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教学录播系统方案


1.1.1 项目背景
计划在主校区和分校区各构一套具有自动采编、自动录像功能的“教学录播系统”及一个具有网络直播功能的“多媒体直播教学管理平台”。在需要进行公开课教学,示范教学,教学评估以及制作精品课程的时候,系统能够在无人操控的前提下,经过简单的操作就可以自动将教师的讲课过程自动录像并进行自动采编、自动保存,课后可将保存下来的课堂录像根据需要提供给本校或外校的教师进行观摩学习。

1.1.2 项目建设目标
充分有效利用学校网络环境及各种网络资源,提升视频资源制作水平和管理水平,本项目希望达到如下目标:
1. 多功能且实用:具备精品课程制作、网络课程直播教室、学术交流与教师教育技术培训室等功能。
2. 良好的兼容性:满足各种教研、会议等混合应用,便于统一管理和操作。
3. 灵活的管理:能为地理上处于位置不同的多间精品课程教室提供远程操作和管理手段,保证安全性。
4.良好的性价比:录播室在设备配置、使用环境和工程实施的安排上,重点以保证关键设备、保证场景环境长远使用,为今后新设备使用提供灵活有效的配置、更新、升级环境。
5. 良好的视音频质量:提供良好视音频质量,保证视频图像在网上直播具有较高的清晰度和流畅性,提供满足视音频质量效果的必要教室环境。

1.1.3 建设内容
高清录播系统
依托学校现有校园网、Internet网、数字化教学资源库与网络教学平台,建立实时、互动、高画质、全自动和手动的录播系统、以满足学校精品课程录制和国内外校际之间的远程网络互动教学及会议等功能的需要。系统具有可扩展性、兼容性、稳定性和安全性;视频图像在网上直播具有较高的清晰度和流畅性。
高清录播系统总体要求
1、多场景智能切换和录制:根据人面识别、肢体动作和语音等因素的变化可实现教师、学生、黑板和电脑等多个场景图像的自动切换和自动录制。
2、录制过程常态化: 教师授课时,身上不需要配带任何外加设备即可实现摄像系统自动跟踪和自动切换,包括书写板书,学生回答问题时,也不需要按动任何按键也不需要在学生座椅上安装任何电子设备就可实现摄像系统自动跟踪和自动切换,录制的声音必须清晰。
录播系统具有人工导播和自动导播、半自动导播三种录制模式,多种导播模式供用户根据具体需求自由切换使用。
3、网络传输带宽的自动适应功能,可灵活控制传输质量,确保网络传输效果;网络客户端经过授权可以实时观摩、监看、并控制云台镜头。
4、录播系统在录制的过程中可自动地将现场画面进行网络直播,能通过校园网直播到全校任意教室,同时也可通过教科网或城域网直播到学校以外的地方。
讲台中控设备除了能控制原多媒体设备外,必须兼顾录播设备的功能,老师能自己启动录制的“一健式”录制的功能。  
5、系统具备授权功能,上课老师自己录制课件时过中心控制室授权,才能操控“一键式”录播功能,实现课堂录制。
6、系统具备远程开启录播系统功能,管理人员在中心控制室能远程开启录播系统,并具备远程对讲和信息交互。
7、录制视频记录在本地存储空间,也支持FTP上传;主机提供USB接口复制视频文件及通过IE方式下载录制好的视频内容。
高清录播系统技术
1、录播主机:
录播系统主机是高集成度一体式设备,录制、直播、点播和存储等功能集成在同一台录播主机上,而不是采用多台设备完成录制、直播和存储等功能的繁杂系统,VGA信号用硬采集方式,任何电脑无需另安装软件或采集卡,以便于使用,管理和维护。
录播系统录制的文件必须满足国家精品课程建设要求。
录播系统主机必须具有人工导播、自动导播、半自动导播模式三种录制模式,多种模式供用户根据现场拍摄需求自由切换使用。
手动导播录制模式具有远程导播、远程监视和远程控制摄像头跟踪等功能,以上功能必须要整合在同一界面内,导播平台能够同屏显示所有的输入视频和VGA画面,并且提供监视实时直播画面。
导播功能和控制摄像头功能满足通过远程来操作完成控制,任何情况下管理人员不需在现场操作,不需增加任何硬件辅助来实现,导播功能是由管理人员通过鼠标点击就能在多个画面之间实现图像切换,图像切换平滑,应没有“跳动”现象,并能实现多种画中画功能,控制摄像头功能是由管理人员通过鼠标点击相应物体即可实现跟踪,同时滚动鼠标滚轮即可实时对所选物体画面进行放大和缩小;管理人员还可通过鼠标“一键式”在多种可编辑的动态取景模式之间选择场景构图变换,为管理人员带来便利。
自动导播录制模式能实现老师自动跟踪和学生定位跟踪功能,板书特写拍摄功能,准确的实时跟踪;具有智能的场景切换功能,充分了解教学内涵的逻辑过程,在不同的教学活动中自动切换不同的场景,(老师、学生、板书的特写、中景、交互景、全景)等多角度多多方式去表现教学的重点;能够与录播主机实现无缝融合。
录播主机能实现3路高清分量视频和1路高清电脑视频的输入,在实现单流画面录制时,能在多路画面之间切换;1路高清电脑的分辨率可达到1600×1200的,帧率最高30 帧/秒,可流畅的播放高清动态画面(如高清的飞行表演等动态画面),而不是仅满足于基本静态的电脑信号的录制和直播(比如OFFICE文件/PDF等等和FLASH等低要求的软件)。
实时性高:非网络直播延时<1秒,录制/直播保持同步。
主机自带LCD真彩液晶屏和按钮,可通过液晶屏和按钮,设置系统参数同时可控制直播、录制的启动和停止。录制完毕,可通过面板上的USB口,直接拷贝录制好的文件。
支持跨网段、广域网的直播和点播,支持组播。
直播时支持自动断线重联功能。
在线点播VOD,支持直播、录制、点播同时使用。
嵌入式操作系统,稳定可靠。
自动切换系统:可以在老师图像、学生图像、附助图像和老师电脑图像之间进行自动切换,图像切换平滑,没有“跳动”现象。
2、跟踪主机
采用图像识别技术的自动跟踪系统;老师无需佩戴任何辅助设备,也无需在座椅安装辅助设施,更不需使用有要求的课座椅,最大限度的保证常态化教学、现有资源的高效利用及保持课室内部装修的美观。
跟踪系统能够自动、准确的定位教师/学生的位置,并能实时的跟踪拍摄教师/学生,保持教师/学生特写画面或图像取景的预置范围内;清晰跟踪拍摄书写板书内容及板书的讲解过程。
支持教师活动区域灵活设置,并且能够识别教师在讲台区域还是走向学生区域,配合录播主机实现不同场景的切换,确保教学活动的拍摄。
通过图像识别跟踪技术能准确定位发言学生并进行跟踪拍摄。
能识别老师板书并进行特写跟踪拍摄,板书跟踪检测区域设置在黑/白板的范围,支持6M或以上宽度的黑/白板;采取逻辑子区域设置方式,把黑/白板细分为多个子区域方式拍摄;清晰的拍摄5cmX5cm的字体,字体像素点阵在20X20以上。
跟踪系统不能够受到光线、声音、电磁等等外在的环境影响导致跟踪失灵。
为了实现人性化课堂教学视频数据资料的拍摄录制,系统既支持全图像识别跟踪应用于老师、学生、板书特写场景常态化拍摄录制,同时也支持图像识别跟踪应用与老师、板书特写场景常态化拍摄录制,而学生采用手持无线话筒定点跟拍。
3、摄像头
使用品牌高清摄像头,保证拍摄效果到达最优化。
摄像头带有云台,且必需是一体化设计的产品,保证云台移动拍摄时不会出现抖动现象,拍摄效果到达最优化。
教学录播系统设备清单
序号 项目名称 单位 数量
1  录播系统主机 台 2
2  教师高清带云台一体摄像机 台 1
3  学生高清带云台一体摄像机 台 1
4  板书及场景带运云台一体摄像机 台 1
5  8路智能自动混音器 台 1
6  专业拾音吊咪 个 8
7  教师领夹式话筒及接收主机 台 1
8  学生跟踪及无线手持话筒及接收主机 套 1
9  智能切换系统 台 1
10  “一键式”录播中控系统 套 1
11  调音台 台 1
12  功率放大器 台 1
13  全频扬声器 台 1
14  投影机 台 1
15  教师电脑(本设备属于广州市人力资源和社会保障局统一购买,由本项目中标人负责这些设备的集成与部署工作。) 台 1
16  讲台 台 1
17  机柜 张 1
18  RGB、视频、控制线缆、吊架 个 1
19  安装调试费 批 1
20  环境布置(工程) 项 1
21  图像跟踪系统软件 套 1
22  录播系统管理软件 套 1
1.1.4 设备选型指标响应情况
1.1.4.1 录播系统主机
1、SDSI:4路高清输入接口,可以直接输入电脑信号和数码展台信号;
2、SDSI编码:硬件方式捕获HDMI视频,HDMI最大分辨率支持1080不I,刷新频率可达60Hz。编码帧率最高可达30fps,编码码流128Kbps~10Mbps可调。
3、视频:3路;接口YPbPr/YCbCr; 分辨率:高清 1080I(1920*1080)/720P;
4、视频编码:编码码流128Kbps~10Mbps可调。
5、音频:内置两路麦克风输入,两路线路输入。
6、网络接口:802.3ab 1000Base-T千兆网络接口。
7、云台控制口:3路RS-232和3路RS-485复用云台控制端口(PTZ),云台控制码可设定。
8、内置500G可用磁盘空间,用于节目的长时间录制。
9、预留RS-232控制接口,可用于系统扩展。
10、设备面板自带控制按钮和液晶屏,可通过按钮直接设置IP、码流。
分辩率、帧率等参数,也可直接控制直播、录制的启动和停止;录播状态可从液晶屏直接看到。录制好的文件可通过USB接口拷贝。

1.1.4.2 教师高清带云台一体摄像机
成像器件 1/3 HD CMOS
像素 752(H)x582(V)
有效像素 2百万以上(图像显示16:9)
清晰度 HD格式 1080i/720p
镜头 10xzoom,f=5.1mm((广角) to 51 mm(变焦远),12X数字

1.1.4.3 学生高清带云台一体摄像机
成像器件 1/3 HD CMOS
像素 752(H)x582(V)
有效像素 2百万(图像显示16:9)
清晰度 HD格式 1080i/720p
镜头 10xzoom,f=5.1mm((广角) to 51 mm(变焦远),12X数字

1.1.4.4 板书及场景带运云台一体摄像机
成像器件 1/3 HD CMOS
像素 752(H)x582(V)
有效像素 2百万(图像显示16:9)
清晰度 HD格式 1080i/720p
镜头 10xzoom,f=5.1mm((广角) to 51 mm(变焦远),12X数字

1.1.4.5 8路智能自动混音器
1. 具有10路输入/2路输出的可编程自动调音台,自动调音台运作均由内置的微处理器协调控制,可以通过专用控制软件进行编程。广泛应用于各种场合与用途,配合中控系统,可实现音量控制、摄像跟踪等功能。
2. 电平输入,2路平衡线路电平辅助输入,1-8通道都包含:phantom power(幻象电源),trim(灵敏度)、HPF(高通滤波器)、level(电平)、门控和会议话筒LED发光环的驱动输出
3. 1-8通道直接输出在噪声门前或后可选择(pre/post gate)
4. 机内可存储十六个预设,储存自动调音台的不同设置
5. 多路话筒自动增益调整功能
6. 频率响应 (20Hz~20kHz @ +4dBu): +0/-0.3dB
7. 总谐波失真 (20Hz~20kHz @ +4dBu): < 0.03%
8. 通道信号串扰(channel-to-channel @ 1kHz): < -95dB
9. 输入增益范围:话筒/线路输入(可调) -6dB 到 +63dB;辅助线性输入(选择两段)-6dB 或 +6dB;高通滤波器: 6dB/octave @ 110Hz

1.1.4.6 专业拾音器
1.类型:电容式
2.指向性:超指向
3.频率响应:30Hz~18KHz
4.灵敏度:20mV/pa±3db
5.S/N Ratio:45db
6.输出阻抗:250欧姆
7.供电要求:12V~48V幻象供电

1.1.4.7 教师领夹式话筒及接收主机
无线领夹话筒,既能清晰拾取教师声音。10组UHF通道可同时使用。
频率扫瞄功能,可寻找及设定在最佳的可使用频率上。
真正分集式接收操作。
接收机设有LCD液晶体资料显示。
先进的数字式锁调 (Tone LockTM) 静噪技术。
接收机设有平衡式XLR卡农音频输出,及非平衡式
6.3mm音频输出。

1.1.4.8 学生跟踪及无线手持话筒及接收主机
不需安装任何定位设备,学生回答问题时只需打开无线手持话筒,摄像系统就能跟拍学生特写并清楚拾取学生声音。频道数:双频点
接收频率:2.06MHZ/2.56MHZ
输出电平:350mV
消耗功率:7W
电源:220V 50Hz
红外无线话筒规格:
型式:单一指向动圈型
发射频率:2.06MHZ/2.56MHZ
工作电流:280Ma

1.1.4.9 智能切换系统
可以在老师图像、学生图像、两路场景图像和老师电脑图像之间进行自动切换,图像切换平滑,没有“跳动”现象。正常情况下出现老师画面,老师使用电脑时能自动切换到电脑画面,学生回答问题时能自动切换到学生特写画面,老师离开讲坛并走到学生中间,摄像机又能切换到其它场景,并可实现多种画中画功能。自动切换的逻辑关系能预先设置,如老师电脑图像显示的时间,学生图像场景的大小,实现画中画的方式等等。

1.1.4.10 “一键式”录播中控系统
"一键式"录播中控系统除了能管理课室所有媒体设备外,还能通过网络中控远程开启录播、跟踪等所有系统设备并进行远程管理。老师也可通过安装于讲台上的控制面板实现“一键式”自动录制,老师上课时轻按录制按钮,课件开始录制;下课时老师再   轻按停止按钮,课件录制完成,同时具有直播和锁定VGA图像等功能。
  支持TCP/IP协议,支持远程网管。
  1个10/100Base-T快速以太网接口,符合IEEE 802.3、IEEE 802.3u、IEEE 802.3x协议,支持Auto-MDIX功能。
  内置3x2 VGA切换,带环路输出,带宽400MHz,-3dB。
  4x2复合视频切换功能, BNC接头,带宽100MHz,-3dB。
  内置视频图像处理功能,视频信号可转化为VGA信号输出。
  4x2音频切换,非平衡式输入,平衡式输出。
  内置两路麦克风输入,平衡式或非平衡式输入。麦克风电平独立可调。
  4路立体声音频线路输入,2路独立的平衡式立体声音频输出,输出音量可在控制面板调节。
  2路双向RS232控制端口。
  4个TTL电平I/O接口。
  2路红外线仿真输出。
  控制主机、开关箱、控制面板之间通过RS-485接口可靠连接。
  可选内置MPEG4视频编码服务器,支持多媒体实时录播。
  网管软件,实现对多台主机批量控制与状态查询。
  投影机“锁死”功能,电源接口使用特殊的工业插座,以防止盗用投影机。
  隐藏式控制和手提电脑接线面板、强电控制箱

1.1.4.11 调音台
10输入通道,2单声道 4立体声4话筒 4立体声线路输入
1辅助发送/立体声返回
低噪声,高精度话筒放大器。
开关式幻像电源/插入I/O。
内置通道压缩器/3段式通道均衡器。
话筒支撑架(配件)。
轻巧耐用的机身设计。

1.1.4.12 功率放大器
2×100W/8Ω,2×160W/4Ω;输入阻抗 10K欧(非平衡);20Hz~20KHz;失真:<0.03%;信噪比 100DB。

1.1.4.13 全频扬声器
60W/100W;68-20KHz;8欧;90DB

1.1.4.14 投影机
相当于0.63英寸TFT有源矩阵式LCD技术
标准分辨率:1024×768dpi
光亮度:=3200流明(根据ISO21118标准)
对比度:2000:1(全黑白)灯泡:240W
扩音输出:≥16W
重量: 3.6KG
红外遥控器频率更改切换功能
提供多种线性模板,与白板功能结合可以作为文字、五线普、英文字母背景图、满足不同用户书写格式需要分辨率自定义功能,自动识别宽屏笔记本分辨率
明亮环境模式
自动梯形校正
PIN锁和用户标识PIN锁,控制使用人群
位置锁定防盗检测器,位置或角度发生变化,自动锁定投影机
3C认证、通过中国国家强制性产品认证、通过环保产品认证安装:负责安装电源线和数据线
1.1.4.15 讲台
长1400X宽730X高1000(mm),全封闭钢制讲台,滑动开启,讲台内可放置多媒体设备有:教学终端、广播终端、中控装置、实物展示台、电脑主机、17"显示器、键盘鼠标、功放、笔记本电脑、话筒等

1.1.4.16 机柜
36U 、19寸标准机柜
外形尺寸偏差应符合JB/T6753.5-93所规定的A级要求。

1.1.4.17 RGB、视频、控制线缆、吊架
RGB、视频、控制线缆、吊架

1.1.4.18 安装调试费
安装调试费

1.1.4.19 环境布置
吸音墙、灯光、窗帘

1.1.4.20 图像跟踪系统软件
1.1.4.20.1 产品描述
锐取教师/学生自动跟踪系统: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,学生起立发言时,智能判断出学生位置,控制摄像机的转动,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。
 
教师/学生自动跟踪系统AT100/AT200是锐取最新推出,用于自动跟踪教学培训环境下的教师和学生的专用硬件设备,使用图像识别技术,智能判断移动的人体目标,驱动摄像机云台自动跟踪,可配合锐取各系列视频编码器,多媒体录播一体机使用。自动跟踪系统采用高性能DSP处理芯片,嵌入式操作系统,稳定可靠。自动跟踪系统具备视频输入和环出接口,视频调试输出接口及以串口,可以广泛用于无人值守拍摄的环境中,模拟人工拍摄的效果,跟踪过程准确平滑。
 
功能
 自动判别移动人物目标
支持移动人物的识别
 支持云台一体机和专业云台的跟踪拍摄
支持云台一体机和专业云台对人物目标跟踪拍摄。
 前端液晶面板显示
    支持液晶面板显示跟踪系统相关信息。

 前端液晶面板显示
    支持液晶面板显示跟踪系统相关信息。
特点
 安装简单,调试方便:采用可视化方式进行安装调节。
 跟踪准确度高:采用领先的防抖动人体特征跟踪算法,跟踪过程平滑,准确度高。
 实时定位:自动识别目标位置、实时控制摄像头精确定位,并且能够特写模式拍摄;
 抗干扰能力强:系统完全不受光线、声音、电磁等外在的环境影响;
 兼容性强:标准化云台接口,支持多种云台设备(如SONY EVI/BRC系列和部分国产高清摄像机)
 扩展性强:可扩展高清。
 
教师自动跟踪系统AT200后面板接口定义:
①视频调试输出口
②教师视频输入口
③教师视频环出口
④录播主机控制串口
⑤教师摄像机控制串口
⑥学生自动跟踪系统串口
⑦电源接口
技术指标
 跟踪距离:2M~50M(摄像机的可视范围);
 摄像机安装高度:2~3.5米(标准2-3.5M)
 跟踪角度: 0°~355°
 最小跟踪目标:≥4*4像素
 通讯接口:RS-232;
 管理接口:RS-232;
 扩展接口:RS-232;
 视频接口:CVBS;
 电  源:外置 5V
 
    学生自动跟踪系统配合定位跟踪拍摄的摄像头一只,对整个教室的学生进行自动跟踪拍摄。
 
学生自动跟踪系统AT200后面板接口定义:
①视频调试输出口
②学生定位摄像机视频输入口
③学生定位摄像机视频环出口
④与教师自动跟踪系统连接串口
⑤学生摄像机云台控制串口
⑥教学PC监测串口
⑦电源接口

1.1.4.20.2 技术参数
能够自动、准确的定位教师/学生的位置,并能实时跟踪拍摄教师/学生,保持教师/学生特写画面或在图像取景的预置范围内。
1、 智能图像识别,教师不需佩戴任何定位装置。
2、 抗干扰能力强大:不受光线、声音、电磁等等外在的环境影响。
3、 设计合理,实现全自动的跟踪功能,连接结构简单,安装实施方便。
4、 自动识别目标位置、实时控制摄像头精确定位,并且能够特写模式拍摄。目标位置可动态编辑。
5、 兼容性强,标准化云台接口,支持多种云台设备。
能识别跟踪物体,控制摄像机云台进行跟踪拍摄,在不同的可编辑动态区域按照一定的课堂教学特点逻辑定义自动执行相应的场景拍摄,执行相应符合教学特点的变换拍摄角度及焦距,能按现场环境自动调节灵敏度,具有抗干扰功能。

1.1.4.21 录播系统管理软件
1、可通过IE浏览器在远程对3路视频和1路VGA信号进行导播切换,最终录制成单流的标准流媒体格式文件,也可将2路视频和1路VGA信号同时录制,录成多流格式的文件。
2、可通过IE浏览器在远程对3路视频进行监视;可通过鼠标点击图像相应位置跟踪物体;同时可对场景大小进行控制。
3、可通过IE浏览器进行设备的远程配置、管理录制和直播等操作。
4、支持跨网段、广域网的直播和点播、支持组播。
5、支持用户分级别管理,用户认证后才能观看相应级别的直播节目。
6、直接生成标准流媒体格式文件,用户使用通用的播放器或嵌入网页方式都有可播放。
7、对生成的文件可进行剪切、拆分、修改和合成。
8、可添加片头片尾,可设置课程信息。
9、多台设备可进行级联直播,满足更多用户收看直播节目。
10、系统直播非网络延时<=1秒。
11、客户端接收直播节目播放,软件许可无数量限制。
12、直播时支持自动断线重连功能。
13、支持文件索引。
14、支持FTP自动上传功能。
15、在线点播VOD,支持直播、录制、点播同时使用。


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