大華4K錄播解決方案

　　一、 需求分析

　　4K教學錄播在使用方式上與傳統的精品錄播有較大差異，4K教學錄播主要滿足每個教師經常性、常態性的課堂視頻錄制，注重效果的同時，關注使用便捷性和擴展性，方便自己、學生、家長、學校領導等觀看。隨著教育信息化不斷深入，傳統的錄播系統已經無法滿足教學錄播需求：

　　名師優課錄制需求：名師資源有限，通過傳統的方式授課，只能使少數的人享受到名師授課，而大多數學生渴望卻無法享受到。教育機構非常需要一套系統可以方便的記錄名師的教學過程，學生、老師可以通過網絡隨時進行直播點播學習，這樣將可以有效的提高整體的教育水平。

　　教師自我提升需求：年輕教師在教學經驗、教學方法上不如老教師精湛，傳統的提升方法是到教授現場學習觀摩，但這對時間、空間的安排要求非常高，因此教育機構需要一個系統來解決這個問題，同時年輕教師可以觀察自身平時授課視頻，來發現問題，自我提升。

　　全自動錄制需求：傳統的錄播系統在使用的時候通常需要電教老師進行導播，及后續的非編，這種模式工作量很大，無法滿足日益增大的優質課程制作需求。因此，精品課錄播系統必須要能全自動運行，快速實現課程制作。

　　更精準的跟蹤切換需求:傳統自動錄播系統的跟蹤切換策略在具體使用時存在各種問題，學生檢測、教師跟蹤等的準確率參差不齊，造成一些垃圾鏡頭，從而造成后期大量的非編工作，因此需要系統能提供更精準的跟蹤切換，提升工作效率。

　　簡單的后期制作需求：授課過程錄制是教學錄播做重要的一環，制作高品質的教學課件，建立共享資源庫，才能完成知識傳承和交流工作。但如何才能高效率的制作高品質課件呢?按照傳統思路，授課老師親自制作課件，一般要求老師掌握計算機、攝像和課件編輯等專業技術，但是目前大多數學校教師教學任務繁重，勢必會給教師授課帶來很多的負擔，因此需要一套操作簡便、高效實現高品質視頻制作的錄播系統。

　　快速部署需求：傳統的錄播系統一般包括錄播攝像機、錄播主機、跟蹤攝像機、跟蹤主機、定位攝像機、定位主機、音頻處理器、大量吊麥、導播臺及電源模塊等等，而且需要對教室配合進行裝修，對燈光、噪聲等都有非常高的要求，所以錄播教室部署非常復雜，如何使部署更加簡單，對錄播教室建設具有非常大的意義。

　　降低部署成本需求：由于傳統錄播系統設備成本、裝修成本都比較高，無法進行大規模的建設，因此普及教育信息化必須要降低單個錄播教室的部署成本。

　　擴展性需求：錄播教室作為學校重資產，在實現錄播功能的同時，還能兼具其他如巡考、巡課、安防等功能，將大大提高系統的使用率，提高投入產出比。

　　二、 設計原則

　　為了達到國內領先的目標，教學錄播系統的建設應該充分考慮系統的先進性、共享性、擴展性、靈活性、實用性、可靠性和易用性的原則。

　　先進性原則

　　系統設計不但要考慮充分利用當前的最新技術，而且還必須考慮隨著技術的進一步發展，能在系統中不斷溶入新技術，使系統始終充滿活力，始終保持一定的先進性。

　　動態擴展原則

　　錄播系統的規模可以動態伸縮，滿足應用和用戶規模增長的需要。新增教學錄像系統，僅需要在新增教室內增加教室錄播設備即可，投資幅度大大縮小。

　　靈活性原則

　　針對不同的客戶需求、不同的網絡環境，在畫面路數、分辨率、碼率配置、編碼方式、格式等等都可做動態調整，靈活適應不同場景。

　　實用性原則

　　此系統的建設應以實用性為基本原則。系統功能必須滿足錄、看、控、存、查、管、用的要求，硬件和軟件平臺界面友好、易學易用、使用方便、音視頻清晰;采用統一的系統標準和通信協議，使整個系統中各個子系統間能互聯互控，充分發揮整個系統的功能。

　　可靠性原則

　　在考慮技術先進性和開放性的同時，還應從系統結構、技術措施、設備性能、系統管理、廠商技術支持及維修能力等方面著手，確保系統運行的可靠性和穩定性，達到最大的平均無故障時間。系統建設需要保證系統安全、正確地完成相應功能，從而保證系統的完整性、正確性和可恢復性。

　　易用性原則

　　在滿足教學錄播需求的情況下，教室內設備降到最少，不需要復雜的操作即可實現錄播，可維護性、易用性都大大提升。

　　多用途原則

　　系統可以實現錄播功能，在主機關機的情況下還應兼具電子巡考、校長巡課、網絡教研、多媒體教室安防等功能。

　　三、 總體架構

　　大華常態化4K教學錄播系統建設分為錄播教室和資源管理中心，錄播教室是硬件主要包含：1個4K教師攝像機、1個雙目學生攝像機、1臺錄播主機、1臺觸摸控制屏或者導播客戶端、2個拾音器。采集老師全景、老師特寫、學生畫面、電腦VGA畫面、HDMI畫面，通過自動切換、跟蹤，實現課堂視頻的自動合成。

　　對接班班通設備，實現整體教室統一管理。

　　資源管理中心包括：1臺資源管理平臺、點播服務器(選配)以及1臺PC客戶端，下一章重點講解。

　　4K教學錄播系統拓撲圖

　　四、系統組成

　　4.1教學錄播一體機

　　大華4K教學錄播一體機DH-TRS1000-N3采用高度集成化設計，支持4路BNC視頻接口，支持SD-SDI、HD-SDI、3G-SDI，支持1路HDMI、1路VGA信號的同步采集，內嵌圖像識別跟蹤模塊、視頻檢測模塊、自動/半自動/手動導播切換模塊、高清錄播模塊、直播模塊、點播模塊等，4K教學錄播所需要的功能模塊全部整合在1臺1U設備上，純硬件嵌入式架構， LINUX操作系統，方案穩定。

　　錄播主機支持VGA、HDMI信號作為視頻輸入，當PPT切換的時候，系統自動將PPT畫面切換到主畫面。支持VGA直接輸出主畫面(電影模式)，主機帶2個SATA接口，最大單盤容量8TB，按照每節課45分鐘，每節課約1.5GB，16TB課件可以保存10000節課的視頻，能滿足各種應用場景的錄播需求。

　　高清音視頻編碼：大華4K教學錄播一體機DH-TRS1000-N3的視頻編碼采集1080P高清視頻信號，音頻編碼采用AAC高清音頻編碼方式，所有資源通道的錄像都包含混音后音頻錄像。高清的音視頻編碼讓DH-TRS1000-N3常態化錄播系統主機可以輕松獲得更加細膩優質的錄像效果。

　　自動導播功能：大華4K教學錄播一體機DH-TRS1000-N3內置智能檢測、自動切換功能模塊，可以根據策略實現全自動的跟蹤切換：

　　A、 老師在講臺區域講課，主畫面顯示老師特寫畫面;

　　B、 老師在講臺上走動時，畫面切換到講臺全景畫面;

　　C、 老師走下講臺，授課區無人時，切換到學生全景畫面;

　　D、 學生起立，切換到學生全景;

　　E、 教師操作電腦時，切換到PPT畫面;

　　輕松選擇模式錄制：《精品視頻公開課拍攝制作技術標準》及《數字校園示范校建設參考指標》都要求用于提交評比或共享的視頻都需采用單流的視頻文件方式，DH-TRS1000-N3很好地滿足了這一技術要求。

　　4.2 視頻攝像系統-

　　大華專門為教學業務設計了二款教學專用攝像機，其中教師4K半球攝像機，采用EPTZ技術，具備高清、智能、功能融合的特色，外觀精致美觀、可桌面擺放式安裝，通過非云臺攝像機即可實現教師特寫、教師全景拍攝與錄制。

　　產品特點：

　　設計精巧、美觀;

　　支持網絡信號輸出，支持POE供電;

　　高性能處理器，支持880萬(4096*2160)@30fps高分辨率實時輸出;

　　支持教師跟蹤檢測，教師特寫、全景自動識別切換;

　　支持G.711/G.722/G.726/MPEG2/AAC音頻編碼;

　　支持GBT28181、ONVIF等各種網絡協議，組網更方便;

　　通過網絡實現實時監控，遠程升級，錄像、抓圖等功能，使用和維護方便;

　　獨特的三維定位功能，捕捉目標更方便、精準、快捷;

　　學生雙目攝像機，具備高清、智能、功能融合的特色，通過雙目相機的立體視覺技術做學生起立檢測，同時實現學生全景拍攝與錄制。

　　產品特點：

　　設計精巧、美觀;

　　支持SDI/網絡信號輸出，支持POE供電;

　　高性能處理器，支持200萬(1920*1080)@25fps高分辨率實時輸出;

　　支持學生動態跟蹤檢測;

　　支持G.711/G.722/G.726/MJPEG/AAC音頻編碼;

　　支持GBT28181、ONVIF等各種網絡協議，組網更方便;

　　通過網絡實現實時監控，遠程升級，錄像、抓圖等功能，使用和維護方便;

　　獨特的三維定位功能，捕捉目標更方便、精準、快捷;

　　4.3 智能檢測系統

　　老師定位檢測：教師定位使用4K半球內置定位算法，用于判斷教師的位置，需要在講臺附近，繪制切換觸發線，通過智能檢測功能實現對教師位置、講臺人數的判斷。

　　學生起立檢測：通過雙目攝像機內置算法判斷區域內學生是否起立，如檢測到起立，則將學生畫面切換到主畫面，實現對學生起立動作的判斷與聯動。

　　電腦畫面檢測：通過視頻動檢技術，精確判斷輸入的VGA/HDMI畫面是否有變化，如檢測到有動作，系統自動切換到電腦畫面，把整個電腦高清畫面切換到主畫面，使PPT、視頻等畫面觀看更清晰。

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