多媒体智慧云课堂解决方案.docx

多媒体智慧云课堂整套解决方案 多媒体智慧云课堂解决方案二一六二一六年五月目录第1章 项目概述41.1 建设背景41.2 建设目标5第2章 方案设计62.1 总体架构62.2 框架设计7第3章 建设内容93.3 主讲教室9应用技术优势93.3.1 预期效果103.3.2 平面示意图103.3.3 系统拓扑图113.3.4 互动录播系统123.3.5 图像跟踪系统153.3.6 音频处理系统253.3.7 互动听课主机303.3.8 互动听课系统313.3.9 音频处理系统313.3.10 图像采集系统333.4 教学资源管理平台333.4.1 平台概述333.4.2 技术特点343.4.3 资源管理353.4.4 设备管理59第4章 应用场景654.1 名师讲堂654.2 同课异构664.3 教研教改674.4 远程督导674.5 移动学习674.6 专递课堂68第5章 环境要求715.7 吊顶715.8 地面715.9 墙面725.10 窗帘725.11 灯具725.12 空调725.13 换气扇725.14 隔音门725.15 配电及走线要求72第1章 项目概述1.1 建设背景科技进入二十一世纪， 信息技术正以惊人的速度传播，计算机文化使得现代学校中的传统教育受到强烈的冲击。粉笔和纸张固有模式的传统教育体系受到了时间和空间的极大限制，已不能适应普通教育的需要。以计算机和网络为支撑的教育现代化是我国教育发展的必然选择。目前，计算机多媒体正渗透着教育行业的各个角落，它将极大的提高我们的工作效率，改变我们的生活面貌。高性能的多媒体资源录播服务平台系统目前已经成为衡量学校能力和水平的一项必备的硬件设施。校园资源直播、录播、点播和点评服务等视频服务系统已经成为校园的必备教学系统，视频系统的灵活性、实用性已经成为当今校园提高教学质量的优势法宝。那么，如何让我们的学校具备使用先进的数字化视频教学能力，如何让我们的学生能够客观直接的找出自己的不足，如何提高我们教师的教学技能水平，从而进行即时学习、改进、提高，让我们的教师的视频课程能够大范围的交流探讨，让优秀的教学资源存储并共享应用呢?目前传统的录播系统虽然解决了一个或几个教室的课程录制和直播；但是没能彻底将各个多媒体教室或录播教室整合在同一个平台上，未能实现多教室的教学互动，从而提高现代教室的使用效率，提升优秀教师优质课程的上座率，增加教学过程中学生的积极参与互动能力。互动录播平台可以轻松地将众多的多媒体教室或录播教室整合成一套完美的能够统一管理的音视频教学互动平台；既可以让每个多媒体教室或录播教室单独使用，也可以整合为一套大型的互动教学平台，更好的实现多教室的互动；从而极大地节约设备采购成本，同时，也可以与远程的教学点、学生个人进行Internet网络互动。通过项目的实施可以使教育资源得到更加充分、有效的利用，远程行政会议、远程教研活动、远程学术交流。互动录播平台将老师教学时的真实授课过程和场景实现网络实时互动，让教学单位得以实时通过网络虚拟课堂进行教学过程的观摩和评估；教师之间可以相互观摩、自行观摩，网络听课、授课检查，有助于迅速提高教学质量。1.2 建设目标MINRRAY全自动高清录播系统由高清跟踪摄像机、嵌入式录播主机、教学资源管理平台（云课堂）等组成。MINRRAY全自动录播系统主要完成教师、学生的视频采集自动跟踪音频智能采集，教师电脑屏幕截取，教师/学生视频/计算机画面智能导播，以上信号源自动传送至课件实时录制系统生成优质的精品课程，同时通过课堂直播系统在局域网、互联网上直播为远端用户提供在线实时学习的平台。MINRRAY全自动高清录播系统集最先进的图像压缩技术、目标识别技术、多媒体技术、网络流媒体技术、人工智能和自动控制技术于一体，将老师授课、师生互动场景、授课电脑VGA信号(或者HDMI信号)以及课堂板书等进行智能化的跟踪切换录制，自动生成课程资源。它将教学设备、教学理念和教学手段相结合，实现课堂教学活动全面完整的再现，形成常态化、自动化、智能化的课程资源建设和应用平台。MINRRAY全自动高清录播系统主要应用在以下方面：1、授课过程的全自动录制与实时直播；2、国家级精品课程和省级精品课程录制，建立学校优秀/骨干教师课程库；3、教学管理人员进行教学评估、评比，通过网络管理监控更方便、准确、客观；4、搭建相互观摩、借鉴的网络平台，达到教学资源共享平衡；5、增加学校网络信息平台可用资源的数量；6、建立在线学习平台，实现学生自主学习、充分享受优质资源最佳的主动学习环境；7、网络课件制作；8、微格教室建设；9、远程教育、培训；10、报告、会议实时直播、录播；11、多方教学研讨；12、优秀教师的教学成果建设；13、教学管理、评估；14、优质动态教育资源的建设和共享；第2章 方案设计2.3 总体架构总体架构依照项目建设需求，本次项目建设采用“1+N”模式，暨一间主讲教室带多间听讲教室的。主讲教室采用较好的授课教室、音视频设备及计算机软硬件设备，听讲教室采用性价比高便于大面积普及音视频及计算机软硬件设备设备。骨干教师在主讲教室进行授课，其他班级学生则在听讲教室远程实时参与课程听课及互动；授课视频资源按类别上传至课件资源管理系统平台，用户通过网络登录系统，就可以观看教学录像，实现远程教育。通过项目的实时，优质教师资源集中的现象在将被打破。一名教师可能在多个学校授课，让更多学生共享好资源。n 主讲教室是学校用来为教师课堂授课过程进行录制，并且进行远程实训互动教学与教研的场所。主讲教室由互动录播主机、高清摄像头、图像自动跟踪系统、手动导播系统、大屏显示器、专业全向麦克风、数字音频处理器、音箱等设备组成。2.4 框架设计系统采用分层的架构设计，总共分为4层：基础层、应用支撑层、业务应用层、展现层。基础支撑层：作为整个系统的最底层，提供基础的软硬件设施，包括系统通用软硬件资源设施，如支撑整个系统运行的服务器、操作系统、数据库，还包括支撑系统业务功能的硬件，如音视采集处理设备，视频采集处理设备、导播设备、输入输出设备等。服务层：在基础支撑层之上，向上提供业务应用功能的软件基础服务功能，包括混网传输接入服务、业务管理服务模块、数据管理服务、直/点播管理服务和流媒体分发管理服务等。业务应用层：直接服务于教学需求，通过相关软硬件的部署实现相关业务功能，其主要可分为资源管理，设备管理、互动管理三大部分，满足用户对校本资源建设、互动教学、教学教研、设备管理等方面的应用。展现层：通过手机、PAD、实训互动教学终端等设备进行音进行课件资源的点播、课程直播、远程互动教学等操作。n第3章 建设内容3.5 主讲教室录播教室全自动高清录播系统由嵌入式录播主机、跟踪摄像机、平台（云课堂）等组成。全自动录播系统主要完成教师、学生的视频采集自动跟踪音频智能采集，教师电脑屏幕截取，教师/学生视频/计算机画面智能导播，在全自动的模式下，老师、学生只需正常上课即可，无需佩戴任何设备，以上信号源自动传送至课件实时录制系统生成优质的精品课程，同时通过课堂直播系统在局域网、互联网上直播为远端用户提供在线实时学习的平台。全自动高清录播系统集最先进的图像压缩技术、目标识别技术、多媒体技术、网络流媒体技术、人工智能和自动控制技术于一体，将老师授课、师生互动场景、授课电脑VGA信号(或者HDMI信号)以及课堂板书等进行智能化的跟踪切换录制，自动生成课程资源。它将教学设备、教学理念和教学手段相结合，实现课堂教学活动全面完整的再现，形成常态化、自动化、智能化的课程资源建设和应用平台。应用技术优势 录播全嵌入式设计嵌入式录播主机采用Linux系统，杜绝了传统PC录播采用X86架构和Windows系统而容易遭受外界病毒攻击的弊端，功能安全，性能稳定。相比较PC架构，嵌入式录播主机结构简单，系统稳定、，抗震性强，有效降低设备搬运故障率，增长设备使用寿命。 超低功耗嵌入式录播系统T1集录制、直播、点播、导播于一体，用户操作简单实用，特别是当大规模使用时，更能大幅度地降低专职人员的维护成本。相较于传统的PC录播主机散热慢、耗电量大、噪声强等先天性缺陷，嵌入式录播主机具备低功耗，低发热，超静音等优势，更避免高温导致产品机件损坏，而造成不必要的损耗，从而保证设备运行的稳定性 快捷录播课堂上，老师能通过“一键式”简单操作启动专业录课模式，全自动录制课堂实况。需要录制更高品质的“国家级”公开课或精品课时，可以转用智能导播平台进行手动导播。管理人员只需轻点鼠标就能完成目标跟踪等导播操作，轻松变身导播专家。课后，教学视频自动上传云平台，按课程智能分类入库。 智能切换拍摄技术智能切换技术，避免镜头的跟拍或跟丢，避免观看者头晕，让优质课堂资源视频观摩，有如观看百家讲坛般的体验。 多终端双向互动多终端复用融合技术支持PC、手机、PAD、电视机和专业终端等同时接入进行音视频通讯 网络带宽自适应采用网络带宽自适应ASTS技术，使得系统在进行直播、点播的时候，能够根据网络带宽的差异，分别发送不同码流的视频源，以便不同终端，不同网络条件的设备都能流畅观看视频效果3.5.1 预期效果l 建立学校优秀课例资源库，丰富资源内容，促进资源建设；l 通过互动、录播、直播、点播增加教学和教研手段；l 加强教师自我学习、自我反思、自发研讨的意识；l 建立互动平台，促进教师交流，共享教育资源；l 建立资源管理平台，供学生自主学习，共享优秀教师资源。l 录播系统能智能完成课堂的自动录制，无须任何人力投入，即可全自动拍摄完课堂视频，从而避免传统录制，带来的人力成本、后期编辑时间成本投入等问题3.5.2 平面示意图主讲教室是学校用来为教师课堂授课过程进行录制，并且进行远程实训互动教学与教研的场所。主讲教室具有强大的交互功能，使学生在线学习不受时间、空间的限制，为学生的个性化学习创造了条件，结合社会环境教学,可以有效地提高学生的认知能力。主讲教室平面布局示意图主讲教室内设备包括互动录播主机、教学一体机、图像跟踪系统、音频采集及处理系统、高清图像采集系统等。n 图像跟踪系统采用人脸识别及位差分析技术，教师身上无需佩戴任何装置，即可实现四个摄像机的（老师特写、学生特写、学生全景、板书）自动跟踪拍摄，实现教师学生教学互动的全自动录制。n 声音的采集在教室内安置2个全向麦克风对教师和学生进行拾音,老师和学生无需携带设备即可完成声音采集。n 互动及授课时音视频资料播放的声音的输出通过位于教室前端左右两个音箱完成。n 互动录播主机、数字音频处理主机、功放、图像自动跟踪设备部署于电子讲台或机柜中，使得整个教室美观整洁。3.5.3 系统拓扑图系统拓扑图3.5.4 互动录播系统系统主界面3.5.4.1 系统概述互动录播是虚拟主讲教室的核心，系统通过采用先进的音视频编解码及触控操作技术，实时记录教师授课讲解视频、音频、板书、授课计算机的VGA屏幕画面、学生问答视频、多方音视频互动视频等信息，以单画面电影模式或多画面资源模式形式，手动/自动上传到资源管理平台上，形成教学课件资源。同时，系统还可以与其他终端设备进行音视频双向互动。教授授课及互动实况能够同步进行视频直播。3.5.4.2 功能特点n 多点远程教学交互：主讲教室和听讲教室用户可实时进行音视频的双向互动，形成跨地域夸空间的逻辑教室。通过网络不同区域的教师和学生即可完成授课、讨论、互动等教学应用。主讲教室可控制各接入点的音视频广播。同时实现多个学校互动教室之间的互动授课与互动交流。n 用户列表：用户可以在系统界面查看互动用户信息（名称、在线情况等），主讲老师可以轻松浏览参与互动的用户列表，并一键打开远端用户的音视频，邀请远程用户发言，答疑，整个过程简单，方便。n 主画面智能切换：多个教室同步上课时，听讲教室学生起立回答问题时，系统会自动把远端学生画面视频切换为主画面。n 低带宽接入：只需要1M以上带宽就可以进行多方远程教学互动。n 分屏模式：老师在授课过程中，可以选择多种窗口展示模式，全屏，画中画，一拖三，可把各路视频随意布局，实现最佳的课件效果。n 超强网络适应性：独有AQOS技术，可以动态地根据网络带宽的波动自动调整音视频效果，在网络带宽不佳时，图像及声音仍然流畅。n 高清晰录制：采用H.264视频压缩编码算法，配合高品质视频采集模块，支持最高1080P全高清录制，清晰度高、色彩逼真。n 多种录制模式：支持电影模式（MP4格式录制）、资源模式（ASF格式录制）、电影加资源模等录制方式。n 手/自动导播：主机支持手动及自动导播模式，两种模式自由切换。手动导播下，用户可以使用导播台对整个录制过程进行精确操控，包括云台运动、镜头推拉、视频切换，满足了精品课程录制要求。自动导播下，主机搭配图像锁定跟踪系统，可实现全场景自动跟踪摄录，无需人工介入，满足了常态化教学录制要求。n 全触控操作：采用全触控操作模式，用户可通过触摸屏实现对各路输入视频信号的实时预览及系统功能操作，搭配简洁明了的触控界面，使教师能快速上手并熟练操作。n 课件上传：本地录制的课件可以手动/自动上传到服务器，同时支持将本地录制的视频课件拷贝至外接USB存储设备中。n 一体化设计：互动+录播功能完美融合，一体化设计，一台设备即可实现课程高清录制，又可实现远程高清互动教学，稳定性更强，易用性更佳。n 课件回放：支持本地录制的视频课件回放。本地课件回放界面3.5.5 图像跟踪系统3.5.5.3 系统概述图像跟踪系统采用行业领先的人脸检测跟踪、运动分析、行为识别等智能图像算法，实现了常态化课程教学中的教师跟踪、学生发言检测、教师板书等行为动作的快速定位拍摄，教师、学生均无需佩戴任何辅助装置。系统内置智能导播切换策略，触发切换播出拍摄角度最佳的摄像机镜头，对场景、人物完成推拉、特写等拍摄动作，实现完全替代人工的多机位、多景别、多视角、多策略的智能自动课堂拍摄。系统主要由教师跟踪摄像机LTC、学生定位摄像机STC和板书检测传感器BLS组成。三者均采用基于人工智能的图像识别分析技术，定位精度高，抗干扰性能强，不易受到光线、声音、电磁波等各种外在环境的影响。其中教师跟踪摄像机甚至能在教师长时间静止的情况下仍然保持锁定，不受其他运动目标的干扰和影响，并能实现全教室范围跟踪，而不再局限于讲台。学生定位摄像机可实现智能识别多个学生的站立和坐下动作，自动屏蔽与发言无关的教室内走动、身体晃动等其他干扰动作，身高适应范围广泛，对阶梯教室也可天然适用，且教室后部的观摩室、晃动的窗帘等因素都不构成干扰。板书检测传感器能识别出教师的真正板书动作，而对老师的阴影、靠近黑板的走动都不会造成误触发，可靠性好，稳定性高。3.5.5.4 系统拓扑图图像跟踪系统控制连接示意图图像跟踪系统视频连接示意图3.5.5.5 系统功能图像锁定自动跟踪摄像系统主要由三大部分组成：教师跟踪摄像机（以下简称教师机）；学生定位摄像机（以下简称学生机），板书检测传感器（以下简称板书传感器）。其主要功能及应用如下：1、 教师跟踪摄像机：可以根据教师的动作幅度、移动速度等作出分析判断，结合人脸的高度位置，对摄像机同时进行转动、俯仰和推拉综合精细控制，从而实现教师小幅度范围运动，摄像机不动作，大幅度运动才跟踪。并能根据人脸的高度，智能调整摄像机的俯仰高度，因此不同高度的教师上课时，人脸在摄像机中总能保持合适的高度。教师机综合了人脸检测跟踪和运动分析两种手段，实现了教师在各种姿态下的锁定跟踪，即使教师转身面对黑板而背对教师机时，也能持续锁定教师，而不会受到其他运动目标的干扰。n 教师跟踪示意图当讲台上没有目标时，教师机以全景摄像机拍摄教室全景，如图所示：教师特写画面，用户可根据实际情况进行调节，设定适当的画面大小和画面高度。当跟踪区域内有教师移动时，教师摄像机可跟随教师移动进行跟踪拍摄，内部导播切换策略中先以教师全景摄像机画面垫场，当特写镜头稳定后，切换为教师特写摄像机画面，整个过程画面平滑清晰，如下图所示：教师跟踪画面一教师跟踪画面二教师画面跟踪三 当教师走下讲台时，内部导播策略自动切换为学生全景镜头。2、 学生定位摄像机:只识别学生区学生起立和坐下动作，自动排除学生区移动的目标。当学生起立时，内部导播策略先切换学生全景摄像机，当学生特写摄像机特写就位后，切换为学生特写摄像机，避免了特写摄像机旋转和拉伸的垃圾镜头。学生起立回答问题时，系统自动给学生特写镜头；多个学生站立时给多个学生都能覆盖的特写镜头，也可使用全景镜头。当学生依次坐下时，镜头给仍然站立的学生特写。当全部学生坐下时，讲台上有老师，则内部导播策略自动切换到教师特写镜头。n 学生跟踪示意图学生机是实时分析定位教室内学生动态而进行移动拍摄的，默认学生画面为教室内的学生区域全景画面，如图所示：学生跟踪区域全景画面当有学生起立回答问题时，学生摄像机的特写镜头会自动旋转、俯仰和拉伸，对学生进行特写。一个学生起立回答画面当学生区域有两个人同时起立回答问题时，画面会自动进行焦距调节，将两个人同时锁定在画面当中；两个学生起立回答画面当三个学生起立或多个学生同时起立回答问题时，学生摄像机会自动将多个目标锁定在画面中，如起立的学生位置相距很远，则切换为学生全景；多个学生起立回答画面3、 板书跟踪:板书跟踪可以由两种方式进行板书拍摄，一种是由单独的固定板书摄像机进行板书内容特写拍摄即分离式，一种是由教师特写摄像机拉近放大拍摄即一体式。分离式的板书摄像机进行拍摄时，当教师板书时，板书检测传感器进行分析判断，并发送相应的板书开始或者板书结束信号，切换器收到信号后切换为板书摄像机的图像（即教师与板书共两台摄像机），板书摄像机专门针对板书区域进行拍摄。分离式板书跟踪一体式板书跟踪是使用教师摄像机对板书跟踪进行拍摄，当板书传感器检测到教师板书时，教师摄像机会将拍摄画面调整到用户事先设置的板书特写大小和高度，从而使板书画面看地更加清晰，且节省教室内的摄像机，当教师水平移动时，板书画面也随着教师移动，适用于较长的黑板板书情形。一体式板书跟踪3.5.5.6 系统优势1、 真正常态化教学:教师和学生无须佩戴任何感应器，即可实现教师自动跟踪、学生智能定位、教师板书特写。2、 摄像机内置图像分析算法:教师跟踪摄像机、学生定位摄像机和板书检测传感器均内置图像分析算法，无需跟踪主机，也无需外接安装辅助摄像机，即可实现跟踪，系统架构简单，运行稳定可靠。3、 集成度高: 单台摄像机集成全高清的特写摄像机和全高清的全景摄像机，不会有特写摄像机和全景摄像机因为使用时间长或外力等原因相对位置改变，而造成跟踪不准确的情况。4、 教师跟踪摄像机锁定功能强:教师跟踪摄像机采用运动分析+人脸识别双项技术，可以锁定跟踪单个目标, 即使教师长时间完全静止在讲台上，摄像机仍能一直锁定跟踪教师，不会跟踪其他目标；教师走下讲台后能继续跟踪, 范围覆盖整个教室，不再局限于讲台。5、 学生跟踪摄像机适应性好:学生跟踪摄像机能适应包括阶梯教室的各种环境使用，能同时检测多个站立目标，并能排除举手、教师走动、人体晃动、窗帘飘动等各种干扰。安装位置可以是整个教室前部墙壁，不局限于黑板的正上方，也不会是学生易于触碰的高度。6、 板书检测传感器稳定可靠：能有效去除教师阴影、靠近黑板走动等干扰, 板书动作检测准确、稳定、可靠。即使4-5米长的黑板，配合教师跟踪摄像机，也能实现整个黑板的板书检测和板书特写。7、 安装设置简便，易维护：整个系统布线少，无需辅助设备，对教室环境破坏小，两个摄像机和板书检测传感器均安装在人不易触碰的高度，无需复杂标定，维护简便快捷。3.5.6 音频处理系统3.5.6.7 系统概述声音的效果对互动及录播质量的影响较为明显，环境声、反射声、干扰噪声等进入录播系统均会造成录音质量和互动过程中回声的产生。其最大的表现为信噪比低，即使放大也只能是语音噪声同时放大，影响收听效果；语音清晰度下降，由于建筑声学对反射声延迟及混响效果，同时影响了声音的频响特性，造成声音模糊不清晰；要改善录音和扩声效果，对互动录播音频的处理必不可少。3.5.6.8 系统拓扑音频采集、处理及输出系统拓扑图本项目中声音采集、处理、输出部分使用的设备主要有数字音频处理器、专业全向麦克风、音频功率放大器及无源音箱等设备。教师授课时所使用的交互式电子白板、教学PC、全向麦克风采集的教室及学生的声音信号都进入数字音频处理器，经过处理后给互动录播主机进行声音采集，同时交互式电子白板和全向麦克风的声音信号进入音频功率放大器进行现场扩声。3.5.6.9 功能描述本项目中声音采集、处理、输出部分使用的设备主要有数字音频处理器、专业全向麦克风、音频功率放大器及无源音箱等设备。本地的交互式电子白板及教学PC的音频信号进行现场扩音，同时远端互动用户能收听到。全向麦克风采集的现场声音信号及互动时远端的声音信号通过数字音频处理系统进行回声消除、降噪等技术处理，使本地与远端声音清晰无回音。互动过程中里，音频质量非常关键，高保真的录音效果才是完美。同时，因为涉及到音源的来回传输和回放，易于产生啸叫，因此，良好的声音采集及回声消除及反馈抑制是保证高质量音频质量的关键。3.5.6.9.1 声音采集部分互动录播室声音信号的采集依靠天花板吊装的两个全向麦克风来完成，两个专业全向麦克风可以实现80平方米的教室无盲点声音采集。通过吊上的设计能更有效地消除噪音对拾音的干扰，同时提高了灵敏度增益。教师及学生无需佩戴话筒设备即可完成其对声音的采集。通过采用数字音频处理器，全向麦克风能够很好地实现回声消除，降噪和自动增益控制。桌面上的电脑，手机等容易产生震动和噪音的设备对于教学中双方对话的干扰大大减少。3.5.6.9.2 声音处理部分为了实现互动录播系统整体质量，本项目中对声音的处理采用的是带回音消除的专用数字音频处理系统，该设备使得声音的处理过程简单化和效率化，使处理功能得到进一步的扩展。该系统具备以下技术特性：采用了目前业内最低功耗的高速浮点DSP处理器，通过浮点 DSP内核的 64-bit精准度实现高精度和宽动态范围；全面采用子带算法，通过分析信号的有效特特征，降低了信号处理的计算量，提高了计算精度，大大加快了处理速度，从根本上解决了延时问题。n AEC自内置自适应全双工全频段（20HZ-20KHZ）回声消除技术，采用子带算法，降低了系统的数据处理量，提高了回声消除处理的效率，提高了计算精度，降低了由于进行AEC处理带来的语音变异，回音消除能力高达65dB, 实现会话的全双工，提高通讯音频频率响应，改善通讯通话质量，实现了全频段响应的回声消除，实现视讯会议的搞清音频感受。n AFC采用第三代预测式声反馈处理模型，通过建立喇叭到麦克风的房间声学传递函数，对比送到功放的语音音频信号，通过传递函数预测声反馈的动态变化，在反馈发生前就将反馈信号加以实时自适应处理，从而提高房间的传声增益。能有效提升系统传声增益，最大可12dB，尤其是隐藏型多界面话筒开启的状态下，更能体现技术的先进性，开创性第三代声反馈处理技术是世界上最先进的声反馈消除器。n 误操作保护保护音箱单元尤其是高频单元；如误操作使得传声增益提高过大，能在1-2秒内将反馈信号处理完毕，在扩声系统内迅速降低反馈信号强度，不让反馈信号呈死循环方式迅速增强；该方法为独创首家应用，不同于陷波滤波固定点加浮动点的反馈处理方式，在增益过大所有频点均出现反馈现象的时候，也能有效处理反馈，最直接的效果是能有效保护音箱的高频单元，为扩声系统增添智能保护屏障。n ANC自动背景噪音滤除，内置自适应动态噪声滤波器，无需设置噪声门阀值，通过分析语音和背景噪音的频谱特性加以区分；可滤掉背景噪声但不影响发言者声音,诸如系统的本底噪声、现场的空调风扇、投影机噪声、甚至是马路的环境噪声都可以通过 ANC进行降噪滤除，保证现场扩声的清晰纯净，降低环境噪声源和系统本底噪声的干扰，达到高清会议音频效果，噪声滤除能力可达 15分贝，没有失真，为世界上同类数字音频技术最先进水准。上图为:噪声动态滤波处理前上图为:噪声动态滤波处理后n AGC自动增益控制，通过分析语音在一段时间内的平均能量变化，实现智能电平控制技术，当讲话人在距离麦克风距离变化的时候，自动调整话筒电平的增益，而达到最佳的话筒增益的电平输出。n AIDSP智能自适应运算处理：全自动实时的动态工作方式，无论房间环境中位置、温度、湿度、装饰的改变系统安装都无需进行人工的声场调试，精准可靠使用简单。通过数字音频处理器的使用能达到良好的听音效果，具体表现为：n 提高语音清晰度和可懂度，以使讲话的每个词都十分清楚；n 声场均匀分布，对所有座位要有均匀的响度；n 对要有稳定的系统频率响应和均匀的“音色”；n 保证声音的真实感，使语言和音乐有舒适空间,得到真实的表现。3.5.6.9.3 声音输出部分根据未来教室的使用情况，语言是主要的声源。与会议扩音相同，对声音的清晰度、可懂度方面要求很高。本方案在未来教室的现场扩音采用1对专用无源音箱，能轻松的覆盖听众区域，完全满足未来教室的扩声需求。3.5.6.9.4 系统优势发言灵活：采用全向拾音方式，教师无需携带声音采集设备；声场自动调整：无需专业人员，专业设备，利用现场话筒，一键完成房间均衡调节，弥补教室声学缺陷，预防啸叫的同时还能让声音还原更真实；自动反馈抑制：通过高速浮点运算技术的反馈处理，有效避免现场扩声中话筒啸叫现象，可提高传声增益6-9dB，确保教室无啸叫现象；自动增益：内置话筒电平智能控制，无论发言者与话筒距离远近、声音大小不同,录音和扩声均不会出现声音大小不一致的现象；超远距离声音采集：采用隐藏式远距离录音话筒，声音采集半径可达6米远，80平方米的教室，两只话筒即可实现全向无盲点声音采集；自动降噪功能：一键开启后即可滤除环境噪声，如：空调风声、风扇声、马路汽车鸣笛声等等。自动回声消除：可利用AEC功能完全消除回声现象，实现真双工功能可以进行远程互动教学，无回声现象。1、 高品质扩声：音箱体积小巧，易于安装，不影响整体装修布局。采用有源化设计不需要另外再配置功放，使得安装更简单。同时避免采用号角高音，有效缓解高音频段的声能集中现象，从而规避了反馈产生的可能；第78页3.5.7 互动听课主机互动听课主机采用一体化硬件设计，集音视频采集、视音频编码、常态化本地录制、远程音视频互动于一体。既适用于常态化录课及校本资源建设，同时，也可用于本地授课点与远端教学点间的互动听课。这种模式不仅满足了基本的课程高清录制及教学互动需求，又着重突出了其高性价比和易用性、实用性的特色。V3 Pro 互动听课主机技术参数1） 视频输入接口：2路IP Camera2） 视频编码尺寸：最高1080P3） 视频编码协议：H.264、VP84） 音频编码协议：G.722.1、AMR-WB；5） 视频输出接口：1路HDMI、1路VGA 6） 音频输入接口：1路3.5mm、2路6.35MIC、1路RCA立体声7） 音频输出接口：1路3.5mm、1路RCA立体声8） 内置存储：500G9） 网络接口：1路1000Mbps RJ4510） 其他接口：2路USB2.03.5.8 互动听课系统3.5.8.10 系统概述互动听课系统主要进行远程参与课堂互动及进行承担常态化教学视频课件的录制等应用，系统可以接入两路高清摄像头视频源，一路为学生特写，一路为板书特写（或教师区域全景）视频信号，系统登录互动教室后，即可开展与远端教室的音视频互动。3.5.8.11 功能特点n 高清互动教学可接收及上传最高1080P高清图像，也可根据教室现场网络情况调节图像清晰度，真正实现专递课堂、同步课堂等教学应用；n 操作简易性界面风格清晰、操作简单、容易使用；n 高性价比一机多用，即可实现本地与远程教学点互动，同时支持本地高清课程录制，具备超高的性价比优势；n 网络适应性独有AQOS专利技术，可以动态地根据网络带宽的波动自动调整音视频效果，在网络带宽不佳时，图像及声音仍然流畅。3.5.9 音频处理系统3.5.9.12 系统概述声音的效果对互动及录制质量的影响较为明显，环境声、反射声、干扰噪声等进入活动教学均会造成录音质量和互动过程中回声的产生。其最大的表现为信噪比低，即使放大也只能是语音噪声同时放大，影响收听效果；语音清晰度下降，由于建筑声学对反射声延迟及混响效果，同时影响了声音的频响特性，造成声音模糊不清晰；要改善录音和扩声效果，对音频的处理必不可少。3.5.9.13 系统拓扑音频处理系统拓扑图本项目中声音采集、处理、输出部分使用的设备主要有一拖二无线手持话筒和有源音箱等设备。学生与远端进行语音互动时使用两只无线手持麦克风进行本地学生声音的采集。手持麦克风的指向性好，不易产生回声及背景噪声问题，所以不需要搭配相对昂贵的数字音频处理系统来进行回音和降噪处理。同时，采用专业有源音箱也能在满足本扩音需求的同时减少设备投入成本。3.5.10 图像采集系统图像采集系统示意图听讲教室主要应用是与主教室进行进行教学互动，所以在本地采集图像还是以学生为主，包括学生回答问题时及学生上台进行板书书写时的视频特写。听讲教室配置了两路IP摄像头，其中一路高清摄像机作为学生区域拍摄，另外一路高清摄像机作为板书或教室区域全景拍摄。3.6 教学资源管理平台3.6.1 平台概述教学资源管理凭条是以专业教学资源建设为核心，集实训教学资源管理、实训设备管理、学生在线学习、课堂直播于一体的数字化管理平台，是高职院校信息化建设的重要组成部分。平台以资源共享为目的，面向海量资源处理，包含资源分布式存储、资源管理、资源评价等诸多功能，实现资源的快速上传、检索、分享和归档；同时又能利用平台资源进行网络课程、精品课程、微课程等校本资源的制作和建设，方便教师和学生开展网上教学。同时，还可以通过平台对实训互动教学终端及直点播服务器进行远程监控和管理。3.6.2 技术特点3.6.2.14 采用J2EE等标准技术 具有基于应用的广泛性和兼容性开发的各项技术, 采用J2EE标准技术, XML，数据库链接池等技术,实现了跨Unix、Linux 、NT多种平台，跨Oracle、SQL Server、DB2、MYSQL等大、中、小型网络数据库的开发应用，并实现无缝集成，基于J2EE、XML核心技术B2B、B2C的应用，适合不同的需求。在网络安全及电子支付关键技术上都有成功的实际应用。3.6.2.15 采用Browser/Sever结构B/S架构的产品体现更方便的特性，无论用户的规模有多大，只需要管理服务器就行了，所有的客户端只是浏览器，根本不需要做任何的维护。所以客户机越来越“瘦”是将来软件的主流发展方向，这使得升级和维护越来越容易而使用越来越简单。3.6.2.16 全方位、全过程的高安全容错系统 能提供从操作系统、通讯协议到用户认证等多层次的安全保证，确保系统和用户资料的安全性。3.6.2.17 跨平台、跨数据库系统采用Java语言进行开发，具有跨平台的特点，与操作系统无关。跨数据库：使用标准的JDBC数据接口技术，不受数据库限制，平台可支持在Windows，IOS，Android等多种平台下运行。3.6.2.18 多码流分发技术平台在提供点播和直播时，可实时地将源视频编码成不同大小的码流，以便用户在不同网络环境下及不同终端设备上接收观看。3.6.3 资源管理3.6.3.19 资源门户资源门户导航栏主要包括以下功能首页、精品课程、直播课堂、学校资源、个人空间、最新公告共六大模块，点击不同模块之前课件进行切换。资源换平台首页主要对主要信息的一个检索显示，方便非用户直接登录就可以本辖区内教育精品课程的预览、公告信息的查看、以及直播信息查看、空间达人信息展示。资源管理平台门户3.6.3.20 精品课程精品课程主要呈现优质的课程视频，供教师学生点播学习。课程支持按年级、学科、学校、最新、最热等方式进行应用和内容的分类展示。同时，页面上还提供内容查询的入口，搜索支持模糊查询，查询的返回的内容以缩略图配描述的方式展示，每个资源都有相对应的url链接，用户可以将链接分享给他人。课程还支持用户对其进行收藏。平台支持视频能精准被搜索功能，并可以支持知识点进行搜索，可直接通过页面搜索框，找到视频中某个相关知识点的片段，点开该知识点，就能观看该视频片段，支持片段的循环播放。精品课程页面精品课程主要是集中了本区域后台管理员进行审核推荐的课程才会显示到此页面展现，本模块可以显示本区域内的不同学校的资源信息。用户还可以进行专辑整理，将用户的个人视频按专辑自定义设置，并可将视频任意添加到个人专辑中。3.6.3.20.1 课件点播用户点击精品课程视频展示区任意课件、进行播放操作。可以对点播的课程视频进行在线点评，发布文字评论并进行打分和课程收藏，后台统计评分会根据评分高低进行排行展示，界面如下图显示：课件播放界面播放界面右侧会显示课件详情，包括：学科，年级，学校，授课老师，录制时间，观看次数等信息，用户在观看过程中还可以将自己感兴趣的课件视频收藏到我的空间。课件点播可以支持IOS、Android终端访问，播放时支持全屏播放能选择不同知识点或微课环节切换片段。界面如下图所示：3.6.3.20.2 课程打点教师可对自己上传的课件进行打点记录，方便点播用户快速的根据打点信息观看相关知识点内容。3.6.3.20.3 多码流点播平台具有转发模块，能随系统启动支持流媒体点播功能，视频文件上传后，平台可自动在后台进行超清1080P、高清720P、标清480P转换，用户在进行课件点播时，可在播放界面选择标清、高清、超清（可扩展）等不同码流（清晰度）的视频进行观看，以适应不同网络及终端环境下的观看效果。如下图所示：多码流（清晰度）选择3.6.3.21 直播课堂平台支持学校开设直播课，当学校中举办赛课或公开课时，可将现场实况通过网络方式进行直播，用户通过直播课堂页面的即可完成直播观看，无需安装任何插件。观看直播过程中还支持文字互动，听众可以对课程进行点评讨论。如果是网络教研，可通过互动形成教学评价。3.6.3.22 直播节目平台具有转发模块，支持流媒体大规模直播功能，可以按照使用的需要从互动教学主机直接获取原生的高码流直播或者低码流直播信号，实现20路精品课堂的同时直播，同时能够支持在本校内的校级网络平台进行200路的直播。打开直播课堂页面，平台默认播放正在直播列表中的第一个直播视频，当有多个直播正在进行是，用户也可以在列表中选择其他直播源进行观看。如下图所示：直播界面3.6.3.23 互动讨论在互动讨论标签页中，不同用户可以对同时再看的节目进行线上实时文字性互动交流。如下图所示：互动讨论界面3.6.3.24 直播预告直播预告主要显示本区域中各学校即将进行直播的预告信息。如下图所示：直播预告界面3.6.3.25 多码流直播用户在观看直播时，可在播放界面选择标清、高清、超清（可扩展）等不同码流（清晰度）的视频进行观看，以适应不同网络及终端环境下的观看效果。如下图所示：直播多码流选择界面3.6.3.26 学校资源学校资源为校本资源，只有当用户登录平台后，才可查看本校的学校信息和资源信息。资源包括课程资源和直播课。非本校师生不能查看本校未开放的资源。资源权限可由管理员在管理端进行设置。学校资源界面3.6.3.26.1 课程库课程库为本校优质课件视频资源。课件视频支持按年级、学科、学校、最新、最热等方式进行应用和内容的分类搜筛选。同时，页面上还提供内容查询的入口，搜索支持课程名称、老师、年纪、知识点片段或模糊查询，查询的返回的内容以缩略图配描述的方式展示，搜索到的课件视频或知识点片段点击即可播放。每个资源都有相对应的url链接，用户可以将链接分享给他人。课程还支持用户对其进行收藏。资源搜索查询界面3.6.3.26.2 直播当学校中举办赛课或公开课时，可将现场实况通过网络方式进行直播，学生通过网页的登录平台即可完成直播观看，无需安装任何插件。观看直播过程中还支持文字互动，听众可以对课程进行点评讨论。如果是网络教研，可通过互动形成教学评价。直播界面3.6.3.27 个人空间教师、学生用户创建后，即可拥有自己的个人空间，用户可以管理自己的个人信息，课程信息（个人视频及视频节目）以及收藏信息。教师用户还可以接收课程发布的消息。还能在空间中管理其他用户的提问及回复。如下图所示：个人主页界面3.6.3.27.1 个人信息 头像修改：用户可以对个人头像修改。 密码修改：修改登录密码。 个人资源：修改个人资料：包括昵称、手机号码、电话、邮箱、身份证等信息。 个人资料修改界面3.6.3.27.2 应用信息应用信息主要包括：我的课程也就是老师用户自己上传的所有课件信息、并可以在此页面上传相应的课件。 我的课程：教师可以上传自己录制或其他教学视频课件，课件上传后自己可以进行查看，当课件审核通过后，本校师生可在校本资源中进行点播。如下图所示：我的课程界面 我的收藏：显示用户所收藏的课件信息、并可以进行取消收藏操作。 新消息：显示本学校的一些会议通知或重大消息信息。3.6.3.28 最新公告最新公告主要是相应学校的一些公告信息、包括紧急事宜、放假通知等信息、公告的生成主要由区域管理后台公告管理模块发布（详情操作见区域后台管理页面）。热门课程：显示一些比较热门的课程进行显示，用户可以点击查看课件详情。最新消息界面3.6.3.29 学校管理学校管理主要管理学校信息、用户管理信息、资源管理、互动教室、直播课程操作共5个模块。详细介绍各个模块功能如下所述。3.6.3.29.1 学校信息学校信息栏主要是对本学校的所有信息进行展示、包括用户数、视频课程数据展示、直播数据展示。以及学校的logo信息编辑。如下图所示：学校信息界面3.6.3.29.2 用户管理平台支持对教室和学生帐号的导入、信息管理、权限管理等管理，学生和教师也可以进行自行注册。1、 教师管理学校管理员可添加、编辑、删除本校教师信息，教师主要信息内容包括：用户名、姓名、昵称、主副学科、手机号码、电话、邮箱、性别、教师级别、身份证号码、状态选择。教师管理界面教师信息编辑界面 批量上传：用户可以下载相应的模板文件、进行编辑后、再上传保存，既可以一次性导入大量用户账号。批量上传界面2、 学生管理学校管理员可添加、编辑、删除本校学生信息，学生主要信息内容包括：用户名、姓名、昵称、年纪、手机号码、电话号码、邮箱地址、性别、身份证号码以及状态选择。如下图所示：学生管理界面学生信息编辑界面 批量上传：用户可以下载相应的模板文件、进行编辑后、再上传保存，既可以一次性导入大量学生用户账号。3.6.3.29.3 资源管理学校管理员可在该页面页面中管理本校所以视频课程、精品推荐及直播视频源。1、 视频课程学校管理员预览、编辑、删除本校中所以的视频资源，同时管理员也可以上传视频课件资源。本校管理员还可以推荐本校资源到上级部门，当被推荐的本校课件资源被上级部门审核通过后，将被整个区域师生共享。如下图所示：视频课程管理界面本校教师上传的课件资源也需要通过本校管理的审核才能本校师生所共享，否则只能由上传者自己观看。平台支持多种主流视频格式上传，能自动排队转换为标准的MP4格式，便于在校内校外跨平台点播。资源上传工具界面课件信息编辑审核界面2、 精品推荐经过学校管理员推荐的课件都会在此模块显示。精品推荐界面3、 视频源视频主要展示由互动教学终端上传的asf格式的视频文件，校级用户可以下载或删除、查询操作。视频源界面3.6.3.29.4 互动教室校级管理员可以在此模块下面建立互动教室、并可以对房间内的所有用户进行授权、主持人和参与者2种角色。只有被授权的用户账号才可以登录进入相应的教室和其他用户进行互动教学、交流。互动教室管理界面 添加教室：管理员可添加互动教室，添加时需录入课程名称、参与人数、年纪、课堂类型等信息。 管理授权：管理员可为互动教室添加授权人员，授权级别分为主讲和参与。管理授权界面3.6.3.29.5 直播课堂直播课堂是校级管理进行直播频道创建的功能模块、主要包括添加直播频道、查询频道信息、直播预览、互动管理、编辑、删除操作。直播课堂界面 添加直播：管理员可根据需要为本校教师添加对外直播。 互动管理：主要是对每个直播频道的互动信息进行总结管理，在改页面可以到处为一个excel表格。 直播发布：新建的直播频道首先需要区域管理员审核发布后，才能到首页的直播课堂下面显示。区域管理员也可以取消发布该直播节目。 直播预约及免预约：用户可选择按课表预约主讲教室的使用，亦可由管理员后台设置免预约模式，用户只需登录广州市数字教育城，进入任何一间（未加密的）互动实训教室，进行直播观摩。两种模式下，系统均能实现视频直播后自动发布功能，用户亦可在个人空间里管理。直播课程界面3.6.4 设备管理实训设备管理系统主要