息化名校，培养基础扎实、能力过硬、品德高尚的信息化、国际化新型人才的目标，在信息化建设方面走在了前沿。录播专业教室的建设，为学校教研提供了良好的场所，为促进学校教学

31、水平提升打下了良好的基础。第六章 典型用户教育北师大附中分校北京剑桥中学孙武镇中学肥城实验中学三亚九小三亚教育局辉县实验小学澄西中学南丰中学 南丰小学 无锡市蠡园中学余姚实验小学 中阳一中北京二十中贵南县中学贵南县城关寄宿制小学玛沁县第二民族中学玛沁县民族小学称多县清水河镇中心寄校称多县扎多镇中心寄校都兰县民族中学都兰县第三小学海晏县民族完全中学海晏县民族寄宿制完全小学平安县三中平安县四小民和县川垣学校民和县马营中学大滩分校循化县中学循化县积石小学大通县桥头镇南门滩学校大通县桥头镇中心学校湟源县第一中学湟源县城关镇第一小学青海刚察民族中学 铜陵广播电视大学 重庆电大 西南交通大学四川师范大学青岛理工大学邢台