一、 需求分析

　　4K教學(xué)錄播在使用方式上與傳統(tǒng)的精品錄播有較大差異，4K教學(xué)錄播主要滿足每個(gè)教師經(jīng)常性、常態(tài)性的課堂視頻錄制，注重效果的同時(shí)，關(guān)注使用便捷性和擴(kuò)展性，方便自己、學(xué)生、家長(zhǎng)、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)等觀看。隨著教育信息化不斷深入，傳統(tǒng)的錄播系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足教學(xué)錄播需求：

　　名師優(yōu)課錄制需求：名師資源有限，通過傳統(tǒng)的方式授課，只能使少數(shù)的人享受到名師授課，而大多數(shù)學(xué)生渴望卻無法享受到。教育機(jī)構(gòu)非常需要一套系統(tǒng)可以方便的記錄名師的教學(xué)過程，學(xué)生、老師可以通過網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)進(jìn)行直播點(diǎn)播學(xué)習(xí)，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(xué)經(jīng)驗(yàn)、教學(xué)方法上不如老教師精湛，傳統(tǒng)的提升方法是到教授現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)觀摩，但這對(duì)時(shí)間、空間的安排要求非常高，因此教育機(jī)構(gòu)需要一個(gè)系統(tǒng)來解決這個(gè)問題，同時(shí)年輕教師可以觀察自身平時(shí)授課視頻，來發(fā)現(xiàn)問題，自我提升。

　　全自動(dòng)錄制需求：傳統(tǒng)的錄播系統(tǒng)在使用的時(shí)候通常需要電教老師進(jìn)行導(dǎo)播，及后續(xù)的非編，這種模式工作量很大，無法滿足日益增大的優(yōu)質(zhì)課程制作需求。因此，精品課錄播系統(tǒng)必須要能全自動(dòng)運(yùn)行，快速實(shí)現(xiàn)課程制作。

　　更精準(zhǔn)的跟蹤切換需求:傳統(tǒng)自動(dòng)錄播系統(tǒng)的跟蹤切換策略在具體使用時(shí)存在各種問題，學(xué)生檢測(cè)、教師跟蹤等的準(zhǔn)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(tǒng)能提供更精準(zhǔn)的跟蹤切換，提升工作效率。

　　簡(jiǎn)單的后期制作需求：授課過程錄制是教學(xué)錄播做重要的一環(huán)，制作高品質(zhì)的教學(xué)課件，建立共享資源庫，才能完成知識(shí)傳承和交流工作。但如何才能高效率的制作高品質(zhì)課件呢?按照傳統(tǒng)思路，授課老師親自制作課件，一般要求老師掌握計(jì)算機(jī)、攝像和課件編輯等專業(yè)技術(shù)，但是目前大多數(shù)學(xué)校教師教學(xué)任務(wù)繁重，勢(shì)必會(huì)給教師授課帶來很多的負(fù)擔(dān)，因此需要一套操作簡(jiǎn)便、高效實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)視頻制作的錄播系統(tǒng)。

　　快速部署需求：傳統(tǒng)的錄播系統(tǒng)一般包括錄播攝像機(jī)、錄播主機(jī)、跟蹤攝像機(jī)、跟蹤主機(jī)、定位攝像機(jī)、定位主機(jī)、音頻處理器、大量吊麥、導(dǎo)播臺(tái)及電源模塊等等，而且需要對(duì)教室配合進(jìn)行裝修，對(duì)燈光、噪聲等都有非常高的要求，所以錄播教室部署非常復(fù)雜，如何使部署更加簡(jiǎn)單，對(duì)錄播教室建設(shè)具有非常大的意義。

　　降低部署成本需求：由于傳統(tǒng)錄播系統(tǒng)設(shè)備成本、裝修成本都比較高，無法進(jìn)行大規(guī)模的建設(shè)，因此普及教育信息化必須要降低單個(gè)錄播教室的部署成本。

　　擴(kuò)展性需求：錄播教室作為學(xué)校重資產(chǎn)，在實(shí)現(xiàn)錄播功能的同時(shí)，還能兼具其他如巡考、巡課、安防等功能，將大大提高系統(tǒng)的使用率，提高投入產(chǎn)出比。

　　二、 設(shè)計(jì)原則

　　為了達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的目標(biāo)，教學(xué)錄播系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)該充分考慮系統(tǒng)的先進(jìn)性、共享性、擴(kuò)展性、靈活性、實(shí)用性、可靠性和易用性的原則。

　　先進(jìn)性原則

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)不但要考慮充分利用當(dāng)前的最新技術(shù)，而且還必須考慮隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，能在系統(tǒng)中不斷溶入新技術(shù)，使系統(tǒng)始終充滿活力，始終保持一定的先進(jìn)性。

　　動(dòng)態(tài)擴(kuò)展原則

　　錄播系統(tǒng)的規(guī)�？梢詣�(dòng)態(tài)伸縮，滿足應(yīng)用和用戶規(guī)模增長(zhǎng)的需要。新增教學(xué)錄像系統(tǒng)，僅需要在新增教室內(nèi)增加教室錄播設(shè)備即可，投資幅度大大縮小。

　　靈活性原則

　　針對(duì)不同的客戶需求、不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在畫面路數(shù)、分辨率、碼率配置、編碼方式、格式等等都可做動(dòng)態(tài)調(diào)整，靈活適應(yīng)不同場(chǎng)景。

　　實(shí)用性原則

　　此系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)以實(shí)用性為基本原則。系統(tǒng)功能必須滿足錄、看、控、存、查、管、用的要求，硬件和軟件平臺(tái)界面友好、易學(xué)易用、使用方便、音視頻清晰;采用統(tǒng)一的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和通信協(xié)議，使整個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)間能互聯(lián)互控，充分發(fā)揮整個(gè)系統(tǒng)的功能。

　　可靠性原則

　　在考慮技術(shù)先進(jìn)性和開放性的同時(shí)，還應(yīng)從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)措施、設(shè)備性能、系統(tǒng)管理、廠商技術(shù)支持及維修能力等方面著手，確保系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，達(dá)到最大的平均無故障時(shí)間。系統(tǒng)建設(shè)需要保證系統(tǒng)安全、正確地完成相應(yīng)功能，從而保證系統(tǒng)的完整性、正確性和可恢復(fù)性。

　　易用性原則

　　在滿足教學(xué)錄播需求的情況下，教室內(nèi)設(shè)備降到最少，不需要復(fù)雜的操作即可實(shí)現(xiàn)錄播，可維護(hù)性、易用性都大大提升。

　　多用途原則

　　系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)錄播功能，在主機(jī)關(guān)機(jī)的情況下還應(yīng)兼具電子巡考、校長(zhǎng)巡課、網(wǎng)絡(luò)教研、多媒體教室安防等功能。

　　三、 總體架構(gòu)

　　大華常態(tài)化4K教學(xué)錄播系統(tǒng)建設(shè)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(gè)4K教師攝像機(jī)、1個(gè)雙目學(xué)生攝像機(jī)、1臺(tái)錄播主機(jī)、1臺(tái)觸摸控制屏或者導(dǎo)播客戶端、2個(gè)拾音器。采集老師全景、老師特寫、學(xué)生畫面、電腦VGA畫面、HDMI畫面，通過自動(dòng)切換、跟蹤，實(shí)現(xiàn)課堂視頻的自動(dòng)合成。

　　對(duì)接班班通設(shè)備，實(shí)現(xiàn)整體教室統(tǒng)一管理。

　　資源管理中心包括：1臺(tái)資源管理平臺(tái)、點(diǎn)播服務(wù)器(選配)以及1臺(tái)PC客戶端，下一章重點(diǎn)講解。

　　4K教學(xué)錄播系統(tǒng)拓?fù)鋱D

　　四、系統(tǒng)組成

　　4.1教學(xué)錄播一體機(jī)

　　大華4K教學(xué)錄播一體機(jī)DH-TRS1000-N3采用高度集成化設(shè)計(jì)，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(hào)的同步采集，內(nèi)嵌圖像識(shí)別跟蹤模塊、視頻檢測(cè)模塊、自動(dòng)/半自動(dòng)/手動(dòng)導(dǎo)播切換模塊、高清錄播模塊、直播模塊、點(diǎn)播模塊等，4K教學(xué)錄播所需要的功能模塊全部整合在1臺(tái)1U設(shè)備上，純硬件嵌入式架構(gòu)， LINUX操作系統(tǒng)，方案穩(wěn)定。

　　錄播主機(jī)支持VGA、HDMI信號(hào)作為視頻輸入，當(dāng)PPT切換的時(shí)候，系統(tǒng)自動(dòng)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(jī)帶2個(gè)SATA接口，最大單盤容量8TB，按照每節(jié)課45分鐘，每節(jié)課約1.5GB，16TB課件可以保存10000節(jié)課的視頻，能滿足各種應(yīng)用場(chǎng)景的錄播需求。

　　高清音視頻編碼：大華4K教學(xué)錄播一體機(jī)DH-TRS1000-N3的視頻編碼采集1080P高清視頻信號(hào)，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(tài)化錄播系統(tǒng)主機(jī)可以輕松獲得更加細(xì)膩優(yōu)質(zhì)的錄像效果。

　　自動(dòng)導(dǎo)播功能：大華4K教學(xué)錄播一體機(jī)DH-TRS1000-N3內(nèi)置智能檢測(cè)、自動(dòng)切換功能模塊，可以根據(jù)策略實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的跟蹤切換：

　　A、 老師在講臺(tái)區(qū)域講課，主畫面顯示老師特寫畫面;

　　B、 老師在講臺(tái)上走動(dòng)時(shí)，畫面切換到講臺(tái)全景畫面;

　　C、 老師走下講臺(tái)，授課區(qū)無人時(shí)，切換到學(xué)生全景畫面;

　　D、 學(xué)生起立，切換到學(xué)生全景;

　　E、 教師操作電腦時(shí)，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(shù)標(biāo)準(zhǔn)》及《數(shù)字校園示范校建設(shè)參考指標(biāo)》都要求用于提交評(píng)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(shù)要求。

　　4.2 視頻攝像系統(tǒng)-

　　大華專門為教學(xué)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)了二款教學(xué)專用攝像機(jī)，其中教師4K半球攝像機(jī)，采用EPTZ技術(shù)，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(tái)攝像機(jī)即可實(shí)現(xiàn)教師特寫、教師全景拍攝與錄制。

　　產(chǎn)品特點(diǎn)：

　　設(shè)計(jì)精巧、美觀;

　　支持網(wǎng)絡(luò)信號(hào)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(shí)時(shí)輸出;

　　支持教師跟蹤檢測(cè)，教師特寫、全景自動(dòng)識(shí)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(wǎng)絡(luò)協(xié)議，組網(wǎng)更方便;

　　通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，遠(yuǎn)程升級(jí)，錄像、抓圖等功能，使用和維護(hù)方便;

　　獨(dú)特的三維定位功能，捕捉目標(biāo)更方便、精準(zhǔn)、快捷;

　　學(xué)生雙目攝像機(jī)，具備高清、智能、功能融合的特色，通過雙目相機(jī)的立體視覺技術(shù)做學(xué)生起立檢測(cè)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)學(xué)生全景拍攝與錄制。

　　產(chǎn)品特點(diǎn)：

　　設(shè)計(jì)精巧、美觀;

　　支持SDI/網(wǎng)絡(luò)信號(hào)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(shí)時(shí)輸出;

　　支持學(xué)生動(dòng)態(tài)跟蹤檢測(cè);

　　支持G.711/G.722/G.726/MJPEG/AAC音頻編碼;

　　支持GBT28181、ONVIF等各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，組網(wǎng)更方便;

　　通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，遠(yuǎn)程升級(jí)，錄像、抓圖等功能，使用和維護(hù)方便;

　　獨(dú)特的三維定位功能，捕捉目標(biāo)更方便、精準(zhǔn)、快捷;

　　4.3 智能檢測(cè)系統(tǒng)

　　老師定位檢測(cè)：教師定位使用4K半球內(nèi)置定位算法，用于判斷教師的位置，需要在講臺(tái)附近，繪制切換觸發(fā)線，通過智能檢測(cè)功能實(shí)現(xiàn)對(duì)教師位置、講臺(tái)人數(shù)的判斷。

　　學(xué)生起立檢測(cè)：通過雙目攝像機(jī)內(nèi)置算法判斷區(qū)域內(nèi)學(xué)生是否起立，如檢測(cè)到起立，則將學(xué)生畫面切換到主畫面，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生起立動(dòng)作的判斷與聯(lián)動(dòng)。

　　電腦畫面檢測(cè)：通過視頻動(dòng)檢技術(shù)，精確判斷輸入的VGA/HDMI畫面是否有變化，如檢測(cè)到有動(dòng)作，系統(tǒng)自動(dòng)切換到電腦畫面，把整個(gè)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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