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1、智慧教育云平台优视精品录播系统1.1设计目标通过建设教学录播系统，实现对学校优质教学视频资源 的有效集成、整合和优化、有效配置和充分利用，实现教学 管理过程的优化、协调，教师与学生实现教学过程与学习过 程的优化从而实现提供各种工作的效率、效果和效益。1.2课程拓扑图J河继设范平板电脑I : 可和带手机图示说明:在建设有智能教学录播系统的教室中，教师在授课前“一键式”打开整套系统即可进行课程的授课实况录制，通 过智能导播平台课件实时录播系统，实时接收前端摄像系 统、音响系统采集来的音视频信号和VGA信号，合成图文 并茂的符合标准的流媒体课件。1.3设计功能效果优视智能全自动录播系统能将教学场景中
2、教师、学生的 音、视频信号、板书以及计算机动态屏幕等所有信号同步录 制、直播；既能单画面画中画形式录制（即电影模式），也能 多画面形式录制（即三分屏网页模式，此模式下具有自动生成 课件索引功能），两者也能同时录制。录播系统的导播要操作 简单，可由讲课教师自主控制，也可由主控室远程集中控制。 真实再现授课情景，实时生成采用Mpeg4/H.264标准压缩的 流媒体文件，在课堂结束后能自动以文件形式保存，并能进 行后期编辑；能通过网络实现远程直播、点播，能达到播放 流畅、控制方便；生成的课件符合国家精品课程教学录像上 网技术标准，适用于各种学习管理平台，轻松构建精品级的 教学资源。1.4系统组成根据
3、用户的要求，需要在教师授课的同时对录播课程教 室内所有课堂发生的场景做全程录像，全面反映教师教学与 学生情景调动及教学过程中教师使用的任何课件及板书内 容等场景元素，这种方案需求下，需要对教师、学生、板书 及全景视频信号进行采集，并需要进行音视频切换，同时要 求分教室和网络上用户能同时以流媒体的方式在网络中观 看直播课堂并能存储在服务器上供课后点播，进行在线学 习。所以系统组建需要配置：1）录播管理软件智能导播平台系统：课程智能导播子系 统做教师、学生的相应场景自动导播、课堂同步直播、点 播发布（将录制好的课件发布到服务器上供课后点播）、 录播系统管理、用户管理、课堂节目管理等功能。2）录播硬
4、件系统：硬件系统提供录播管理软件系统的安 装平台，即提供了直播、点播、导播的嵌入式硬件平台； 并提供课堂实况的音视频实时采集录制编码（即实现教 师、学生的视音频，板书视频和教学电脑VGA的采集编 码），经录播硬件系统进行高清的编码后，由录播管理软 件系统进行课件发布、课堂管理、用户管理等功能；3）图像智能跟踪系统：主要由一个教师（可兼任板书摄 像）智能跟踪摄像机做前端授课教师的视频及板书信号采 集（一体化云台摄像机）、一个学生场景智能跟踪摄像机 做前端发言学生的视频信号采集；（一体化云台摄像机）、 一个教师板书（可任全景摄像）信号采集摄像机以及后台 进行图像处理智能跟踪的图像智能跟踪设备共同构
5、成该 系统；4）一个高清晰声音处理系统对教室内的全部音频信息做优化降噪DSP处理和采集;1.5优视一体化智能录播系统优视智能录播系统包括一体化设计的智能录播主机与 高度安全嵌入式的录播系统管理软件共同组成；录播主机与 录播管理软件相互依存，互为因果，且不可互相替代；录播 管理软件系统平台通过录播主机硬件平台实现功能，如果没 有录播硬件平台，软件系统没有用武之地；如果没有软件系 统平台，硬件就只是一些零件。因此它们是两者缺一不可的 系统。优视智能录播主机采用一体化硬件设计，高效率的运 行，稳定可靠、操作便捷，硬件结构精简美观，同时集数据 采集、视音频编码、支撑软件平台的内嵌（录播系统管理软 件）
6、、数据处理发布、存储、应用管理于一体的设备。优视 录播产品分：标清、高清HD、全高清FHD；1.6优视录播系统管理软件平台优视录播系统管理软件平台涵盖了以下功能模块：1.6.1全智能导播系统作为视音频采集处理与切换控制的核心，全智能导播平 台起到了至关重要的作用。它负责多路视频之间的切换和自 动返回控制，授课教师只需要适时触发遥控感应装置，导播 机根据多路信号之间的切换和自动返回控制策略，迅速发出 相应的指令，指挥对应的摄像球机来捕获相应的视频。当老 师走到学生中间面向讲台讲课时，导播系统会智能地将画面 自动切换到教师正面，不会拍摄教师背部等坏画面；当老师 走回讲台时又自动切回老师主画面；而当
7、老师走到讲台一侧 时，画面会适时切到整个讲台；当学生发言时导播平台可以 实现预置位之间的切换摄像，可以进行学生全景、分区特写、 个别学生特写位之间的高速切换，把课堂上每个学生画面清 晰的拍摄下来，具有抢答功能，真实完整显现发言情景，展 示师生课堂交流的内容。在录制过程中，可以适时将教师的 计算机动态屏幕切到视频画面，可以自由设定所需切换的时 长。当摄像主画面由教师切换到学生或者整个讲台全景后， 系统能够在三种方式下返回教师画面：教师主动切回；教师 操作电脑时自动切回；在设定的时间内自动切回。正在有了 全智能导播系统，这样录制生成的教学录像才更加生动形 象、场景切换灵活、画面配合流畅，而且也不会
8、喧宾夺主之 感。这套实时导播平台内嵌于录播系统中，无需管理者电脑 安装任何插件，只需使用IE浏览器登录录播系统导播平台， 就能够实现实时导播功能。导播平台将多路视频、VGA信号 输入及输出监视画面集中在一个IE浏览器显示。导播平台集视频监视，视频切换、云台控制，音频调整， 直播/录制、暂停等控制、直播监视等功能，在一个IE界面 中显示及操作；每一路视频支持6个预置位。整合了全自动技术的控制，如跟踪、智能切换等等控制 功能；启动录制/暂停录制、音频调整功能功能；整个导播平台管理界面直观、简洁、明了。如上图所示， 上方的图像为最终输出内容；下面是输入的视频及VGA信 号的监视画面，经过导播人员的预
9、设控制后，进行视频直播。 所有的操作只需通过鼠标即可完成，简单、灵活，无需太多 专业技术知识。直接使用鼠标点击相应的输入视频源窗口就能够把该 路视频输出。输出图像流畅平滑，无抖动、花屏等现象，切 换过程无缝，衔接自然，支持画中画特效。每一路视频都支 持实时的云台控制功能，不需要放置在直播端才能控制的弊 端。可以支持切换直播输出前直接控制云台或切换直播输出 后使用云台功能。1.6.2课程录制系统前面所述的摄像系统及导播系统是智能录播系统非常 重要的一部分，这部分考虑得是否周到细致，决定了最终拍 摄出来的教学录像的效果。但实际上，从功能上来讲，整个 课程制作过程，真正核心的部分还是课程录制。如果采
10、集视 音频的部分已经非常完美了，但没有一个好的录制系统来配 合，最终做出的录像和课件还是不能令人满意的，甚至是失 败的。专业课件实时录制系统是作为制作精品课程最核心的 系统，广泛应用于全国不少于300家的大中专院校，无数家 中小学校，是一款非常成熟的、可作为单独模块使用的优秀 的软件系统。它可以运行在任何一台PC机或服务器上，负 责实时接收前端摄像系统采集来的音视频信号和VGA信号， 并最终合成图文并茂的符合标准的流媒体课件。课件实时录制系统采用当今国际上最为先进的网络流 媒体核心技术，充分发挥现有网络带宽条件，能够轻松地将 课堂教学过程以最方便快捷的手段录制生成适合在网络上 传送的网络多媒体
11、课件，从而构成整个系统中最为重要的共 享资源部分。课件实时录制系统主要用于在授课过程中对老师、学 生、多媒体课件（视频图像、flash文件等动态内容）、教师 电脑操作过程、视频展台、DVD图像等教学素材信息的实时 采集和录制、同步录制和网络实时直播，可以满足课教音像 资料存档、课堂的完整回放，其它学生远程观摩和领导在线 评估的需求。1.6.3课堂直播点播系统课程建设的最终目的是为了建设好更多更好的视频资 源库，让更多的人来共享这些视频资源而从中获益。而共享 这些资源的最好的办法就是建立一个精品课堂资源播放中 心，根据时效性有三种方式：一种是现场直播，即授课教师 在讲课的同时，网络上的用户即可以
12、方便地登录到录播主机 上，观看授课教师的直播课堂内容，这种方式授课结束后， 则网络上的用户将不能再观看到；最后则是点播，即在授课 教师授课的同时，通过上述摄像采集、课件录制系统把课堂 内容录制成图文并茂的精品课件，录制完的视频放在录播主 机上供网络上的用户随时随地进行点播观看。1.6.4鼠标点击跟踪录播内置鼠标点击跟踪功能，通过鼠标点击视频相应位 置，云台以点击的位置为中心，自动移动到此位置上；这种 技术简化了控制的难度、减轻了控制的复杂程度。前后滚动鼠标滚轮也能流畅地操控变焦范围，简单易用 的操作使所有的信号切换和图像跟踪等复杂的操作，由一人 就可以独立完成。成虻6击原信或理妻！鼠标点击跟踪
13、示意图鼠标点击跟踪：鼠标点击视频窗口中的目标位置，摄像头自 动将点击目标位置置于拍摄画面的正中（如上图示）。变焦功能：利用鼠标的滚轮来实现变焦控制。云台控制：（上下左右按键）移动平滑稳定、支持移动速度 的定义；预置场景：快速按键（远景、中景、近景、全景），直接快 速到达预置画面拍摄范围；每一路视频都支持6个预置位， 预置位的具体位置可自行设置。速度控制功能：能够快速与慢速的运动速度设置，实现快速、 缓慢的效果，增强视觉效果。1.6.5管理系统1.6.5.1课件管理课件实时录制系统自动生成的流媒体课件，可以方便地 在上传到基于微软Windows Media Server流媒体服务器进行 点播管理
14、和发布，能与各类管理学习平台无缝结合，实现课 程类别组织管理、课件添加、删除、编辑等功能，能够按照 多级目录进行分类。采用录播系统管理软件系统，可以将实时录制软件生成 的精品课件方便地发布到教学视频资源管理服务器（详见教 学资源管理系统软件应用介绍）上，并自动生成播放列表， 供网络上的用户进行点播观看。搭建的流媒体服务器符合国 际标准，并遵循MMS、RTSP及HTTP等流媒体协议，只要 客户端安装有Windows Media Player或者使用我司智能媒体播放器，用IE就可以直接选择和播放课件，用户还可以交互 地对流媒体课件实现播放、暂停、停止、跳跃等功能1.6.5.2远程控制管理后台管理系
15、统是录播设备的支撑运行平台，基于B/S架 构，使用IE等通用浏览器就可实现直播管理、点播管理、用 户管理、资源分类、用户认证、权限设置等功能。1.6.5.3第三方设备控制提供物理CONSOLE端口，通过多媒体中央控制系统或 其他第三方控制设备管理，实现远程打开/关闭录播系统，启 动/停止直播和录制等其他的功能。1.6.6图像识别智能跟踪系统1.6.6.1图像识别智能跟踪简介我司推出的智能图像识别跟踪系统能够智能识别活动 中的人像，准确捕捉演讲者（教师、学生）的位置变化，智 能驱动一体化云台摄像头对演讲者进行跟踪拍摄，通过不同 的策略定义，实现多区域、多策略化自动跟踪的技术，根据 具体的事件智能
16、分析，并触发拍摄角度最佳的摄像头，对场 景、人物完成推拉、特写等拍摄动作，结合具体的拍摄场景 能够实现多个活动过程的识别跟踪。这些活动过程可以是教 师授课、学生发言、教师与学生交互、书写板书等场景。传统的跟踪技术采用精准定位技术，摄像头对演讲者采 用紧盯方式：即使演讲者小幅度的转身、移动，摄像头也 随之移动。过于频繁的移动，使得拍摄画面抖动过于频繁， 录制下来的画面呆板、晃眼，完全不能满足高水准的拍摄需 求。智能图像识别跟踪系统创造性的引入模糊防抖技术， 使得演讲者在可预见的范围内小幅移动时，自动跟踪系统仍 能保持摄像头的稳定不动，尽可能在拍摄到演讲者画面的同 时，减少摄像头的频繁转动，大大提
17、升了拍摄效果的合理性、 流畅性、稳定性。防抖动平滑跟踪场景该系统以其性能稳定，简单易用的特性广泛应用于精品课程、 多媒体教学等的视频录制等场合，非常适用于对教室内教师 授课的动态行为进行智能化自动跟踪的场合，跟踪效果可以 媲美专业摄像师手工操作摄像的效果。新异概念一一图像识别智能跟踪摄像系统可自动追踪地探测、跟踪运动目标，实现对运动目标的自动跟踪，便于对教师教学活动进行实时转播、录像，彻底改变录像画面 不连贯等问题。图像识别自动跟踪跟踪范围不仅仅局限于摄像机固有的视野范围内，而是在整个教师活动的范围内，无论教 师在活动范围内做任何动作都能自动跟踪，并且始终保持 教师在图像中的位置，不会出现半边
18、身的情况。自动识别多个目标一一当系统探测到多个人活动时，跟踪 效果不会因为其他活动目标的影响，系统自动会给予一个 多人交互的全景画面，使录制下来的视频更加贴切实际的 教学过程，重现教学实况。自动识别多目标全景跟踪自动完成一一跟踪摄像工作可由系统全自动完成，而不需 要操作人员的帮助。由于任何一个操作人员在未知状态 下，无法长时间注意画面。为此，该系统全面解除人工疲 劳因素影响，保障系统可靠运行，实现自动跟踪录制。1.6.6.2图像跟踪技术原理上述已说明本系统是由教师智能跟踪摄像机、学生场景智能跟踪摄像机、板书摄像机以及后台进行图像处理智能跟 踪的智能图像智能跟踪设备共同构成该系统；经由智能进行
19、图像识别跟踪处理后智能跟踪摄像机把采集到的场景实况 传送给智能 录播系统进行实时采集编码发布等工作。该技术具有防干扰性强，无频率干扰的优点，不受其他 障碍物和亮光影响。老师和学生均无需佩戴任何辅助设备（如 无线咪和遥控器等），无需持话筒，也无需在座椅安装任何辅 助设施（如按键合感应器等），更不需使用有要求的课座椅， 实现完全常态化的教学和现有资源的高效利用，并能完美保 持课室内部装修的美观。智能图像识别跟踪系统支持教师与学生活动区域灵活 设置，与智能录播系统完美结合使用，系统根据图像识别处 理后将驱动摄像头实现不同场景的跟踪与切换，以确保课堂 教学活动的录制和直播。同时，还能智能识别老师板书并
20、进 行特写跟踪拍摄，能清晰拍摄5cmX5cm的字体，字体像素 点阵在20X20以上，教室的板书内容及板书的讲解过程均能实现完美的录制和直播。5.司表剧解答下列旬爵已归甲、乙耕自tf年同时网帷印knt引幽抱启 I句而有经n柜询,米可/M您速更（朴你试为卜淀西1有我右解7有多少麻？ 芾认为有很多个样.请林出符怜茶什的曲 个精？i肖弥改舔1桓.砌户有蛹定的解,并打出二.元TW帮耳承出甲、土阿人的增电板书跟踪与教学电脑展示1.6.6.3教师智能跟踪摄像教师跟踪定位摄像主要采用一体化云台摄像球机、跟踪 辅助摄像机、后台的图像跟踪系统智能主机等组件共同完 成。其主要工作原理如下图所示：教师摄像跟踪示意图智
21、能创新的图像识别自动跟踪技术，可以搜寻并跟踪 移动目标，完全脱离人工操作，跟踪过程不受外界干扰，摄 像机云台运动非常平稳，不会出现剧烈地晃动，能够将目标 牢牢锁定在图像的中央。根据实际的情况，授课教师在讲台 区域走动是，系统始终以教师为图像的中心位置，进行防抖 平滑跟踪，当授课教师背对摄像机书写板书时，图像识别跟 踪系统会立即自动地将主输出信号切换至专用的板书摄像 机，给出黑板特写位，清楚地将老师的板书拍摄下来，由从 而达到高清晰板书录制效果。在配合不同型号的录播系统时，教师智能跟踪摄像所 担任的跟踪效果有所不同，例如：采用智能最新推出的高清 录播系统，它们具有4路高清视频输入、1路VGA输入
22、，即 1路教师跟踪、1路学生跟踪、1路板书跟踪、1路学生全景。 同时板书跟踪摄像机亦可根据实际应用将其改为全景摄像 机，如：为使录像画面内容与现场场景的配合更加出色完美， 全景拍摄与导播系统相配合，当老师走到讲台一侧或板书 时，导播系统会智能地将画面自动切换到教室全景或者黑板 特写，不会出现整堂课只拍摄教师、学生特写画面。从而使 录像结果更加附合国家精品课建设标准要求。1.6.6.4学生场景高速定位摄，学生摄像与教师摄像采用的设备相同，它部署位置则安 装在黑板上方，通过学生辅助摄像机对学生的活动进行图像 识别跟踪，在图像识别跟踪系统的指挥下进行预置位之间 的快速切换，可以进行学生全景、分区特写
23、、个别学生特写位之间的平稳切换。学生轴也跟踪学生自动跟踪示意图教师与学生互动场景录制生成的教学录像因为有了学生的课堂参与而丰富生动，也进而满足了国家教育部对师生交互场景在精品课程 教学录像中的要求，更重要的是，切换过程的灵活控制完全 由图像识别跟踪系统与录播系统完美配合指挥完成，解放了 专业录像人员，使录像过程变得自动化、智能化，而且授课 老师的课堂表演更加流畅和衔接自如。对教师授课而言，授 课教师站在讲台上本身就是课堂现场的导演，课堂是否生动 完全由教师根据现场情况适时进行学生的调动来达到目的。现在，加入了新的导演元素，因为授课老师对课堂进程、 学生反应和授课内容的适时把握，也使得录像画面内容与现 场场景的配合更加出色完美，避免了一些精品课程录像中常 出现的“为了切换而切换”的生硬感。
