学校智能录播教室系统方案设计

龚进明

常熟理工学院，江苏 常熟 215500

1 学校智能录播教室系统总体要求

学校智能录播教室系统要求建设一个实用的多媒体全自动智能录播教室，并提供精品课件制作和多功能多媒体教学智能录播功能，其目的是在学校现有规划多媒体教室基础上建立多功能多媒体全自动录播及教学技能实训中心，它可方便地将本校各类教师在现有多媒体自然教室环境下授课现场的视频、音频、讲稿和授课者屏幕操作（VGA）等自动录制成一个完全同步、完整的多媒体课件。

多功能智能录播教室应具有全自动跟踪功能，支持外接摄像机以方便专门人员采集高标准的录制效果，在系统的安全性和稳定性确定的情况下必须具备以下几个功能：精品课程制作；观摩授课的自动录播；多媒体演／录播应用功能；网络广播和点播应用；网络数字化微格教室功能。

2 学校智能录播教室系统拓扑设计

学校智能录播教室系统不改变教师和学生的上课习惯，系统通过录播主机将授课老师的讲稿（包括文字、图片、动画、声音、板书）与授课现场录下的影像，实现自动实时和手动切换两种模式合成同步多画面多媒体课件制作功能；基于网络，系统实现在校园网上的点播和同步直播，可实时在线和网上点播时进行点评。系统拓扑设计如下：

3 系统设备功能及技术要求

3.1 信号实时采集

1）多路视频信号的实时采集：包括一个录播教室同时安排3个全自动跟踪的固定安装的云台摄像机；3个对应兼容的手动控制的摄像机，其它视频信号的采集（DVD、电子白板等）。

2）高质量VGA信号传输：Powerpoint等电子讲义直接以纯硬件VGA画面实时采集压缩并获取，图像分辨率（640x480～800x600～1024x768 分辨率／ 4FPS～25FPS 帧率）。

3）声音的采集：为了保证录制课件的效果，要保证录制声音清晰，抑制回声啸叫，有降噪处理，只拾取有效的声音信号，教室中其他的干扰噪音等都将被自动过滤，从而有效的保证现场直播或后期回放的声音效果，以保证录制课件的效果，保证声音的完美采集。

3.2 多媒体教学实录

系统不仅可以按多媒体授课时实际发生的时间顺序，真实记录全过程、全场景的课堂实况(支持同时多屏录制的课件模式/选择单屏录制的电影模式)，实时直播的内容包括教师场景、学生场景和课件场景等，而且授课完毕后，视频、音频、老师的讲稿和现场操作等自动录制成一个完全同步的、完整的多媒体课件，整个过程必须在无人工干预的情况下自动进行。

系统配置1路VGA接口、4路视频复合接口，实现单/二/三/四屏同步实时录播功能，支持以下五种同步录制模式：

视频1＋视频2＋VGA三屏模式；

视频1＋视频2＋视频3三屏模式；

视频1/视频2/视频3＋VGA切换二屏模式；

视频1＋视频2＋视频3＋VGA四屏模式；

视频1/视频2/视频3/VGA切换单屏模式。

3.3 精品课程录播

主系统控制界面能同时预监至少3个摄像机视频（演讲/板书视频、学生视频和全景视频）、1路VGA视频，以及2路静止画面，同时还能监视到输出视频，输出视频由系统智能选择，输出并生成多画面和单画面选择的满足精品课程要求的视频流文件，系统也支持手动多摄像机位同步切换。

系统在进行切换单流实时录播（分辨率720x576@25fps）过程中，同时支持视频1 + 视频2+VGA三屏同步录制和直播输出，分辨率满足视频（720x576@25fps）/VGA(1024x768@25fps)，生成3个独立的视频文件，满足流媒体WMV标准格式，作为原始素材保存，为后期编辑提供素材。整个过程能够在网上进行直播，或者录播，并且所录制的“精品课件”可自动发布成WMV/VCD/DVD格式供直接播放。

系统除了支持全自动摄像机云台控制和场景切换工作模式之外，在对精品课程有更高要求时，还支持手动/半自动摄像机云台控制工作模式。根据教室的光线不同，还要求支持手动方式的聚焦和曝光控制。

3.4 演讲和板书自动跟踪拍摄和控制

该部分摄像机自动跟踪、录播录播教室上课情况，自动跟踪教师板书的位置，并且联动摄像机来清晰拍摄黑板的字迹，当教师使用PC操作时，教师在学生中演讲，以及学生回答问题时，系统能自动地控制切换拍摄。

3.5 课件后期编辑和精品制作

多媒体单画面视频流后期编辑工具软件，可以把生成的多画面同步的单个多媒体流文件通过可视化界面主动选择，最终生成单画面的视频流文件，并可自动发布成WMV/VCD/DVD格式，用于“精品课件”制作。

3.6 IP远程录播控制

当录播服务器工作时，授课老师可以在远程网络中使用软件实现远程的录播控制，支持录播信息输入、控制录制、直播、暂停和停止等。演讲完毕，授课老师可以在不需要专业技术人员的帮助下即时远程浏览和复制所录制的多媒体课件。

3.7 多媒体视频资源在线存储和应用管理

系统提供配置一套多媒体视频资源综合应用管理和服务软件（实现广播和点播功能），将录制好的多媒体会议视频资源，通过该软件进行发布，终端用户通过web页面访问所需的多媒体会议视频资源。系统平台支持B/S模式进行点播接收，支持Web方式进行管理，支持安全认证管理功能。功能实现模块化，扩展性好。

4 智能录播教室系统主要设备清单及推荐品牌

序号 设备名称规格型号与参数 数量 推荐品牌1机架式全自动录播服务器多媒体全自动录播服务器系统－机架式标准版套件：☆ 高性能机架式工业控制级录播服务器☆ 支持 单通道 高性能 VGA 视频采集☆ 支持 四通道 高性能 摄像机视频采集；1上海竟天、北京创新泰克iClass、上海景瑞Genedu 2全自动切换模式录制和直播系统支持全自动特技切换模式的多媒体实时录播系统，包含视频1／视频2／视频3／VGA／授课片头／授课片尾等多场景无缝切换式单场景视频授课实时录制和直播控制软件功能，可同时支持视频 1 + 视频 2 + 视频 3 + VGA 四屏同步资源模式的录制和直播输出，支持网络化远程控制，输出流媒体WMV标准格式。1上海竟天、北京创新泰克iClass、上海景瑞Genedu 3资源模式同步录制和直播支持资源模式的三屏/二屏同步多媒体教学课件的实时录制和直播软件，支持输出单文件流媒体WMV格式,支持网络化远程控制和无线遥控录播,1

4网络化远程控制软件网络化远程录播控制软件，支持多用户并发同步远程录播控制。 15 摄像机云台控制摄像机云台控制及定位软件，可以与“全自动切换模式的多媒体实时录播软件”，以及“资源模式的三屏/二屏同步多媒体教学课件的实时录制和直播软件”联动使用。16 精品课程编辑制作精品课程编辑制作软件,支持将二屏/三屏等课件同步转换成单屏的精品课件。17 多场景编辑软件单屏/二屏/三屏等课件多媒体视频同步后编软件(支持视频简单编辑功能，包括添加索引、内容剪辑、添加会议基本信息等)。18教师自动跟踪辅助系统讲台演讲/授课摄像机自动跟踪和视频自动切换辅助系统 19听课自动定位辅助系统听课摄像机自动定位辅助系统 110 云台摄像机311多媒体资源应用管理软件多媒体资源综合应用平台（Web版），支持全自动录播视频课件网上直播/点播应用112 调音台 4路立体声输入 113 媒体服务器用于存储、发布、web、数据库服务114 交互式电子白板操作灵敏度高，不受强光或强磁干扰，板体尺寸比例4:3,USB接口连接方式传输介质1

[1]邓文新.录播系统在精品课程教学录像制作中的应用研究.中国电化教育，2008（5）.

[2]张飞碧.全自动智能录播系统的架构分析.中国电化教育，2008（5）.

[3]冀燕丽，王玉清.高校精品课程制作中自动录播系统的设计与应用.中国现代教育装备，2009（14）.