全自动录播导播系统方案,自动导播系统cuepilot

('全自动导播系统设计方案XX网络技术有限公司1/45目录一、前言.................................................................41.1需求分析....................................................................41.2设计原则....................................................................51.3建设全自动录播系统的必要性........................................6二、系统整体介绍.......................................................72.1系统构成....................................................................72.2系统流程....................................................................82.3系统特色....................................................................82.3.1一体化................................................................82.3.2自动跟踪.............................................................92.3.3智能导播...........................................................10三、系统详细介绍.....................................................112.1跟踪子系统...............................................................112.1.1老师自动跟踪模块..............................................112.1.2学生自动跟踪模块..............................................112.1.3跟踪设备支持:....................................................122.2自动导播子系统.........................................................122.3手动导播子系统.........................................................132.3.1多信号源支持....................................................132.3.2多信号组合........................................................142/452.3.3片头片尾、字幕、logo.......................................142.4互动教学子系统.........................................................152.5资源管理（直播点播）平台.........................................15四、各应用介绍........................................................164.1自动录课室...............................................................164.1.1自动跟踪设备和布局..........................................174.1.2音频设备...........................................................184.1.3录课室系统设备连接方案.....................................193.2精品录课室...............................................................193.3大规模网络直播.........................................................203.4互动课堂..................................................................26五、XX科技VSmade系列硬件设备................................275.1XX科技VSmade全自动导播机....................................275.2高清视频摄像头(XX科技VS-HD820)............................305.3定位摄像头(XX科技VS-D80)......................................325.4指向性麦克风VS-680................................................335.5音频混音器（XX科技VS-HY800）..............................33六、方案配置表：.....................................................353/45一、前言1.1需求分析随着数字化教学的迅速发展，全国各大、中、小学校都在积极建设和完善录播教室。校园录播教室已成为各学校必备的重要信息基础设施，其规模和应用水平已成为衡量学校教学与科研综合实力的一个重要标志。在开展现代远程教育及精品课程制作的过程中，制作网络课件及精品课程资源的压力越来越大，迫切希望改进现有的课件制作模式，提高课件制作效率，减少课件制作成本，同时，还应当能够充分利用学校现有的硬件资源（例如电脑、投影仪、电子白板、服务器、视频采集设备、调音台、视频展示台等）。课程录播系统建设近几年都是以校园信息数字化建设为重点，如何实现教学现场和教学课件全方位、立体化的直播、录制和编辑，是学校考虑的主要问题。全自动课程录播系统将授课电脑DVI信号、教师授课和师生互4/45动场景以及教师板书等进行多种模式的自动整合录制，自动生成多媒体教学课件，实时自动构建校本资源库，供网上学生自主学习。同时，系统实现基于网络环境的多画面多路直播，保证高清晰的课堂画面和音、视频精确同步的实况效果，可对资源文件进行后期编辑，提高课程资源使用的灵活性。真正实现录编播一体处理。1.2设计原则充分利用有限的投资，在保证录播教室先进性的前提下，选用性能价格比最好的设备。\uf075先进性以先进、成熟的视频技术进行合理搭配，支持数据、语音、视像等多媒体应用，用基于数字视频的技术替代传统的模拟视频的技术。\uf075标准化和开放性视频标准应遵循国际化标准，使用国内标准的pal制式和5/451080I制式，录播教室按照国际化标准建造应用最新的布线方法，根据现有的设备进行合理配套，使得新老设备均能正常使用，为了今后的发展事先预留出应用端口及软硬件的升级换代，提供开放性的解决方案。\uf075可靠性和可用性选用高可靠的产品和技术，充分考虑系统在程序运行时的应变能力和容错能力，确保整个系统的安全与可靠。\uf075灵活性和兼容性选用符合国际发展潮流的国际标准的软硬件技术，设备选型考虑多用途。不同的视频设备（摄像机、非线性系统等）以及原有设备必须提供良好的兼容互连手段。\uf075实用性和经济性从实用性和经济性出发，着眼于近期目标和长期的发展，选用先进的设备，进行最佳性能组合，利用有限的投资构造一个性能最佳的视频操作系统。6/45\uf075扩展性和升级能力录课教室应具有良好的扩展性和升级能力，选用具有良好升级能力和扩展性的设备。在以后对该录课教室升级和扩展时，必须能保护现有投资。应支持多种视频格式、多种接口设置和多媒体实际应用。1.3建设全自动录播系统的必要性\uf06c精品课程的录制和编辑；\uf06c精品课、公开课、研究课、讲座、大会讲话的录制和实时播出；\uf06c搭建实时和非实时的远程视频教学系统；\uf06c利用网络可进行大面积的教学，缓解师资压力；\uf06c利用校园网可进行直播；\uf06c充分发挥优秀教师的示范作用；\uf06c数字化存储优秀教师的教学成果；\uf06c方便的建立课件管理及点播系统。7/45二、系统整体介绍2.1系统构成XX科技VSmade全自动导播系统包括了视音频的摄入、处理、编码、录制、发布等所有环节，由五大子系统构成分别为：\uf06c手动导播子系统：老师或者导播人员可以在活动中进行手动控制；\uf06c跟踪子系统：通过定位摄像头对老师和学生进行定位，并将信息传递给高清视频摄像头通过移动和变焦进行跟踪；\uf06c自动导播子系统：教师摄像信号、学生摄像信号、VGA信号8/45手动导播子系统跟踪子系统自动导播子系统XX科技VSmade全自动导播系统互动教学子系统资源管理平台根据定义切换策略自动切换；\uf06c资源管理平台：提供点播视频文件管理和网络直播两大功能；\uf06c互动教学子系统：两个不同地域的教室间进行在线互动教学。2.2系统流程XX科技VSmade自动导播系统整体流程如下图：系统对应的设备和产品如下图：9/452.3系统特色2.3.1一体化XX科技VSmade全自动导播系统为一体化设计集成度高、易用、安全，比分体式更容易部署、节能环保、性价比高。1．一体机系统：以设备的处理能力，将跟踪、导播、录像与直播（输出）三大功能集成在一台录播服务器中完成，通常称为录播一体机。2．分体系统：自动跟踪、录播、互动分三台主机实现的录播系统，一般是由10/45多家ODM集成产品或是为提高工程价格，有意分机实施，这类系统不利于维护、安装实施、升级扩展。2.3.2自动跟踪系统在教育行业的主要用途：教师位置自动识别；自动跟踪主讲人；有效录制。自动探测——自动追踪摄像系统可自动追踪地探测、跟踪运动目标，实现对运动目标的自动跟踪，便于对教师教学活动进行实时转播、录像，彻底改变录像画面不连贯等问题。自动追踪——跟踪范围不仅仅局限于摄像机固有的视野范围内，而是在整个教师活动的范围内，无论教师在活动范围内做任何动作都能自动跟踪，并且始终保持教师在图像中的位置，不会出现半边身的情况。自动锁定目标——当系统探测到多个人活动时，跟踪效果不会因为其他活动目标的影响，有线锁定目标。自动完成——跟踪摄像工作可由系统全自动完成，而不需要操11/45作人员的帮助。由于任何一个值机操作人员在未知状态下，无法长时间注意画面。为此，该系统全面解除人工疲劳因素影响，保障系统可靠运行，实现自动跟踪录制。2.3.3智能导播智能导播系统主要用于课程录制过程中多个场景及多路视频信号源、视/音频文件和计算机画面之间的自动切换，配合精品课堂录播系统使用，有效实现带特效功能的智能导播，系统配用触摸式显示屏可以直接监视和控制多路视频信号。智能导播系统集传统自动录播系统的导播功能和全新的全自动跟踪功能于一体，借助于智能导播控制系统完美实现了精品课程录播过程中，教师授课、教师板书、学生答问、交流互动、课件、实物展示、计算机画面、其它教学课件等多个教学场景与教学课件之间自动调度和切换。调度与切换完全以实际教学为基准，总是能在恰当的时刻将画面切换到需要的场景，准确表达教师的意图，学生12/45的需要，智能化与人性化的完美结合，更加贴近人工导播，达到“专业级影像制作”效果。三、系统详细介绍2.1跟踪子系统2.1.1老师自动跟踪模块\uf06c智能图像分析算法、老师无需佩戴任何辅助设备，真正做到常态化\uf06c跟踪模式与定位：点定位、区域定位、立体定位。\uf06c图像跟踪与切换智能识别调度：自动识别摄像机机位，自动调度。\uf06c跟踪切换方式可编程：可根据不同老师的授课行为习惯，进行编程，实现个性化跟踪策略。\uf06c同时支持教师单机位随动跟踪与多机位画面切换跟踪。\uf06c在无需板书定位摄像机时，支持板书特写。13/452.1.2学生自动跟踪模块\uf06c采用双目定位图像分析算法\uf06c自动捕捉单人站起、坐下，单人到多人，多人到单人等课堂场景。\uf06c人脸自动识别，避免光线变化误报。\uf06c自动跟踪教师下讲台后，在学生区走动跟踪。\uf06c支持手动导播时，点图智能自动定位功能。2.1.3板书模块\uf06c板书模块主要识别教师或学生的板书动作，自动给予特写拍摄，并根据板书者的肢体动作进行摄像机的“微控制”，清晰再现板书细节。\uf06c板书模块可与教师模块联动控制一台摄像机进行拍摄和切换，也可独立控制一台摄像机进行板书的特写拍摄，根据实际情况灵活确定。14/452.1.4跟踪设备支持系统支持云台摄像机及广播级摄像机。2.2自动导播子系统系统在教育行业的主要用途：教师位置自动识别；自动跟踪主讲人；有效录制。自动探测——自动追踪摄像系统可自动追踪地探测、跟踪运动目标，实现对运动目标的自动跟踪，便于对教师教学活动进行实时转播、录像，彻底改变录像画面不连贯等问题。自动追踪——跟踪范围不仅仅局限于摄像机固有的视野范围内，而是在整个教师活动的范围内，无论教师在活动范围内做任何动作都能自动跟踪，并且始终保持教师在图像中的位置，不会出现半边身的情况。自动锁定目标——当系统探测到多个人活动时，跟踪效果不会因为其他活动目标的影响，有线锁定目标。15/45自动导播策略——老师在教师区域讲课时候是老师特写镜头；当老师板书时切换到板书特写镜头；当有学生回答问题时，画面自动切换的到学生特写镜头（切换中间可选插入学生全景摄像机镜头）；当老师在学生区域走动时自动切换到老师特写的镜头；当老师区域有多目标时候切换到老师全景镜头；当学生区域都多目标时候切换到学生全景镜头.自动完成——跟踪摄像工作可由系统全自动完成，而不需要操作人员的帮助。由于任何一个值机操作人员在未知状态下，无法长时间注意画面。为此，该系统全面解除人工疲劳因素影响，保障系统可靠运行，实现自动跟踪录制。2.3手动导播子系统2.3.1多信号源支持多达8个通道任意使用，实时信号（高标清混切）、图片、视频文件、远程流等多种信号任意调用，具备的信号源如下：16/45类型格式实时信号HD-SDI/SD-SDIHDMI/DVI/VGA复合信号本地素材视频文件：Mp4图片：JPG、PNG远程视频流支持多种远程视频流2.3.2多信号组合系统可以将老师、学生、PPT多个信号合并到一个视频窗口，制作为教学课件。2.3.3片头片尾、字幕、logo片头片尾：自动添加片头片17/45尾Logo：添加jpg或者png格式的图片字幕：添加文字字幕2.4互动教学子系统在录播的过程中，同时支持与远程教室互动，进行互动授课：\uf06c支持与远识听课教室进行音视频互动和数据协调\uf06c支持同时与多个远程听课教室和学生互动。\uf06c支持多点互动。\uf06c多方画面，有八种模式，任音拼屏，主次分明。18/45\uf06c支持远程语音激励发言、举手发言等\uf06c支持网真模式多分屏显示，屏显内容可订制。2.5资源管理（直播点播）平台内建课件点播、课件管理，支持单机版和校园版，支持与排课连动，对录播教室进行授课排课分配后，自动生成直播列表,列表分当时直播时段及未来直播，自动排列；同时支持windows、android、ios系统，实现PC、平板电脑、手机等观看直播，直播系统自动识别观看终端的操作系统平台，无须用户选择。\uf06c用户管理系统：教师用户与学生用户以及系统管理员，不同的用户权限不同。\uf06c后台管理系统：分课件管理、排课、直播管理\uf06c直播系统：实时直播各录播教室授课实况\uf06c流媒体协议：采用标准RTMP协议、HVS视频流、RTSP流，同时支持WINDOWS、android、IOS，跨OS平台WEB19/45无插件直插。\uf06c内建服务：录播软件内建WEB服务器与流媒体服务器。\uf06c单机直播：支持单机直播。\uf06c支持向FMS、HVS等直播服务器推送直播流。\uf06c网页收看：支持网页收看直播，客户机无需安装任何插件。\uf06c点播系统：供学生、教师点播课件，点播形式有三流、单流，可附带知识点，同时支持windows、android、iOS系统，实现PC、平板电脑、手机等点播，自动识别点播终端的操作系统平台，无须用户选择。课件分年级、科目两大类，各类细分章节，用户方便地进行查询所需课件，且可进行准确的关键字查询。四、各应用介绍4.1自动录课室带控制室的录播教室布局如下图所示：20/45带控制室的录播教室应用于：人工辅助导播录制精品课件、教师或家长观摩讲课、外教授课需做同声翻译，例如用于开展教研活动，为不影响正常授课设置观摩室。教室与控制区之间安装大玻璃窗，玻璃上贴单向膜，在观摩室的人可以看到教室的授课情况，教室看不到观摩室。在无人伺服时，教师采用KVM或网络中控对录播系统进行控制。4.1.1自动跟踪设备和布局多机位跟踪是指多台摄像机拍摄教师在讲台位置，自动根据教师所在的区域，进行摄像机切换拍摄。多机位跟踪系统中，到少两21/45台跟踪摄像机，它根据教师的移动、板书、下讲台、讲台多人互动等不同的情况，做出相应用动作策略，踪系统设备安装示意图：视频跟踪设备清单：类别作用设备类型数量（个）讲台跟踪讲台定位定位摄像头1讲台跟踪跟踪摄像机1～3学生跟踪学生定位定位摄像头2学生跟踪跟踪摄像机1～24.1.2音频设备普通录播教室完成导播录像和直播功能，音频设备由吊装麦克风、混音器组成，实现教师和学生的全方位拾音功能。22/45音频设备清单：项目环境设备数量麦克风60平方以内吊装麦克风6支60平方到100平方吊装麦克风8支混音设备所有环境混音器1台4.1.3录课室系统设备连接方案23/453.2精品录课室录播系统的应用，为优质课程资源建设提供了专业性的解决方案，使视频资源建设、管理、应用整体化和规范化。课程录制不会对常态教学造成影响，教师和学生只需在录播课室里正常教学，启动录制，无需工作人员参与，便可将整节课真实、快速地录制下来，保证教学常态化；也可运用远程导播模式，录制较高质量的教学视频，参与优质课堂评选。视频录制快速、高效、便捷。录制的视频资源素材可按学科、年级、教学法、专辑等形式进行分类管理，并创新性地对视频进行知识点、微课环节、精彩视点细粒度管理，提供视频片段的精细度点播和搜索。24/453.3资源管理平台与大规模网络直播XX科技VSmade资源管理平台内建课件点播、课件管理，支持单机版和校园版，支持与排课连动，对录播教室进行授课排课分配后，自动生成直播列表,列表分当时直播时段及未来直播，自动排列；同时支持windows、android、ios系统，实现PC、平板电脑、手机等观看直播，直播系统自动识别观看终端的操作系统平台，无须用户选择。\uf076用户管理系统：教师用户与学生用户以及系统管理员，不同的用户权限不同。\uf076后台管理系统：分课件管理、排课、直播管理\uf076直播系统：实时直播各录播教室授课实况\uf076点播系统：供学生、教师点播课件，点播形式有三流、单流，可附带知识点，同时支持windows、android、iOS系统，实现PC、平板电脑、手机等点播，自动识别点播终端的操作系统平台，无须用户选择。课件分年级、科目两大类，各类细分25/45章节，用户方便地进行查询所需课件，且可进行准确的关键字查询。3.3.1用户管理：教师和学生用户的信息及权限，其中教师可以上传视频。超级管理员，系统最高权限用户及系统管理。添加用户26/45用户列表可修改用户信息、删除用户3.3.2基础属性管理：年级管理27/45科目管理班级管理录播教室管理28/453.3.3排课管理：每个学校录播教室资源有限，一般一周或一个月，对录播教室进行一次排课，分配录播教室上课教师等。排课管理自动与录播系统联动，进入录播系统后，从排课系统中选择当前授课信息，录播完成后，同步上传课件。排课添加的符合时间内的课程会出现在直播页面课程列表对添加的课程的管理29/453.3.4课件管理:课件管理包括课件上传、课件详细信息管理课件上传上传的课件在点播页面出现课件列表对上传及客户端录制的课件的管理30/45从技术与应用两个层面，提出名师课堂直播解决方案，支撑名师课堂的大规模直播，满足大规模直播的用户需求。应用方案严格按照《教学环境建设规范》、符合教学视频录制要求，完整真实记录教师活动，学生活动，师生互动等课堂活动，专业录制常态化课堂、优质课堂、学术会议、专业讲座等视频。31/45直播课堂进行中，录播系统只需发送一路流媒体视频到教学视频应用服务平台，通过转播服务器，降低直播分辨率、帧率和码流，缓解网络带宽压力，扩大视频直播收看数量，实现名师讲堂的大规模直播。3.4互动课堂利用录播系统的视频交互功能开展互动教学教研活动，录播课室和其它交互点（录播课室或网络摄像音视频）通过互动平台实现互动教研，见图：32/45互动教学拓扑图教研活动把参与教研讨论的各交互点的教师和专家的视音频信号，整合在一个界面中，实现课堂同步、实时互动、组织化管理，视频、声音、文字实时同步的一体化远程同步课堂，方便各交互点教研讨论和课堂交流。部分未接入视音频信号的用户，可通过文字实现互动交流。整个互动教研过程将自动记录并生成一个文件，供日后专家观摩和查阅。33/45五、XX科技VSmade系列硬件设备5.1XX科技VSmade全自动导播机型号外观VS-HD200R-BVS-HD500R-BVS-HD400R-BVS-HD200RVS-HD400RVS-HD500R34/45型号参数VS-HD200R/VS-HD200R-BVS-HD400R/VS-HD400R-BVS-HD500R/VS-HD500R-B支持格式范围1080P、1080i,720P、576i、D11080P、1080i,720P、576i、D11080P、1080i,720P、576i、D1视频输入2路HD/SD-SDI输入1路（HDMI/DVI/VGA）输入5路辅助信号输入(DDR/PIC/IP流/多画面)4路HD/SD-SDI输入1路（HDMI/DVI/VGA）输入3路辅助信号输入(DDR/PIC/IP流/多画面)5路HD/SD-SDI输入1路（HDMI/DVI/VGA信号输入）2路辅助信号输入(复合/DDR/PIC/IP流/多画面)定位4路复合信号源4路复合信号源4路复合信号源35/45源输入视频输出HDMI(选件SDI)HDMI(选件SDI)HDMI(选件SDI)音频输入2路嵌入音频输入1路模拟音频输入4路嵌入音频输入1路模拟音频输入5路嵌入音频输入1路模拟音频输入音频输出1路模拟音频输出1路模拟音频输出1路模拟音频输出36/455.2高清视频摄像头(XX科技VS-HD820)主要特性真正的FULLHD高清图像采用1/2.8英寸，500万像素的高品质HDCMOS传感器，可实现1920x1080超高分辨率的优质图像。输出帧频最高可达60/50帧/秒。在保证高清晰度的同时，重点满足了对画面流畅性的需求。低噪声高信噪比摄像机视频的信噪比直接影响到高清会议电视终端的图像压缩编码效率。超清晰多层次画质的感受采用业界最先进的支持WDR（宽动态范围）CMOS传感器.37/4518倍光学变焦快速准确而稳定的自动聚焦镜头，可达到18倍光学变倍。宽范围、高速度，低噪音的平移/俯仰操作采用精密步进电机驱动，操作起来非常安静平稳，能快速地移动到指定位置，并进行大范围的拍摄。全高清的多格式视频输出丰富完善的接口。同时提供DVI(YPbPr模拟分量接口、HDMI接口）、广播级3GSDI接口（UV820B-M/C是1.5GSDI）。尤其是SDI接口支持1080P60高清数字视频信号通过单根同轴电缆传输100米以上。支持1080P60/50/30/25、1080I60/50、720P60/50等多种高清视频制式，多种控制方式和多种控制协议（VISCA协议/Pelco-D/Pelco-P）常规使用RS-232C接口，可对摄像机的所有设定以及平移/俯38/45仰/缩放操作进行远程高速通讯控制。通过RS-232级联接口，可连接多台摄像机(VISCA协议)也可选择RS485控制。(需要订单预定)多地址设置通过菜单/VISCA串口命令设置本机地址128个位置预设位可对128个位置，(摇控器设置10个预置位)进行预先设置，包括水平、俯仰、变倍进行预设，即使在摄像机掉电关闭时，预设数据也可以保存下来。多功能遥控器配备有操作简便的遥控器，除了可进行基本设定，以及对水平、俯仰、变倍等进行控制外，还可以通过遥控器调出菜单设定摄像机的相关参数。红外遥控器信号透传功能除了能够接收自己的专用遥控器信号外，还能够接收用户视频会议终端红外遥控器信号，通过串口将其上传到视频会议终端，替39/45代了用户视频会议终端的红外接收口，这样以来，用户终端可以放置于后台。可选摄像机倒装功能结构上支持摄像机倒装，并可通过OSD菜单或发送串口命令改变安装方式。OSD菜单功能丰富的中英文OSD菜单，可用遥控器及控制端口控制OSD菜单。低功耗休眠功能可在不需要体使用时自动进入休眠工作状态，最高效起到节能作用。5.3定位摄像头(XX科技VS-D80)40/45制式PAL（默认）/NTSC图像传感器1/3"SONYSuperHADCCD水平分辨率420线480线540线内置镜头IR大镜头（镜头可选：3.6mm、6mm、8mm）夜视效果好好一般最低照度0Lux（红外灯开启）信噪比≥52dB红外距离0-25米红外灯寿命平均使用寿命20000小时以上角度26.2°视频输出复合视频(1.0Vp-p75Ω)红外灯自动开关夜晚/白天，开/关41/455.4指向性麦克风VS-680单体:背极式驻极体指向性:全指向频率响应:50Hz-16kHz灵敏度:-38dB±3dB(0dB=1V/Paat1kHz)输出阻抗:200Ω±30%(at1kHz)使用电压：9-52V幻像电源5.5音频混音器（XX科技VS-HY1000）VS-HY1000八路智能录播和会议混音器，全新微电脑CPU处理器,自动判断环境噪音设置开启电平，使常见的回输问题得到极大限度的控制，无论在较为复杂的会议场合、演讲厅、多媒体教室、会议室也能顺利进行，由智能混音器组成的会议系统是理想的解决方案。录播教室VS-680电容话筒（吊麦）效果极佳。42/45\uf06c具备十声道麦克风或LINE输入。声音闸门动作电平能自动调整，会自动开启只有信号输入的声道。\uf06c任意设置十声道优先发言顺序。\uf06c自动语言开启，抑制啸叫\uf06c自动门限设置\uf06c48V幻象电源可选为通道1-4或者通道5-8提供\uf06c每一个通道内置压限器防止个别通道过载现象\uf06c每一个通道低切开关可调43/45\uf06c超低本地噪声\uf06c平衡输入和输出，任意输入输出通道话筒/线路电平选择开关\uf06c任意输入通道输入增益控制\uf06c可切换手动模式优先自动模式功能\uf06c主输出电平控制带LED显示\uf06c可调节电平监听耳机输出\uf06c话筒/线路通道输入预控制和加速控制\uf06c每一个输入可调衰减到-40dB关闭\uf06c使用Neutrik卡侬连接器\uf06c包括19”机架安装适配器六、方案配置表：类型型号数量备注2个机位（简易录课）VS-HD200R/VS-HD200R-B1录播主机VS-HD8202拍摄摄像机（云台一体）VS-D803定位摄像机44/45VS-6806吸顶式吊麦VS-HY1000110路音频混音器3-4个机位（精品录课）VS-HD400R/VS-HD400R-B1录播主机VS-HD8203-4拍摄摄像机（云台一体）VS-D803定位摄像机VS-6808吸顶式吊麦VS-HY1000110路音频混音器5个机位（精品录课）VS-HD500R/VS-HD500R-B1录播主机VS-HD8205拍摄摄像机（云台一体）VS-D803定位摄像机VS-6808吸顶式吊麦VS-HY1000110路音频混音器45/45',)