教育录播教室方案

1. 方案概述

高清嵌入式一体化智能录播系统是集图像分析技术、流媒体传输技术、声音降噪技术，视频防抖技术、视频编码技术于一体的先进录播系统，实现了人工智能与自动控制的完美结合，是一款集成度很高的录播产品，简单易用。在一台录制主机上实现了自动跟踪、智能导播、课堂直播、课程录制等功能，产品稳定，技术先进，最大限度的满足用户需求，降低成本。

1.1. 项目背景

2011年3月13日，国家教育部印发了《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》简称规划，文章中指出了信息化教育发展的步骤以及实施方案，特别强调了以下关键点：

教育均衡化：“缩小基础教育资源鸿沟”是“十年规划”提出的基础教育信息化首要任务。数字教育资源是在我国现阶段能够较快地推动优质资源均衡配置的现实选择，是帮助所有适龄儿童和青少年平等、有效、健康地使用信息技术的基础工程，也是贯彻国家课程标准，提高教育质量，培养学生自主学习、终身学习能力的有效手段。

教育信息化：教育信息化是教育现代化的核心特征，信息技术不仅仅能够为教育战略目标的落实提供高效率的工具，信息技术的普及和渗透，将改变重大教育战略实施的生态环境，对教育战略目标的落实提供变革性的思路和挑战。

资源共享化：“人人可享有优质教育资源”既是教育信息化的关键环节，也应该是体现教育信息化成效的标志性成果。在内容上，教育资源的概念需要进一步拓展，不仅是数字化的内容，还要包括工具和平台，包括不断在使用中生成的内容和方法。

教育云化：以学生为中心，以学习为主导，给学生提供更好的受教育和学习的环境，引导和记录每个学生一个阶段的学习、成长过程。从小学到中学再到大学，学生年代是人生最为精彩的一部分，充满了变化，云则是把整个成长过程记录下来的最好手段，终端是会随着年龄增长在更换的，但是，学习过程却是可以记录的，每个学生可以把自己的学习过程、成长过程记录到云上。

高清嵌入式一体化智能录播产品正是以《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》为纲要而开发的一款面向教育系统精品课程建设、微格教学建设、微课程、远程教学等重要教学环节的录播设备，能在满足教学常态化的前提下，自动生成教学实况录像，完整地记录教师在授课中的活动,记录整个课堂的教学过程，实现教师授课、PPT课件、师生互动等多路音视频信号的自动跟踪、切换、录制和直播功能，并最终将这些声音和画面形成具有极高的再利用价值的音视频文件，以供广大师生及教研管理者课后点播观研、网上共享或上交相关组织完成重要使命。

1.2. 实际应用

通过录播教室的摄、录、播、管四个环节满足教育信息化建设对于应用建设的需求，充分将网络建设和应用建设统一起来，彻底摆脱校园网络使用无应用可用的困扰；解决学校长期没有实用于自己的教学资源、学生课后无法温习本堂课的内容等问题。为保证老师的常态化教学和减少老师操作复杂性，本方案为全自动实时录播系统，全自动录播系统主要完成教师、学生的视频自动跟踪采集，音频智能采集，教师电脑屏幕截取，教师/学生视频/计算机画面智能导播，以上信号源自动传送至课件实时录制系统生成优质的精品课程，同时通过课堂直播系统在局域网、互联网上直播为远端用户提供在线实时学习的平台。

学校的核心是提高教学质量，提升学校知名度，勤力于培养人才，这是一个长期的工作。建立教学资源中心，将数年来优秀教师的教学内容保留下来，每个学科的每个优秀教师都拥有独立的课堂的录制内容，不仅满足学生可以随时的学习，也可以满足教师学习其他优秀教师的教学经验，不断提高自身的教学质量。更为重要的一点是，这样的工作坚持下去，经过几年的积累，学校就会拥有一个比较完全的教学资源数据库。多年的数据积累，必然可以提高学校的核心竞争力。因为，数据的积累和沉淀是任何学校提高自身竞争能力最根本的因素。

关于摄：本方案配备2台高清摄像机及2台带自动跟踪系统的摄像机，实现网络媒体课件资源的制作和传输。

关于录：录制系统能实现三种信号的录制，即：音频、视频和计算机屏幕信号；所录制成的文件适合于网络传输；录制系统可以根据PPT和WORD自动生成索引；为了方便课件的使用，所录制的课件资源采用HTML、FLASH方式封装，通过浏览器即可以观看；采用网络的方式录制教师授课屏幕信号，计算机屏幕资源分辨率在1280×1024 以上(16:9,4:3自适应)，保证不失真，动态视频可以达到 30 帧/秒。

系统支持三种模式：

² 录制模式

² 直播模式

² 录、播模式

关于播：录制的课件具备有效的传播手段，可以利用校园网和互联的方式进行传播，通过浏览器即可观看。

播出方式：

² 直播：对课堂教学进行现场的直播，所直播的信号包括：音频、视频和教师授课的计算机屏幕。直播的非网络延迟小于1 秒。这样直播无论在校园网还是公网都可以现场直播。

直播体系具备的信息内容：

² 现场音频、视频

² 教师计算机屏幕

现场直播的目的：

² 实现远程教学的功能，可以在校内和校园进行实施的远程教学，充分利用优秀教师的资源；

² 实现远程公开课的功能，让授课教师接受来自不同领域人员的考核。

资源共享，实现教育资源均衡

² 优秀教师的授课现场，可通过网络进行实时直播，师生可在本校或其他学校实时的收看远程的教学现场，实现教学资源的共享，为师生创造了“班班通”、“校校通”、“家校通”的整体学习环境，促进了教学资源的均衡发展。

优秀资源，网上发布

² 优秀教师授课所形成的现场教学课件，可以通过网络进行发布，师生登录发布系统后，即可查询所需要的课件资源，并可进行预览、在线播放、下载等进行自主学习。

精品课件制作

² 教师授课过程中，智能录播系统可将各摄像机、讲课的课件以及导播形成的电影模式音视频进行自动高品质录制，备份了学校进行精品课件制作的素材。

同课异构，互动教学研讨

² 通过智能录播系统，两远程端同一课程的授课现场可进行相互的观摩，并可针对该课程的教学方式进行实时的互动研讨，达到共同提高该课程教学水平的目的。

专家点评

² 通过智能录播系统，远程听课专家可对本次授课进行实时的点评，并可与授课教师进行实时的音视频交流。

多校区互动，网络大课堂

² 通过网络，在本校或不同校际间形成以授课教室为中心的教学大课堂，在授课过程中，授课教师可以主动提问大课堂学生，并与学生进行互动，大课堂内的其他班级可以观看到互动的全过程；同时，授课教师也可选择接受大课堂的学生提问，从而使得教学过程更加生动，内容更加丰富，制作的课件更具应用性。

微格教室

² 通过智能录播系统，可将授课教师的授课过程录制下来，并可进行回放，供授课教师和教学专家进行分析，同时，远程教学专家通过远程的观看，也可实时的参与到对本次授课的分析点评中，实现本地/远程的教学分析组合，从而方便的实现学校教师的在职培训，促进教师队伍教学水平的提高。

1.3. 建设原则

整个系统设计经过与相关教育行业的专业人员进行交流和实践使用，根据产品使用特点及设备维护特点进行综合评估，本方案在设备选型均选择了经过广泛使用的成熟设备和技术，在系统整合上，重点突出了整个系统技术的先进性、系统架构的灵活性和可发展性、运行的稳定性和可靠性，同时又力求整个系统操作容易、便于维护、兼容性强，具有一定的开放性，系统设备的选型遵循以下原则： 

先进性

² 采用新一代图像跟踪技术，能平滑、准确、快速、自然的完成场景跟踪；运用国际领先的标准音视频编码技术，同时满足多格式封装、高清高质、高质底码等各种应用需求；

² 符合计算机、网络视频传输技术、网络通讯技术和视频交互技术的最新发展潮流，并且是应用成熟的系统；

² 多人同时点播轻松自如，采用P2P 点播技术，实现多人同时点播；

实用性

² 支持目前流行的流媒体格式文件；

² 系统设计符合工程的实际需要；

² 系统配置即强调先进性也注重实用性，注意系统配置的经济效益，达到综合平衡；

² 管理智能化、录播图像高清化、数据网络化、使用自动化，集中控制，方便操作，减少运营成本；

可扩展性 

² 系统设计考虑今后网络及视频的发展，具有较强的扩展性；

² 系统设计既采用先进的概念、技术和方法，又注意结构、设备、工具的相对成熟。不但能反映当今的先进水平，而且具有发展潜力，能保证在未来若干年内占主导地位，并能顺利地过渡到下一代技术。

灵活性

² 支持跨网段；

² 系统支持不同网络；

² 系统简单安装布置，自动化程度高，使用方便，操作简单；

可靠性

² 具备在规定条件和时间内完成用户所要求的功能的能力，能长期稳定的工作， 满足7×24小时工作要求；

² 系统故障率低，维护维修方便；

兼容性

² 系统建设具有良好的兼容性，录制格式的多样性将保证系统建设和现有的系统资源以及未来的资源格式需求，直播系统与WINDOW操作系统无缝连接，支持各种PC浏览器终端、Andriod移动设备收看直播。

2. 方案总述

高清嵌入式一体化智能录播系统包括了音视频采集系统、自动跟踪系统、自动导播系统、课程录制系统、网络直播系统等，各个子系统协同工作，实现课件录制、直播、点播、摄像智能跟踪定位、智能导播等功能模块。一体化智能录播系统支持多路高清视频源同步录制，同时可以通过网络同步直播课件、提供学生课后学习、复习，而且为后期老师听课评课，提供了很好的课件资源。另外，通过资源管理平台，可以很好的解决教学以及管理中的时间、空间、课件长期安全保存以及网上点播、重复利用等实际问题。

2.1. 总体示意图

2.2. 总体特点

² 系统为并行架构，结构简洁，稳定可靠，数据传输速度快。

² 系统由一台录播主机完成录制、直播和跟踪、导播等录播教室功能。

² 支持图像分析自动跟踪，适用于不同的应用群体和异形教室。

² 3~6机位自动适应，根据用户需求进行配置，升级维护简单。

² 支持高清（1080P、1080I、720P）、标清（720×576等）视频采集；支持SDI/HDMI/VGA/YPbPr/CVBS接口。

² 支持手动导播、自动导播两种模式，使得在不同应用场景下的镜头切换更饱满和丰富精彩。

² 支持校标插入、字幕显示、等导播特效。

² 支持电影模式、画中画、多分屏模式同时录制。

² 录制视频的分辨率、码流与直播视频的分辨率、码流相互独立，直播时可根据网络情况设置不同的直播分辨率、码流和显示比例（16：9或4：3）；如在录制1080P、1080I时，可设置1080P高清网络直播或720P网络直播，直播显示分辨率可设置16：9或4：3。

² 录播主机具有网络直播和远程推送双功能，即在进行网络直播时可再推送一路音视频流至广域网服务器，用户可直接通过浏览器在校园网/城域网/广域网上进行接收观看，很好的兼顾了本校及校际间的直播，并满足了不同网络带宽用户的需求。

² 支持互动教学，单机具备四个教室互动远程教学。

² 支持网页收看直播，客户端无需下载控件。

² 支持导播信号的VGA/HDMI输出，可扩展为互动式录播系统、同课异构教学研讨、校园闭路电视直播以及用户的其他应用。

2.3. 总体功能

3. 系统详细介绍

3.1. 系统拓扑图

3.2. 采集系统

3.2.1. 教师/学生/板书的视频采集

智能录播系统采用2台双目跟踪摄像机，一台为教师跟踪摄像机、一台为学生跟踪摄像机。四机位录播，板书使用教师特写信号即可。智能录播主机分别与这2台摄像机连接，并自动适应摄像机的分辨率，支持1080P、720P等，接口为SDI。

3.2.2. 教师/学生的音频采集

（一） 小教室：使用2支吊麦或2支拾音器，教师区域和学生区各1支。 教师与学生音频直接接入智能录播主机MIC端口，主机进行混音或独立处理。

（二）大教室：使用6~8支吊麦，通过外部音频处理器或混音器，完成教室所有音频采集，同时将外部音频处理器或混音器的输出送给智能录播主机Line端口。

3.2.3. HDMI/VGA/YPbPr/CVBS 课件PPT或课件电脑采集

将授课计算机的视频信号引出，并接入智能录播主机的课件PPT输入端口，由智能录播主机进行课件采集。支持HDMI/VGA/YPbPr/CVBS等信号源接口。

3.3. 自动跟踪系统

3.3.1. 教师自动跟踪

通过对双目跟踪摄像机设置有效跟踪区域，当教师在讲台及学生区域内活动时，跟踪摄像机通过图像信息的分析，自动识别教师的位置，向智能录播主机发跟踪信息，智能录播主机完成电影模拟视频策略切换。

3.3.2. 学生自动跟踪

学生双目摄像机有双俯拍，俯侧拍，单俯拍等方案，覆盖学生区域，当学生站起立时，跟踪摄像机通过对定位摄像机输入的图像信息的分析，自动识别学生站起的位置，向智能录播主机发跟踪信息，智能录播主机完成电影模拟视频策略切换。

3.3.3. 板书自动检测

板书检测机对黑板区域的图像信息进行分析，识别老师是否有书写板书的行为，向智能录播主机发跟踪信息，智能录播主机完成电影模拟视频策略切换。一般四机位的智能录播系统或使用板书检测也可不使用板书检测。使用板书检测并且有书写板书时，跟踪策略切换教师特写视频。

3.4. 自动导播系统

智能录播系统支持自动导播、手动导播、半自动导播三种导播模式。

自动导播：根据2台双目摄像机及录播主机自带的课件PPT检测（外加可选配的板书检测机）配合完成自动导播切换策略。

手动导播：停止双目跟踪、课件PPT检测、板书检测，全部采购智能录播主机导播界面中拖动导播切换。

半自动导播：双目跟踪，课件PPT检测，板书检测系统保持跟踪工作，智能录播主机滤除所有检测指令，不进行检测指令跟踪策略切换。

3.4.1. 自动导播

高清嵌入式一体化智能录播主机可任意设置系统的导播策略，并控制系统自动进行导播，形成电影模式的音视频信号，本系统默认导播策略为

Ø 教师使用计算机课件教学级别最高

Ø 学生站起来与教师互动级别其次

Ø 教师在讲台上授课为常规级别

3.4.2. 手动导播

双目跟踪，课件PPT检测，板书检测系统保持跟踪工作，智能录播主机滤除所有检测指令，不进行检测指令跟踪策略切换，采用拖动导播切换。

3.5. 课程录制系统

高清嵌入式一体化智能录播系统支持电影模式、多分屏模式录像。智能录播主机自动将导播形成的电影模式音视频、教师授课音视频、教师计算机课件音视频、板书视频、学生发言音视频以及多分屏音视频，按独立的文件录制在本智能录播主机同一个文件夹下。

3.5.1. 课件格式

视频编码：H.264

音频编码：AAC

录制格式：MP4

3.5.2. 课件信息生成

系统会智能主机配置的课程信息，包括课程名称、讲师等，录像文件时自动形成课件信息，供媒体平台识别使用。

3.6. 单机四方互动教学

内置四个点的MCU，实现录播主机间互动教学，录播主机通过添加通信录，将远程互动主机以通信录的方式提前录入，减少通过IP地址来识别教室的复杂性。再通过SIP/RTSP/H.323呼叫远程1，2，3方实现四方互教学。

通过呼叫远程一方三个画面，实现点对点多画面互动教学。多角度远程音视频灵活接入。

3.7. 视频会议MCU组网互动教学

 校级或教育局网络系统，可布置视频会议MCU，通用SIP协议与智能录播主机实现超大规模视频会议管理模式组网，在视频会议MCU系统中，智能录播主机被当成视频会议终端，无缝完成互动与教学应用。

3.8. 网络直播系统

录播主机具有网络直播和远程推送双功能，即在进行网络直播时可再推送一路音视频流至广域网服务器，形成大规模的网络应用，用户可直接通过浏览器或PC客户端在校园网/城域网/广域网上进行接收观看，很好的兼顾了本校及校际间的直播，并满足了不同网络带宽用户的需求。录播主机还有小型演播室功能，能实现视频会议功能应用，支持校园网/城域网/广域网下的录播主机间的点对点和点对多点的教室演播。

用户可以根据需要对录播主机进行如下设置：

3.8.1. 直播设置

Ø 直播码流设置

直播码流设置与录制码流设置相互独立，对直播码流的设置不影响录制码流，通过对直播码流的设置，适应网络带宽要求。

Ø 直播分辨率设置

对直播分辨率的设置不影响录制分辨率，如：1080P、1080I录像时，可设置直播分辨率为1080P或720P，通过对直播分辨率的设置，最大限度的满足网络带宽要求和用户终端计算机的配置要求。

Ø 直播显示比例设置

对直播显示比例设置不影响录制比例，可设置直播显示比例为16：9或4：3

3.8.2. 电影模式直播

高清嵌入式一体化录播主机可将导播形成的单路“电影模式”音视频信号直接在网络中直播。

3.8.3. 多分屏模式直播

高清嵌入式一体化录播主机可将“多分屏模式”的音视频信号以单流多画面方式在校园网/城域网/广域网上直播，远程用户可以通过浏览器进行接收观看，并可以在观看时进行屏幕切换。

单流多画面网络传输的技术特点是，在一路标准的音视频流中包含多个画面的音视频流，以一路画面流的网络带宽占用代价同时传送多路画面的音视频流，该技术很好的解决了录播系统中“多分屏模式”在低带宽情况下的同步传输和远程端实时流畅观看的应用。

3.8.4. 远程接收观看

远程观看直播的3种方式：IE浏览器、本地GUI、导播界面。

3.6.4.1 浏览器远程直播和点播

用户无需下载任何插件和客户端软件，即可用IE浏览器直接收看视频。录播主机直播时，视频将通过网络传输到流媒体服务器中，这就是推流。流媒体服务器经过音视频的处理可供用户远程观看直播和点播功能，在用户观看远程直播视频流畅情况下，视频图像延迟不超过5秒。  

3.9. 标准信号输出

系统不仅可以输出网络数字音视频信号，进行网络直播，而且还可以实时输出导播后的HDMI音视频信号，利用该标准的音视频信号，可以扩展连接其他的设备显示。智能录播主机在本地教学时，显示导播后的电影模式画面，如果在互动教学时，显示远程互动方的视频信号，并且做到1，2，3个远程呼叫自动实现1，2，3远程合成画面输出。

4. 系统应用

5. 系统安装

6. 教室装修建议

6.1. 录播教室的灯光设计及隔音吸音装修处理

1） 装修原则

为保证声音效果，录播教室要进行隔音和吸音等声学处理，在保证声音圆润清晰的同时，尽可能保持教室原貌，让学生没有陌生感，不分散学生的注意力，在此基础上进行声学处理及装修。

2） 背景噪音处理

背景噪声高低，影响语言清晰度和听音效果

Ø 进出门采用内外双开隔音门

Ø 窗户采用双层窗，安装具有装饰作用的灰/黑双面窗帘

Ø 门窗玻璃、座椅、灯光、吊顶等设施不得有共振现象，室内不得有声聚焦、回声等声学缺陷

Ø 室内产生噪声的设备有：空调、暖气、计算机等，空调管与管之间采用软性连接处理

3） 吸音及回声处理

进行恰当的吸音处理，在室内形成良好的混响，使声音清晰圆润。在满足隔音要求的基础上，进行部分墙面或整体墙面的吸音处理，避免出现大面积强反射面

Ø 用矿棉吸音板吊顶，龙骨尺寸为600*600

Ø 用塑胶地板铺地

Ø 墙面简易处理：四面墙壁铺贴0.3mm白色或浅黄色壁毯，有条件的学校可以敷设浅黄色的聚酯吸音板

4） 灯光系统

录播教室的灯光设计对于获得满意的视觉效果是一个很重要的因素。主要有四个方面：1）光线的照度；2）灯光的色温；3）照度的均匀度；4）灯光的显色指数

Ø 照度：灯光照度是录播教室的一个基本的必要条件，灯光的平均照度要求大于1500Lux，同时要求整个室内的照度要均匀，采用冷光源布光

Ø 灯光的色温要选择演播室标准色的3200°K

Ø 采用专业影视灯具，显色指数不低于0.85，保证图像色彩真实，画面层次丰富

Ø 灯具选配：选配4*55W三基色吸顶式专业冷光源灯具，镇流器为进口或国产大品牌电子整流器，灯管选择欧司郎品牌

Ø 灯具数量： 根据教室的高度和面积决定，以高度3-4米、60-80平方米的教室为例，配备4*55W冷光灯4（横）×4（纵）=16只为宜；空气开关双灯控制

6.2. 录播教室装修详细要求

进行房间基本的隔音、吸音处理，包括门窗密闭隔音、吊顶、地面、及基本的墙面吸音处理。地面铺设塑胶地板，墙面铺0.3CM厚的白色或浅黄色壁毡，吊顶采用矿棉吸音板，窗做成双窗，门采用隔音门。

装修要求：

1） 吊顶

采用厚度为1.2CM的吸声矿棉面板，采用加厚铝制龙骨（吊顶离原天花板高度0.3米以上，地面吊顶完工后层高高度3米左右,不能太低），吊顶时注意需要装灯的横排位置不要打主龙骨(第一排灯装在教室前墙离开黑板第二块矿棉板上,后几排灯均匀分布),以免影响演播灯的安装,另外灯的四角需打吊筋,用于灯的悬挂.如果房间有梁，而且吊顶在梁的上方，需在梁的吊顶上方10cm处间隔60cm打两个直径5cm过梁孔. 主控室与录播教室之间也应参考过梁孔打穿墙孔。

2） 地面

敷设塑胶地板,如地面不平应先做自流平,然后敷设塑胶地板,铺完塑胶地板后应与内门底沿齐平。（塑胶地板采用国产.颜色：灰色），四周墙壁敷设高度15CMM深褐色踢脚线

3） 墙面装修

墙面应先找平，刮腻子，后不用刷乳胶漆直接贴0.3MM壁毡(3米幅宽)

4） 窗户处理

采用双层窗，有利于隔音，窗帘采用灰/黑双面窗帘

5） 门的处理

在教室原有门的外部再安装隔音防盗门，防盗门要求门内部填充隔音棉，隔音性能好，门的密封性能好，缝隙用发泡胶填充。对原有门做密封条密封和简单装修处理，（加密封条）特别门底部要加毛毡密封。

每排灯的两侧（最好是竖排）应安装主龙骨，每个灯的四个角安装吊筋。灯的托盘有四个吊装孔，应用细铁丝绑在四角的吊筋上，以防吊顶受力。

6.3. 装修效果图

教育录播教室方案

1. 方案概述

高清嵌入式一体化智能录播系统是集图像分析技术、流媒体传输技术、声音降噪技术，视频防抖技术、视频编码技术于一体的先进录播系统，实现了人工智能与自动控制的完美结合，是一款集成度很高的录播产品，简单易用。在一台录制主机上实现了自动跟踪、智能导播、课堂直播、课程录制等功能，产品稳定，技术先进，最大限度的满足用户需求，降低成本。

1.1. 项目背景

2011年3月13日，国家教育部印发了《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》简称规划，文章中指出了信息化教育发展的步骤以及实施方案，特别强调了以下关键点：

教育均衡化：“缩小基础教育资源鸿沟”是“十年规划”提出的基础教育信息化首要任务。数字教育资源是在我国现阶段能够较快地推动优质资源均衡配置的现实选择，是帮助所有适龄儿童和青少年平等、有效、健康地使用信息技术的基础工程，也是贯彻国家课程标准，提高教育质量，培养学生自主学习、终身学习能力的有效手段。

教育信息化：教育信息化是教育现代化的核心特征，信息技术不仅仅能够为教育战略目标的落实提供高效率的工具，信息技术的普及和渗透，将改变重大教育战略实施的生态环境，对教育战略目标的落实提供变革性的思路和挑战。

资源共享化：“人人可享有优质教育资源”既是教育信息化的关键环节，也应该是体现教育信息化成效的标志性成果。在内容上，教育资源的概念需要进一步拓展，不仅是数字化的内容，还要包括工具和平台，包括不断在使用中生成的内容和方法。

教育云化：以学生为中心，以学习为主导，给学生提供更好的受教育和学习的环境，引导和记录每个学生一个阶段的学习、成长过程。从小学到中学再到大学，学生年代是人生最为精彩的一部分，充满了变化，云则是把整个成长过程记录下来的最好手段，终端是会随着年龄增长在更换的，但是，学习过程却是可以记录的，每个学生可以把自己的学习过程、成长过程记录到云上。

高清嵌入式一体化智能录播产品正是以《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》为纲要而开发的一款面向教育系统精品课程建设、微格教学建设、微课程、远程教学等重要教学环节的录播设备，能在满足教学常态化的前提下，自动生成教学实况录像，完整地记录教师在授课中的活动,记录整个课堂的教学过程，实现教师授课、PPT课件、师生互动等多路音视频信号的自动跟踪、切换、录制和直播功能，并最终将这些声音和画面形成具有极高的再利用价值的音视频文件，以供广大师生及教研管理者课后点播观研、网上共享或上交相关组织完成重要使命。

1.2. 实际应用

通过录播教室的摄、录、播、管四个环节满足教育信息化建设对于应用建设的需求，充分将网络建设和应用建设统一起来，彻底摆脱校园网络使用无应用可用的困扰；解决学校长期没有实用于自己的教学资源、学生课后无法温习本堂课的内容等问题。为保证老师的常态化教学和减少老师操作复杂性，本方案为全自动实时录播系统，全自动录播系统主要完成教师、学生的视频自动跟踪采集，音频智能采集，教师电脑屏幕截取，教师/学生视频/计算机画面智能导播，以上信号源自动传送至课件实时录制系统生成优质的精品课程，同时通过课堂直播系统在局域网、互联网上直播为远端用户提供在线实时学习的平台。

学校的核心是提高教学质量，提升学校知名度，勤力于培养人才，这是一个长期的工作。建立教学资源中心，将数年来优秀教师的教学内容保留下来，每个学科的每个优秀教师都拥有独立的课堂的录制内容，不仅满足学生可以随时的学习，也可以满足教师学习其他优秀教师的教学经验，不断提高自身的教学质量。更为重要的一点是，这样的工作坚持下去，经过几年的积累，学校就会拥有一个比较完全的教学资源数据库。多年的数据积累，必然可以提高学校的核心竞争力。因为，数据的积累和沉淀是任何学校提高自身竞争能力最根本的因素。

关于摄：本方案配备2台高清摄像机及2台带自动跟踪系统的摄像机，实现网络媒体课件资源的制作和传输。

关于录：录制系统能实现三种信号的录制，即：音频、视频和计算机屏幕信号；所录制成的文件适合于网络传输；录制系统可以根据PPT和WORD自动生成索引；为了方便课件的使用，所录制的课件资源采用HTML、FLASH方式封装，通过浏览器即可以观看；采用网络的方式录制教师授课屏幕信号，计算机屏幕资源分辨率在1280×1024 以上(16:9,4:3自适应)，保证不失真，动态视频可以达到 30 帧/秒。

系统支持三种模式：

² 录制模式

² 直播模式

² 录、播模式

关于播：录制的课件具备有效的传播手段，可以利用校园网和互联的方式进行传播，通过浏览器即可观看。

播出方式：

² 直播：对课堂教学进行现场的直播，所直播的信号包括：音频、视频和教师授课的计算机屏幕。直播的非网络延迟小于1 秒。这样直播无论在校园网还是公网都可以现场直播。

直播体系具备的信息内容：

² 现场音频、视频

² 教师计算机屏幕

现场直播的目的：

² 实现远程教学的功能，可以在校内和校园进行实施的远程教学，充分利用优秀教师的资源；

² 实现远程公开课的功能，让授课教师接受来自不同领域人员的考核。

资源共享，实现教育资源均衡

² 优秀教师的授课现场，可通过网络进行实时直播，师生可在本校或其他学校实时的收看远程的教学现场，实现教学资源的共享，为师生创造了“班班通”、“校校通”、“家校通”的整体学习环境，促进了教学资源的均衡发展。

优秀资源，网上发布

² 优秀教师授课所形成的现场教学课件，可以通过网络进行发布，师生登录发布系统后，即可查询所需要的课件资源，并可进行预览、在线播放、下载等进行自主学习。

精品课件制作

² 教师授课过程中，智能录播系统可将各摄像机、讲课的课件以及导播形成的电影模式音视频进行自动高品质录制，备份了学校进行精品课件制作的素材。

同课异构，互动教学研讨

² 通过智能录播系统，两远程端同一课程的授课现场可进行相互的观摩，并可针对该课程的教学方式进行实时的互动研讨，达到共同提高该课程教学水平的目的。

专家点评

² 通过智能录播系统，远程听课专家可对本次授课进行实时的点评，并可与授课教师进行实时的音视频交流。

多校区互动，网络大课堂

² 通过网络，在本校或不同校际间形成以授课教室为中心的教学大课堂，在授课过程中，授课教师可以主动提问大课堂学生，并与学生进行互动，大课堂内的其他班级可以观看到互动的全过程；同时，授课教师也可选择接受大课堂的学生提问，从而使得教学过程更加生动，内容更加丰富，制作的课件更具应用性。

微格教室

² 通过智能录播系统，可将授课教师的授课过程录制下来，并可进行回放，供授课教师和教学专家进行分析，同时，远程教学专家通过远程的观看，也可实时的参与到对本次授课的分析点评中，实现本地/远程的教学分析组合，从而方便的实现学校教师的在职培训，促进教师队伍教学水平的提高。

1.3. 建设原则

整个系统设计经过与相关教育行业的专业人员进行交流和实践使用，根据产品使用特点及设备维护特点进行综合评估，本方案在设备选型均选择了经过广泛使用的成熟设备和技术，在系统整合上，重点突出了整个系统技术的先进性、系统架构的灵活性和可发展性、运行的稳定性和可靠性，同时又力求整个系统操作容易、便于维护、兼容性强，具有一定的开放性，系统设备的选型遵循以下原则： 

先进性

² 采用新一代图像跟踪技术，能平滑、准确、快速、自然的完成场景跟踪；运用国际领先的标准音视频编码技术，同时满足多格式封装、高清高质、高质底码等各种应用需求；

² 符合计算机、网络视频传输技术、网络通讯技术和视频交互技术的最新发展潮流，并且是应用成熟的系统；

² 多人同时点播轻松自如，采用P2P 点播技术，实现多人同时点播；

实用性

² 支持目前流行的流媒体格式文件；

² 系统设计符合工程的实际需要；

² 系统配置即强调先进性也注重实用性，注意系统配置的经济效益，达到综合平衡；

² 管理智能化、录播图像高清化、数据网络化、使用自动化，集中控制，方便操作，减少运营成本；

可扩展性 

² 系统设计考虑今后网络及视频的发展，具有较强的扩展性；

² 系统设计既采用先进的概念、技术和方法，又注意结构、设备、工具的相对成熟。不但能反映当今的先进水平，而且具有发展潜力，能保证在未来若干年内占主导地位，并能顺利地过渡到下一代技术。

灵活性

² 支持跨网段；

² 系统支持不同网络；

² 系统简单安装布置，自动化程度高，使用方便，操作简单；

可靠性

² 具备在规定条件和时间内完成用户所要求的功能的能力，能长期稳定的工作， 满足7×24小时工作要求；

² 系统故障率低，维护维修方便；

兼容性

² 系统建设具有良好的兼容性，录制格式的多样性将保证系统建设和现有的系统资源以及未来的资源格式需求，直播系统与WINDOW操作系统无缝连接，支持各种PC浏览器终端、Andriod移动设备收看直播。

2. 方案总述

高清嵌入式一体化智能录播系统包括了音视频采集系统、自动跟踪系统、自动导播系统、课程录制系统、网络直播系统等，各个子系统协同工作，实现课件录制、直播、点播、摄像智能跟踪定位、智能导播等功能模块。一体化智能录播系统支持多路高清视频源同步录制，同时可以通过网络同步直播课件、提供学生课后学习、复习，而且为后期老师听课评课，提供了很好的课件资源。另外，通过资源管理平台，可以很好的解决教学以及管理中的时间、空间、课件长期安全保存以及网上点播、重复利用等实际问题。

2.1. 总体示意图

2.2. 总体特点

² 系统为并行架构，结构简洁，稳定可靠，数据传输速度快。

² 系统由一台录播主机完成录制、直播和跟踪、导播等录播教室功能。

² 支持图像分析自动跟踪，适用于不同的应用群体和异形教室。

² 3~6机位自动适应，根据用户需求进行配置，升级维护简单。

² 支持高清（1080P、1080I、720P）、标清（720×576等）视频采集；支持SDI/HDMI/VGA/YPbPr/CVBS接口。

² 支持手动导播、自动导播两种模式，使得在不同应用场景下的镜头切换更饱满和丰富精彩。

² 支持校标插入、字幕显示、等导播特效。

² 支持电影模式、画中画、多分屏模式同时录制。

² 录制视频的分辨率、码流与直播视频的分辨率、码流相互独立，直播时可根据网络情况设置不同的直播分辨率、码流和显示比例（16：9或4：3）；如在录制1080P、1080I时，可设置1080P高清网络直播或720P网络直播，直播显示分辨率可设置16：9或4：3。

² 录播主机具有网络直播和远程推送双功能，即在进行网络直播时可再推送一路音视频流至广域网服务器，用户可直接通过浏览器在校园网/城域网/广域网上进行接收观看，很好的兼顾了本校及校际间的直播，并满足了不同网络带宽用户的需求。

² 支持互动教学，单机具备四个教室互动远程教学。

² 支持网页收看直播，客户端无需下载控件。

² 支持导播信号的VGA/HDMI输出，可扩展为互动式录播系统、同课异构教学研讨、校园闭路电视直播以及用户的其他应用。

2.3. 总体功能

3. 系统详细介绍

3.1. 系统拓扑图

3.2. 采集系统

3.2.1. 教师/学生/板书的视频采集

智能录播系统采用2台双目跟踪摄像机，一台为教师跟踪摄像机、一台为学生跟踪摄像机。四机位录播，板书使用教师特写信号即可。智能录播主机分别与这2台摄像机连接，并自动适应摄像机的分辨率，支持1080P、720P等，接口为SDI。

3.2.2. 教师/学生的音频采集

（一） 小教室：使用2支吊麦或2支拾音器，教师区域和学生区各1支。 教师与学生音频直接接入智能录播主机MIC端口，主机进行混音或独立处理。

（二）大教室：使用6~8支吊麦，通过外部音频处理器或混音器，完成教室所有音频采集，同时将外部音频处理器或混音器的输出送给智能录播主机Line端口。

3.2.3. HDMI/VGA/YPbPr/CVBS 课件PPT或课件电脑采集

将授课计算机的视频信号引出，并接入智能录播主机的课件PPT输入端口，由智能录播主机进行课件采集。支持HDMI/VGA/YPbPr/CVBS等信号源接口。

3.3. 自动跟踪系统

3.3.1. 教师自动跟踪

通过对双目跟踪摄像机设置有效跟踪区域，当教师在讲台及学生区域内活动时，跟踪摄像机通过图像信息的分析，自动识别教师的位置，向智能录播主机发跟踪信息，智能录播主机完成电影模拟视频策略切换。

3.3.2. 学生自动跟踪

学生双目摄像机有双俯拍，俯侧拍，单俯拍等方案，覆盖学生区域，当学生站起立时，跟踪摄像机通过对定位摄像机输入的图像信息的分析，自动识别学生站起的位置，向智能录播主机发跟踪信息，智能录播主机完成电影模拟视频策略切换。

3.3.3. 板书自动检测

板书检测机对黑板区域的图像信息进行分析，识别老师是否有书写板书的行为，向智能录播主机发跟踪信息，智能录播主机完成电影模拟视频策略切换。一般四机位的智能录播系统或使用板书检测也可不使用板书检测。使用板书检测并且有书写板书时，跟踪策略切换教师特写视频。

3.4. 自动导播系统

智能录播系统支持自动导播、手动导播、半自动导播三种导播模式。

自动导播：根据2台双目摄像机及录播主机自带的课件PPT检测（外加可选配的板书检测机）配合完成自动导播切换策略。

手动导播：停止双目跟踪、课件PPT检测、板书检测，全部采购智能录播主机导播界面中拖动导播切换。

半自动导播：双目跟踪，课件PPT检测，板书检测系统保持跟踪工作，智能录播主机滤除所有检测指令，不进行检测指令跟踪策略切换。

3.4.1. 自动导播

高清嵌入式一体化智能录播主机可任意设置系统的导播策略，并控制系统自动进行导播，形成电影模式的音视频信号，本系统默认导播策略为

Ø 教师使用计算机课件教学级别最高

Ø 学生站起来与教师互动级别其次

Ø 教师在讲台上授课为常规级别

3.4.2. 手动导播

双目跟踪，课件PPT检测，板书检测系统保持跟踪工作，智能录播主机滤除所有检测指令，不进行检测指令跟踪策略切换，采用拖动导播切换。

3.5. 课程录制系统

高清嵌入式一体化智能录播系统支持电影模式、多分屏模式录像。智能录播主机自动将导播形成的电影模式音视频、教师授课音视频、教师计算机课件音视频、板书视频、学生发言音视频以及多分屏音视频，按独立的文件录制在本智能录播主机同一个文件夹下。

3.5.1. 课件格式

视频编码：H.264

音频编码：AAC

录制格式：MP4

3.5.2. 课件信息生成

系统会智能主机配置的课程信息，包括课程名称、讲师等，录像文件时自动形成课件信息，供媒体平台识别使用。

3.6. 单机四方互动教学

内置四个点的MCU，实现录播主机间互动教学，录播主机通过添加通信录，将远程互动主机以通信录的方式提前录入，减少通过IP地址来识别教室的复杂性。再通过SIP/RTSP/H.323呼叫远程1，2，3方实现四方互教学。

通过呼叫远程一方三个画面，实现点对点多画面互动教学。多角度远程音视频灵活接入。

3.7. 视频会议MCU组网互动教学

 校级或教育局网络系统，可布置视频会议MCU，通用SIP协议与智能录播主机实现超大规模视频会议管理模式组网，在视频会议MCU系统中，智能录播主机被当成视频会议终端，无缝完成互动与教学应用。

3.8. 网络直播系统

录播主机具有网络直播和远程推送双功能，即在进行网络直播时可再推送一路音视频流至广域网服务器，形成大规模的网络应用，用户可直接通过浏览器或PC客户端在校园网/城域网/广域网上进行接收观看，很好的兼顾了本校及校际间的直播，并满足了不同网络带宽用户的需求。录播主机还有小型演播室功能，能实现视频会议功能应用，支持校园网/城域网/广域网下的录播主机间的点对点和点对多点的教室演播。

用户可以根据需要对录播主机进行如下设置：

3.8.1. 直播设置

Ø 直播码流设置

直播码流设置与录制码流设置相互独立，对直播码流的设置不影响录制码流，通过对直播码流的设置，适应网络带宽要求。

Ø 直播分辨率设置

对直播分辨率的设置不影响录制分辨率，如：1080P、1080I录像时，可设置直播分辨率为1080P或720P，通过对直播分辨率的设置，最大限度的满足网络带宽要求和用户终端计算机的配置要求。

Ø 直播显示比例设置

对直播显示比例设置不影响录制比例，可设置直播显示比例为16：9或4：3

3.8.2. 电影模式直播

高清嵌入式一体化录播主机可将导播形成的单路“电影模式”音视频信号直接在网络中直播。

3.8.3. 多分屏模式直播

高清嵌入式一体化录播主机可将“多分屏模式”的音视频信号以单流多画面方式在校园网/城域网/广域网上直播，远程用户可以通过浏览器进行接收观看，并可以在观看时进行屏幕切换。

单流多画面网络传输的技术特点是，在一路标准的音视频流中包含多个画面的音视频流，以一路画面流的网络带宽占用代价同时传送多路画面的音视频流，该技术很好的解决了录播系统中“多分屏模式”在低带宽情况下的同步传输和远程端实时流畅观看的应用。

3.8.4. 远程接收观看

远程观看直播的3种方式：IE浏览器、本地GUI、导播界面。

3.6.4.1 浏览器远程直播和点播

用户无需下载任何插件和客户端软件，即可用IE浏览器直接收看视频。录播主机直播时，视频将通过网络传输到流媒体服务器中，这就是推流。流媒体服务器经过音视频的处理可供用户远程观看直播和点播功能，在用户观看远程直播视频流畅情况下，视频图像延迟不超过5秒。  

3.9. 标准信号输出

系统不仅可以输出网络数字音视频信号，进行网络直播，而且还可以实时输出导播后的HDMI音视频信号，利用该标准的音视频信号，可以扩展连接其他的设备显示。智能录播主机在本地教学时，显示导播后的电影模式画面，如果在互动教学时，显示远程互动方的视频信号，并且做到1，2，3个远程呼叫自动实现1，2，3远程合成画面输出。

4. 系统应用

5. 系统安装

6. 教室装修建议

6.1. 录播教室的灯光设计及隔音吸音装修处理

1） 装修原则

为保证声音效果，录播教室要进行隔音和吸音等声学处理，在保证声音圆润清晰的同时，尽可能保持教室原貌，让学生没有陌生感，不分散学生的注意力，在此基础上进行声学处理及装修。

2） 背景噪音处理

背景噪声高低，影响语言清晰度和听音效果

Ø 进出门采用内外双开隔音门

Ø 窗户采用双层窗，安装具有装饰作用的灰/黑双面窗帘

Ø 门窗玻璃、座椅、灯光、吊顶等设施不得有共振现象，室内不得有声聚焦、回声等声学缺陷

Ø 室内产生噪声的设备有：空调、暖气、计算机等，空调管与管之间采用软性连接处理

3） 吸音及回声处理

进行恰当的吸音处理，在室内形成良好的混响，使声音清晰圆润。在满足隔音要求的基础上，进行部分墙面或整体墙面的吸音处理，避免出现大面积强反射面

Ø 用矿棉吸音板吊顶，龙骨尺寸为600*600

Ø 用塑胶地板铺地

Ø 墙面简易处理：四面墙壁铺贴0.3mm白色或浅黄色壁毯，有条件的学校可以敷设浅黄色的聚酯吸音板

4） 灯光系统

录播教室的灯光设计对于获得满意的视觉效果是一个很重要的因素。主要有四个方面：1）光线的照度；2）灯光的色温；3）照度的均匀度；4）灯光的显色指数

Ø 照度：灯光照度是录播教室的一个基本的必要条件，灯光的平均照度要求大于1500Lux，同时要求整个室内的照度要均匀，采用冷光源布光

Ø 灯光的色温要选择演播室标准色的3200°K

Ø 采用专业影视灯具，显色指数不低于0.85，保证图像色彩真实，画面层次丰富

Ø 灯具选配：选配4*55W三基色吸顶式专业冷光源灯具，镇流器为进口或国产大品牌电子整流器，灯管选择欧司郎品牌

Ø 灯具数量： 根据教室的高度和面积决定，以高度3-4米、60-80平方米的教室为例，配备4*55W冷光灯4（横）×4（纵）=16只为宜；空气开关双灯控制

6.2. 录播教室装修详细要求

进行房间基本的隔音、吸音处理，包括门窗密闭隔音、吊顶、地面、及基本的墙面吸音处理。地面铺设塑胶地板，墙面铺0.3CM厚的白色或浅黄色壁毡，吊顶采用矿棉吸音板，窗做成双窗，门采用隔音门。

装修要求：

1） 吊顶

采用厚度为1.2CM的吸声矿棉面板，采用加厚铝制龙骨（吊顶离原天花板高度0.3米以上，地面吊顶完工后层高高度3米左右,不能太低），吊顶时注意需要装灯的横排位置不要打主龙骨(第一排灯装在教室前墙离开黑板第二块矿棉板上,后几排灯均匀分布),以免影响演播灯的安装,另外灯的四角需打吊筋,用于灯的悬挂.如果房间有梁，而且吊顶在梁的上方，需在梁的吊顶上方10cm处间隔60cm打两个直径5cm过梁孔. 主控室与录播教室之间也应参考过梁孔打穿墙孔。

2） 地面

敷设塑胶地板,如地面不平应先做自流平,然后敷设塑胶地板,铺完塑胶地板后应与内门底沿齐平。（塑胶地板采用国产.颜色：灰色），四周墙壁敷设高度15CMM深褐色踢脚线

3） 墙面装修

墙面应先找平，刮腻子，后不用刷乳胶漆直接贴0.3MM壁毡(3米幅宽)

4） 窗户处理

采用双层窗，有利于隔音，窗帘采用灰/黑双面窗帘

5） 门的处理

在教室原有门的外部再安装隔音防盗门，防盗门要求门内部填充隔音棉，隔音性能好，门的密封性能好，缝隙用发泡胶填充。对原有门做密封条密封和简单装修处理，（加密封条）特别门底部要加毛毡密封。

每排灯的两侧（最好是竖排）应安装主龙骨，每个灯的四个角安装吊筋。灯的托盘有四个吊装孔，应用细铁丝绑在四角的吊筋上，以防吊顶受力。

6.3. 装修效果图