自动录播系统解决方案
录播系统解决方案
第一章 设计思想
为贯彻落实《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》提出的“构建利用信息化手段扩大优质教育资源覆盖面的有效机制，逐步缩小区域、城乡、校际差距”的战略部署，加快推进教育信息化工作，根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》《教育信息化十年发展规划 （2011-2020年）》进行工作部署。
为落实国家教育部提出的个性化资源共享要求，提高教师信息技术应用能力和水平，应该将优质教育资源全面共享并输送到网络资源平台。
为了建成国家教育资源公共服务平台与国家数字教育资源中心，形成数字教育资源市场化的汇聚和共享机制，应该实现海量校本资源的普遍共享，以实现网络学习互动在教育教学中的深入应用。
第二章 设计背景
现有的全自动录播系统存在价格高、方案复杂、维护困难、效果低、小范围、无法满足常态化教学的需求等问题。首先，早期的全自动录播方案在图像处理和图像跟踪技术上较为落后，需要通过采购更为高端的云台摄像机和更复杂的方案设计来弥补，极大的提高了购买价格和维护难度。其次，每个教室几十万、上百万的产品报价，让传统的全自动录播教室无法大规模安装实施，仅能配合国家“精品课程”的开展而小范围配备，无法满足学校内容的教育信息化需求。最后，传统的全自动录播教室需要有专门人员进行管理和控制，无法实现真正的常态化教学。
同样，第一、二代云录播系统也存在价格高、安装与施工复杂、维护困难等难题。首先，第一、二代云录播系统采用教室录制，并将摄像机和拾音器采集的庞大的数据流通过复杂的布线发送到控制中心，导致安装施工都需要专业施工队伍，并且容易出现故障带来维护上的难题；其次复杂的设备使系统设置和调试变得复杂，整体报价阻碍了教育资源的快速信息化。
全自动录播和云录播以及其他方式存储下来的大量教学资源，因为缺乏一套有效的资源管理平台，而只能堆积在学校硬盘或者老师的个人电脑上，无法实现资源共享，也不能为教学提供助力。
第三章 需求分析
国家从2000年初开始探讨教育资源的建设与共享，一直受到技术的局限而只能小范围互动和精品评比，无法建设真正的教育资源库。今年云计算、大数据等技术的实现，让“构建利用信息化手段扩大优质教育资源覆盖面的有效机制，逐步缩小区域、城乡、校际差 距”的战略部署”再次提上议程。视云微课云平台的资源管理模式允许多种渠道的课程资源上传，包括智能移动端、笔记本、第三代云录播以及基础性资源、校本资源和网络资源，真正实现教育资源的全面共享。
翻转课堂对于视云微课云平台建设提出了苛刻的要求，不但要求短小精悍，更要求在线辅导和互动。传统的录播教室单线程的模式已经无法满足这种需求，视云微课云平台的APP录课和笔记本录课以及微信点评等功能，让老师的录课、老师与学生的互动变得简单，而平台的微课编辑功能，能够实现真正意义上的翻转课堂。
在高等教育全球化、信息化和大众化的今天，中国正在致力于促进以学生为中心的教与学方式的转变，促进大规模在线教育背景下的教学、管理根本性变革。MOOCs将打破学校的“围墙”，全面推动学校优质教育资源的共享，大大增加公民接受优质教育的机会，为促进教育均衡与公平、提升教育质量提供帮助。技术上，学校的大规模网络开放课程（慕课）建设，要求采集到的教育课程音视频资源能够通过网络实现共享，学校的大量优质开放课程的网络化显得尤为重要；同时，对于录播教室和录播系统提出了更高的要求，点播、直播、互动和评论等功都能能够常态化使用。
教育部提出的到2015年，初步建立起丰富多样的优质数字教育资源， 实现包括基础性资源、个性化资源和校本资源在内的各级各类教育资源的普遍共享，并输送到全国具备网络教学条件的学校、班级，实现课堂教学的常态化、普遍性使用，让地处偏远、贫困地区的孩子能够就近接受良好的教育，初步实现教育均衡的阶段性目标，对新的教育信息化方案提出了更高的要求。
因此，我们公司根据当前和未来教学的发展需求，通过深入了解学校对于视频资源建设的意愿，以低投入、高实用的原则，凭借多年的教育信息化经验，结合自身强大的技术研发优势，推出视云微课云平台技术解决方案。
视云微课云平台是基于教育城域网络环境，构成具有区域性教学面向教育系统课程资源建设、网络教研、互动教学、教学巡查、微课程、远程教学等重要教学功能的系统设备，并支持跨网络的发布、直播、点播、互动、展示、记录、评价、交流、编辑、管理等多种功能，真正实现在网络环境下对优秀课堂的真实、全面、立体化的再现的辅助教学应用系统。
视云微课云平台是综合教室视频和屏幕的双重监控、视频课程的远程录制和集中管理、课堂内容的实时直播功能于一体的整体性方案，主要以云视频资源管理平台为核心，将完整的一体化形式展现给用户。系统设计上遵循统一的标准，真正以教学实用为目的，并汇集了大量的先进科技。
视云微课云平台具有开放性特点，能够兼容其他录播设备，同时产品可以自由的升级，此外，我们还为全系列产品提供统一的软件应用系统，使一体化教学新网络可以从容面对未来的需求变化。通过使用该系统，用户只需极少的资金和人力投入，就可以大面积进行网络课程资源建设，达到优质教育资源共享、提升课堂教学水平的目的。为学校的教学管理等工作提供现代化的工具，在有效控制成本与费用的同时极大的提高工作效率，成为学校信息化建设的重要组成部分。
视云微课云平台在教室端的设备，我们充分考虑整体成本和拍摄效果，采用一机位跟踪定位拍摄，跟踪采用非云台跟踪技术，通过全高清摄像机，就能够实现教室的跟踪定位拍摄，该技术为我公司独创技术，并且在很多教育系统应用，在视频录播采集方面，通过一台嵌入式录播导播一体机，实现教师特写、教师全景、学生特写、学生全景、板书的自动导播切换，无需后期编辑合成，直接生成电影模式的视频。
第二部分 整体方案描述
第一章 设计原则
视云录播系统设计经过与相关教育行业的专业人员进行交流和实践使用，根据产品使用特点及设备维护特点进行综合评估，本方案在设备选型均选择了经过社会广泛使用的成熟设备和技术，在系统整合上，重点突出了整个系统技术的先进性、系统架构的灵活性和可发展性、运行的稳定性和可靠性，同时又力求整个系统操作容易、便于维护、兼容性强，具有一定的开放性，系统设备的选型应遵循以下原则：
l 先进性
² 系统采用自主研发的新一代图像跟踪导播技术，采用非云台的高清摄像机进行跟踪（具有自主知识产权），不会出现类似云台停顿、不平滑的现象；系统能平滑、准确、快速、自然的完成场景跟踪和定位；
² 云录播跟踪主机采用嵌入式一体化设计，系统运行不受时间限制，可24小时全天运行；
² 平台具有丰富的功能模块，除了具备直播、录制、云录播、点播、互动、教研等基础模块外，还具备视频切片、添加字幕、自动转码、移动端APP软件等功能，能够满足一系列的教学活动；
² 随时随地录制上传，完全不受时间、地点等因素影响；可在教室、办公室、户外等场所录制上传；
² 运用国际领先的标准音视频编码技术，同时满足多格式封装、高清高质、高质底码等各种应用需求；率先将手动导播切换语言融入到云录播中，实现教学场景的完整完美真实记录。
l 实用性
² 支持目前流行的流媒体格式文件；
² 系统设计应符合工程的实际需要；
² 远程控制，可通过PC、移动终端等设备通过远程进行干预控制；
² 系统配置即强调先进性也要注重实用性，应注意系统配置的经济效益，达到综合平衡；
² 管理智能化、录播图像高清化、数据网络化、使用自动化，集中控制，方便操作，减少运营成本；
² 能够通过微信进行评课、互动交流；
l 灵活性
² 支持跨网段；
² 建构完全简单化，减少繁琐、复杂的中间架构；
² 支持手机、PC等各种终端观看；
² 系统简单安装布置，自动化程度高，使用方便，操作简单；
l 可靠性
² 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， 满足7×24小时工作要求；
² 各种终端控制的可靠性：可通过远端PC、移动终端进行控制；
² 各种控制方式的可靠性：可通过教室端WEB页面控制和录播系统端进行控制
² 控制方式的多样性：远端控制教室录制、停止、码流设置、导播切换、添加视频、片头片尾等功能；
² 系统故障率低，维护维修方便；
l 兼容性
² 系统建设具有良好的兼容性，录制格式的多样性将保证系统建设和现有的系统资源以及未来的资源格式需求，
² 直播系统与WINDOW操作系统无缝连接，支持各种PC浏览器终端、Andriod移动设备设备收看直播，无需安装专用播放插件。
² 录播系统可上传各种格式的视频文件，并将视频文件自动转码为流媒体格式。
² 兼容各种浏览器打开，包括火狐、IE、百度、搜狗等各种浏览器。
第二章 核心优势
u “接地气、易上手”是视云录播系统的最大优势，这主要得益于公司扎实的行业背景！
u 真正意义上的“云”架构！产品研发一直紧扣当今最前沿信息技术，从系统的管理到系统的应用来看，无处不“云”！
u 系统稳定、成本低、易实施，通过加大研发投入，实现技术的重大突破，从而降低成本，使系统架构简洁，容易实施。
u 多方式、多途径录制，快速构建个性化及校本教学资源。
u 图像跟踪及导播技术的应用，使得最终录制出来的视频资源质量不亚于全自动录播教室的效果。
u 系统适用范围广，适合高校、普教、企事业及政府机构，只要是有教与学关系存在的地方就会用到视云录播系统！
第三章 系统应用
3.1 完成区域内所有视频资源的录制与存储
3.2 完成教师教学的辅助应用
教师可以自己录像，课后观看、反思，云教室录制视频可以自动上传到教师自己的网络空间自由下载，也可以在微课平台方便的自我整理、分类，优质资源可经相关人员审核后进行资源汇集，教学管理人员进行教学评估、评比，使录播更常规地为教师专业素质发展做出贡献。
3.3 完成教学评估应用
利用视云视频录播，开展教育教研，是教师专业化发展的必由之路，是学校可持续发展的需要，是学校教学水平的主要标志。因此，利用网络开展教研活动，是录播应用的重要发展方向。
3.4 远程教学应用
随着网络技术的普及，学校也从单纯的教室课堂发展到了与网络课堂相结合的多模式教学活动。学生可通过录播系统进行课堂网络直播和课后点播，示范性教学、学生远程学习，远程互动教学等等。用户可以随时随地进行观摩、学习，不再受空间和时间的限制，搭建相互观摩、借鉴的网络平台，把教学资源推广到整个学校；
3.5 互动教学教研应用
实现、学校与学校、班级与班级、教师与教师之间的远程互动授课与实时交流；并提供互动交流评论界面，实现在线互动交流。
3.6 优质视频资源课程建设应用
在视云录播系统上完善优秀教学视频资源，丰富教育教学手段。建立起所际与学科相交，点与面相织，教科研人员、一线教师广泛参与的立体式庞大的视频教学、教研资源，给学生学习提供更多选择的机会，更具有针对性自主学习的途径。
3.7 对学校授课情况的督导巡查应用
实现对录播教室中教师、学生视频和屏幕的双重监控，并对授课情况进行督导、巡查，掌握所有教室的授课情况。
第四章 系统架构
4.1 整体架构
基于对项目背景和需求的分析，我们提出使用视云录播系统来满足客户的使用需求，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所内各电视直播，满足局域网用户实时实现教室转播与网络直播的意愿。为便于理解，系统工作原理如下图所示：
架构图图解：
由上图所示，本项目的设计充分考虑学校的需求，结合我司对本项目的需求分析，推荐采用视云录播系统、非云台跟踪录播教室等来满足客户需求。
视云云录播建设有基础层、核心层和应用层三个部分组成；
基础层:
实现学校教学资源的共享，由学校录播教室构成，另外学校原有的音视频资料及课件资源也是系统的重要基础；由基础层生成的各种数据及音视频资源传到学校的核心层相应的服务器及存储上。
核心层：
即录播系统管理平台，由录播系统管理平台对基础层的所有录播设备及所有的资源进行统一管理，并实现所有数据分类保存。本项目利用录播系统，把系统生成的资源进行分类和优化管理，把劣质的资源删除，保留优质的资源，并向平台申请提供本校区的优质课程视频资源；平台通过资源审核，把各所区上传的优质课堂资源优化整合，发布给其他所区，其他所区即可利用录播系统系统实现课堂直播观摩、远程互动教学、网络教研、课程点播点评、优质视频下载等活动来充实学校对优质教学资源的需求；
应用层：
既实现用户资源的访问，包括学校办公室及教室的直播点播，通过应用测各种设备，学生可以随时随地的学习，可以随时随地的与老师进行互动交流，能够大大提高教学效率，并且不受时间地点的限制，符合国家发展数字化的需要。
4.2 云录播教室端架构
学校的录播教室是作为系统的基础层建设。如果采用多机位云台跟踪的自动录播教室建设，会浪费大量的财力、人力和物力，管理起来非常麻烦，为了方便学校管理每个教室，我们研发出非云台录播教室，即每个教室安装3台高清非云台摄像机、音频采集设备和跟踪导录播一体机，即可实现多机位云台跟踪录播教室的所有功能，工程造价非常低，也便于学校的管理和维护。
目前，非云台跟踪系统是国内独创的先进技术，系统无需驱动控制摄像机云台即可实现跟踪控制。跟踪导录播软件通过画面分析和画面高分辨率的切割来实现。
图3.2-1
如上图3.2-1所示：录播教室内只要安装极少设备即可实现整个教室的跟踪、定位、录播、导播等功能。功能介绍如下：
① 多媒体录播交换服务器是整个录播教室的核心，能够智能分析整个教学场景，实现画面的自动切换、导播、录制、直播等功能，同时还具备画面视频输出显示功能，即通过HDMI/DVI高清视频输出，显示在大屏或者电视机上。
② 整个教学视频的录制画面均能够录制生成1080P的高清视频画面，完全满足高清观看的质量要求。
③ 录制生成的视频画面采用H.264编码方式，录制生成的视频格式为MP4格式，视频录制完成后，教师可以通过网络自动上传到学校的录播系统。
④ 跟踪导录播一体机具有本地高清画面录制，低码流网络传输的功能，即在高清画面录制完成后，系统会上传低码流的视频文件到录播管理平台，方便网络观看。
第五章 系统功能特点
5.1 极致简单
a. 架构简单：教室端只需一台多媒体录播交换服务器+摄像机+音频+授课电脑，就能实现自动录播，并能通过网络自动上传。
b. 设置简单：无需繁琐的系统设置，即装即用，其中教师跟踪设置只需划定一条跟踪线，无需其他过多设置。
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