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    全高清自動錄播教室設計方案(草案)

     

    1方案概述
        1.1需求分析
        學校信息化建設的一個重要領域是信息技術與課程整合,盡管課堂教學存在著一些與生俱來的不足與缺陷。但就目前而言,課堂教學仍然是學校教學活動的主要方式,學生通過學校的正規課程學習獲得必要的知識和能力是學生發展的主渠道。同時學校還面臨如何落實“一師一優課、一課一名師”政策要求,發揮名師課程優勢,利用信息化手段,提升教師整體教學技能,并建設優質校本視頻資源。
        學校通過智能錄播系統的建設,能完善課程建設過程性評估與教學質量監督管理、校本優質資源建設實現“常規化與便捷化”,能輕松實現與其他學校的互動教學,能形成同步化校本教學資源延展學生的學習。
        1.2系統概述
        針對以上需求,恒立設備提出常態錄播系統應用方案。該方案基于標準課室建設能實現常態化錄課的系統,并借助互聯網技術,將錄播系統的音視頻服務,統一由部署在學校的視頻應用云平臺進行對外服務。具體將實現如下功能:
        建設常態化錄播教室。通過該教室的搭建,能智能實現課堂實況自動拍攝的功能,真實完整還原教師講解、學生聽課、提問等各個環節的授課情況。常態化教室構建簡單,能將日常的教師授課高效優質錄制。
        2預期效果
    ?  促進教師專業發展,提高教師教學技能
        教學視頻不僅能給學生進行課后學習,也可以給老師進行教學技能的學習。自主研發的S-T行為分析圖,能幫助老師了解自己對比他人的教學行為習慣,從而提升自身教學技能。
    ?  節省成本,智能錄制優質視頻
        錄播系統能智能完成課堂的自動錄制,無須任何人力投入,即可全自動拍攝完課堂視頻,從而避免傳統錄制,帶來的人力成本、后期編輯時間成本投入等問題。
        3方案設計
        3.1方案組成
        3.1.1設備分布圖

        3.1.2產品組成
        XX學校擬建設一間四機位錄播課室
        錄播教室
        錄播教室的作用在于對教師行為、學生行為、教師電腦的VGA信號進行采集。在全自動的模式下,老師、學生只需正常上課即可,無需佩戴任何設備。系統自動將視音頻記錄后存放到錄播主機中,保存為標準的MP4視頻格式。
        3.2方案優勢
        3.2.1應用技術優勢
    ?  錄播全嵌入式設計
        錄播主機基于Linux系統,完全脫離Windows系統,免受木馬病毒入侵危險,免受windows系統文件丟失風險。嵌入式架構幾乎可完全避免設備故障,且主機供電只需12V,低耗環保。
    ?  智能切換拍攝技術
        智能切換技術,避免鏡頭的跟拍或跟丟,避免觀看者頭暈,讓優質課堂資源視頻觀摩,有如觀看百家講壇般的體驗。
        4方案介紹
        4.1錄播系統功能介紹
        4.1.1錄播系統功能特點
    ?  軟件硬件全嵌入式設計:
        全新嵌入式架構,錄播主機基于Linux系統,專機專用,完全脫離Windows系統,不用擔心微軟的操作系統是否停止更新及受到其他病毒的侵襲。嵌入式架構可降低設備故障率,錄播主機的供電只需12V,低能耗、低發熱。
    ?  多路1080P 50fps/60fps并發處理:
        能同時處理并發的1080P 50fps/60fps信號,能夠自如應對多路1080@60全高清視頻信號并發處理,采用先進的H.264.High.Profile視頻編碼方式生成最高質量的1080p全高清mp4文件。
    ?  智能切換圖像識別拍攝技術:
        智能切換技術,使用鏡頭切換效果代替傳統鏡頭搖擺跟拍效果,避免鏡頭的跟拍或跟丟,避免觀看者頭暈,讓優質課堂資源視頻觀摩,有如觀看百家講壇般的體驗。
    ?  首創B/S遠程導播平臺:
        遠程導播技術可以實現我校管理員在任何校園網絡可達的地方,通過電腦即可實現遠程專業導播功能。
    ?  高智能數字音頻處理:
        將課室內多路音頻信號,如拾音話筒、領夾麥克風、電腦音頻等進行智能混音處理,對環境音進行降噪處理,對人聲進行自動增益處理,以達到音頻錄制效果的最優化。
    ?  一鍵式簡易操作
        通過控制面板上的按鈕,教師可實現一鍵式操作,輕松“開始”“停止”課堂教學視頻錄制。
        4.1.2標準錄播教室
        1.標準錄播教室效果圖

     

        2.標準錄播系統結構圖

        主要設備包括:錄播主機A6,圖像跟蹤主機,數字音頻處理器,高清云臺攝像機*2,高清全景攝像機*2,圖像跟蹤定位攝像機*3,拾音話筒*6,中控面板,電源控制器,切換控制臺。
        3.標準錄播系統介紹
        常態錄播系統主要由錄播圖像系統、圖像跟蹤主機、數字音頻處理系統及系統電源控制系統組成。
        4臺高清攝像機將高清圖像傳輸到錄播主機,經導播控制平臺對4路圖像信號進行自動/手動導播處理,實現高清圖像視頻的錄制。
        3臺圖像跟蹤攝像機所拍攝的畫面作為圖像定位信號連接到跟蹤主機,通過跟蹤主機分析處理,向錄播主機發出控制指令,控制攝像機的拍攝以及多鏡頭的切換。
        教師和學生的語音信號通過領夾話筒和吊頂拾音話筒拾取,輸入到數字音頻矩陣處理器,通過均衡、降噪和混音等處理,輸出2路立體聲音頻,1路向錄播主機提供錄音信號,另1路可作為現場擴音。
        最終所有的視、音頻均傳送到錄播主機中進行編碼處理,可通過平臺進行實時點播。同時會生成標準MP4文件,保存在錄播主機中,供后期再次編輯或上傳到平臺進行點播。
        4.產品性能及技術參數
        錄播系統
        1)高清錄播主機

    恒立


     

        ?實時直播/同步錄制、在線點播、實時導播、自動跟蹤。
    ?  采用標準流媒體文件格式MP4,適合通用播放器或嵌入網頁播放方式。
    ?  主機可同時輸入61080P/50/60高清視頻信號,其中包括多路本地高清攝像機及VGAHDMI電腦信號;
    ?  手動錄播方式:由管理人員在導播界面進行切換控制。
      ?全自動錄播方式:與自動跟蹤系統、自動切換系統無縫組合,實現全自動錄播。
      ?遠程和本地導播技術、帶有預監、特技、鼠標點擊跟蹤等多種功能。
      ?數字接口HDMI實時直播環出,支持自動/手動方式設置HDMI分辨率。
    ?  支持切換特技效果,拉幕、淡入淡出等等,支持字幕,支持靜態、動態臺標/LOGO。
        2)高清云臺攝像機

         高清云臺攝像機性能特點:
      ?低照度解像能力強,特別適合于照明一般的會議室/課室等場所。
      ?最大分辨率達到1920x1080,輸出幀頻最高可達60/50/秒。在保證高清晰度的同時,重點滿足了對畫面流暢性的需求。
    ?  同時應用了2D和基于運動估計的3D降噪算法,采用新一代低噪聲傳感器,有效降低了噪聲。
    ?  獨特的基于人眼模型的Iridix曝光動態控制算法,使畫面曝光均勻,層次感強。
    ?  傳感器支持WDR(寬動態范圍),在有強烈明暗反差的環境下(如逆光),能夠清晰捕捉成像所有景物。
    ?  光學變焦可以達到18倍。
    ?  豐富完善的接口:同時提供YPbPr模擬分量接口、DVI(HDM)接口、廣播級3GSDI接口,尤其是3GSDI接口支持1080P/60高清數字視頻信號通過單根同軸電纜傳輸。
    ?  紅外遙控器信號透傳功能。
        3)高清場景攝像機

         高清場景攝像機性能特點:
      ?低照度解像能力強,特別適合于照明一般的會議室/課室等場所。
      ?圖像分辨率達到1920x1080,輸出幀頻最高可達60/50/秒。在保證高清晰度的同時,重點滿足了對畫面流暢性的需求。
      ?采用了350萬像素1/2.7COMS感光器件,總像素達到354萬。
      ?傳感器支持WDR(寬動態范圍),在有強烈明暗反差的環境下(如逆光),能夠清晰捕捉成像所有景物。
    ?  支持自動/手動白平衡調節,自動/手動曝光調節(光圈、快門、增益),固定聚焦。
    ?  支持抗閃爍功能,
    ?  支持2HDSDI輸出接口, 1080P/60高清數字視頻信號可通過單根同軸電纜傳輸。
    ?  支持網絡輸出,支持H.264視頻、AAC音頻;
    ?  控制方式支持RS-422/RS-485接口、VISCA協議。

        圖像識別定位系統
        4)圖像跟蹤主機

    上凸彎帶形: 恒立設備

     

     

      ?可以自動識別目標位置、并動態控制攝像頭跟蹤拍攝,實現教師跟蹤和板書跟蹤,確保教師和板書特寫畫面,以及教師在課室范圍內任意位置準確、實時拍攝。

      ?一體化硬件設計, 設備高度1U,穩定可靠,采用圖像識別技術跟蹤;
      ?支持多路攝像的跟蹤定位拍攝,分別對應教師區、學生區以及板書區;支持階梯教室跟蹤,不會因為前后座位高度的差異導致跟蹤混亂。

        5)定位攝像機M2760PDL
        通過專利模糊算法,對相應對象進行采集編碼,把實時動態分析變量發送到圖像跟蹤主機,配合相應設備實現圖像識別跟蹤的邏輯控制。也支持學生跟蹤無線手持話筒定位檢測。

    恒立設備


        技術參數:
        1)掃描系統 PAL標準制式,625線,50/
        2)圖像傳感器 1/3"(約4.8mm×3.7mm)隔行掃描方式CCD
        3)像素 總計:795(垂直)×596(水平),有效:752(垂直)×582(水平)
        水平解像度 大于540電視線
        音頻處理系統
        6)音頻處理器

    恒立


     

     

      ?Input多種輸入源選擇 8路輸入/4路輸出
        可選擇多種電平的音源輸入,為電容式話筒提供48V 的供電。
      ?AGC自動增益控制
        自動提升和壓縮話筒音量,使之以恒定的電平輸出。
      ?AVC回聲消除
        全新的自適應式回聲消除功能,無需人工調試。
      ?AFC聲反饋嘯叫消除
        采用自適應處理的方式對現場擴聲系統的嘯叫進行有效的消除;
      ?ANC自動噪聲消除
        自動噪聲消除根據環境的聲場變化自動進行噪聲消除。

        7)專業拾音話筒

    恒立


        本產品是一款短小精致的干涉電子管麥克風。卓越的方向性和精巧的設計,穩定的高清晰度和反饋噪聲抑制功能,成為適用于電影、廣播和電視領域的全能型麥克風。
        技術參數
        單體:         背極式柱極體
        指向性:       超心型/葉型
        頻率響應:     40-20,000 Hz
        靈敏度:      -38 dB±2dB(1dB=1V/Pa @1KHz)
        阻抗:         500 Ω
        信噪比:       70 dB ,1kHz at 1Pa
        等效噪音級:   13 dBA加權)
        最大聲壓級:   1kHz條件下132 dB
        動態范圍:     106 dB ,1kHz at Max SPL
        幻象電源:     48V  DC, 2 mA
        連接端:       XLRM三針公卡儂

     

        5裝修建議
        房間內的裝飾應盡量簡樸,墻壁顏色應盡量選用中性,非白色的色調,如淺灰、淺藍等。
        盡量選取墻壁為淺色調,淺色墻壁的反光會有效提高人物面部的亮度,使得水平照明和垂直照明的接近,提高灰度級別,最終達到提高攝像質量的目的。
        5.1課室照明
        燈光照明系統在全自動錄播系統中極其重要,它是錄制出高質量畫面效果文件的重要因素之一;盡量使用室內照明,以免室外和室內光線的色溫不一致造成偏紅或偏藍色調;同時,燈管的選用需要顯色性85%以上的燈管,這樣可以更好的還原物體的顏色。
        多媒體教室中最佳的光源應該是非直射三基色燈,不宜采用自然光照明。若有大的窗子,可用厚的窗簾遮蓋。三基色燈可選用白熾燈型(色溫在3200K左右)或日光型(5600K左右)。按照攝像機標準圖像的規范要求,整個課室平均照度在6001000LUX時,攝像機輸出的視頻信號可以達到廣播級。
        對于采用投影儀的講臺區域,應采用分區管理不同的光照區域,一般在投影屏幕的前面設置可調光源,并避免強光照射投影屏幕區域。同時,在講臺上方可設置一個燈光區域,以調節講臺的光線,使之更柔和,亮度更均勻。
        5.2聲音處理
        對于要求較高的錄播課室,建議在課室后墻、側墻3.8米以下區域墻面安裝可變吸聲擴散單元或布藝吸聲軟包,頂部天花采用跌級造型天花,采用微孔吸聲板,規格1mm 孔徑0.04幾何孔,能有效減小第一次反射到聽觀席;
        為滿足課室的聲學效果,所用吸聲材料必須要達到下列要求:
        1)木質吸音板厚15mm以上;
        2)無粉塵污染---24小時粉塵釋放量不大于0.03mg/m3;國家標準值0.15 mg/m3;
        3)防火性能墻面需達到B1級難燃,天花需達到A級不燃標準,其它部位都需按照《建筑內部裝修設計防火規范》執行。

    6 方案說明

    該方案為參考方案,具體執行需根據教學實際需求和原有設施制定更加完備、科學合理的最佳方案。

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