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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

需佩戴任何辅助装备便可进行课程录制。

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，进行在线研究。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音频采集系统设想

4.2.1音频表示图

方案采用超心形指向话筒，适用于多媒体教室、会场、演

播厅；配置数字音频处理装备对多路音频信号的智能混音和音

质的调节，使录制声音结果更佳清晰；

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

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反响抑制

回声是由于自己发言声音泄漏到自己接收回路中，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

颠末处理

1.3视频系统设想

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想

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。