1、互动课堂解决方案同步互动课堂系统方案建议书2014年5月第章 教育行业背景 4第二章 系统设计 52.1需求分析 52.2XXXXX同步互动课堂设计 52.2.1同步互动课堂布局 72.2.2图像定位系统 82.2.3音频采集系统 102.2.4网络互动传输 102.3XXXXX城域网视频会议系统设计 112.4XXXXX城域网点、直播系统设计 11第三章一个平台多种系统应用 133.1网络录、直播系统应用 133.1.1高清远程交互式教学 133.1.2精品课堂录制 163.1.3精品课件通过网络直播 173.1.4课堂录制后的其他应用 173.2帮扶、支教综合业务平台应用 183.2.1学
2、校一对一、一对多的帮扶课堂 183.2.2XXXXX部门跨市、跨区帮扶 183.3XXXXX视频会议系统应用 183.3.1培训会议 183.3.2领导桌面加入课堂或视频行政会议 193.4线上线下再教育系统应用 203.4.1个人移动终端设备加入课堂互动 203.4.2名师一对一辅导 233.5教育短缺课程全网覆盖系统应用 233.6课件资源网络共享系统 233.6.1实时编码转码技术 243.6.2在线点播 253.6.3海量并发技术 253.6.4直播时移技术 263.6.5多终端推送功能（可扩展） 263.7校安工程应用 27第四章 系统的优势 284.1视频图像自动追踪 284.2图
3、像画面自动 /手动切换 284.2.1手动切换 284.2.2自动切换 284.3宽带立体声音频协议 G.719应用于教学 294.4隐藏式全向数字麦克风 294.5H.264 HIGHPROFIL暇术保证远程教学的效果及稳定 304.6超强网络纠错机制（LPR）保证远程教学 30第五章 装修合理化建议 325.1房间需求 325.2灯光要求 325.3装修要求 325.3.1声音处理 325.3.2 桌椅 335.4视频要求 335.5音频要求 33第六章 设备清单及预算 错误！未定义书签。第一章教育行业背景随着我国经济的飞速发展，教育信息化也得到了迅速发展，原有的面对面传 统教学方式已经渐
4、渐满足不了日益丰富的各种教学形式的需求。 中小学以及各种 教育机构的网络建设、多媒体教室等硬件设备初步完善，信息化已逐步从硬件基 础设施建设转向以应用和资源建设为主的阶段。重视信息化建设成为教育行业的共识， 但是目前，教学信息化资源的建设状 况都不容乐观。信息化资源处丁静态，内容陈旧；产品$同，有效资源缺乏；产 品与产品不能共享,优秀的教师资源不能共享,优秀的课题资源不能共享,资源 建设的信息孤岛现象越来越严重，城乡的信息化教育水平的差距越来越大根据国家教育部加快职业教育信息化建设，支撑高素质技能型人才培养，以 信息化促进人才培养模式改革，改造传统教育教学，支撑高素质技能型人才培养， 发挥信息
5、技术在职业教育巩固规模、 提高质量、办出特色、校企合作和服务社会 中的支撑作用。需要一套信息化系统能够将教师授课的影像、声音以及授课过程中使用的各 种多媒体手段及素材、板书内容、师生互动的影像及其声音通过智能高效的策略 调度、先进的流媒体压缩，实时、活晰、流畅地记录下来，实现在互联网上的直 播和点播。当然这一切操作无人干预，而是在计算机控制下自动完成。第二章系统设计2.1需求分析此次建设的XXXX洞步互动课堂系统，采用一个平台多种应用的原则，依托 市城域网为载体，能够实现学校的互动教学平台与 12个班级的直播交流。实现远程互动教学、精品课件直播/录播/存储、精品课件资源共享、跨区域教学合作 /
6、学术交流、创新教学模式和听课模式、视频会议、培训教研等多种应用。目前，xxxxx!要建设一套同步课堂系统。可满足学校的互动教学，并实现 12个课堂的直播，具体需求如下：核心设备具有很强的稳定性，能够保证7x24小时不问断运行，并且采用 嵌入式架构，保证不受病蠹的干扰；（核心资源采用平顶山市现有资源）系统在音视频传输方面需要采用先进的硬件平台，并以软件视频会议的 方式进行交互式传输；能够适应现有的教学方式，能够自动的实现音视频图像切换技术；实现图像的智能分析，对学生、老师的发言动作做智能的跟踪；能够对本地老师、学生、板书、远端学生的实时画面做存储或直播，共 享优质资源，学生可以通过后期点播或直播
7、进行收看；图像质量做到1920x1080p活晰度，以做到互动教学的高活晰视频目的；录制的课堂可以上传到XXXXX勺资源平台进行共享，并且具有评分、留 言、多平台点播等功能；采用统一标准，可以扩展到桌面、移动设备上，以实现名帅一对一、非 教室老师、学生通过互联网接入到课堂中进行实时互动；2.2XXXXX同步互动课堂设计“同步互动课堂”系统的功能：“同上一节课”远程互动教学精品课件直播/录播/存储精品课件资源共享远程高活视频培训/会议跨区域教学合作/学术交流创新教学模式和听课模式整个系统是以普及共享优质课程资源为目的、 体现现代教育思想和教育教学 规律、展示教师先进教学理念和方法、 服务学习者自主
8、学习、通过网络传播的开 放课程以及实现区域性异地多点互动视频教学和远程交互式培训 （会议）为建设内容，所有的网络课程、所有的作业，所有的教师互动、学生互动都可以在这个 平台上进行。在平台上，教师、学生、社会成员都是网络学习资源的建设者，一 个课件每个人都可以做出贡献，真正实现共建共享，实现教学互动。在可控可管 的环境下，未来可直接通过扩展达到学生可利用手机、电脑、 iPad等终端随时 与老师、同学直接互动，共建资源，真正体现了学习与信息技术的结合，达到网 络学习空间人人通。2.2.1同步互动课堂布局 , 匚LP . 室内设备布局如上图所小，本项目中教室内设备以挂局安装为主， 避免学生 在日常学
9、习生活中容易接触到，具体说明如下：1） 在教室内吊顶安装1-2个数字全向麦克风（可根据教室实际面积选择）， 用丁对教室内老师及学生声音的采集，可实现高保真立体声22kHz的宽 频立体声效果。2） 安装两个追踪摄像机，一个位丁教室中问，以便对讲台上的教师进行画 面自动追踪拍摄；一个位丁讲台上方，以便对讲台下的学生进行视频自 动追踪拍摄。3） 在讲台两侧安装两台高活显示设备（可选择70寸的液晶电视互动一体机和4000左右流明的短焦投影机），以便学生观看远程教学内容。4） 机柜的摆放位置，建议安置丁讲台的一侧。2.2.2图像定位系统部行块外运模图像识别跟踪系统是由辅助摄像头捕捉被拍摄者活动的图像，通
10、过系统计 算，可以快速定位被拍摄者的实时位置，并驱动拍摄摄像头对被拍摄者进行跟踪 拍摄。图像识别跟踪踪技术，定位精度高，抗干扰性能强，教师与学生不需要佩戴 和操作任何设施，探测、跟踪、切换策略综合（布局）考虑，总体设计，画面严 谨周密，无垃圾镜头。通过智能探测的定位，自动跟踪被摄目标和自动切换多机位画面。 可模拟人 工操作的模式工作，自动拍摄高质量的教学电视节目。本系统原则上分教师探测区和学生探测区两种方式， 各自形成独立的探测的 区域，乂相互支持。教师探测区可以弥补学生探测区的盲区， 学生探测区也可以 弥补教师探测区的盲区。在画面切换的逻辑判断上乂相互参考。学生探测区域，探测学生的目的是学生
11、回答教师的提问时， 学生摄像机要捕 捉到学生的图像。学生回答问题时，首先要起立。根据这一特点，我们只要探测 到站立的人就可以了。在教室的后面墙面，安装智能探测摄像头。 ，当教师走下讲台，教师探测区域就不能探测到教师的位置。这时学生探测区 域就可以承当探测任务。就是说在教师区域没有教师时， 应到学生区域里找。当 教师与学生对话时，有可能教师位置会与学生的位置冲突， 有两种可能，一是教 师与学生在不同的位置，探测器得到两个信息。教师的活动范围是教室前方两米 的范围和通道，根据这两个范围就能得出哪一个是教师数据。 二是教师和学生是 一个位置数据，这时，两台摄像机对准位置即可。控制多台摄像机，采用图像
12、跟踪定位方式，可定位驱动摄像机的上下、左右、 变倍数据。即景别和位置。三个动作都有速度选择，可根据不同的要求使用不同 的速度。这种空间网络定位及跟踪技术， 充分考虑了学校教学的特点，从而对目 标的跟踪更准确、更灵活，画面更流畅。图像识别跟踪系统能够智能识别活动的人像，准确捕捉演讲者的位置变化， 驱动摄像头对演讲者进行跟踪拍摄， 适合在一些全自动视频录制场合使用。 被摄 者无需佩戴任何标识性物品，简单、易用。2.2.3音频采集系统高质量的录播课件，是高质量的图像和高质量的声音相结合的产物。但在实 际制作中，人们的注意力往往集中在图像的质量方面，而对声音的质量重视不够， 会在制作完后的声音部分出现
13、这样或那样的缺憾。因此，我们有必要在声音采集 方面进行探讨，以提高录播课件中的声音质量。360度拾音的HDX悬挂式麦克风阵列，支持22KHz高活宽带立体声拾音技 术，无需物理干预即可把焦点对准当前讲话人， 活楚捕捉会场每一点发出的声音， 从而为HDX视频会议系统带来更好的音频质量。隐藏式设计，让会场显得更加 干净整洁，灵活，数字化麦克风，可以屏蔽信号干扰，并除去回音和噪声。特点和优点采用Siren? 22 技术，支持立体声音频三个麦克风元件，360度拾音可自如应对2800平方英尺的房间，比同类单向产品大三倍电子设备隐藏在天花板内，远离地板和桌面，让房间更加灵活2.2.4网络互动传输利用网络传输
14、音视频内容，并且能够实时的做交互，需要一个成熟且稳定的 系统，因此我们选用通讯行业内具有领先解决方案的宝利通产品。正是Polycom的高性价比音视频产品，才使视频会议应用得到了普及，正是 Polycom在关注整个市场的拓展，也正是Polycom代表了业界的产品和技术趋势。2.3XXXXX城域网视频会议系统设计此次规划建设的XXXXX同步互动课堂系统项目中采用一个平台多种应用的 设计原则，核心平台支持召开视频会议的功能，可以把互动教室、视频会议室、 领导桌面、外出电脑客户端等多种平台进行音视频的融合通讯，达到召开 1080p与720p的高活视频会议或培训会议。可实现与上级领导部门、下届校的视频会
15、议互联互通2.4XXXXX城域网点、直播系统设计点直播系统主要针对未部署互动教学系统的学校进行实时收听中心校的教 学音视频内容，互联分享各种实况直播、点播视频资源等。以上方案中博融流媒体点直播平台提供了自己的编码器 （或采集工作站），实现直播的功能，同时也提供接口实现对第三方录播产品的支持， 提供与录播的无缝融合，其单画面、多画面的直播数据流能够自动上传到直播服务器上并实现客 户端的多画面播放支持，同时其录制的节目可实现自动入库。 这样学校之前或者 准备做的的录播系统就可以和博融流媒体平台实现无缝融合， 其学校的教学本色资源实现跨越时空的传播，最终实现本学校师生、家长、教育局、其它学校教学 资
16、源互联分享的综合应用。第三章 一个平台多种系统应用3.1网络录、直播系统应用整个网络录、直播系统应用包含:远程交互式教学精品课堂公开课评审教师课后自审3.1.1高活远程交互式教学此应用通过XXXXX 本次承建的同步互动课堂项目中的课堂接入平台，呼 叫各个教室中的高活视频终端进行远程实时交互式教学， 首先，由统一管理软件对每个教室中的编码器进行画面合成策略的下发， 一般情况下主讲教室设置为演 讲者，可观看到本地老师、本地学生、 PC课件、远端提问的老师或学生等画面 的任意组合。具体如下图：如上课所示，在进行远程交互式教学的时候， 会以四个画面进行传输，包含 本地老师、本地学生、本地课件、远程学生
17、四画面，四个画面之间进行自动 /手 动的切换，远端的学生如果需要发言只需要站起来或者通过点击电脑 /平板上面 的申请发言即可完成申请，具体如下图：仅有高活晰度的图像仍然不够，课堂中更多的信息是通过双方的声音进行交 流的。此高活远程教学系统还可逼真表现对方的高保真立体声音质。 麦克风拾取的声音为超越CDt质的声音，通过远程教学系统可还原出“剧场级”的音质， 远端学校汇报人员的声音就像在本地发出一样。 另外，立体声技术可呈现出声音 的空间感。如教室内有多人呈并排就座并依次汇报工作， 当左边人员汇报时，主讲教室的人员可以听到声音从左方传来，注意力自然集中在屏幕左方的汇报人员 之上；之后分会场右边人员
18、汇报工作，主会场乂能感觉到声音从右方传来。同时系统具有独有的讨论模式，可以通过 XXXXX本次承建的同步互动课 堂项目中的课堂接入平台的高活多分屏功能， 实现同时显示出多个远端会场的画 面，并且具有语音激励的模式，进行自动切换，具体如下图：系统可将老师视频、学生视频、PC课件、音频同步录制到单个文件中。支 持3路1080P高活视频信号或VGA言号的任意组合录制。支持多流多画面录制模 式，录制生成的文件为单一的文件， 直播及回放时为多个视频窗口，可任意拉动 主画面或全屏播放。编解码器的构成编解码器主要由：高活图像编码（解码）模块、计算机（XGA图像编码（解 码）模块、音频信号编码（解码）模块、存
19、储接口模块、同步监测模块、控制模 块和管理模块构成；编解码模块核心采用了具有领先技术和强大处理能力的 DSP芯片，并且提供WE醉面服务。编码器主要功能编码器位丁系统前台，主要完成各种信号的采集及编码。并内置画面合成器， 将接收到的信号进行图像整合，并通过IP网络发送给后台的多媒体录播服务器。高活图像的编码 支持对1080P 60帧/秒、720P60帧/秒的高活视频 进行编码。混合声音信号的编码 支持对混合声音进行编码,音视频信号编码 后，保证唇音同步。四画面合成支持四路视频信号的编码，并可以将四路视频画面合 成一幅合成画面，点击任意一个小画面可单屏显示。多种显示模式， 如：单分屏、二分屏、三分
20、屏、四分屏、等分屏、大小画面等。远程统一管理 支持全网内所有高活编码器的统一监管，可查看全 网内共有多少台设备开启，可访问各个设备查看配置并进行修改， 多级用户权限。灵活部署，方便操作与管理。具体能够实现的功能如下：智能定位第四代图像智能自动定位技术，对教室环境没有任何要求, 采用先进的图像分析技术，识别率超过 90%多画面存储单文件模式、画中画模式、多文件模式。后期编辑内置非编软件。3.1.3精品课件通过网络直播系统可通过网络将现场的视频、音频及计算机屏幕进行实时直播，用户以IE浏览器及Media Player即可同步收看现场影音及图文内容。如下图：3.1.4课堂录制后的其他应用公开课评审应
21、用通过精品课堂录制过程中的直播功能，能够让参加公开课的评审人员在观摩 室同步观看并进行评审，评审后的记录可以作为对公开课讲课教师的评审数据。教师课后白审应用公开课讲课的教师可以通过在课后收看录制的内容对自己的公开课课堂进 行总结，提升教师的自我总结能力，并为后期的公开课提供更好的讲课方式。另外，其他老师也可以通过在课后收看公开课讲课教师的录制课堂内容来进 行学习，学习其他老师更先进、更生动的讲课方式来提升自己。3.2帮扶、支教综合业务平台应用3.2.1学校一对一、一对多的帮扶课堂根据XXXXX承建的同步课堂互动系统来满足 XXXXXM丁其他薄弱学校学 生的帮扶课堂。利用智能化设备，优秀教学老师
22、可在本地远程课堂同时和某个学 校或多个学校的学生上课，解决了教育较差地区教学质量过低导致的学生素质不 达标，真正实现资源均衡发展。3.2.2XXXXX部门跨市、跨区帮扶根据XXXXX承建的同步课堂互动系统来满足 XXXXX对口支教的其他地 市或者其他地区的薄弱学校。针对帅资力量相对较差的地市或地区， 可以通过平 台召开公共课，直接为较差地区远程输送及时优质教学资源帮扶， 免去教师必须 出差异地支援的烦恼。3.3 XXXXX视频会议系统应用整个视频会议系统应用包含：培训会议领导桌面加入课堂视频行政会议3.3.1培训会议本次建设的同步互动课堂系统还支持强大的远程培训功能，首先是常见的双 流应用，他
23、可以实现人物图像传输的同时，再向远端传送一路 PC图像，可以实现将培训人与培训课件同时传送给各会场的效果，降低培训工作的时间和成本， 提高培训工作效率和质量。除此以外，传输设备具有画面叠加技术（Po。，可以实现让演讲者置身丁虚拟环境中。虚拟环境可以为：PPT幻灯片高活晰图片DVDO将演讲者和内容通过一个流同时传送。作为新一代的内容发送方式， PoC的现场感更强，会议形式更新颖，更能表达培训内容的准确性。3.3.2领导桌面加入课堂或视频行政会议领导桌面部署的桌面商务终端支持标准 H.323或SIP标准，可以不用走出办公室加入到高活视频会议或课堂中，商务可视电话可以通过邀请确认加入到高活 视频会议
24、中。3.4线上线下再教育系统应用整个线上线下再教育系统应用包含:有线网络线上教学无线WIFI、3G网络加入课堂家长互联网接入观察校外学生再学习3.4.1个人移动终端设备加入课堂互动 3.4.1.1互联网及3G安全接入解决互联网或3G安全接入教育城域网，系统的结构如下:移动终端可以工作在3G或者Wi-Fi的网络环境下，故可以适用丁以下应用 场合：领导外出途中机场洒店在家办公系统为每个领导注册一个号码，平板电脑视频可以通过拨打不同的会议号码 加入不同的会议，也可以从音视频融合平台发起呼叫邀请领导的平板电脑加入会 议。3.4.1.2平板电脑高活移动视频终端适用丁 Android或iOS系统的智能平板
25、电脑或智能手机上，它将免费让用户 随时下载，实现远程呈现应用扩展至广泛的移动用户，更有效地加强沟通协作，提高教学质量，加快决策进程。移动用户可以在任何地点通过 3G或Wi-Fi网络享有高效的个人沟通以及自由自在的面对面统一通讯体验。3.1.4.3PC桌面移动终端的接入利用安装在笔记本电脑上的免费客户端，通过部署在市教育局的接入平台进 行验证接入，极大的方便了老师、学生、教育局工作人员在家或在外出时进行音 视频互通。3.4.2名帅一对一辅导此次建设的同步互动课堂系统采用国际标准的音视频编码协议， 可以兼容多个厂家的系统，例如学生可以通过互联网通过桌面终端、智能手机、平板电脑、 微软Lync等方法
26、与老师进行一对一的互动沟通，也可以实现考试前的一对一咨 询等功能。3.5教育短缺课程全网覆盖系统应用整个教育短缺课程全网覆盖系统应用包含：国家要求的短缺课程入课堂中心校配备课程教师一对多的远程互动教学国家教育部对丁现阶段学校的教育短缺课程非常重视，要求教育短缺课堂进 入普教学校的课堂。教育短缺课程包括了：法律、急救、灾难应急、生理等通识 课程。由丁短缺课程与学校常规课程的差异性，不可能每个学校专门配备短缺课程 的教师资源。为了贯彻国家教育部对教育短缺课程入课堂的政策, XXXXXT以在中心校配备帅资力量利用承建的同步互动课堂系统完成教育短缺课程的全网覆 盖。3.6课件资源网络共享系统精品网络资
27、源共享系统包含以下几个模块：PC网络视频点播系统PC网络课堂直播系统PC网络课堂直播时移系统可扩展的移动终端点播系统3.6.1实时编码转码技术实时编码主要是物理信号进入，一分三,不同分辨率，不同码流。实时编码模块首先 通过采集设备获取音视频数据流，根据终端性能的不同，对视频图像进行缩放、 裁剪，对音频进行采样率调整，以适合不同屏幕分辨率的显示效果； 然后采用不 同的编码方案（编码类型、码率、帧率、音频采样率等）对音视频进行重新编码， 以适合不同终端的播放性能，然后通过网络推送至直播（时移）流服务器。实时转码主要是网络信号进入，一分三,不同分辨率，不同码流；实时转码模块首先 通过网络获取音视频数
28、据流，然后分别进行解码，再根据终端性能的不同，对视 频图像进行缩放、裁剪，对音频进行采样率调整，以适合不同屏幕分辨率的显示 效果；然后采用不同的编码方案（编码类型、码率、帧率、音频采样率等）对音 视频进行重新编码，以适合不同终端的播放性能，然后通过网络推送至直播（时 移）流服务器。图:3.6.2在线点播录播回看模块提供流媒体点播回看服务，流服务模块根据请求不同类型终端 的请求，将相应数据文件经过协议转换后， 通过网络提供给终端播放，例如电脑 终端采用HTTP协议播放720P的文件，高活电视终端采用 HTTP协议播放720P 的文件，标活电视终端采用HTT呦议播放480P的文件，移动终端iPad
29、和iPhone 采用HLS协议分别播放720P和480P的文件等。这样可以在最大限度上兼容不同 终端，并且保证在各种终端上都有良好的播放效果。3.6.3海量并发技术VConnect技术是博融流媒体综合应用系统系统中一个关键技术，它采用自 主知识产权的基丁网络底层媒体流传输交换技术，极大地提升系统的并发性能。 使用VConnect技术的单台服务器可以提供20005000个并发流3.6.4直播时移技术博融流媒体综合应用系统系统，采用了独创的US说一流服务引擎，流服务 模块接收到采集编码器传输过来的的直播流数据后， 一方面进行协议转换后通过网络提供给不同终端进行播放，另一方面写入到本地磁盘以供直播时
30、移播放使 用。为了适应不同终端的播放要求，可以由多个直播子频道组成一个直播频道，同时接收多组音视频流，流服务模块根据不同类型终端的请求， 将虚拟直播频道中的相应数据经过协议转换后，通过网络提供给终端播放，例如电脑终端采用 HTTP议播放720P的节目，高活电视终端采用 TS over HTTP协议播放720P的 节目，标活电视终端采用 TS over HTTP协议播放480P的数据，移动终端iPad 和iPhone采用HLS、议分别播放720P和480P的节目等。这样可以在最大限度 上兼容不同终端，并且保证在各种终端上都有良好的播放效果。图：直播时移业务模型图3.6.5多终端推送功能（可扩展）
31、通过博融的多终端推送模块，不仅可以实现 PC的视频点播直播应用功能，同时也可快速部署支持ipad、iphone、Android Pad、Android手机等移动终端 的视频点播、视频直播、直播时移（回看）功能等视频应用功能。3.7校安工程应用现阶段国家对丁校园安全问题提升到了非常重视的高度，对丁校园安全问 题，XXXX湿完全有必要将同步互动课堂系统与校园监控系统做融合。利用监控 融合网关把监控信号接入到网络课堂中，家长可以通过安装在智能手机等移动设 备上的软件实时观看或浏览监控图像。第四章系统的优势4.1视频图像白动追踪图像识别跟踪系统是由辅助摄像头捕捉被拍摄者活动的图像，通过系统计 算，可以快速定位被拍摄者的实时位置，并驱动拍摄摄像头对被拍摄者进行跟踪 拍摄。图像识别跟踪踪技术，定位精
