棋盘井中学数字化实验室录播型多媒体教室方案

1 附表 2 共 16 页 棋盘井中学数字化实验室录播型多媒体教室方案棋盘井中学数字化实验室录播型多媒体教室方案 图像识别标清图像识别标清 第一章第一章 整体介绍整体介绍 一 系统概述一 系统概述 随着计算机技术和网络技术的发展 信息技术在教育教学上的应用日益广泛 利用视频摄录编系统 对课堂教学的全过程进行实时录制 并运用教育网络系统向有关学校或其他教育团体进行实时直播或点 播 是深化课堂教学改革 推进信息技术与课程整合 实现网上教学 优质教学资源共享和提高大众化 教学质量的有效手段 录播型多媒体教室就是在标准型多媒体教室或者交互型多媒体教室的基础上增加 一套多媒体智能录播系统 从而建立实时 互动 高画质 全自动或手动的录播教学环境 二 拓扑图二 拓扑图 三 方案特点三 方案特点 1 一体化设计一体化设计 录播服务器采用嵌入式一体化结构 整合软件及 VGA 处理模块 视频处理模块 2 音频处理模块 直播模块 录播模块 管理模块等 实现了信号采集 网络编码 本地录像 远程直播 系统 WEB 管理 下载等功能 整个主机系统结构稳定可靠 维护管理方便 2 中央集中控制 中央集中控制 采用多媒体中央控制系统集中控制 除了能够对多媒体教室中的其他设备控制 以外 还能够直接控制录播服务器 3 一键式操作 一键式操作 一键录像 教师在教学过程中可以很方便地进行控制 从而不影响教师的正常上 课 录制结束后 一键即可实现上传至指定的资源服务器中 4 支持板书录播 支持板书录播 无论是黑板还是电子白板 录播系统支持教师在授课过程中对正常板书的录制 能清晰准确地反映板书的内容 最大限度保证对板书内容阅读的连续性 尤其满足公式推导的显示连续 性 5 数字媒体直播点播功能 数字媒体直播点播功能 教师在上完课后无需管理人员干预直接将该课程存储在对应课程体系 下 并在后台管理系统中生成播放列表 经过授权的终端用户通过 IE 浏览器登录到系统平台 便可根 据需要调出相应的课程 方便学生收看直播和点播以及师生互动交流 6 强大的系统资源管理 强大的系统资源管理 系统提供对大量的网络资源快速定位 访问和个性化使用等服务 资源 中心系统支持不限定的节点数量 同时提供远程的资源管理和安全控制功能 3 第二章第二章 系统环境要求系统环境要求 一 教室环境一 教室环境 温度 18 26 湿度 60 80 噪场级 小于 40dB A 教室内的温度 湿度应适宜 通常考虑室温为 18 26 湿度为 60 80 较合理 主教室内摆 放有录播设备 这些设备对温度 湿度都有较高的要求 保持室内的合适温度 合适湿度是保证录播系 统可靠稳定运行的基本条件 为保证室内的合适温度 湿度都有较高的要求 教学室内最好安装低噪声 的空调系统 以达到加热 加湿 制冷 去湿 换气的功能 教室要求空气新鲜 每人每时换气量不小 于 18 立方米 教室的环境噪声级要求为 40 dB A 进出门应考虑隔音装置 以形成良好的环境 若室 内噪声大 如空调机的噪声过大 就会大大影响音频系统的性能 其它教室就难听清该教室的发言 二 教室的布局 照度二 教室的布局 照度 教室的大小 按每人 2 2 5 平方米计算 墙壁 米黄色 浅黄色 地毯 铺设吸音防火防静电地毯 颜色无要求 天花板 采用泡沫或纤维材料 颜色无要求 窗帘 采用不反光材料 有效隔绝自然光 装饰 摄像背景 被摄人物背后的墙 不适挂有山水等景物画 可以考虑在室内摆放花卉盆景等清雅物 品 桌椅 浅咖啡色 米黄色 照度 对于摄像区 诸如人的脸部应为 500LUX 对三基色柔光灯具应能用调光台进行调光控制 影响画面质量的一个重要因素 是教室四周的景物和颜色 以及桌椅的色调 一般忌用 白 色 黑色 之类的色调 这两种颜色对人物摄像将产生反光及 夺光 的不良效应 所以无论墙壁四周 桌椅均采用米黄色 浅绿 浅咖啡色等 南方宜用冷色 北方宜用暖色 建议用米黄色 摄像背景 被 摄人物背后的墙 不适挂有山水等景物画 否则将增加摄像对象的信息量 不利于图像质量的提高 可 以考虑在室内摆放花卉盆景等清雅物品 增加教学室整体高雅 活泼 融洽气氛 对促进教学效果很有 帮助 三 教室的照度三 教室的照度 灯光照度是教室的基本必要条件 摄像机均有自动彩色均衡电路 能够提供真正自然的色彩 从窗 户射入的光比日光灯或三基色灯偏高 如室内有这两种光源 自然及人工光源 就会产生有蓝色投射 4 和红色阴影区域的视频图像 另一方面是召开教学的时间是随机的 上午 下午的自然光源照度与色温 均不一样 因此教室就避免采用自然光源 而采用人工光源 所有窗户都应用深色窗帘遮挡 建议采用 深蓝色窗帘 在使用人工光源时 就选择冷光源 诸如色温为 3200KR 三基色灯 R G B 效 果最佳 避免使用热光源 如高照度的碘钨灯等 四 教室的音响效果四 教室的音响效果 为了保证吸声 室内应铺有地毯 天花板最好采用泡沫或纤维材料 四周墙壁内应装有隔音毯 墙 面应装有吸音毯 窗帘采用外层 纱帘 中间层 银灰色隔光窗帘 内层 浅米黄色装饰窗帘 门采用 木门并软包 五 教室供电系统五 教室供电系统 录播教学供电的所有结点均可在一端接地的标准单相 220V 50HZ 的交流电下工作 其电压允许变 化范围 220V 20 至 220V 15 为了延长设备的使用寿命需为每个站配置 3000W 以上的 UPS 不间 断电源 电源系统按三相五线制设计 即系统的交流电源的零线与交流电源的保护地线不共用且应严格分开 为保证教室供电系统的安全可靠 以减少经电源途径带来的电气串扰 应采用三套供电系统 一套供电 系统作为教学室照明供 第二套供电系统作为整个终端设备 控制室设备的供电 并采用不间断电源系 统 UPS 第三套供电系统用于空调等设备的供电 教室周围墙上隔 3 至 5 米装一个 220V 的三芯电源插座 每个插座容量不低于 2KW 地线接触可 靠 供电系统线缆截面积应符合用电容量要求 选用主线线径为 4 平方 辅线线径为 1 5 平方 供电电缆主 教室用线径 16 平方 分教室用线径为 10 平方的多股聚氯乙稀绝缘阻燃软导线 供电系统总容量应大于实际容量的 1 至 1 5 倍 接地是电源系统中比较重要的问题 控制室或机房 教学室所需的地线 宜在控制室或机房设置的 接地汇流排上引接 如果是单独设置接地体 接地电阻不应大于 4 欧姆 设置单独接地体有困难时 也 可与其它接地系统合用接地体 接地电阻不应大于 0 3 欧姆 必须强调的是 采用联合接地的方式 保 护地线必须采用三相五线制中的第五根线 与交流电源的零线必须严格分开 否则零线不平衡电源将会 对图像产生严重的干扰 六 网络环境要求 网络无病毒 无丢包 直播时每个用户至少占用 512kbps 5 第三章第三章 系统硬件组成系统硬件组成 一 编码导播服务器一 编码导播服务器 编码导播服务器为录播系统的核心 负责数据与信号的处理 预装自动录播系统软件 实现录播的 参数设置和过程控制 主要完成视频 音频 计算机屏幕信号的同步录制和直播 录制生成的文件可存 储在本地服务器或网络存储设备中 系统参数 3 路视频输入 1 路视频自动输出 含教室场景摄像机组采集模块 自动导播模块 多 个摄像机导播 不同的摄像机信号会自动输出及录制 支持双码流 直播时用户可以根据自己的网络 情况 选择适合自己的带宽的码流 采用嵌入式操作系统 不死机 不受病毒入侵 具有 8 个感应器输 入接口 一个 RS233 一个 VGA 接口 一个 RS485 接口 二 教师自动跟踪摄像系统二 教师自动跟踪摄像系统 1 功能特点 可以自动识别教师位置 并实时自动控制摄像头跟踪拍摄 确保教师在任意走动的情况下 自动跟 踪系统仍能准确 实时地跟拍教师 并能根据教师与摄像机距离的远近控制摄像机的变焦 使教师画面 大小始终保持在预先设置的范围值内 跟踪过程不受其他运动目标影响 教师面对学生和背对学生时都 可跟踪 在意外情况下可以拍摄教师全景画面 可根据教师离摄像机距离的远近自动变倍 2 摄像机参数 1 4 EXview HAD CCD 有效象素 752x582 水平分辨率 460TV 线 18 倍光学 平移角度 170 度至 170 度 垂直角度 30 度至 90 度 天花板可安装或桌面安装电源 三 学生跟踪模块学生跟踪模块 1 功能特点 当学生发言时 学生跟踪模块控制摄像机自动对学生进行定位跟踪拍摄 同时能清晰地将学生声音 进行拾音 当学生发言完毕 跟踪系统就能自动回复到预先设定的取景模式 2 系统组成 学生摄像机 无线按钮 6 3 学生摄像机参数 高速球 SONY18 倍一体机 4 1 73 8mm SONY 芯片 480 线 无线按钮 学生回答问题时候使用 四 投影机四 投影机 短焦投影机 HCP A8 分辨率 XGA 1024 768 亮度 2500 流明 ISO 对比度 400 1 FOFO 投射比 超短焦 0 61 投射比 81 1m 重量 3 5kg 体积 290 94 278 6mm 含镜头 五 五 TH 9087HTH 9087H 型型 8787 寸电磁感应式电子白板寸电磁感应式电子白板 显示比例 4 3 有效感应区 mm 1718 1160 外形尺寸 mm 1820 1265 38 感应方式 无线电磁感应 书写方式 电子笔 信号接口 USB2 0 定位分辨率 8192 8192 精度 0 05mm 供电模式 USB 供电 耗电量 2W 六 六 TH 8200TH 8200B 型型 智能型中央控制器智能型中央控制器 内置 4 2 RGB 带 500MHz 长线驱动器 带视频展示台输入 内置 4 2 视频切换矩阵 带预览功能 视频带宽可达 100MHz 内置 6 2 音频切换电路 4 路可编程红外发射接口 带红外学习功能 1 路投影机 RS 232 控制接口 7 1 路 IO 门探测接口 可连接电子锁 门锁开关等 1 路报警探测接口 可连接投影机防盗系统 1 路控制开关接口 可连接电脑开关或电控锁 1 路红外接收口 2 路话筒输入带卡拉 OK 混响功能 内置投影机延时保护控制电路 内置电动幕布电源控制电路 内置专业立体声音量控制模块 一键式联动控制管理功能 配有电脑软件控制及红外遥控器控制 七 七 TH 7085HTH 7085H 型型 数字视频展示台数字视频展示台 成像元件 1 3 英寸彩色 CCD 像素 85 万 镜头 F 1 4 2 7mm f 3 9 85 8mm 变焦 12 倍光学 8 倍数码 光圈 自动 聚焦 自动 手动 白平衡 自动 手动 水平清晰度 650TV 线 同屏对比 有 画面存储 9 12 幅 图像特技 正 负片转换 彩色 黑白转换 冻结 镜像 电视制式 NTSC PAL 复合视频 1V 0 2Vp p 75 音频 10dB 10k 以上 辅光灯 3W LED 双臂灯 背光灯 CCFL 冷光背光板 灯箱照度 均匀度 80 输入端子 D SUB 15 针插座 2 RCA 插座 1 立体声 PC Audio 2 RCA 插座 1 标准 麦克风 6 35 插座 1 音量可调 输出端子 D SUB 15 针插座 2 RCA 插座 1 立体声 RCA 插座 1 微型 DIN 4 插座 1 8 控制方式 控制面板 遥控器 其他参数 红色增益 蓝色增益 亮度调节 电子遥控调节麦克风音量 八 功放器八 功放器 型号 PE2100 输入功率 2 100W 8 2 150W 4 300W 8 桥接 频率响应 20Hz 20KHz 1dB 总谐波失真 THD 0 5 输入灵敏度 0dB 775mV 输入阻抗 平衡 20K 不平衡 10K 信噪比 A 计权 93dB 额定电源 交流 220V 50Hz 净尺寸 宽 高 深 480 115 450mm 净重 15kg 九 音箱九 音箱 型号 BS80A 额定功率 80W 额定阻抗 8 频率范围 48Hz 20KHz 灵 敏 度 94dB 重 量 10Kg 尺寸 宽 高 深 463 280 343mm 十 指向性麦克风十 指向性麦克风 频率范围 40 18000 Hz 灵敏度 35dB 18mV Pa 指向性 超窄指向 拾音角度 100 最大声压级 132dB 阻抗 200 工作电压 3V 48V 信噪比 70 dB 9 十一 十一 TH 5070ATH 5070A 型型 多媒体钢制讲台多媒体钢制讲台 此款多媒体钢制讲台采用左右平推型结构 材料选用优质冷轧钢板 表面经酸洗处理 磷化防腐防 锈后静电喷塑 表面磨沙效果 外形美观大方实用 防盗性能好 占用空间小 一把锁控制 产品规格 长 深 高 1400 mm 730 mm 980 mm 材料 采用 0 8 1 2mm 优质冷轧钢板 十二 自动编辑工作站 计算机 十二 自动编辑工作站 计算机 Intel 酷睿 2 双核 E7500 主频 2 93G 二级缓存 3MB 总线频率 1066MHz 内存 DDR 2 800MHz 2GB 单条 Q45 主板 硬盘 SATA 320GB 7200RPM 独立显卡 9500GT 512M 128bit 液晶显示器 17 寸 声卡集成 网卡 10 100 100M DVD 刻录光驱 网络同传功能 硬盘还原保护 立式机箱 防水 抗菌键盘 鼠标 USB 光电鼠标 十三 图形图像工作站 计算机 十三 图形图像工作站 计算机 配置 INTEL Q9200 四核 2G 内存 320GB SATA 硬盘 7200RPM 1 个千兆网口 独立显卡 512M 显 存 声卡集成 键盘 鼠标 服务器架构 高稳定性 第四章第四章 系统软件组成系统软件组成 一 VGAVGA 采集模块采集模块 教师机电脑 VGA 屏幕采集 VGA 采集分辨率达到 1280 1024 25 帧 秒 图像基本无损耗 二 自动编辑模块自动编辑模块 自动编辑模块 软件实现 自动切换教师 学生 VGA 之间的画面 可以根据需求设置不同的切换策 略 自动导播 多个摄像机及 VGA 自动导播 不同的摄像机及 VGA 信号会自动输出及录制 策略编辑 可以根据用户需要 设置不同的编辑策略 录制策略 可以设置图形图像工作站以何种方式录制 录制暂停功能 上课过程中如出现意外情况 教师可以暂停录制 操作简单 教师只需输入教师名字及课件名称 然后按 开始上课 即可开始录制与直播 上课过 程无须任何人做任何干预 三 录制模块录制模块 支持四种录制模式 1 电影模式 ASF 2 多画面单文件模式 ASF 3 画中画模式 ASF 4 资源模式 H 264 10 可同时生成资源模式和任意一种 ASF 格式模式文件 多画面单文件模式 ASF 中要求教师画面 学生画面 VGA 画面能根据需要自动切换显示到主 画面中 资源模式及标准 ASF 模式下具备 PPT 目录自动索引功能 高帧率录制 要求能在 300kbps 下能达到 27 帧 秒 500kbps 下能达到 30 帧 秒 四 系统管理模块四 系统管理模块 1 管理员可给不同的用户设置不同的用户名 口令以及权限 包括登录权限 接收直播权限 点 播权限及观看评语信息等权限 2 系统可对录制下来的课程资源按照院 系 学科 课程等进行分类 方便后期点播调用 同时 用户可根据讲课教师姓名 课程名称 章节索引名称等内容对资源进行关键字检索 能通过关 键字直接查找并播放相关章节的课程 五 五 B SB S 架构点播模块架构点播模块 课件播放 管理员 教师 学生在 PC 上能通过 WEB IE 浏览器进行多种形式的点播 收看者自 主缩放 切换画面 快进 快退课件 可以跨网段接收 可支持宽带 窄带等不同带宽 适应局域网 城域网 广域网的应用 第四章第四章 系统主要功能系统主要功能 一 录制模式一 录制模式 1 1 单文件录制 单文件录制 支持三种不同的 asf 单文件录制方式 即三画面模式 电影模式 画中画模式 通用的播放器及 非编软件均可以实现课程的播放及编辑 极大方便视频文件的传阅 a a 多画面单文件模式多画面单文件模式 教师在没有操作电脑时 主面画中显示的是教师 操作电脑时 主面画切换成电脑画面 教师操作电脑时的画面 教师没有操作电脑时的画面 学生问答问题时的画面 b b 电影模式电影模式 系统根据不同的上课状态选择最合适的画面进行录制 11 没有学生发言 教师也没有 有学生发言时系统录制的画面 教师操作电脑时系统录制的画面 操作电脑时系统录制的画面 c c 画中画画中画 系统根据不同的上课状态自动选择合适的主面画及画中画画面 教师操作电脑时系统录制的画面 教师没有操作电脑时 教师操作电脑并学生在发言时系统录制的画面 2 资资源模式源模式录录制 多文件 制 多文件 教师选择三画面模式 电影模式 画中画模式中的任意一种进行录制 同时可以选择同步以资源模式录 制 资源模式即每个画面成一个文件 通常包含三个文件 教师画面 学生画面及电脑画面 可播放时 双击教师画面 教师画面和电脑画面交换位置 也可以将任意一个画面放大到全屏观看 用户具有很强 的选择性 多文件多文件资资源模式源模式 二 自动跟踪教师拍摄二 自动跟踪教师拍摄 图像识别教师跟踪系统图像识别教师跟踪系统 12 通过图像分析识别教师所在位置 自动跟踪拍摄教师特写画面 当讲台附近有多人出现时候 系 统将采用中景拍摄 将整个讲台及黑板区域全部拍摄下来 教师离开讲台后 系统拍摄教室全景画面 图像识别跟踪优势 1 教师无须佩戴任何感应器即可达到自动跟踪的目的 声音采集可以采用指向性麦克风 2 不受光线的影响 即使教室内有阳光直射进来也不影响跟踪效果 3 当多人在讲台上时系统可自动切换到中景 讲台上的学生及教师都可以被拍摄下来 当讲 台上没有人时 自动拍摄全景画面 4 教师在小范围内走动时不会触发摄像机转动 使得观看画面者有较高的观看舒适性 图像识别教师跟踪系统示意图 13 自动跟踪摄像机可同时拍摄板书和电子白板内容 三 录播教室内的师生互动三 录播教室内的师生互动 无线按钮定位无线按钮定位 互动模块组成 高速球机 吸顶式拾音器 也可以使用无线麦克风 学生摇控器组成 使用 每两个学生共同使用一个遥控器 当学生发言时 学生按一下 开始发言 按键 镜头会 自动切换给学生 结束发言时 按 结束发言 同时图像切回到老师 学生回答问题时的画面 四 强大的直播功能四 强大的直播功能 a 直播与录制采用不同的压缩格式 直播采用 H 264 录制采用 MPEG4 asf 格式 以便用通用播 放器播放 14 b 直播采用 h 264 格式 同样带宽下 可比 MPEG4 图像质量提升图像质量提升 30 40 30 40 c 直播延时小于延时小于 0 60 6 秒秒 d 直播可支持双码流 即同一路图像可以发送两路清晰度不同的图像 带宽充足的用户可以连接 高清图像 带宽不足的用户可以连接普通图像 e 支持负载均衡功能 当用户数两达到数百上千时 我们可以架设多台流媒体服务器 自动给每 台服务器上均衡分配用户 f 支持 INTERNET 直播 采用 media player 播放 五 录制效果五 录制效果 不同学校和用户拥有不同的网络资源 所以系统为用户提供可以根据自己的实际情况 选择录制 效果的参数 码码流流45 分分钟钟占用硬占用硬盘盘空空间间帧帧率率分辨率分辨率 300k bit s99M27 帧 秒1024 768 400k bit s132M29 帧 秒1024 768 500k bit s165M30 帧 秒1024 768 900k bit s296M30 帧 秒1024 768 1M bit s337 5M30 帧 秒1024 768 2M bit s675M30 帧 秒 1024 768 1280 720 4M bit s1 35G30 帧 秒 1024 768 1280 720 计算方式 300Kbps 8 60 45 1024 99 87MB 帧率为实际帧率 采用 media player 统计的结果 系统使用易视最新研发的 Easi adv encoder 提高编码帧率 比同类产品获得更高的帧率 使得图像播放更加的流畅 说明 在 450kbps 1024 768 分辨率下 能达到 30 帧 秒 大部分厂家的产品只能达到 22 2