全自动精品录播系统教室及云资源平台建设方案北京XXX科技有限公司2018年X月目录第1章项目背景 (1)第2章方案需求分析 (2)2.1需求分析 (2)2.2建设目标 (2)第3章方案概要设计 (3)3.1设计原则 (3)3.2设计规范 (4)3.3业务架构 (4)3.3系统部署 (5)3.4应用场景 (7)3.5方案特色 (9)第4章精品录播系统 (10)4.1定位精准，构图合理 (10)4.2全高清采集，画质细腻 (12)4.3录制存储，支持IPSAN扩展 (12)4.4全智能导播，无垃圾画面 (15)4.5智能混音，提供多种方案 (17)4.6直播发布，支持高并发策略 (17)4.7资源课件同步剪辑 (19)第5章资源云平台建设 (20)1.1网络教学共建共享 (21)1.2在线虚拟切片，轻松制作微课 (22)1.3课程点直播，支持多终端应用 (23)1.4名师专辑，汇聚优师优课 (25)1.5监控巡考录制三位一体 (25)1.6教学分析与教研，随时随地 (26)5.7个人空间，助力师生共发展 (28)5.8信息管理，实时通知公开课安排 (29)5.9消息管理，随时单人通知信息 (29)5.10系统管理 (29)第6章主要设备一览 (31)1.7录播主机X5 (31)1.8跟踪主机 (31)1.9控制系统 (32)1.10其他辅助硬件 (33)第7章方案配置 (37)第8章环境建设 (39)8.1总体原则 (39)8.2教室选型 (39)8.3装修方案 (39)第9章施工布线 (44)9.1前墙设备部署 (45)9.2后墙设备部署 (45)9.3窗户墙设备部署 (46)9.4门侧墙面设备部署 (46)9.5房顶设备部署 (47)第10章服务承诺 (48)第1章项目背景市场经济的发展促进了教育产业化、市场化，随之而来，“教育资源不均衡、教育机会不公平”的问题也日益突出。
为此，《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》明确指出信息技术对教育发展具有革命性影响，提出要充分利用优质资源和先进技术，“整合现有资源，构建先进、高校、实用的数字化教育基础设施”，“建立开放灵活的教育资源公共服务平台，促进优质教育资源普及共享”。
教育部教育信息化十年发展规划（2011-2020年）指出，以教育信息化带动教育现代化，破解制约我国教育发展的难题，促进教育的创新和变革，是加快从教育大国向教育强国迈进的重大战略抉择。
在国家大力倡导“三通两平台”的大背景下，以信息化促进教育均衡发展是“以教育信息化带到教育现代化”战略的具体体现，是推进质量层面教育均衡发展和教育公平的内在要求。
与之相呼应，教育部办公厅印发的《2015年教育信息化工作要点》中，也强调优质教育资源开发与应用深入推进，并具体指出“一师一优课、一课一名师”活动2015-2016学年新增参与教师200万名、“优课”3万堂。
2.1需求分析随着“三通两平台”的建设进程推进，与国家公共资源服务平台匹配的地方云资源服务平台正在逐步提上日程，而优质资源的建设以及融入教学应用、基于互联网进行教研活动的广泛开展、基于微课的“翻转课堂”试点，都成为基层电教部门面临的紧要任务。
因此，迫切需要一套系统能解决以下需求：●如何方便快速地进行课程实时录制●如何有效地对教师的授课质量进行科学评价●如何更好地通过翻转课堂模式激发学生学习兴趣●如何有效管理优秀资源并进行高效分享2.2建设目标针对以上问题，公司推出了教育录播及云资源平台系统方案。
该方案以云服务为基础，基于公共资源服务为核心，以多种方式的录播系统为支撑环境，解决地区教学资源共享、微课学习、网上网下教研活动以及同步课堂的开展等，集中管理、统一应用、协同教学，具体将实现，最终通过这种先进的音视频及互联网应用，有效地共享优质师资，真正解决教育资源不均衡、教育机会不公平的根本问题。
3.1设计原则◆易用性1)电教老师编制有限，普遍任务繁重，不能服务到每一堂课的录制，需要系统能很简单地进行自助式操控；2)教师队伍计算机水平参差不齐，无需使用说明即可轻松控制；3)可远程操控，不局限于计算机平台。
◆先进性音视频技术发展迅速，方案必须使用前沿的音视频技术和云计算，能确保足够的使用年限不过时，以使投资使用率最大化。
◆专业性1)传统录课模式虽然人工、资金投入大，效率低，但录制的视频具有相当的专业程度，新系统在智能程度、课程录制结果等方面，必须符合并超越原有水平。
2)同步课堂设计，在互动性能方面能与专业会议系统媲美。
◆稳定性由于课程录制、公共资源服务经常需要不间断开机，所以能支持7x24无故障运行，录制过程不死机、即便掉电，录制的课程文件也能播放。
◆可扩展性1)与国家公共资源服务平台无缝对接2)与第三方会议系统能无缝对接◆标准化支持专业标准的H264\WMV7\WMV9、MPEG2的编码方式，输出文件为标准的WMV\mp4\flv流媒体格式，支持传统非编任意编辑。
3.2设计规范◆《国家级精品资源共享课建设技术要求》◆《一师一优课评价标准》◆《微格教学评价标准》◆ITU-T G.722 、 G.711 、 G.728 音频信号传输标准◆ITU-T H.263 、 H.264 视频编码推荐的标准3.3业务架构公司基于10多年教育行业的积累，深入学校进行调研分析，研发团队结合20余年产品设计经验，推出的本系统----公司教育录播及云资源平台服务于教育局及下属多所学校，基于互联网技术打破物理分割，有效地把优质资源进行集中管理、协同使用，实现学生微课网络学习、教师教研活动及专业发展、对多个录播教室的集中管控以及异地同步课堂。
3.3系统部署3.3.1全自动录播教室部署拓扑图从拓扑图看出，3台高清摄像机连接高清录播主机，教师机VGA画面通过网络采集传输到录播主机，3路视频信号最后通过导播软件、集控中心控制，实现对高清图像视频进行录制和直播；图像跟踪摄像机所拍摄的画面作为图像定位信号连接到跟踪主机，通过跟踪主机分析处理，向录播主机输出控制信号，从而实现摄像机跟踪和图像切换功能；教师和学生的语音信号通过无线麦和吊顶拾音话筒采集，输入到数字音频矩阵处理器，通过均衡、降噪和混音处理，输出到录播主机。
3.3.2资源云平台部署公司云资源服务平台依托云服务而实现服务。
校级提供全功能服务汇聚优秀资源并提供给师生使用。
3.4应用场景3.4.1建设效果录播教室：3.4.2应用场景◆资源共建共享，教育均衡齐发展◆教研活动，共同提升教学质量◆微课学习，创新课堂教学模式◆同步课堂，协调均衡发展◆集中管控，提升管理效率◆个人空间，共促师生专业发展3.5方案特色3.5.1广电级标准的课程录制质量1)基于FH8735 芯片与GPU核心，利用Intel MMX指令特性，采用环路滤波优化及双通道并行运算；2)支持H.264音视频同步压缩；3)采用关键帧索引技术攻克MP4录制文件断电无法自恢复问题。
3.5.2跟踪稳定，构图合理，学生能自适应身高1)学生分析支持侧拍+俯拍，解决了安装问题、学生身高自适应问题、准确度问题。
2)教师分析采用运动侦测、人脸识别、手势分析、体态模式识别等综合技术，构图更专业。
3.5.3综合编辑功能强大，使用简单1)使用参考优化时间轴同步技术，确保多路素材绝对同步播放。
2)巧妙利用后期导播技术，无需时间轨道即可轻松实现可视化非编，实现片段替换、片头片尾、台标、特效、配音等专业功能。
3.5.4管控分布式，一站式管理且可配置1)云计算、云存储、云服务，保障数据安全、运行高效、扩展方便。
2)集中资源管理、微课学习、教研活动、云课堂功能于一体，一站式定校、局分层而治，数据统一管理，利于共建共享。
第4章精品录播系统4.1定位精准，构图合理公司定位跟踪系统采用专有的多维图像分析及模式识别技术和阈值分割与边缘检测跟踪算法，绝对保证主体精确分析、图像精准切换、画面优质稳定。
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。
多维度区域划分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。
阈值分割与边缘检测◆专业四机位策略：教师场景采用特写、中景交替切换彻底杜绝推拉摇移等垃圾镜头。
◆四机位部署及跟踪策略：1)采用教师/学生跟踪+教师/学生全景机位。
2)板书时，自动对板书进行放大。
3)教师移动过程准确切换到教师中景，教师停止回到特写画面。
4)教师在讲台小幅移动（幅度可设定）不跟踪；教师移动幅度较大，切换到教师中景。
5)学生与教师同台时，自动调整为教师中景。
6)学生起立自动切换学生镜头，坐下自动切回教师特写。
7)多学生起立参与互动，自动调整学生全景，待特写镜头稳定后切回特写。
4.2全高清采集，画质细腻公司录播系统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Inter处理器的GPU图像加速处理、Intel IPP并行算法，最多可同时支持8路1080P信号的输入。
公司视频采集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。
4.3录制存储，支持IPSAN扩展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、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（IVGA），IVGA指通过网络采集远程计算机屏幕，IVGA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。
1)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。
2)音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。
