1、智慧教室系统方案设计方案智慧教室系统方案设计方案1.1整体设计说明1.1.1系统拓扑图1.1.2五机位录播教室设计高清摄像机：配置5台高清摄像机，主要用于教师特写、板书特写、教师全景、学生特写、学生全景高清视频信号的采集，通过高清SDI同轴电缆传输至嵌入式高清录播主机中，进行高清视频采集、图像合成、编码。音频处理：教师和学生的语音信号通过领夹话筒和吊顶拾音话筒拾取，输入到数字音频矩阵处理器，通过均衡、降噪和混音等处理，输出1路立体声音频，1路向嵌入式高清录播主机提供音频输入信号，另1路可作为现场扩音。通过上述设备的完美衔接，最终将整个教学过程中的高清录播教室内所有场景（教师特写、板书特写、教师
2、全景、学生特写、学生全景、学生巡航）全部录制下来生成标准MP4文件，教师或学生可通过录播主机中直播点播或教学资源平台进行直播点播，又或是后期编辑制作精品课程资源。整个录制过程为保证教师自然上课状态，教师学生全程无需佩戴任何辅助设备即可进行课程录制。根据用户的要求，需要在教师授课的同时对精品课程教室内所有课堂发生的场景做全程录像，全面反映教师教学与学生情景调动及教学过程中教师使用的任何课件及板书内容等场景元素，这种方案需求下，需要对教师、学生、板书及全景视频信号进行采集，并需要进行音视频切换，同时要求分教室和网络上用户能同时以流媒体的方式在网络中观看直播课堂并能存储在服务器上供课后点播，进行在线
3、学习。按照图示：一般教室80-100，我司根据用户需求结合自身录播产品进行整个高清录播教室的布局建设；录播教室组建主要设备包括：嵌入式高清录播主机、图像跟踪主机、数字音频处理器、高清摄像机、图像跟踪定位摄像机、指向性话筒、音响功放、录播中控系统、一体化液晶电视等设备。1.2音频采集系统设计4.2.1音频示意图方案采用超心形指向话筒，适用于多媒体教室、会场、演播厅；配置数字音频处理设备对多路音频信号的智能混音和音质的调节，使录制声音效果更佳清晰；根据教室的大小此次方案布置6支吊装话筒，采用超心形指向进行拾音，拾音范围如图所示，可将教室内声音进行有效拾取并进入数字音频矩阵进行音频处理。4.2.2自
4、动语音激励正常情况下环境噪声为40db以下，人说话声在60db以上。通过压限器功能将环境噪声智能消除，当学生或教师发言时系统根据声音大小自动开启6只麦克风中的2只作为声音采集，完全避免因多个麦克风拾取同一音源，使声音重叠传输，导致声音有隧道音，空洞且失真的现象发生，使声音录制更加清晰。4.2.3噪音消除噪声有两个来源，一是环境噪声，一是设备噪声。这种噪声首先取决于设备的品质，另外线路的排布、设备之间的连接方法、屏蔽方法等都有重要影响。在声音处理方便具有噪音抑制功能，系统自动根据声音的频率不同，将环境噪音及人声自动分离，并将环境噪声消除。如图所示。4.2.4 回声抑制回声是由于自己发言声音泄漏到
5、自己接收回路中，使自己声音在音箱内再次被重复。尤其是在远程音视频互动教学过程中回声现象是不容发生的。远程音视频互动教学系统支持回声抑制功能，完全避免交互教过程中回声的发生。如图： 未经处理 经过处理1.3视频系统设计方案中采用5路视频组合方式进行视频取景，包括教师特写、教师全景、学生特写、学生全景、学生巡视以及一路教师PC的图像；在教室的中心位置布置两台高清摄像机分别为教师跟踪摄像机与教师全景摄像机，用于采集教师在讲课时的实时特写图像和全景图像；在讲台两侧布有学生跟踪摄像机和学生全景摄像机用于采集学生上课时的特写图像和全景图像。所有图像进入智能导播系统进行录制、存储、直播，教师PC画面由中控系
6、统切换到投影机或触控一体机进行输出，方便学生上课时观看。布置学生定位摄像机，用于检测学生上课时的动态，当学生起立时学生摄像机会给学生特写跟踪拍摄；安装教师定位摄像机，用于规划教师的跟踪区域和检测教师的移动；所有定位摄像机画面会进入图像分析主机，通过智能图像分析算法进行计算，并将控制指令发送给智能导播服务器，进行录制时策略的切换。1.4智能图像跟踪系统设计 采用智能图像识别技术,跟踪主机过三维空间图像算法实现平滑、稳定、精确的跟踪效果。 教师图像跟踪系统 学生图像跟踪系统4.4.1教师跟踪人脸识别教师跟踪系统具有出众的跟踪性能，无论是教师在上课时快速走动还是板书等，系统均能准确无误的采用不同策略
7、进行自动跟踪拍摄，系统还采用人脸识别技术，根据教师身高的不同自动调整教师在特写镜头里的位置；整个跟踪过程连续、稳定、平滑，画面输出非常稳定。4.4.2智能学生定位学生定位系统能够自动实时对正在发言的学生进行定位并采用特写拍摄。当学生通过站起来进行发言或回答问题时，学生定位系统将自动的调用学生摄像机对正在发言的学生进行定位并采用特写镜头进行拍摄，学生发言结束后，系统自动返回教师跟踪系统。1.5教学督导、质量提升深入教学一线，开展听课评课活动。通过五机位录播系统，实时加入一线的教学活动中，通过网络平台了进行听课、评课，掌握教师的教学水平和学校的整体教学状况，不断提高教学质量。了解学生学习质量和教学
8、质量，进行调查、分析、反馈、督促、咨询、评价及指导。1.6教学巡查、随时监管课前准备情况：例如上课铃声响后，任课教师是否到达指定班级？学生的学习用品是否排放整齐？学生是否安静的等待上课？等等。可巡查教师在上课过程中是否有脱岗或中途离开的现象。观察教师上课时的上课动态，是否对学生放任自流、是否有违纪的行为等等。1.7教师课程库 完成精品课程以及视频公开课录制，建立优秀/骨干教师课程库1.8教师教学辅助应用教师可以自己录像，课后观看、反思，将自己的授课视频课件通过本地u盘直接拷贝到到任意pc观看，也可以将录像上传到教师自己的网络空间或在视频课程资源管理平台上进行方便的自我整理、分类，优质的视频课件
9、资源可经相关人员审核后进行汇集，由各级教学管理人员进行教学评估、评比，使录播更常规地为教师专业素质发展做出贡献。1.9网络教研评估应用利用云录播，开展校本教研，是教师专业化发展的必由之路，是学校可持续发展的需要，是学校办学水平的主要标志。因此，利用网络开展校本教研活动，是录播应用的重要发展方向。1.10微课程应用提供网络在线视频课件编辑功能，将优秀课程资源按照知识点、或者题目划分为3-5分钟的微视频。知识点视频按照学科、年级、进度等组织，为学生利用网络视频资源学习提供了更为方便和针对性的方案。1.11远程教学应用随着网络技术的普及，学校也从单纯的教室课堂发展到了与网络课堂相结合的多模式教学活动
10、。学员可通过录播进行课堂网络直播和课后点播、示范性教学、学生远程学习，远程互动教学等等。可以随时随地进行观摩、学习，不再受空间和时间的限制，搭建相互观摩、借鉴的网络平台，达到教学资源共享平衡。1.12远程互动教研应用实现校区与校区、班级与班级、教师与教师之间的远程互动教学与实时交流；1.13优质视频课程建设应用在学校网络信息平台上建立优秀教学视频资源库，丰富教学手段。建立起校际与学科相交，点与面相织，教科研人员、一线教师广泛参与的立体式庞大的视频教学、教研资源，给学生学习提供更多选择的机会以及更具有针对性自主学习的途径。1.14在线晒课对资源进行热门、最新、点击量等快速分类。资源可按照学校、学
11、科、年级、主讲教师、精品视频、微课导航。资源的展示，并可设置多种分类导航。全局搜索，分别按照学校、学科、标题、主讲人等关键字进行模糊查询、分组查询等。同时用户可以通过各种移动终端（ios、Android、Windows）登录平台进行学习，随时随地，打破时间和空间的限制。1.15在线巡课、校长评估当前端录播教室建设完毕后。我们需要在管理控制中心搭建云录播平台以及资源管理平台，以方便对前端录播教室进行管控。管理控制中心通过服务器与资源管理平台对前端录播教室进行监视、录制、直播等控制。 如上图，管理人员通过网页登录的方式，登录云录播平台。左侧显示的是云录播系统内所有的前端录播教室，中间显示的是所有教
12、室的预览画面，右侧显示对指定教室的控制选项，下侧显示的是指定录播教室内所有摄像机图像。文香资源管理平台以方便、简洁的研发理念，结合最前沿媒体流与控制流转发技术，塔建区域型控制终端，达到简单操作、功能强大的目标。通过文香资源管理平台校长可以直观方便的观看各教室上课情况，控制人员可以方便快捷的对所需要控制的录播教室进行摄像机调焦、录制、直播、添加特效等操作。1.16三分屏播放在播放普通的单视频课程的基础上，系统提供了三分屏课件供用户在线学习，三分屏课件可以包括教师视频，学生视频，教学文档视频等。由于三分屏课件是老师视频讲授同步配合PowerPoint文稿，因此教学效果非常接近现场授课。如图所示。同
13、时为了方便用户进行学习，提供了索引功能及时间点记录功能，根据PPT的标题可以在课件上生成索引列表，同时在视频时间轴上生成对应时间点，方便用户抓取学习重点。1.17直播互动教研教学系统支持在线直播功能，主要用于精品课程、家长会、节日联欢会、校领导重要讲话、年级组会议、在线观摩、互动教研等现场直播。 在直播过程中具有权限的参与人员可在直播窗口右侧实时进行文字讨论，也可对教师讲解能力、师生互动情况、学生反应情况等进行打分评论等。1.18线上答疑及交流在学习过程中还可以实时对所学内容提问，他人进行回答，方便学习，也可以对课件进行评价，方便后来同学的学习。1.19个人空间经过注册或者后台管理员发放登陆账
14、号密码，用户登录后可以进入专属自己的个人空间。在该录播系统中，作为学生，可以保存自己喜欢的课程课程，提出自己在学习过程中的问题或者帮助他人回答问题，轻松修改自己的个人信息。在学习过程中，系统会记录学生的学习过程及进度，方便下次登录时准确续接上次学习。作为教师，可以将自己的一些优质教学资源上传，发布课程，看到自己学生所提出的问题，并进行在线的互动回答。1.20基于课表的定时录制根据学校的课程安排设置课表，按课表的课程时间的设定，自动录制课程和停止录制，无需人工干预，真正实现常态化教学。支持批量导入导出功能，方便管理员操作，减少维护工作量。 1.21互动教室创建支持可视化的互动教室建立,可实时监控教室设备状态，下图为已经建立的互动教室支持对互动教室的统一管理。将互动功能与平台功能融合到一起。1.22批量设备建立支持批量设备的建立，方便用户的操作，下图为设备管理界面，可新建组织、教室、批量建立教室。下图为批量增加教室设备界面下图为添加成功后的互动教室界面1.23方便简洁的后台管理界面北京文香为适应不同客户的使用需求，支持自定义管理桌面，并且可以轻松替换。尽可能的展现用户的文化价值。与使用者的实际用途相贴合。
