常态化录播解决方案

第一章项目背景国家教育部为深入贯彻落实中央有关教育信息化的战略部署，完成《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》确定的教育信息化目标任务、全面深入推进“十三五”教育信息化工作，在《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见》中明确了以下内容：（1）积极推动管理平台与资源平台的深入应用与协同发展，不断扩大优质教育资源覆盖面，全面推进“优质资源班班通”；（2）继续推进“一师一优课，一课一名师”活动，鼓励教师利用信息技术创新教学模式，推动形成“课堂用、经常用、普遍用”的信息化教学新常态。第二章用户需求为更好地响应国家教育部关于教育信息化“十三五”规划的号召，全面深入推进区域、学校教育信息化发展工作，用户具体需求如下：【录播建设需求】现有教学视频资源不足，通过录播系统是解决快速创建教学视频资源的方式，但符合国家标准的录播教室较为紧缺。需要建设符合国家标准的录播教室，解决学校快速建设视频资源并形成优质教学资源库的难题。【资源管理与应用需求】基于录播教室建设的基础上，缺乏支撑视频资源管理与应用、优课评选、课例展示的本地化平台。需要建设一个教学视频应用云平台，汇聚分布于各录播教室的教学视频资源，形成优质教学资源库，实现资源共建共享的辐射示范作用。教学视频应用云平台需满足视频点播、直播等基本功能，视频资源按年级、科目进行颗粒度管理。【资源推送需求】学校需要通过教育信息技术实现校园文化的建设与传播，能够通过网络将直播节目、教育宣传视频、教学辅导视频、通知公告等推送到每个课室的显示设备中，并且资源的推送是有时间计划性的、根据各年级和班级有针对性的。各课室能够自动接收并播放统一推送的资源，无需人为干预，不影响正常的日常教学。【学校与家庭协同教育需求】现代教育不是一个孤立、封闭的过程，而是开放的、现实的、全方位的社会活动。前苏联苏霍姆林斯基曾说过：“教育的效果取决于学校家庭的一致性，如果没有这种一致性，学校的教学、教育就会像纸做的房子一样倒塌下来。”培养一个全面发展的优秀的孩子，需要学校、家庭和社会的共同努力，任何一方都不可能孤立地做好孩子的教育管理工作。如何高效快速的结合各方共同培养孩子，需要利用先进的管理沟通工具。【集控管理需求】大批量建设录播资源后，各录播系统分布部署于各个录播教室之中，需要建设集中管理中心并部署集控管理系统平台，对所有录播设备资源进行有效的集中管理。系统应考虑系统后期扩容性，能够由管理员自由增加配置新建的录播课室，将新建录播课室并入管理。管理员可通过集控管理系统能够实现在线监视、远程开关机等功能。第三章建设规划根据用户的教育资源现状及应用需求，我们规划进行以下部署建设：【优课资源制作系统】学校部署符合国家标准的高清录播系统。录播主机采用嵌入式架构，标准1U机架式设计；录播主机内置跟踪功能，不额外配置跟踪主机，支持智能图像识别跟踪技术，实现“一键式”全自动跟踪课堂教学录制；采用1080P高清摄像机进行课堂教学的拍摄；配置专业拾音话筒完成教学过程中教师和学生的声音采集；优课资源制作系统内置1T~2T的存储空间，满足日常教学视频录制的需求。【资源管理应用平台】管理中心部署平台服务器，安装教学平台软件。分布于各录播课室的视频资源能够自动上传到云平台中，亦可手动上传视频，平台实现对优质资源汇聚与统一管理、共享。构建视频应用服务，充分利用视频资源，提供视频点播、课堂直播等各种应用。构建视频管理服务，视频资源按年级、学科进行自动归类整合，提供视频检索功能。构建网络空间服务，校长、老师、学生均具有独立的学习空间，支持管理员自定义添加各种角色个人空间，打造“网络空间人人通”。【微媒体发布系统】学校部署微媒体发布服务器，安装微媒体发布系统，实现将优质资源、直播、通知公告对校园各课室的大屏一体机或连接电脑的显示设备进行强制性定时、定向推送。【集控系统建设】管理中心部署集控管理电脑，安装集控软件。通过集控管理系统完成对学校各录播系统的集中控制管理，实现督导巡课、教研听课、远程开关机管理等功能。第四章预期效果（1）录播应用常态化，快速建设教学资源建设完成全自动高清录播系统，建立完善的录播预约与免预约使用机制。全自动跟踪不影响老师的正常教学，老师“一键式”开启课堂录制，高清拍摄、专业音质采集与处理，对整个教学过程进行场景化记录。实现录播应用常态化，快速建设视频资源。录制的教学视频可通过U盘快速拷贝，或设置自动上传到应用云平台，为教学资源建设、评课活动等多种应用提供基础硬件支撑。（2）建设视频资源库，构建资源均衡共享模式平台实现对下辖所有优质教学视频资源的汇聚，通过对Windows、Android、IOS三大平台，PC、手机、平板三大终端的打通，构建基于互联网的优质教学资源共建共享模式，进一步为资源均衡起到促进作用。学生和老师可以通过平台进行资源点播学习、观看校内公开课和重要会议的直播活动、开展网络评课活动等等。（3）新媒体资源智能推送在校园文化视频资源建设的基础上，学校通过微媒体发布系统制定视频播放的时间列表，并向指定的年级、班级强制性推送校园新闻直播节目、专家访谈节目、校园文化宣传片、教学视频、校园通知公告等。（4）学校家庭无缝交流、协同培育打造学校与家庭之间无缝交流的互动平台，打破学校与家庭之间的隔阂，让家长和老师更加深入了解学生们的成长和学习情况。同时实现学生作业管理、成绩管理、在线请假、在线聊天、在线学习等应用服务。为学校与家庭共同培育出一个优秀人才提供完善的平台支撑。（5）录播资源分布部署，集中管理实现录播系统分布部署、集中管理。管理员可通过集控系统实现对下辖各录播系统的权限管理、配置管理和设备远程开关机等操作；领导在区教育局管理中心能对每个录播教室进行巡课，随时监督教学过程；教研员能对各学科进行听课，实时点评课堂并督促教学质量提升。第五章方案特色5.1.软硬件全嵌入式设计高清录播主机采用软硬件全嵌入式架构设计。高稳定性、低功耗、基于Linux系统免受病毒入侵困扰。5.2.简单操作，轻松录制录播跟踪一体化设计，强大的智能图像识别跟踪能力，实现教师和学生的全自动跟踪拍摄。配合定制的控制面板，教师可实现“一键式”课堂教学视频录制。5.3.本地导播与网络导播录播主机内嵌导播管理系统，提供满足课程录制功能的导播操作平台，同时支持本地导播模式和B/S远程网络导播两种导播模式。5.4.多流同步录制支持电影模式和资源模式同步录制。既可录制在全自动跟踪或手动导播模式下各画面自由切换、组合的电影模式视频；也可把教师、学生各路视频信号进行独立同步录制，生成标准化的高清流媒体文件，为后期非编提供编辑素材。5.5.摄像机一线通告别繁琐多线的时代，只需要一条标准的SDI线，即可实现录播主机与摄像机之间的音视频信号传输、控制信号传输以及对摄像机PoC供电，大大减轻安装工程量；同时无需部署专门的供电线路，减少安全隐患。5.6.云聚合应用技术教学视频应用云平台基于云架构设计的视频服务聚合技术，能将分散在各个教室的录播系统，所有底层视频传输服务进行聚合，统一由云平台进行视频服务，用户可通过Windows、Android、IOS三大平台进行访问。5.7.多终端支持实现跨平台访问，不仅适用于windows，Android、iOS均完美支持，提供专属移动客户端APP程序，可通过APPstore等应用网站可进行免费下载。用户可在手机、平板电脑等移动设备通过浏览器进行访问学习。第六章方案设计6.1.整体设计录播系统整体设计涵盖“建设”、“应用”与“管理”三个方面的服务。资源建设是整个系统设计的基础，通过建设录播系统打造视频录制需求的硬件支撑。每套录播系统独立部署于每间录播教室，录播系统之间的运作相互独立、互不冲突。每间录播教室录制的教学视频资源保存在对应录播主机的内置存储空间中，管理员可单独对每间录播教室进行电源控制、远程导播、登录权限等管理。随着时间的推移，录制的教学视频资源逐渐增加，分散于各录播教室的视频资源必然需要一个完整的平台对其进行整合管理，并提供配套的应用服务。各录播教室的教学视频资源与教学视频应用云平台之间建立无缝对接机制，能够通过协议磋商在录播系统空闲时间自动向平台推送视频资源。教学视频应用云平台能够在接收到视频资源后根据视频的定义信息自动将视频按年级、科目等进行归类，同时提供视频资源点播、视频直播等多种应用服务。录播教室数量的增加带来系统与设备管理的困扰，集控管理系统应运而生。每套录播系统均与集控管理系统实现对接，并向集控系统发送音视频信号的同时接收控制指令。管理人员通过集控管理系统，基于网络技术的应用，实现对前端各个录播教室进行实时监控、远程设备开关机等管理。图表1整体设计图6.2.精品录播系统6.2.1.系统介绍录播系统成为解决大批量教学资源专业制作的最有效工具。传统肩扛手推的视频拍摄方式需耗费大量人力和时间，更妨碍了师生的正常教学。现在，运用录播系统的力量，在课堂常态化教学的同时就可以完成课堂的全过程实况拍摄，0人工投入也可以做出媲美专业摄像师的精品教学视频。高清录播系统主要由视频采集系统、音频采集与处理系统、跟踪系统和导播系统组成。高清录播系统凭借强大的图像识别跟踪技术，师生无须佩戴任何设备，可以按照授课逻辑自主对老师行为、学生行为、电脑画面进行跟踪拍摄，并自动制成优质的教学视频，真实记录整个教学过程，给视频观看者置身真实授课现场的完美体验。高清智能录播一体机采用嵌入式架构设计，支持4路本地1080P高清视频信号和1路VGA/HDMI信号的同步采集，视频编码采用目前国际上领先的H.264HighProfile高清编码方式，音频编码采用AAC高清音频编码方式，正由于采用了这些优秀的编码算法，让AVA全高清智能录播一体机可以轻松获得纤毫毕现的细腻画质，丰富绝伦的图像细节。图表2标准录播教室效果图6.2.2.架构设计标准录播系统主要由录播图像采集子系统、图像跟踪子系统、数字音频处理子系统、导播子系统及电源控制子系统组成。系统拓扑图如下图所示。图表3标准录播系统拓扑图6.2.3.互动系统整体设计在基于录播系统的基础上将全自动录播系统与互动系统进行深入融合，打造“视频录制+自动跟踪+互动终端”一体化设计的全新交互录播主机，任何互动录播课室均可发起互动教学活动。互动教学教研系统采用一个平台多种应用的原则，依托城域网为载体，能够实现跨班级、跨校区、跨区域互动教学，区教育局、区中心校远程互动教学、名师教学录制与直播、名师教学资源共享、跨区域教学合作/学术交流、创新教学模式和听课模式、教学点互动授课、视频会议、培训会议等多种应用。互动过程中可自由进行互动布局切换，进行互动发言、课件共享等。同时通过录播系统将互动教学过程同步录制下来，供老师和学生课后点播。学校老师在进行本地教学的同时进行隔空远程授课，使远端教学点学生和本课室学生共同上一节课，能轻松将区域中心学校优秀资源大范围辐射，帮助教育资源匮乏的地区开起各种课程。通过互动录播系统，各教育局领导、教研员即可远程加入互动会议，实现对正在上课远端课室进行远程教研听课、课程教学点评。教研员与互动课室师生之间可进行实时音视频互动交流。构建最全面的视频应用服务。通过建设视频资源应用云平台可将分散于各录播课室的视频资源进行云聚合，将各资源进行多维度规整。基于优质课程资源通过云平台可进行各种功能应用，包括课程直播、资源点播、互动教学教研、在线评课等。图表1互动教学教研整体设计示意图6.2.4.视频采集系统构建常态化录播系统。通过该系统的搭建，能智能实现课堂实况自动拍摄的功能，真实完整还原教师讲解、学生听课、提问等各个环节的授课情况。常态化教室构建简单，能将日常的教师授课高效优质录制。系统采用四台高清摄像机，拍摄老师画面与学生画面并传输到录播主机，同时接入老师电脑信号，经导播控制平台进行自动/手动导播处理，实现高清图像视频的录制。采用PoC高清云台摄像机，录播跟踪一体机支持PoC供电协议。PoC高清云台摄像机只需一条标准SDI线连接录播主机，即可完成视频信号、控制信号的传输以及设备供电，大大减轻安