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北京文香录播方案
来源: | 作者:yjh0832 | 发布时间: 2016-04-07 | 1836 次浏览 | 分享到:

录播系统方案设计

1.1系统描述


    本方案拟建一间全自动录播教室,由主播室和控制室组成。主播室选用国内主流的硬件产品,保证可迅速适应网络视频应用的需求,在教室的前端可配备一台液晶显示器及教师计算机,便于教师授课时操作相关课程内容。通过4台高清摄像机,分别负责对教师中景、远景的跟踪拍摄;学生全景、学生特写镜头的拍摄及板书特写的拍摄。摄像机采集的视频信号通过嵌入式导播一体机完成导播,录制,直播等所有功能。声音通过拾音器的采集经智能混音器把音频信号输送给嵌入式导播一体机,保证声音真实展现课堂场景。控制室主要存放嵌入式导播一体机、全自动图像跟踪系统、智能混音器、等硬件设备,同时预留软、硬件的升级换代接口,为前端的音视频设备提供互联手段,最后经由中控系统把信号源有机结合起来,实现教学实况录制、音视频同步直播,以达到远程听课教学的需要。同时配合文香云录播系统也可实时地转播到校园网或互联网上,以供学校教学观摩,开展智能化,全交互,网络化教学。

1.1.1拓扑结构

主要设备包括:录播主机,图像跟踪主机,数字音频处理器,拍摄摄像机*4,图像跟踪定位摄像机*3,拾音话筒*6,中控面板,电源控制器。

录播系统主要体现在对录播图像和对录播制作的更高要求,由广播级高清摄像机和全高清录播主机组成的录播图像系统并与图像跟踪主机、数字音频处理器及系统电源管理器组成录播系统。

    3台高清摄像机把拍摄到高清图像输入到录播主机,并结合课件PC图像一起经导播控制平台对5路图像信号进行自动/手动导播处理,实现对高清图像视频进行录制和直播。

    3台图像跟踪摄像机所拍摄的画面作为图像定位信号连接到跟踪主机,通过跟踪主机分析处理,向录播主机输出控制和拍摄摄像机发出控制指令,从而实现摄像机跟踪拍摄和图像切换功能。

    教师和学生的语音信号通过领夹话筒和吊顶拾音话筒拾取,输入到数字音频矩阵处理器,通过均衡、降噪和混音等处理,输出1路立体声音频,1路向录播主机提供录音信号,另1路可作为现场扩音。

    最终所有的视、音频均传送到录播主机中进行编码处理,可通过平台进行实时点播。同时会生成标准MP4文件,保存在录播主机中,供后期再次编辑或上传到平台进行点播。

1.1.2 技术优势

Ø  稳定高效的嵌入式录播一体机

    嵌入式录播一体机作为文香高清录播系统的子系统,采用了全嵌入式架构设计。独立板卡集成SDI转换模块,VGA转换模块,VGAHDMI输出模块,音视频编解码DPS模块,高性能逻辑处理器等多个复杂模块,整体化程度高。嵌入式一体机可以同时处理41080P的高清视频,并且具有直播,点播预览,板书清晰化,自动模拟跟踪等独特功能。

Ø  功能强大的自动跟踪系统

    文香高清录播系统还包含全自动图像跟踪系统,其应用机器视觉技术,自动控制云台摄像机跟踪拍摄教师,自动定位起立回答问题的学生,自动拍摄教师板书书写。整套系统无需人工干预,教师和学生都不需要佩戴辅助设备,方便教学的同时,实现了录制的常态化教学,极大的提高录课效率的同时提高了视频教学质量。

Ø  安装维护简单灵活

    嵌入式的硬件设计,B/S架构和本地界面两种操作界面,加上简单的软件设置流程,使得录播一体机的安装调试更简便灵活。支持远程升级的嵌入式导播一体机,也使得系统能随时获取最新功能。

Ø  完善的平台功能

    依托“文香云录播系统”提供的强大多媒体服务功能和完整平台功能。学校管理者可以更有效地将录播系统利用起来,及时地将录制的优秀课件传播分享。

Ø  专业的定制服务优势

    依托后台架构的高扩展性和优秀的人员服务,将为您提供优质的定制服务。我们所提供的定制服务不是单纯的模板嵌套,而是根据客户自身的特点和要求,量身定做符合客户需求的系统。凭长期客户服务的经验,造就了我们的研发团队能够充分理解客户的需求,从而可以站在客户的角度开展设计研发工作。

Ø  专业的流程保障优势

    工程初期,专业的工程人员将针对客户系统使用环境、预期达到目的、技术实施、后期维护等细节进行详细的调研,并根据客户实际需求进行安装调试。

    到使用期之前,公司拥有强大的技术支持团队,对工作人员进行专业细致的培训,并提供远程答疑以及故障解除等跟踪式服务。

1.2录播前端组成

1.2.1高清录播子系统

    录播主机采用高度集成式整体嵌入架构, 稳定可靠、操作便捷,硬件结构精简美观,同时集数据采集、视音频编码、支撑软件平台的内嵌(录播系统软件)、数据处理发布、存储、应用管理于一体。

1.2.1.1物理接口

    4路高清视频同时处理性能稳定, 1U超薄设计,可同时支持4HD-SDI视频输入,1路网络高清视频输入, 1VGA网络采集;1路音频输入,2路视频输出,1路音频输出。

1.2.1.2导播模块

1)B/S导播模式

 

 

 

 

2)、本地导播模式

2.2.1.3直播模块

2.2.1.4录制模块

2.2.1.5编辑模块

1)、片头片尾

2)、字幕LOGO

1.2.2图像跟踪子系统

图像行为分析系统是实现全自动录播的核心模块。系统采用全自动智能拟人工拍摄,授课老师、学生无需佩戴任何跟踪设备,整个拍摄过程无需人工干涉。

系统采用独创的人体行为分析、二位立体空间(专利技术)定位和摄像跟踪技术,根据常态化课堂教学的行为,采用机器学习的高级决策方式,分别从目标追踪识别、运动预测模型、目标自动聚类识别、人体姿势分析、人脸识别、景深检测、图像重建等多种图像分析手段进行智能判别,实时控制摄像设备对各种教学场景进行合理有效平滑的拍摄,完整的记录整个教学活动过程。

 

1. 多模块智能分析系统

系统实现对教师区、学生区、板书区等多个应用场景进行模块化智能分析,并控制摄像设备进行自动化拟人摄像。

2. 先进的智能图像分析技术

教师无需佩戴任何定位装置,不受光线、声音、电磁等外在环境影响,这种方式技术最先进,对人体健康不会产生影响。采用HOGoverlapping histogram of oriented gradients)、多级金字塔(multi-resolution pyramid)、人脸追踪(face tracking)、kalman运动预测模型、SVM(support vector machine)等先进技术实现人物精确定位检测。

3. 先进的全面防抖动技术

在拥有宽场景画面防抖技术的同时,支持创新的窄场景画面防抖技术

 = 1 * GB3 宽场景画面防抖技术:可对教师在某个自定义的数值范围内的移动进行忽略,保持摄像机固定拍摄,以保证画面的流畅及稳定,避免出现画面跳动、遥移等现象

 = 2 * GB3 窄场景画面防抖技术:在1.82.4米的窄场景中,在03m/s的移动速度下,人物精确跟踪,不抖动,不丢失。并在精确跟踪教师的同时,完全避免大幅度肢体动作造成的镜头抖动问题,解决了多年的业界难题,实现该领域的一个重要突破。

             

4. 控制系统数学建模

采用非线性速度自适应控制系统,保证拍摄灵敏度、平滑度、柔和度、精确度更趋近于手工拍摄。

5. 支持多级全自动缩放取景拍摄模式:

 = 1 * GB3 教师图像行为分析:当教师在讲台区域快速走动时,系统会自动以全景进行拍摄,避免快速移动镜头的晃动感;当教师在讲台区域一般走动时,系统会自动以中景进行跟踪拍摄,有效记录教师教学行为;当教师停止走动或板书时,摄像机会自动以特写方式进行拍摄;当学生走上讲台与教师进行互动时,摄像机会自动拉伸镜头,全景拍摄学生与教师。

 = 2 * GB3 学生图像行为分析:采用二位识别方式,分别判断学生起立动作和学生身高进行综合分析进行准确定位,真正达到误判。单个学生站起时,采用近景拍摄,多个学生站起时,采用全景拍摄。

 = 3 * GB3 板书行为分析:系统自动识别教师板书行为,并以板书画面为中心以近景特写方式进行拍摄,摄像定位精确,拍摄画片清晰、连续、无抖动。

6. 良好地系统交互性

根据复杂的教室环境,系统可以设定不规则拍摄禁区,避免无效场景摄录。

7. 抗干扰能力

系统不受窗帘、灯光、阳光、等光线变化的影响;

8. 部署简单

安装部署图像跟踪系统,只需要在教室的几个不同位置安装摄像机即可,对安装位置没有精确要求,部署简单省时。

9. 稳定的教师定位

图像跟踪系统中的图像分析系统,采用最先进人体目标识别技术及人体行为动作分析技术,极大的提高了教师跟踪的准确性,完全避免了由于教师肢体动作引起的定位不准等情况。

10. 绿色的实现方式

图像跟踪系统在分析可见光原始图像时,不采用超声波或红外技术,实现方式节能环保,同时不会对健康有任何损害。

11. 高适用性

图像跟踪系统可以安装在包括阶梯教室在内的任何种类的教室中。

12. 学生定位抗干扰能力强

图像跟踪系统利用最先进的人体行为分析技术,准确识别起立动作,有效屏蔽学生屈伸,挥手等干扰动作,极大的提高了识别准确性。

13. 人工智能的云台控制策略

录制完整的教学过程不能完全依靠图像分析系统的结果。例如学生的起立不一定是要回答问题,教师和学生的交互交流有时也不需要学生起立。课堂的环境丰富复杂,不能完全靠学生和教室的行为动作做拍摄依据。云台控制系统,依据图像定位系统的结果,结合用户的拍摄需求,在上课过程中智能调整拍摄策略,完整拍摄整个教学过程,尽可能的接近人工拍摄的效果。

2.2.3数字音频处理子系统

音频系统组成

第三章 视频资源管理平台

2.1系统概述

    教学视频资源是云教研应用的基础资源,中庆数字资源云以区域原有教学资源和录播教室实录资源为依托,以教师个人空间、教师协作组的建设机制带动区域内优质教育资源的积累。构建一个动态生成的个人→学校→区域等多级特色教育资源云。在资源建设上倡导“人人既是资源创建者,亦是资源使用者”的共建共享建设机制。资源的生成是动态的、持续不短的、从而得到具有使用意义的原创资源并形成资源云。

 

2.2平台特点

   用户体验的UI设计:平台基于B/S架构设计,使用浏览器即可访问。UI设计更是考虑众多用户的操作习惯进行设计,易操作、易上手。

多流资源模式播放:在播放普通的单视频课程的基础上,系统提供了三分屏课件供用户在线学习,三分屏课件可以包括教师视频,学生视频,教学文档视频等。由于三分屏课件是老师视频讲授同步配合PowerPoint文稿,因此教学效果非常接近现场授课。

 

S-T行为分析模块:采用国际国内较为成熟的弗兰德斯行为分析,自动获取课堂视频的教学行为数据,形成曲线数据图表。通过曲线图表直观表现,为评课专家的教学行为分析提供客观数据。

 

个人云空间:经过注册或者后台管理员发放登陆账号密码,用户登录后可以进入专属自己的个人空间。

    视频直播模块:基于IE门户网站直播,无需登录、预约即可浏览。可直播路数根据服务器与网络带宽自行设置。

    权限控制管理:根据不同角色的操作习惯,不同用户设定不同的个人空间,对应不同的功能模块,方便用户使用。

多终端学习:平台支持在WindowsiOSAndroid等系统的设备进行学习,真正实现随时随地多终端学习。

 

视频点播管理:以多种维度将所有视频文件进行归类,有条不紊,方便用户进行点播。

  精准微内容检索:平台内置搜索引擎,输入相应信息,平台中相关的教学视频、知识点等一览无遗。

 

2.3、平台功能

2.3.1资源目录管理

2.3.2课程资源直播

2.3.3课程资源点播

2.3.4微课专辑

2.3.5校长在线评估