集智视讯高清录播教室建设方案
3 方案设计
3.1 整体设计思想
针对本项目需求，我们将重点对各教室和中心平台进行建设。针对学校教室的应用需求，我们进行相应的部署。通过高清视讯主机，实现视频信息和音频信息的接入管理、画面合成以及远程互动；通过选用大容量、高性能的中心管理平台设备，满足各网络前端的接入、设备管理、音视频流分发和存储要求；通过平台管理系统满足不同用户群的在线交流学习以及日常管理，并依托已建的IP网络实现对音视频资源的传输、管理、存储。
3.2 系统组网图
图示:系统组网图
如上图所示，本系统是依托于IP网络构建的全数字化、网络化、智能化的综合视讯业务应用系统。
3.3 教室设计
教室是本次系统建设的核心单元，根据实地考察并结合教育局对上课教室的应用需求，本次方案将建设以下视讯教室：
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3.3.1 单跟踪教室
图示：单跟踪教室组网图
a) 信号采集
本系统所有应用均基于前端视讯教室所采集到的音频、视频信号，本项目中视频均采用高清采集和编码，音频则采用无线话筒和拾音器拾取教室内教师、学生声音。具体如下：
图像信息的采集
针对此次项目需求，新建设的教室需要实现在进行课堂录播时，需对教师进行拍摄并对教师学生进行跟踪拍摄以及教室内全景进行录制，以保证教学资源的完整、真实，确保教学资源的质量。
? 教师摄像机我们采用高盛新型产品——超级跟踪摄像机（EPTZ），它通过高盛自有的超级跟踪算法和技术，配以600 万像素单镜头无云台摄像机，轻松实现讲台区域的人员跟踪摄像以及讲台区域的全景画面，以采集教师教学活动的高清视频。其主要功能特性：
1、 高清枪型网络摄像机，应采用工业级嵌入式架构，采用专用芯片和嵌入式操作系统，稳定
可靠
2、 采用1/1.8英寸高性能逐行扫描视频传感器，最低照度至少为0.5Lux@F2.8.（彩色） 3、 支持POE供电
4、 采用600万像素逐行扫描图像传感器
5、 支持电子云台功能，支持智能跟踪拍摄和场景智能切换功能 6、 标配高清CS接口镜头，焦段12-36mm
7、 采用高效H.264视频编码算法；支持高（即high profile）、中（main profile）两种设
置
8、 提供1080P分辨率的输出画面，且在1080P分辨下帧率可达到30帧/秒
9、 具备1路网络接口、1路报警输入/1路报警输出、1路音频输入/1路音频输出、1路485
接口
? 学生摄像机采用1080P高清枪型摄像机HDC-22IP，该产品采用1/2.8英寸高性能逐行扫描
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图像传感器，最低照度至少为0.03Lux@F1.4（彩色）， 0.003Lux@F1.4（黑白）。其主要功能特性：
1、 高清枪型网络摄像机，应采用工业级嵌入式架构，采用专用芯片和嵌入式操作系统，稳定
可靠
2、 采用1/2.8英寸高性能逐行扫描图像传感器，最低照度至少为0.03Lux@F1.4（彩色），
0.003Lux@F1.4（黑白）
3、 采用高效H.264视频编码算法；支持高（即high profile）、中（main profile）两种设
置
4、 提供1080P、720P、D1、CIF、QCIF分辨的监控图像，在1080P、720P、D1、CIF、QCIF分
辨下帧率均可达到30帧/秒
? 每个教室内的摄像机均接入各教室内配置的高清视讯主机中，同时视讯主机也支持高分辨
率VGA信号的接入，以实现教师、学生以及教师课件内容的处理合成。
? 声音信息的采集
根据项目需求，在每个视讯教室配置1个教师无线话筒、6只专业拾音器以及音频处理器完成上课对教师、学生的常规拾音。
(1)教师拾音我们采用松下 WX-4800/CH，音质清晰，无背景噪声，使用方便，可自由方便的交接话筒，可实现对教师上课声音的拾取，满足专业录播课程的要要。其他特性：
? 指向特性：笔型无线话筒 ? 无线功率：2mW ? 有效距离：30m（室外）
? 频率特性：100Hz～10kHz（1kHz基准50μs加强）
(2)学生拾音部分我们采用6支专业拾音器 ，其具有高灵敏度，具备宽广的拾音范围和拾音距离。可实现对学生声音的实现全方位的声音采集，部署简单，使用方便。其他特性：
? 指向特性：超指向
? 频率响应：50-18000Hz
? 灵敏度：-34dB±2dB（0dB=1V/Pa1KHz） ? 输出阻抗：≤200Ω
? 最大声压级：134dB（1KHz谐波失真≤1% T.H.D） ? 信噪比：76dB（1KHz at 1 Pa） ? 供电电源：幻象48V
（3）在教室内完成对教师授课声音以及学生上课声音的拾取，在此可通过数字音频处理器实现对声音进行混音优化降噪处理，确保拾取到的声音达到最优效果。
b) 画面合成
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针对项目需求，我们在每个教室内部署一台视讯主机，以实现对前端摄像机和音频设备的接入管理、音视频信息的处理、画面的合成、资源的录制以及前端存储等功能的实现。
本系统中我们配置一台高清视讯主机CVS-HD2E-MV（1080P配置），该款视讯主机为嵌入式一体机，完全稳定，功耗低，静音工业设计。单台视讯主机最大支持4个高清网络前端的接入，并支持监控和录播两种工作模式的自由切换，其主要功能特点：
? 设备采用工业级嵌入式硬件架构，内嵌Linux操作系统；
? 设备支持4路1080p、720p、D1等分辨率的前端图像采集设备接入；
? 设备支持H.264的编码格式，支持1080p、720P、1024*768、800*600、D1、CIF、QCIF等图像分辨率，视频码率支持64kbps-8Mbps，支持双码流；
? 设备支持AAC_LC音频编码格式；
? 设备支持TCP/IP、UDP、RTP/RTCP/RTSP、FTP、Telnet、SNTP、HTTP、DHCP 等协议； ? 设备支持最高1080P画面合成，提供电影模式、画中画、多画面等多种画面合成模式； ? 设备支持多种导播模式，可配置规则，支持远程客户端导播； ? 设备支持RTP\\RTCP\\RTSP直播；
? 设备支持录制文件为标准的MP4格式，兼容多种主流播放器； ? 设备支持组播搜索前端设备
? 设备具备1×10M/100M/1000M自适应，RJ45接口；4×POE百兆网口；
? 设备具备4个VGA接口和4个HDMI接口, 支持本地高清输出，输出分辨率可达1920×1080，且具备视频矩阵切换功能；
? 设备支持2方及2方以上远程互动，应采用标准H.323协议，实现主机与主机，主机与视频会议终端进行互动。
在录播模式中，视讯主机可以将前端编码设备传送回来的音频、视频、VGA信号进行再处理，实现多路视频信号及VGA信号的画面切换、叠加、合成以及再编码，并支持对视频文件添加片头、片尾，输出符合录播课件要求的文件及音视频流。
在监控模式或巡考模式中，视讯主机可以实现标准的监控、巡考功能，以满足网络巡考、教学秩序管理、校园安全等日常管理应用需求。
c) 流媒体管理与存储
在具体应用中，如何防止网络故障对教学录播、电子化巡考和日常监控的影响是我们重点考虑的问题。在网络中断的情况下，依然不影响资源的完整生成十分重要。因此我们在系统中采用了具有前端存储的视讯主机。
在系统设计中，我们通过视讯主机自带的硬盘实现对视频资源的本地存储。在实际应用中，实时监控的资源以.asf文件方式存储，教学资源以MP4文件格式存储，二者独立互不影响。同时，通过预先设定好的下载计划，能够使各个教室内的视讯主机及时将视频资源通过校园网络存储到中心的磁盘阵列中，确保教学音视频资源的安全可靠。
d) 远程交互
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由于视讯主机内置H.323视频会议协议，支持2方及2方以上远程互动，可实现主机与主机、主机与视频会议终端进行互动。因此凡是安装了视讯教室系统的教室均可实现多教室之间的互动教学，包括本地与本地或者本地与异地的视讯教室之间远程互动。通过每个教室内部署的高清视讯主机，能够实现对不同教室、不同校区、不同学校间的多方听课、远程教学、远程互动的需求。
另外，视讯主机还内置了中控模块、功放模块等常见的多媒体教学设备模块，从而使得视讯教室内的设备数量减少，集成化程度更高，管理更方便。
通过视讯教室录制并生成的教学视频上传至中心平台后，用户即可通过使用客户端或者WEB的方式登陆业务系统实现教学应用。
3.4 平台设计
图示5：中心平台组网图
中心平台是学校用于数据信息管理、设备状态检测、远程控制等应用的核心场所。针对此次项目需求，在中心平台处配置视讯管理平台、视讯业务平台、流媒体服务平台、磁盘阵列以及显示大屏等设备。通过部署这些设备，可以实现对系统前端的管理与控制、教学资源的存储与应用等功能。
3.4.1 视讯业务平台设计
视讯教室业务平台可以融合各种音视频资源，如电子巡考考点监控、校园内安防视频监控、课堂录播视频、视频会议视频等资源，以形成一体化的、综合的视频资源系统，同时可依据时间及实际需要切换不同的资源模式、控制模式，从而形成一个丰富的视讯资源池，可依据应用服务在不同时间、不同场景、不同职能的需要，提供相应的视频资源。同时平台可根据校园管理中的特殊功能应用做定制开发，例如，与学校课程表对接，与学校学生学籍管理系统对接等等。
3.4.2 设备管理平台设计
针对本项目，为实现在巡考和安防模式时对前端设备进行接入管理，我们在中心平台配备中心管理平台。
中心管理平台采用嵌入式的硬件结构设计，内嵌Linux操作系统，保障设备运行安全、稳定；并且支持级联组网，方便系统扩展。平台可提供完善的设备管理、用户管理、认证管理、权限管理、告警管理等功能。
3.4.3 流媒体服务平台设计
针对项目需求，需要定时地对各个教室内生成的音视频资源进行收集并分类管理，以保证前端视讯主机的磁盘容量以及视频资源的安全可靠。本项目推荐流媒体服务器CVSServer-A用来实现对
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