精品课程全自动录播系统解决方案
V1.0
2 系统设计
2.1 系统概述
围绕上述用户需求，鸿合提供一套基于精品课程全自动录播系统的解决方案。本系统主要由以下几部分构成：部署在录播教室中的高清录播系统，包括：高清录播主机、音视频采集系统、自动跟踪系统、控制系统；部署在校/区县/市级的集中录播管理平台、校园网络电视台。
本方案的特色是：
智能导播，全景重现
在课程录制时，系统可根据多种导播策略对教师、学生、板书、教学VGA视频源进行无缝切换，
使录制后的课件内容更加丰富、避免单一的场景。使用户在观看视频课件时，就好像身处授课现场。
一键录制，便捷易用
2.2 系统图
2.2.1 高清录播系统图
2.2.2 校园网络电视台系统图
3 系统组成
3.1 高清录播主机
鸿合高清录播主机采用X64工控设计，保证设备不间断稳定运行，配合录播系统软件，用以完成授课教室教师、学生的音视频、电子设备的图像信号、VGA等数据的同步录制、存储；支持8路高清视频（1080p）同时处理，性能稳定； 4U标准机箱设计，机箱面板自带8.4"液晶屏。
鸿合高清录播主机采用专业硬件采集卡采集，提供了专有的编码芯片，同时集成了Intel处理器的GPU图像加速处理、Intel IPP并行算法，同时支持8路1080p信号的输入；鸿合高清录播主机视频采集采用特别的算法处理和编码压缩技术，可确保多路高清视频同时录制时系统稳定，画面清晰流畅；视频采集源不仅可以接入高清摄像机，还支持网络视频源、VGA网络信号甚至来自专业导播系统的输出。
设备性能：
●4U机箱，机箱面板自带8.4"液晶显示屏，无需外接显示设备即可环出显示录播预监画面，
为导播人员提供监视画面；
●采用4代i7CPU（4770以上）CPU；应用板载显卡的GPU应用处理编码运算，有效降低了CPU
的占用；
●视频输入：支持HD-SDIx8，支持网络高清视频输入；
●音频输入：RCAx2；
●通讯接口：USB 3.0, RJ45x2, RS232x3(RS485x1) ；
●性能要求：能同时录制8路1080p@30；
3.2 鸿合精品全自动录播系统软件
鸿合精品全自动录播系统软件，安装在录播主机的计算机上，可以实时将授课现场的音视频录制下来，生成标准化的高清流媒体文件。该软件课程录播系统软件具有操作简单、功能完善的特点，详细功能如下：
视频预览、课程录制
●支持多路高清视频源支持来自于高清数字摄像机、网络摄像机（IPC）、VGA、HDMI、本地
视频、图像文件的视频源，在具备GPU加速的录播主机上，最多可以支持到同时采集、编码10路1920*1080p@30fps的视频；
●视频预览支持视频实时预览，同时可预览视频多达8路；每一路均可灵活设置视频源、显
示名称；主界面只显示用户启用的预览窗口，不显示多余的窗口；预览效果实时、流畅，采用专有知识产权的显示还原算法，色彩还原度高；
●视频录制视频录制支持H.264编码，音频编码支持AAC，采用MP4、FLV、ASF封装，分辨
率、码率、帧率可设置，完全符合《精品视频公开课拍摄制作技术标准》；
●音频录制支持通过混音器、调音台处理后的声音，或者直接接入到声卡的声音、SDI通道
的声音，采样率48KHz、音频流码率128Kbps，完全符合《精品视频公开课拍摄制作技术标
准》；
●录制模式支持电影模式，电影+资源模式，电影模式支持单画面、PIP（画中画）、POP（双
屏、三分屏、四分屏），PIP和POP的画面内容可灵活设置，并可在录制中任意切换模式而录制过程不中断；如果采用POP，还支持在输出窗口中直接使用鼠标双击进行画面切换；
●点播过程可以进行教学活动控制，要求回答问题后方可继续观看；
●提供用户个人空间，为教师提供视频上传、分享、专辑管理、好友管理、资源管理等功能；
后台管理：提供CMS功能，可以灵活设置栏目、管理权限、显示和列表设置、用户管理设
置、视频播放设置、教研活动设置等；
功能特点：
●应用全面提供了基于视频的教育行业丰富应用，通过此平台可以进行视频点播、直播、优
秀课评选、微格教学、教研活动、教学反思、课后复习、MOOC、教师培训等应用；
●功能丰富可进行视频观看、视频编辑、视频管理、机构管理、运维管理、视频管理、社区
互动、个人空间；符合三通两平台中“网络学习空间人人通”的精神；
●体验一流国内知名交互及视觉设计团队提供的交互设计和视觉设计，充分考虑到用户的应
用场景及操作习惯，上手容易，无需专业培训；
●部署灵活既可以按照市、区县、校级的方式单独部署，又可以分级部署；及可以按照传统
的方式部署在教育信息中心的机房内，也可以部署在云端，实现云录播功能；
●支持终端广泛可以在PC、Android、IPad等设备上使用，没有终端的局限；
3.4 集中录播管理平台
集中录播管理平台，基于IP网络，采用全球流行的B/S构架。主要实现对网络中所有班级的录播主机进行远程集中管理和控制。实现的功能如下：
●支持多间教室管理，可对教室进行分组，可看到教室中录播主机的工作状况，并可以对这些
录播主机进行远程控制；
●对可以操作本系统的用户身份进行管理；
●可通过电视墙的方式查看所管理教室的视频，可以设置布局，并可统一设置观看的视频源；
●可针对全部或某一组教室统一启动或停止录制、直播；
●支持远程导播功能；
●提供课表管理，可对所有教室分别设置课表；
●可进行服务器端录制，录制功能可以与课表联动，录制后视频可以灵活发布；
3.5 录播服务器
录播服务器，可将视频、音频和计算机屏幕信号进行一体化的同步录制、直播和点播。该服
务器完成实时录制、实时直播、随选点播、后期点播、在线远程导播、后期编辑、远程管理、资源应用等多种功能，操作简捷、性能稳定、易于管理。
3.6 图像识别跟踪系统
鸿合图像识别跟踪系统是一款为录播系统量身定制的自动跟踪和导播切换一体化系统，采用先进的多维图像分析处理技术，及模式识别技术和阈值分割与边缘检测跟踪算法，内置多重智能策略，实现多区域、多目标、多策略的全自动跟踪和导播切换应用，保证主体精确分析、图像精准切换、画面优质稳定。
鸿合图像识别跟踪系统汇集了传统的移动侦测、人脸识别和特征分析等技术的优秀理念，采用独创的具有自主知识产权的图像分析技术实现全三维定位，准确识别跟踪对象，锁定目标进行智能化的精细控制跟踪，让跟踪效果平滑细腻。
系统采用宽动态智能防抖+微控制技术，对目标动作和移动作出分析和判断，使目标在小范围移动或很缓慢移动的时候，摄像机可以进行以目标为中心的画面锁定拍摄或肉眼不易察觉的“微控制”跟踪拍摄，从而保证画面始终流畅稳定，不抖动，不晃眼，符合视觉需要。
鸿合图像识别跟踪系统采用ARM+DSP+LINUX的嵌入式系统架构，稳定可靠，功耗仅5W。模块化设计，先进的工艺结构，标准1U机箱。
分析定位摄像机模拟布局图
多维图像分析及模式识别技术：
依据教师、学生、板书不同拍摄目标采用专有主体分析摄像机，将整个教室空间进行多维度的区域划分，可准确探测到区域内主体运动变化，通过多种模式综合判定摄像机画面的精确切换。
阈值分割与边缘检测跟踪算法：
依据各教室的不同场景（宽高不同）可灵活设定各区域的阈值范围；依据各主体的实际情况（各年级身高不同）可灵活设定拍摄主体阈值范围；依据各画面的不同活动方式（教师移动幅度大小）可灵活设定活动区间阈值范围；通过边缘检测跟踪算法可准确识别各区域之间互动场景转换，实现上课师生之间互动的精确判断。
3.7 音频采集系统
本系统为用户精心推出：吊麦+混音器方案（声音饱和度高）。
构成： 6-8支吊麦+1台智能混音器
强指向性吊麦
智能混音器
吊麦部署示意图
优势：
●智能优选通道功能，当最佳通道拾音时，其余通道自动关闭，拾音效果更加干净，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，避免了内部噪音的产生。
●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。
●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。
●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。本系统采用的是
下垂式轻质吊麦，通过卡扣机构，直接固定在天花上。
3.8 视频采集系统
鸿合视频采集系统采用独立录播编码芯片，以及Intel处理器内在的图像处理技术，最大程度的优化录制性能，确保录制过程的流畅稳定。
本系统对视频采集摄像机的选择，抛弃了传统色差分量接口设备，而是采用广播级的摄像单元（摄像机、云台）、采用HD-SDI接口，保证了采集画面真正全高清，支持1080p。信号输出也全面从1080i 升级到了1080p@60；摄像单元具有背光补偿功能，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。
可变焦摄像头定焦摄像头
可变焦摄像头产品特点：
●光学变焦达到20倍,数字变焦16倍。最大分辨率达到1920×1080,输出帧频最高可达
60/50帧/秒。在保证高清晰度的同时，重点满足了对画面流畅性的需求；
●摄像头视频的信噪比直接影响到高清视频会议终端的图像压缩编码效率。同时应用了2D和
基于运动估计的3D降噪算法，有效降低了噪声；
●独特的基于人眼模型的Iridix曝光动态控制算法，使画面曝光均匀，层次感强。传感器支
持WDR（宽动态范围），在有强烈明暗反差的环境（如逆光）下，能够清晰捕捉成像所有景
物；
●低照度解像能力强，特别适合于照明一般的教室；
●丰富完善的接口：同时提供DVI-I（HDMI，YPbPr）接口、3G-SDI接口。尤其是3G-SDI接口
支持1080p@60高清数字视频信号通过单根同轴电缆传输；
定焦摄像头产品特点：
●采用日本松下全新1/3英寸、200万有效像素的高品质HD CMOS传感器，可实现最大1920
x 1080高分辨率的优质图像，输出帧频可达30帧/秒；
●支持HD-SDI接口，有效传输距离最高可达200米，充分满足各类高质量远距离传输的需求；
●高性噪比的CMOS传感器有效降低低照度情况下的图像噪声，同时应用了2D降噪和基于
运动估计的3D降噪算法，有效的降低了噪声，即便是超低照度情况下，依然保持画面干净
清晰；
●宽动态范围，独特的基于人眼模型的Iridix曝光动态控制算法，使画面曝光均匀，层次感强。
在有强烈明暗反差的环境（如逆光下），仍可确保清晰的捕捉成像；
●背板键盘直接控制，摄像机背板配备5个按钮，可进行曝光补偿、白平衡、自动增益等调整
与保存，无须借用RS485或RS232即可实现所有基本操作；
3.9 中控系统
录制的操作过程简单，教师不需要专业的知识，通过操作控制面板上的“录制”按钮，就可以独立进行专业的录制工作，录制的视频自动生成标准化的高清流媒体文件。使老师能专注教学活动，大大减轻了制作优质课件的负担。我们配套推出了鸿合录播中控系统。
产品特点：
●一体化中控系统，全金属外壳，操作简单；
●具有“开门即用、关门即走”功能，一键通，同步切换音视频。具有可靠的投影机电源管理
功能。一键上课下课,上课投影开，屏幕降，电脑开机。下课投影关，屏幕升，电脑关机。
中控带有计算机开启关闭控制接口。投影机屏幕可独立开关控制。
●采用RS232/IR方法对投影机进行控制，带有投影机保护器，检测投影机灯泡的工作情况，
并且自动延时关机，保护投影机寿命。投影机关机延时散热时间1-30分钟可调，解决大型
投影机散热时间较长问题。
●面板带有计算机重启按键。当计算机死机无法操作时，老师无需操作电脑主机，直接操作中
控就可以完成电脑重启。支持手机、平板电脑无线控制。
●面板覆盖绝缘材料，防尘防水防静电。按键采用金属按键，使用寿命高达10万次。面板前
置220V电源接口、话筒接口、VGA接口、音视频接口、2组USB及网络接口。
●音量调节采用按键音量增减方式，可一键静音。
●当学校多媒体教室构建一定数量以后，需要全部升级为网络化管理，中控机可升级为网络中
控。
●面板按键小于等于12个，按键指示灯10个。VGA 3*2,视频3*2，音频4*2，中控功耗小于
等于10W，可控220V电源3路，电源输出功率2200W.开孔尺寸：214MM*94MM.
3.10 导播台
移动导播及现场直播一直都被认为是广播级作业方式，碍于器材众多且操作复杂，所以大多数录播教室并不搭配专业的导播控制台，但没有导播台就无法确保播出的内容及质量，为此鸿合高清录播系统导播台得到了很好的应用。此设备适合精品课程录制、校园电视台直播、移动便携录播、多功能厅演直播等场景使用。切换台控制面板精致小巧，易于使用：在P/P级上配备了12个直切键处理模块、一个划像推子、一个云台操纵杆，使用户可以进行直截了当的切换操作，从而最大限度提高工作效率。
产品功能：
●面板按键LED灯光显示；
●内建全双工通话系统；