第一章系统概述

随着多媒体和互联网等信息技术的发展，在《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》中，教育信息化已经被纳入到国家信息化整体发展战略中。同时，在教育部颁布的《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》中，也明确提出将“优质数字教育资源建设与共享行动”作为建设的重点内容。
多媒体技术与教育行业应用的重要结合与创新——教育录播系统已为广大教育机构所接收和认可，成为教育信息化建设的重要环节，通过录播系统自动化真实记录教学过程已成为教育信息化的重要环节。随着教育录播的进一步普及，针对不同应用场景，录播产品的定位和产品设计也有所区分，除了已广为所知的优质课程录播教室外，越来越多的学校开始建立常态录播教室，对大量课程的进行自动化、常态化录制，并将录制的课程视频用于教研学习、教师提升，进一步改善教育模式，改进教学培训方法及提高教学质量。特别的，为保证后期应用效果，常态录播对机位数、画面质量、课程导播质量有一定要求。
同时，需借助互联网手段实现教学资源的集中存储、管理、共享和发布，开展教育资源库建设，并进一步通过资源共享平台，满足Mooc、网络教研等各种教育业务应用的需求。

1.1 需求分析

面向日常教学课程录制和回放的常态录播系统，有下述建设需求。
第一，专业化。需要采用具有专业视音频质量的设备保证日常课程录制的质量满足后期教研学习的要求，避免采用监控级摄录设备；机位数量的部署也不可过于简单，至少应保证教师近景、教师全景、学生全景画面，以便真实反映教学场景，采用单机位多景别方式的录播设备是最优的选择，既可节约投资也可保证录制效果。
第二，自动化。考虑学校专业的拍摄和导播人员有限，而录制课程又较多，需保证录制出优质课程资源的前提下，实现对教师、学生、PPT、板书等机位的自动导播，真实完整的记录整个教学场景。
第三，高集成度。常态教室多为普通教室改造，空间有限又需保证正常教学人数，同时减少可能的故障点，需保证设备数量少，最好单机即可实现全部功能，这样也可节省校方投资。
第四，稳定可靠。考虑常态录播教室需满足至少5x8的长时间连续录制，应采用稳定可靠的录播系统，设备应采用品牌计算机平台保证系统的安全稳定，减少维护工作量。
第五，统一发布。随着课程录制建设，亟需实现学校级乃至区域化的教育资源统筹管理，实现以教学视频为核心的大规模教育资源存储、管理和共享，并进一步通过资源共享平台，满足Mooc、网络教研等各种教育业务应用的需求。
所以，对于录播系统的建设需要综合考虑上述目标和方向，并进行统筹安排，分部实施。

1.2 系统建设内容

在充分理解和分析用户需求后，录播系统公司推出了常态教学录播解决方案，可以满足学校日常教学课程录制、微格教学、资源管理的需求。系统将建设下述内容：
1.    建立常态录播系统，满足数字校园建设中教室、会议室、晚会现场、演播室等不同应用场景的录播需求。
1）具备专业的画面质量，能够满足课程回放观摩的需要
2）具备3个以上机位，支持单机位多景别最优
3）具备专业的导播切换策略，可以在无人工干预的情况下，实现能真实全面反映教学场景的课程录制
4）可实时添加片头片尾、切换特技、字幕的功能，实现同步输出成片；
5）具有双码流录制功能，实现高码流归档、低码流在线发布；
6）操作简单易学，符合Windows应用程序操作习惯
 
2.    建立专业非线性编辑机房，实现重要课程的精细剪辑和效果包装。
3.    实现多媒体资料的共享，包括软硬件的兼容共享和互联网平台的网络共享。
 

1.3 系统应用场景

本方案可用于需要计划开展或扩充或更新优质课录播设备的各类中小学、大学和职业技能培训学校。该方案适用于多种应用场景，包括：
1.  教学课堂录制
课堂教学是教育中的核心部分，是培养学生科学文化知识和能力的最有效手段。真实、全面、有效地记录课堂教学的过程，形成能够保存并再利用的视音频资料。
2.  微格教学应用
微格教学是一种由美国斯坦福大学艾伦（D.Allen）教授等人创立的利用现代化教学技术培训师范生和在职教师教学技能的系统方法，在装有电视摄像、录像系统借助多媒体视音频技术进行技能训练和教学研究的教学环境中完成。微格教学以10人左右的少量受训者和10至15分钟的短时课程为特点，要求将某个教学环节完整呈现并且使受训者完全理解，由指导教师和受训者一起观看录制的视频，共同分析优缺点，反复总结和训练，真正提高教学能力、掌握教学技能。微格教学技术自诞生后，得到了迅速推广和应用，特别是受到师范教育界的重视，在我国各类师范院校中，几乎都已经开展了微格教学，此外，在我国其他高等院校（如体育、音乐类）中也相继开展了微格教学的应用。微格教学已经发展为中小学和其他培训机构教学质量检测的一种手段。微格教学的应用与研究工作正在兴起。通过录播系统集控录播系统，结合录播教室，可以轻松完成微格教学，课程录制质量有保障，远程即可录制与监看，自动跟踪学生记录互动场景，定时录制自由掌控时间。
3.  教育资源库建设
随着教育信息化的推进与发展，数字化教学资源不断积累，学校需要采用专门的软件与设备实现教育资源库的建设，为开展网络教育和分享校际、区域资源奠定基础。录播教室的逐步普及，形成了海量的教学资源，需要为视频、文档等各类资源对象提供高效的存储管理。录播系统便携录播系统形成的课程视频资源，可以自动上传至录播系统资源平台，完成教育资源库建设的任务。

第二章系统方案设计

本方案整体系统可分为常态录播子系统、非编工作站、中心机房三部分。

常态录播教室设备，包括常态录播系统、拍摄摄像机、辅助摄像机、拾音混音设备、控制设备等，实现教学课程的自动化录播。
非编工作站实现对课程的精细编辑和效果包装。
中心机房，以教学资源平台为核心，实现录播资源自动上传后的统一管理和分享发布，以及其他教学应用，包括视频点播、在线直播、资源下载、师生互动等。

第三章常态化录播子系统

3.1  系统构成

常态录播系统以录播系统SoClass 常态录播产品为核心，主要包括录播设备、视频设备、音频设备和中控设备等。其中，
常态录播主机采用基于品牌工作站的录播主机，支持视频跟踪功能、导播功能、录制功能和直播功能的一体化集成应用，极大的简化了设备组成、降低了系统成本，提高设备使用便捷性，并且易于维护和管理。通过绑定专业摄像机、采用三机位多景别拍摄方案，录播设备可采集老师全景、老师近景、学生全景、教室全景以及学生全景等多个景别的实景画面，完成采集、编码等录制功能。集成的跟踪切换功能，通过多个辅助摄像机采集讲台区域、学生区域等教室关键位置的画面，基于图像分析技术，实现老师跟踪、学生跟踪、师生互动跟踪、PPT切换等丰富的智能跟踪功能，并融入录播系统独具特色的电视语言，以教学内容为核心，根据智能切换策略实现景别的自动切换。此外，在录播系统能够进行景别切换实现导播功能，能够添加字幕特技、片头片尾等完成简单的编辑功能。

视频系统主要包括专业高清摄像机，完成视频信号的采集，完整地记录实际教学课堂。
音频系统主要包括话筒、掉麦等拾音设备，完成音频频信号的采集，采集老师和学生的声音，真实还原完整的授课过程。
中控系统是远程控制的主要系统，方便老师通过讲台上的控制面板实现录制、暂停、停止等远程控制功能。

3.2  核心优势

n  广播级视音频板卡
采用国内顶级广播电视设备供应商中科大洋公司的广播级高清晰度视音频系列板卡RedBridge作为视频采集的硬件模块。此板卡采用国际最先进的软、硬件技术，全面支持高清格式并兼容标清，具有超强的稳定性，板卡上所有信号指标都达到国际先进水平，拥有国家广电总局质量检测报告，在各级电视台广泛应用，同时采用绿色环保设计，符合RoHS要求。

n  高系统集成度
录播主机支持视频跟踪功能、导播功能、录制功能和直播功能的一体化集成应用，极大的简化了设备组成、降低系统成本，提高设备使用便捷性，并且易于维护。
整个系统集成了高兼容性高稳定性的摄像设备、拾音混音设备，使得系统集成度进一步提高。
n  业内率先创造“电视语言切换策略”
将镜头表达规则与自动跟踪策略结合, 实现全景、教师、板书、学生、电子课件等
多镜头间准确化、合理化、自动化、智能化的镜头组接，将简单的课程实录升级为符合电视语言表达规范的电视节目级别的精品课。

n  智能图像分析技术
录播系统SoClass自动录播系统自主研发的智能图像分析技术，运用独立研发的视频捕捉分析跟踪技术，结合了动态帧间差分等多种图像分析算法及人脸检测、肤色识别等前沿技术手段，是目前国内最先进的图像跟踪技术之一，其身高识别、手势识别、激光笔识别等算法独具特色，使画面的导播切换更加准确和灵活。

n  兼容包装合成级非编*
兼容的U-EDIT广播级非线性编辑软件具备强大的后期编辑能力，除了制作各种精美的片头片尾、各种转场和视频特辑、广播级三维字幕等功能外，还可以解决录制过程中由于设备或者环境问题造成的问题视频，例如音频一键去噪、高精度调色工具修复色彩、视频锐化工具突出板书内容等。
 
n  自动上传资源平台
录制的课程资源可自动后台传递至SoResource资源平台*，该平台可提供丰富的教学资源共享、网络化教学管理等功能。平台基于Web平台，支持多终端访问。

3.3  产品特点

N+X智能多机位解决方案
目前行业内对多机位多景别的普遍解决方式是一个机位对应一个景别，不仅对摄像机的功能没有充分利用，而且带来投入成本的增加，性价比较低。
SoClass创造性地提出N+X概念，N代表机位数量，X代表景别种类，通过三机位或四机位即可支持六至七个景别，一个机位支持多种景别，主张在不增加机位的条件下追求景别种类的最大化，为用户提供高性价比方案。

 
电视语言（常态版）
率先提出 “电视语言切换策略”，将镜头表达规则与自动跟踪策略结合，实现全景、教师、学生、电子课件等多镜头间准确化、合理化、自动化、智能化的镜头组接，将简单的课程实录升级为符合电视语言表达规范的电视节目级别的精品课。

l  教师跟踪安全框策略
目前行业内对老师移动的跟踪方式普遍采用摇摄的方式，但是，由于云台的转动速度有限，当老师快速走动时会出现丢失目标的问题。录播系统教师安全框策略，基于图像分析技术，在教师特写镜头中虚拟出一个安全框，当老师左右走动在镜头中，走出安全框时，录播软件的最终输出画面立刻切换到教室全景，以一个针对老师比较大的景别完全展现出老师，当老师停止移动位置比较稳定后，自动切换到教师特写。
 
l  教师下讲台策略
l  教师学生区域跟踪策略
教学过程中教师经常会下讲台在学生区域内进行授课和互动，这时如果仅用教室全景来拍摄画面不但单调，而且容易遗漏精彩的互动环节。教师下讲台进入学生区域后先给学生全景画面，当教师在学生区域内没有小范围移动时，会调用学生近景镜头给教师的近景画面，整个过程镜头衔接合理，稳定。
l  师生互动策略
把电视语言和学生互动场景进行了有机结合，既能规避垃圾镜头的出现，又能最大程度地捕获到所有有价值的学生互动画面。当学生站立后，学生镜头跟踪，在稳定学生画面后，才将学生画面切换到输出画面。最终输出画面中，没有任何垃圾镜头和镜头推拉摇移甩的过程，整个切换过程稳定、流畅、一步到位。
将新闻直播领域的双视窗连线引入到自动录播系统中，在输出画面中可以同时看到老师画面和学生画面，让师生互动类场景更加完美。
 
l  多学生站立策略
首先创造性地支持多人站立框选定位技术，适用于三机位或四机位配置；并且支持多人站立框选定位策略与景别过度策略自定义选择，适用于四机位配置。将景别过度策略引入学生跟踪定位技术，当单个学生或多个学生站立时，先以教室全景过度，然后切换为学生近景，将学生站立的过程详细地展现，适用于四机位配置。
 
l  PPT切换策略
l  激光笔红点识别技术
点击鼠标或键盘来切换PPT是老师讲课的常规做法，此外，激光笔被越来越多的老师认可和使用，因为老师不再被限定在讲台的教师主机周围，授课更加自由和灵活。采用智能红点识别技术，当老师使用激光笔授课并在投影幕布上讲解PPT内容时，智能识别激光笔投向投影幕布的激光点，录播的最终输出画面自动切换到PPT镜头。
 
l  自动循环切换策略
自动循环切换是在没有任何互动事件发生时采用的策略。
针对单一画面长时间保持使课程枯燥单调的问题，采用自动循环切换策略。在采用三通道模板下，除了给老师镜头，还有学生镜头、教室全景和PPT镜头，而采用四通道模板下，除了以上这些镜头外，还包括学生全景镜头，从而使整个录制的课程显得更加丰富和完整。
循环切换策略中的镜头画面是可选的，可以根据需求调整循环切换中出现的画面；镜头顺序是可配的，可以根据需求改变循环切换中画面的顺序，也就是说可以对切换策略进行自定义，这样可以满足不同类型课程、不同老师的个性化录制要求。
 
l  片头循环切换策略
片头循环策略是在开始录制后自动添加的镜头切换策略，作为录制视频的片头场景。
为了在正式开始录课之前添加课堂环境作为片头场景，采用片头循环切换策略。在采用三通道模板下，老师镜头、学生镜头、教室全景和PPT镜头可供选择，而采用四通道模板下，除了以上这些镜头外，添加了学生全景镜头可供选择，多角度展现了课堂的实际环境，丰富了录制视频的内容。
片头循环策略中镜头画面、切换顺序和持续时间均可以根据实际需求定制，满足不同类型课程、不同老师的个性化录制要求。
 
l  复杂场景切换策略
复杂场景画面组接的好坏，是厂家对镜头理解能力高低的最直接体现。
结合教师跟踪安全框策略、师生互动策略、智能防频切策略、片头循环策略、自动循环切换策略以及学生上讲台等策略，当拍摄一个复杂场景时，最终的画面不会眼花缭乱，而是稳定顺畅的。
通过对电视语言的深刻理解和对摄像机的精准控制，保证了最终输出画面中没有推拉摇移镜头、没有频繁切换导致的垃圾镜头，给出的是稳定、流畅的画面。
 
l  智能防频切技术
从电视语言角度出发，重视并处理好录播产品中多个切换触发策略之间的冲突问题。避免了短镜头或者垃圾镜头的出现，不使镜头之间的切换频率过高。
防频切技术会贯穿整个课程的拍摄过程中，并且在机位越多、切换策略越复杂的自动系统中，越发重要，是不可忽视的镜头组接控制技术。
 
l  智能抗干扰技术
录播系统智能图像定位技术完全不受环境温度、风、声音等因素的干扰，基本不受环境正常光源的干扰，除此以外，录播系统智能图像定位技术还尤为重视教学场景中常规行为和非常规行为对跟踪拍摄效果的干扰，能自动分析出学生举手、学生上讲台、学生出教室、学生入教室与学生站立回答问题等之间的行为差别，避免了垃圾镜头的出现。
 
跟踪切换策略可配置，适应文史、理工、实验等不同课程的课件切换需要。
 
支持H.264 High-proflie高质量编码格式，更好的保证画面质量。
 
高画质低延时iVGA
系统提供了IVGA软采集方式，通过网线直连即实现录播主机与教师主机高速流畅通信，完成PPT等教师课件的视音频采集，视音频一线传输、具有低延时、高画质、画面连贯、长距离无衰减的特点。
 
多制式兼容
支持1080 50i\1080 25p\1080 30p\720 50p的高清录制，既保证高质量画面录制的需求，也满足学校对动作平滑、流畅的展现需求。
 
多种录制模式
l  支持手动、自动、半自动三种录制方法，可手动切换多路画面；
l  支持多模式同步录制，即电影模式与资源模式同时录制
l  录制通道数量、码率可调，支持多通道全高清画面录制（1920x1080 50i H.264 4M MP4）
l  支持电影模式、资源模式录制
l  支持双码流同步录制
l  具备磁盘剩余空间自动计算成可录制时间功能，可自定义硬盘报警机制
l  具备录制状态显示功能，能实时了解当前录制通道情况及格式分辨率
 
 
FTP自动上传，支持断点续传
后台自动按预设信息进行ftp上传，方便与资源平台对接
支持FTP断点续传，不惧断网、意外断电、异常死机
 
支持字幕叠加，包括跑马、滚屏、标版字等制作，并可将制作的字幕自定义为字幕模板直接在系统中调用
 
支持片头片尾支持自动增加视频或图片
 
支持实时创建场记信息
在教育录播中引入广电行业的场记信息，可自定义预设注释内容，实时打点和实时记录标记内容，后期导入U-edit非编之后，在自动生成的故事板上将自动记录每一个在录制过程中打的场记点，方便后期编辑，极大地提高了编辑效率。
 
支持广播级非线性编辑软件* 

支持U-EDIT广播级非线性编辑软件，具备包装合成级的后期编辑能力
n  可制作各种精美的片头片尾、各种转场和视频特辑、广播级三维字幕
n  一键式音画修正，解决录制过程中由于设备或者环境问题造成的问题视频，例如音频一键去噪、高精度调色工具修复色彩、视频锐化工具突出板书内容等。
 
*注：录播系统U-EDIT广播级非线性编辑软件需单独下单购买
 
自动后台上传至SoResource资源平台*
录播系统开放式教学平台是一个实现教学资源网络应用和服务的综合应用平台，通过网络建立一个教育资源共享和交流的环境，基于Web平台，支持课程检索、课程分类、在线直播、课件点播、课件下载、作业提交等丰富的基本资源共享功能。
 
*注：录播系统SoResource资源平台需单独下单购买
 
支持LED多功能计时器
LED计时器作为提示工具，可以方便老师把握课堂教育的时间。
LED计时器具有课前提示信息、正向计时和倒计时等功能，提供简单的配置方式设置倒计时时长，满足不同类型课程、不同老师的个性化录制要求。

 
认证和报告
u  获得中国国家版权局“计算机软件著作权登记证书”
u  具备国家软件评测中心出具的“软件产品登记测试报告”
u  RBIII-Server板卡具备国家广电总局检测报告
u  SoClass整机通过国家强制性产品认证（CCC），具备认证证书
u  入选中央电化教育馆 “数字校园综合解决方案”