Reach智慧教育录播系统行业应用实施方案4机位.docx
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Reach智慧教育录播系统行业应用实施方案4机位
教学录播系统建设方案
深圳锐取信息技术有限公司
一、概述
1.1应用背景
随着我国经济的快速发展,教育信息化也得到了迅速发展。
普教的校园网、多媒体教室等硬件设备初步完善,目前教育信息化已逐步从硬件基础设施建设转向以应用和资源建设为主的阶段。
计算机多媒体技术、网络技术、信息高速路等为代表的新技术推动了教学手段现代化进程。
在基础校园网建设基本完成的条件下,信息化教学环境的建设成为人们最关注的焦点之一,多媒体教室建设的数字化,智能化发展成为了必然。
网络交互式多媒体教学作为智能化多媒体教室建设最基本的表现形式,也越来越多的受到教育工作者的青睐,成为学校需要迫切解决的问题。
通过网络将多媒体教室融入到远程教育系统,突破时空的限制,实现教学资源的共享,提供更多的学习机会,实现跨教室、跨校区、跨区域远程实时多媒体交互式的教学新方式。
远程多媒体教育以其灵活的教育方式,个别化的自主学习方式,使教育机会均等,人人终身受教育成为可能,从而满足了社会各种不同年龄段、不同岗位的人的需求。
经过近些年远程教育的不断发展,我们对远程教育的需求和模式有了更高的要求和期望,如何实现高质量的课件制作、便捷的教务管理、教学过程管理、解决远程教育中学生的孤独感、无组织归属感等问题,成为现代远程交互教育的重点。
1.2系统设计原则
1、可利用性
∙系统设计应充分考虑与其他系统的接入,如网络、摄像头、计算机、显示设备;降低成本。
2、先进性
∙系统设计达到国际一流水平,且切实可行并容易实现;
∙遵循国际标准和国内外有关的规范要求;
∙保证该系统在未来3年的领先地位;
∙符合计算机、网络通讯技术和视频会议技术的最新发展潮流,并且是应用成熟的系统;
∙互动录播系统要达到720P高清直播及录制,要与时俱进,全面利用网络资源,给领导、教师及家长带来视觉上的冲击和震撼,充分展示教学的每个细节。
3、实用性
∙针对用户实际应用的特点,系统具有多种软硬件的管理方式,图形管理界面;
∙该套录播系统设计应符合工程的实际需要;
∙系统配置即强调先进性也要注重实用性,系统配置的经济效益,达到综合平衡;
∙根据实际需要进行系统功能的定制模块开发。
∙系统操作的简洁方便,实现一键式的切换操作。
4、可扩展性
∙录播系统设计要考虑今后网络的发展,软硬件必须留有充分的扩充余地,为2次投资节省费用;
∙考虑设备的升级实现与其他系统的互联,比如与培训中心或者学习中心点播平台的无缝对接。
∙系统能与兼容目前所有网络设备的协议,并具备信息流传输的低延时。
5、可靠性
∙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;
∙系统启动快,系统掉电后再来电或网络传输中断后再恢复正常,系统恢复工作迅速;
∙故障率低,维护维修方便;
二、需求分析
XX学校想要建设一套远程教学系统,可满足老师、学生的培训以及与外部名校进行交流研讨的需求。
学校内部拥有1间教室,要建设成全自动跟踪及导播的录播教室,根据学校教学使用实际情况出发,具体功能需求如下:
1、希望通过4机位实现教室教学状态的拍摄,能够根据学生发言状态自动切换机位,不发言时自动切换到全景。
2、讲课讲义可包含有笔记本,实物投影,讲课讲义电脑,PAD等多种信号模式,并能够智能自动切换。
3、支持课程的录制和内容管理,可以通过互联网后期点播。
4、提供集中控制中心,能够统一对各个录播教室进行控制。
5、能够通过公网接入,在目前已有1G出口带宽的网络基础上实现500个用户(老师,学生,专家,学生家长等)的并发直播、点播。
6、导播功能:
每间教室支持7路可视化信号的导播切换(视频或VGA),支持高清视频和标清视频信号同时混合输入,同时升成电影模式和资源模式课件,满足常态化教学。
三、系统设计思路
随着时代的发展,信息交流变得越来越重要,对信息交流的视听方式、方法的要求也越来越高,尤其是当今现代化教学视听设备的组成,越来越完善和先进了,使用的设备趋于目前主流的设备,设备的技术要求较高,系统的控制手段越来越现代,比如对摄像头的控制就利用网络实现远程的控制,通过集成的控制软件就能实现对教室设备的控制,而且可以通过软件的控制平台控制系统,如此现代的技术引入到多媒体系统,为多媒体高清互动录播系统,提供完善、完整、完美的解决方案。
XX学校远程教学录播系统建设,不仅要考虑施工布线、安装的简便,更要考虑多间教室集中的控制管理,后期的维护使用方便,更重要的是要保证用户对互动录播系统直播需求,建立互动录播系统的播放平台;同时考虑系统的独有的特性,我们不仅仅希望某一品牌能提供满足技术参数的设备,更希望的是能提供完整的解决方案,能从设备层,用户层到管理层多个层面提供一整套的完整解决方案,而非多个厂家设备堆砌。
当然,一个合理的完整系统不仅需要各个系统具有完善﹑适用的功能,而且需要各个系统在环境及一些相应的辅助设施的保证下,能协调地工作,简单实现维护。
四、系统方案设计
4.1、整体解决方案
基于对项目背景和需求的分析,我们提出使用锐取智慧录播系统来满足客户的使用需求。
智慧录播系统是一个完整的平台系统,从前端教学视频资源的生成,到后端视频资源的发布与应用、摄像机导播切换控制,提供完整的产品与相关设备,并支持多种视频格式的文件,和视频相关的文档的分享发布。
锐取智慧录播系统在保证录制功能的同时能通过学校局域网网络把教室授课内容实时的传输到校园局域网直播,满足局域网用户能实时的能够实现教室转播与网络直播。
锐取智慧录播系统是基于现阶段多媒体教室、录播教室中所有的设备进行融合,打破了目前国内录播产品生产厂家,只强调录播主机功能而忽视录播设备之间的配合,导致录播设备之间的兼容性、扩展性、可升级性差。
针对目前录播系统设备多,线路杂乱,功率高,占用教室空间,某种程度影响老师教学等隐性问题的现状,锐取智慧录播在实用性、人机功能上做了很多创新,同类设备之间的有效融合与功能性复用,做为一个整体性产品应用于多媒体录播教室之中。
系统拓扑图如下:
录播系统拓扑图
如上图所示,录播系统采用锐取智慧录播系统,可支持教师特写、学生特写、PPT图像信号、学生全景、教室全景的5路教学图像采集、编码及组合录制,同时可支持7路信号的智能导播切换。
系统同时可支持网络直播,其他教室、校区的学生可通过网络收看课程直播。
真正实现在网络环境下对优秀课堂的真实、全面、立体化的再现的课程录播系统。
4.2、方案特点
全面记录、同步存储、同步回放
●单间教室支持多达6路高清视频信号,1路VGA信号的同步组合录播,可满足教学环境下教学可视信号的全面完整记录,方便传播及事后同步回放。
部署简单,轻松融入现有多媒体教室环境。
●系统安装部署非常简单,整套系统采用整体打包方式,所有设备由统一机箱部署,只需要接入多媒体教室的各种信号线,系统即可投入使用,现有多媒体教室内的各种设备均可保留。
●其中录播主机自带视频输出接口,可实现1080p视频信号的多画面合成后输出显示,非常适合远程互动教学内容的需要。
课程录制与回放
●多路信号组合录制,全面记录,细节无一遗漏
●更为人性化的播放体验,画面更清晰、更真实、更流畅。
系统采用全新的多媒体录播应用平台,采用更为人性化的视频操控方式,画质更清晰、图像更真实、播放更流畅,让课堂具有更高的艺术性。
●跨平台、跨浏览器技术,录播无界限。
系统采用跨浏览器,跨平台的支持设计,用户访问可以在所有流行的浏览器中进行,包括MicrosoftInternetExplorer、MozillaFirefox、AppleSafari和Opera,同样可以通过MicrosoftWindows和AppleMacOS平台访问,真正实现录播无界限。
●平台提供了更为完善的缓冲机制,当网络状态不稳定时,缓冲播放功能可保证画面清晰流畅,更适于跨网络及广域网直播、点播。
●在线点评功能,让学生和老师随时点评打分,更利于学生、老师之间的交流,更利于优秀课件的传播,更利于学生、老师的共同提高。
该功能更适用于学校各种教学活动的开展。
远程视音频互动
●远程教室的学生可以通过教室的音频和视频输出设备(电视机)看到主讲教室视频,并通过麦克风与主讲教室进行音频互动,如现场答疑。
完善的教师、学生跟踪摄像系统
●教师可在讲台及学生中间自由走动,导播系统可自动跟踪切换。
当老师书写板书或从学生中间回到讲台时都能保证无缝跟踪及场景自由切换,从而达到完美效果。
全自动导播
●6画面Web方式导播,全自动、全手动、半自动三种导播模式,导播规则更加齐全,保证了导播效果,让录制下来的每一分钟都是最佳效果;
●延时小,能做到在500毫秒之内。
跨平台资源分享
●基于网络的在线发布功能,用户可在任何终端(如Windows系统、AppleMac系统,Android智能终端、iPad终端等),登录到录播系统教育云资源管理平台平台,实时收看前方教学视频,实现远程教学。
完全自主研发、持续更新能力
●REACH多媒体录播系统由锐取完全自主研发,拥有多项软、硬件知识产权及专利,强大的研发能力可确保产品的持续更新,保证用户地无忧使用并可满足教育行业用户的个性化需求。
五、教学录播系统介绍
5.1、智慧录播系统
锐取凭借其领先的技术,创新的产品,以及对市场需求的准确把握,自主研发智慧教育录播系统从根本上满足了教育行业对视频、音频、电子设备图像信号的整合录制需求,录播教室端设备由录播跟踪主机、音频处理主机、媒体控制主机3台设备来完成原来所需要10台设备来实现的功能,系统整体性更强。
开启了远程教育、数字化微格教学、精品视频公开课、远程互动教学等应用领域的全新时代。
随着技术的不断提高和市场需求的不断扩大,智慧教育录播系统在教育行业市场前景广阔。
智慧录播系统通过录播跟踪主机的HD-SDI信号采集接口采集前端教师、学生、远程终端等高清视频信号,通过VGA接口接收教师笔记本电脑VGA信号,通过IP网络接收学生全景、教室全景、板书等IP摄像机的视频信号。
录播跟踪主机将接收到的信号进行编码,转换成流媒体信号,配合智能导播平台实现电影模式或资源模式的录制,同时通过网络实现课堂(电影模式和资源模式同时)的直播。
课程管理员可在导播间通过导播系统控制课堂的录制,录制模式可采用全自动模式、半自动模式、手动模式。
智慧录播系统技术优势
◆H.264SVC编码技术
锐取采用全球领先的半导体IC设计制造公司TI最新的DM8168处理芯片,在HDVICP2.0协协处理器上支持高复杂CABAC熵编码算法的标准视频压缩技术H.264,实现HighProfileLevel5.1级支持SVC编码,该技术能够可以让不同网络带宽,不同性能观看设备的用户得到流畅清晰的观看。
并且锐取实现H.264的B帧编码,能够提供高压缩比的同时还拥有高质量流畅的图像,能够让用户低配置下享受高清视频观看。
◆基于Flash和HTML5播放技术
锐取直播方案中采用是flash播放技术,能够让用户免插件的观看直播给用户一流的体验。
锐取课件点播采用的目前最流行的HTML5播放技术,支持Window、iMac、ios、android等超多平台的播放,用户随时可以使用智能终端设备进行观看,锐取HTML5播放技术是国内首家使用的技术。
◆图像检测技术
图像检测技术可以通过索引帧可以迅速、准确的对文件进行定位,为录制文件生成标签。
基于该技术,锐取在产品中加入PPT索引、图片索引等功能,满足了客户快速搜寻和点播的需求。
目前,国内很多录播产品都无法做到PPT索引和图片索引的功能,锐取的图像检测技术成功的填补了国内在该领域的空白,处于行业领先地位。
◆图像识别技术
锐取智能跟踪系统完全采用图像识别技术,基于对人脸的识别根据人的头顶及脸的轮廓进行匹配分析并判断其人肤色及站立的位置进行跟踪定位。
锐取还实现了图像的运动识别技术,通过多帧图像检测人的起立动作并判断该人的位置进行角度定位。
目前国内很多厂家跟踪产品采用的都为多个分析摄像头进行图像比较来检测。
功能特点
◆具备POE供电的交换机,对系统内部设备进行供电。
◆最高可支持多路视频,以及VGA信号输入。
◆支持多路MIC话筒输入及无线MIC话筒输入,多路Linein线性混音输出,除了通过旋钮调节外,还可以通过RS232控制口,通过中控控制功放的音量大小。
◆除支持模拟摄像机以外,还支持IP摄像机,扩展性,灵活性更强。
◆可支持资源模式(多文件单流)录制、电影模式(单文件单流)、电影模式(单文件单流)+资源模式(多文件单流)同时录制、画中画画外画模式录制。
◆电影模式可录制高低两种码流,适应不同的网络带宽。
◆具备视频合成输出接口,可以与第三方视频会议终端配合使用。
◆一个系统可以控制教室端包含录播主机的所有多媒体设备。
◆H.264SVC编码器,基于Flash和HTML5播放器技术,图像检测技术,图像识别技术。
5.2、锐取教育云资源管理平台
锐取教育云资源管理平台,是基于视频资源的分享基础上,从资源、课程、教研三个层面为区域教育信息化建设,教师、学生全面发展提供支持和服务。
为教育用户搭建的一个强大的资源综合管理平台。
平台以学生和教师两个基础库为出发点,关注学生的自主成长和教师的专业成长,减轻教师的的管理及操作负担,注重学生和教师的长远发展。
通过网络随时随地学习优秀的教学视频,实现了城区课堂与落后地区课堂的互动教学,使得智慧的课堂由以前的封闭变为开放,“校校通”“班班通”“人人通”这些概念得到真正的实施。
图REACH教育云资源管理平台
图教育云资源管理平台架构图
技术优势:
1、充分利用服务器性能,部署安装方便快捷;
2、充分利用每个节点服务器的网络资源,实现负载均衡;
3、媒体资源的异地存储与同步;
4、每个节点服务器均可独立负担批量视频转码及导入;
5、用户自动就近服务器访问策略;
6、云端文件服务策略可以保证特定的用户获得稳定的视频访问;
特点
●分散资源的统一访问入口
教育云资源管理平台为用户访问分散设备及资源提供了统一的访问入口。
对于管理员维护管理分散在各处的多媒体录播设备提供了极大的方便;对于普通用户,也无需逐次登录每台录播录播服务器来访问资源,更加方便用户快速获取所需资源。
●大容量直播及点播
单台录播服务器可以支撑20-200个并发用户直播及点播,录播中心运行在高性能服务器平台,单台服务器可以支撑100-1000个并发用户直播及点播,可通过增加直播和点播的节点服务器,采用服务器级联技术可以实现更大容量并发用户的直播及点播。
●节点服务器管理
例如要实现5000个用户的同时点播直播,建议配置10台节点服务器级联。
按低质量三路视频,一路音频,5000个直播并发进行估算:
所需带宽约2187.5M
128K*3+64K=448K
448K*5000/1024=2187.5M
采用共享式点播方式,配置大容量存储设备,将录播服务器录制的文件存储在存储设备上,通过千兆交换机连接10台节点服务器,每个节点服务器与500个客户端组成一个子网,从而达到5000点的大规模并发。
●灵活的存储管理模式
提供了灵活的存储管理模式,教育云资源管理平台支持第三方的网络存储如NAS及SAN(IPSAN&FCSAN)。
灵活的存储管理模式有效地解决了资源的分散采集与集中管理之间的矛盾,满足了用户海量存储的需求,方便了用户对会议、教学等资源的管理。
用户可根据需要设置数据存储任务,根据任务要求在预定时间自动执行,无须管理人员现场职守。
5.3、自动跟踪系统
该系统通过采用图像分析与模式识别技术,计算出教师位置,控制摄像机转动,保证教师始终处于图像的中央,当讲台上多于一个人时,摄像头会根据两个人的位置自动调整摄像头焦距景别,以保障所有人都处于拍摄画面中;当教师写板书时,自动切换到教师板书特写画面(教师摄像头与板书摄像头共用);学生起立发言时,智能判断出学生位置,首先切到全景摄像机进行过渡拍摄,并控制学生摄像机的转动,待学生摄像机自动调整好后,切换到学生特写摄像机画面,当有多个学生站立时,摄像机会根据所有学生的位置自动调整摄像头焦距,以保持所有的学生都在拍摄画面中,当只有一个学生站立时采用特写模式拍摄;教师和学生均无需佩戴任何特殊装置,也无需进行任何操作。
5.4、导播控制系统
锐取针对录播系统在Beyonsys平台上的直播点播更加简便的特点,开发了导播模式控制,用户可根据网络带宽,设置电影模式多种分辨率和录制的质量,对于录制完成的文件,可进入课件管理界面进行点播,点播模式有两种:
资源播放和电影播放,也可对文件进行修改名称等操作。
可实现导播图像质量多种选择,包括:
640×480、720×576、800×600、1024×576、1024×768、1280×720、1920×1080。
如下图,导播操作界面:
云台控制区
导播预览区
导播播出区
图:
导播操作界面图
1.导播操作界面分为三个区域,导播播出区、导播预览区、云台控制区。
2.导播播出区的画面为直播所看到的画面,在这个区域可选择手动导播、自动导播(由跟踪设备根据教学场景进行导播),录制的开始、暂停和停止。
3.导播预览区可以预览各路信号的状态,单击信号窗口为选择该信号,从而可进行云台控制,双击窗口或回车为切换,讲该路信号切换到导播播出区。
4.云台控制区可对云台的上下左右、变焦、速度、预置位进行设置,云台控制操作延时小于1S,可实时对相关操作进行预监,云台的控制协议需要登录到编码器的配置界面进行设置。
5.如选择电影模式导播,录像文件在服务器上生成两个文件夹,分别装有电影模式和资源模式的录制文件。
若不选择相关电影模式选项,默认为资源模式。
6.系统可最多实现8路画面导播。
六、录播系统功能
6.1、同步录制
录播系统可同步录制视频、音频和计算机动态屏幕内容,即可将教学现场的图像、声音和所讲解的课件、讲稿、鼠标操作轨迹以及电子白板上书写的内容等计算机屏幕上所显示的内容同步录制到一个文件中。
系统支持7路可视信号及声音的任意组合录制,可实现老师图像、学生图像和课件内容(计算机屏幕),学生全景,教室全景,板书,远程视频的同步录制直播,即可满足常态化教学录播配置(教师+学生+PPT)的同时又可满足远程教学的录播功能,可全面记录教学实况,即时生成多媒体教学课件。
课程录制时教师或管理员可根据实际需要选择双码流录制。
6.2、实时直播
系统采用B/S访问架构,采用是flash播放技术,能够让用户免插件的观看直播给用户一流的体验。
锐取课件点播采用的目前最流行的HTML5播放技术,支持Window、iMac、ios、android等超多平台的播放,用户随时可以使用智能终端设备进行观看,锐取HTML5播放技术是国内首家使用的技术。
6.3、课程导播
可实现多流多文件的资源模式,单流单文件的电影模式与资源模式同时录制。
可最多支持7路可视化信号(视频+VGA)以同一分辨率下的导播切换,可实现高标清混合录制,录像格式采用h.264+AAC编码的MP4格式,完全符合2011年教育部精品视频公开课的相关技术要求和指标。
图导播操作界面
导播操作界面分为三个区域,导播播出区、导播预览区、云台控制区。
导播播出区的画面为直播所看到的画面,在这个区域可选择手动导播、自动导播(由跟踪设备根据教学场景进行导播),录制的开始、暂停和停止,(注:
导播界面的录制均默认为普通录制,若要进行添加课件相关信息的高级录制需在导播通道界面的录制选项中进行设置)
导播预览区可以预览各路信号的状态,单击信号窗口为选择该信号,从而可进行云台控制操作,双击窗口或回车为切换,讲该路信号切换到导播播出区。
云台控制区可对云台的上下左右、变焦、速度、预置位进行设置,云台控制操作延时小于1S,可实时对相关操作进行预监,云台的控制协议需要登录到编码器的配置界面进行设置。
如选择电影模式导播,录像文件在服务器上生成两个文件夹,分别装有电影模式和资源模式的录制文件。
若不选择相关电影模式选项,默认为资源模式。
6.4、收看公开课程点播
公开课程为系统后台设置所有用户都能观看的课程,通常为不涉密。
在“公开课程”栏,在所要观看点播的讲授内容后面点击“点播”按钮
,将弹出播放器页面,进行课程的视频点播。
或者在“课程点播”栏,点击“更多”链接,进入公开课程列表;也可点击页面上方的“公开课程”按钮
,进入公开课程列表。
进入公开课程列表后,在所要观看点播的讲授内容后面点击“点播”按钮
,将弹出播放器页面,进行课程的视频点播。
6.5、教学管理
教学管理分为专业管理、用户组管理、教员管理、学员管理、课表管理、涉密课设置、公开课管理、课件管理、评价管理、评教评学查询、课程类型管理、注册审核管理12项管理设置。
专业管理、用户组管理,用户可以根据学院现有的专业、以及组织机构进行设置。
图专业管理
可以对用户组进行相应的排序操作,方便用户对用户组的位置进行调整,并且有着很强大的权限管理功能,管理员只需要进行相应的勾选就可以对用户组的权限进行很明晰的设置,从而规定用户对课程录播系统的相应使用权限。
图用户组管理
6.6、在线编辑
在线编辑可对前期通过自动图片索引功能生成的课件进行编辑,可在线添加索引、删除、替换已有索引文件,可加入文字索引,轻松实现图片、文字双索引功能,以便用户进行点播时更便捷的观看。
可添加课件的片头、片尾。
可对视频文件进行剪切和替换,编辑完后可在线保存实时发布,也可以保存为新的课件实时发布。
视频剪切和替换可同时进行,可对同一文件多处进行逐一修改,修改完后统一保存,不会影响视频、音频和计算机动态屏幕的同步播放。
通过在线编辑功能,也可以将多个课程文件合并为一个课程文件。
如下图,视频在线编辑界面:
图视频在线编辑
6.6、第三方视频上传与转码
教育云资源管理平台可支持多种视频格式的文件上传,通过教育云资源管理平台进行在线转码,有效的利用学校现有的视频资源以及其它厂家的录播系统生成的课件资源。
支持的文件格式包括mp4,avi,wmv,asf,mkv,flv,3gp及ts。
图第三方文件上传及转码
6.7、个人空间
用户在系统中建立基于视频资源和文档的交互发布型个人空间,通过录播系统生成的资源,上传资源平台成功后,个人空间会自动显示自己录制的相关视频资源链接,用户也可以自主上传个人的资源,并且能够喜欢的视频进行收藏方便后期的查找,对其他用户进行关注,了解对方实时的动态,如视频的更新,视频评价,打分等。
图个人空间
6.8、课件评估
用户可以自建两级课程评估项,相应的选项都可以赋予不同的权重,有课程评估权限的用户,登陆系统以后就可以对课程进行评估。
评估完成后,可自动生成分数列表和平均分,在后台可以实时查看,并可通过excel表格导出。
图课件评估
图分数统计
6.9、微课索引
有相应权限的用户,登陆到平台以后,可以对点播的视频关键知识进行打点索引,在观看时,直接点击,视频会直接跳转到对应的时间,系统可以对视频资源中的知识点进行全局检索和查询。
图微课索引
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
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