网络直播机在多媒体教室中的应用

更新时间:2016年12月30日14:32:44 点击次数:1823 打印此页 关闭
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一、方案概要

1、项目概述

在教育行业各学校也在进行现代教育改革的今天,将计算机技术和通信技术引入教学各个环节,从而引发了教学方法、教学手段、教学工具的重大革新,这些技术变革对提高教学质量,推动教育现代化的发展起着不可估量的作用。在大量的数字化智慧校园建设方案中的多媒体电脑教室占了非常高的比例,在多媒体电脑室的建设中加入网络直播机应用进行整体的规划,这将对教育信息化建设和应用水平的提高起着积极的推动和促进作用,也使服务于学校和教育行业的公司业务有一个提高。

学校的现状:

               

如图,多媒体教室的设计,在讲台配有教师机,配有控制管理软件;学生电脑主要是用来实践操作,或者是学生机本地播放视频文件;老师在自己电脑上播放视频,同学们就看投影,老师电脑可以实现将PPT、word静态桌面进行共享直播;学生可以通过电脑显示收看内容,但同时无法控制主机,无法实现边浏览边操作电脑。此时共享的桌面是无法供多媒体室以外的电脑收看;同时声音也只能在本地用功放播放出来。

要能实现在同一个多媒体电脑室的数十台电脑屏幕上对学生进行现场教学,又能让其他教室电脑里都能看到多媒体电脑室的教学全景;充分突出了网络时代多媒体电脑室的现代化教学要求;利用现有的设备条件应用软件实现是个难点,也是个利用新的稳定、便宜、易用技术的突破点;突出学校的应用水平。

最终使项目完成后,能将这个多媒体电脑室变成校园网上的一个演播中心;通过网络就能在全校所有电脑甚至是在分校区的电脑上收看现场实况直播,最终实现全校甚至于全区教育城域网络的各台电脑同上一堂课、同开一场会。

         

实现设计图:

 
 

2、建设目标

                                                     

多媒体电脑室已经是现在教育的固定配置,也是每个学校都要大力建设的教学设施;在校园网已经建设完成基础上,网络已经铺放到各个教室和各个办公点;各个教室已经配好电脑、投影机和功放音响等设备;在这样的环境下,如何做到现场直播?何为现场直播?就真的考验产品技术;因此需要一个经济实用、先进可靠、适用性强和易于使用的网络直播机,将现场的视频图像通过网络传播出去,实现以下功能:

                                                     

1、向网络内的数十台电脑同步直播教室内上课实况、教师机的屏幕或实物投影仪的画面;

2、不需铺设或更新有线电视同轴线路和设备,利用多媒体电脑教室局域网和校园网线路,无需专门培训,用浏览器就能轻松实现校园高清电视台的高清视屏和同步声音的实时直播广播;

                                                     

3、多媒体电脑室的课件内容都是图文并茂的,有现场拍摄视频内容、也有讲课人的PPT等课件,更有现场实况的交流互动,需要实时在其他电脑重现,方便观摩,即时点评;

                                                     

4、将本多媒体教室的上课实况、教师机的屏幕或实物投影仪的画面直播到全校各台电脑,同上一堂课、同开一场会;

                                                     

5、领导讲话、名师课堂、专家讲座、法律知识宣传等需要全校师生各自在自己的电脑屏幕一起同时学习,可用多媒体电脑室的直播功能去实现;

                                                     

6、实现专递课堂、同步会场,给上级单位可以远程观摩、点评和录像存档;

                                                     

7、考虑到后期文件编辑制作,能将视频录制成通用格式;最终可以在买个收看点都能录制自己想看的视频文件;

                                                     

下图展示了以上的功能点:

             
     

3、需求分析

 

基于校园网络环境下的应用技术不断发展,校园生活日益丰富,学生平台也备受关注;针对学校的特定环境,其基本需求要点为:

1、在学校校园网中,多媒体电脑室建设的同时,简单建立一个直播平台,不需要复杂配置与调试;

2、实现开机通电就能实现直播,使用者无需培训;

3、视频直播画面能保持适配投影机的1024*768高分辨率;图像与声音完全同步;

4、能实现跨越校内甚至校外的多个子网平台,同时不对多媒体教室的网络带来隐患;

5、收看端只需要在校园网或者是教育城域网内,在IE浏览器上输入网络视频直播主机的IP地址就能收看直播,简单方便快捷;实现同步课堂。

6、现代教育借助网络的优势,越来越能实现以前不能实现的功能,比如:学术交流、辩论赛;实现上级领导与县级学校教学过程全程观摩;

随着带直播功能多媒体电脑教室组建与推广,有计划、有步骤地开展各种教学应用,可以逐步地使校园网应用取得更好的结果。所以设计必须遵循先进性、安全可靠性、实用性、经济性、可扩充、可维护等几大原则,以达到性价比最优的效果。

4、方案优势

教室已经配置电脑、电子白板、投影、一体机、功放、麦克风与音响,大部分投影机的高分辨率为:1024*768。如何实现数字化的高清网络视频直播这样一个功能呢?从使用上考虑,就必须在收看端不增加任何产品的集成上完成高清视频直播;从维护上考虑,不需要重新铺设线路,借助现有的校园网络平台;从效果上考虑,传输的高清视频达到音视频同步。最终要能适应学校现有教学设备的使用特性,保证设备使用的稳定性等;无需专业技能与专门培训。

相对普通的多媒体电脑课室,增加了与其他多媒体电脑室和学校其他电脑的通信能力;针对学校的特定环境,其需求要点:特殊、独特、有竞争优势,学校校园网中使用优势明显,多媒体电脑室一物多用,突出优势明显,控制力强。

二、方案设计

1、多媒体系统

1)概述

现代化社会已经进入阶梯信息时代,视听设备、网络、计算机等多媒体工具,以及自动化环境调整设备与日俱增,多媒体电脑室正是基于体现高科技时代的典型产物,教师借助于先进的电教教学设备,轻松而直观地进行教学,学生接受和理解知识的效果远远高于传统教学方式。通常的多媒体电脑室以多台电脑为核心,由投影机、展示台、多媒体中央控制系统、投影屏幕、音响设备等多种现代教学设备组成。每个教室多媒体系统可以通过校园网相互通信,实现网络互通。

连接图:

   

但是,不采用网络直播设备,就没办法把现场实况通过网络传播出去,也就无法给其他多媒体课室共同访问;同时也没有办法发声音图像直播到本教室以外的其他教室;为此必须要增加这样一个设备,本身只需要简单配置一个千兆网络IP地址,能将现场的音视频直播到局域网的每个信息点;同时,每个信息点有不用增加新设备配合完成直播,使多媒体教室可以变身成为学校的直播中心物尽其用。

2)多媒体课室设计

2)a、系统组成

2)以中央控制系统为中心,接入(台式电脑或笔记本电脑)多媒体投影机、视频展台、投影屏幕、音响系统等设备为基础构成基本的多媒体电脑室系统。

简易接线如图:

b、功能说明

多媒体电脑课室系统可实现以下功能:

1、实物展台可以将书稿、图表、照片(包括负片)、文字资料(包括教材)、实物及教师书写的文字投影到银幕上。由于具有变焦功能,对被摄物体没有严格的尺寸要求,局部特写很容易实现。

2、投影计算机的数字信号,进行计算机的存储课件进行教学、培训和演示。使用计算机进行多媒体教学能呈现教学内容的文、图、声、像。

3、使用投影进行常规化教学,老师借助投影机把桌面内容投影到投影幕上,方便学生统一观看。

4、实现唇音同步,高清实时直播;为了在图像显示更加细腻和清晰,传统方法是用软件对教师机桌面直播的技术,主要是通过抓屏来实现的,导致视频帧数不是连续获取的,经常会是跳屏过去,当收看直播的人员过多,就会出现卡屏、停顿和花屏;最主要的是没法把声音直播给学生,这使得在用电脑学习英语交流这类课程;学生只能用电脑看到画面,声音都是从功放出来,这样会导致的结果是音视频不同步;

5、另外就是多媒体课室的电脑是没办法接收音频;如果要实现在学校的其他教室收看多媒体室的教学内容就更不可能;为此,添加一台网络直播机,同意音视频的采集与处理;而且操作非常简单,开机即用;学校的其他教室只需要访问这台主机的IP地址就能收看到多媒体室的教学环境;在多媒体室内地的主机也只是在浏览器上输入地址就能收看到高清华丽的视频,而且视频的分辨率能自动满屏适应,不再需要老师手动调节投影机的分辨率;

6、能够让使用教师未经专门培训,不需要过多操作,就能实现直播;简单易用,人性化设计。

7、临时为法制教育宣传课程提供演播中心,由于校长领导讲话、名师讲堂或法制宣传讲座上,主讲人需要展示课件,课件除了PPT性质的静态课件外,还需要大量的动态视频课件;在传统的多媒体教室设计的基础上是没有办法把声音传播到其他教室,为此,必须要提供能把图像跟声音一起同步直播的设备。

C、系统特点

根据多媒体系统的需求、实际使用环境、使用者、操作者、管理者为出发点并结合实际情况从先进性、易用性、实用性、经济性、扩展性的角度出发,以先进的技术和今后技术发展趋势为设计方案的依据,以教师为授课中心,将教师、教室环境、教学设备(投影机、展台、屏幕)融为一体,充分展示教学内容具体包括以下特点:

针对操作者:

1、简单易用、无须花费时间学习设备操作;

2、智能化控制:通过多媒体中央系统,可以控制投影机、视频展示台、台式电脑、笔记本等教学设备的音、视频信号、计算机信号输入输出,实现教学设备间的相互切换,全部由系统统一控制,省时省力,教学质量高;

3、设备信号选择切换一键到位,轻松演示;

4、不增加老师对直播主机的过多操作,视频直播主机通电既能实现全校每个教室统一收看直播内容。

5、导播员功能实现对收看用户的权限管理,同时实现字幕发布功能。

针对使用者:

用多媒体投影机播放计算机信号及视频信号,通过用中央控制器实现视频源切换的效果;用麦克风对声音进行采集;功放将声音在本地回放,系统开启,整个多媒体教室就在直播过程中。多媒体教室内的主机和多媒体教室以为的电脑直接用IP地址收看主讲老师电脑、播放的高清视频。

2、多媒体教室网络系统

1)网络基础

本方案需要的网络较为简单,主要部署几台二层交换机,三交换机通过六类屏蔽双绞线级联到现有的汇聚交换机上。客户端与交换机之间采用百兆超五类双绞线连接。视频直播机与校园网骨干采用千兆网线连接。

网络视频直播机是接入在汇聚交换机上,使用一个学校各个网络信息点能访问的IP地址,保证其他教室的机器能突破VLAN限制去收看直播节目,同时对多媒体教室的网络起到保护作用。

在学校举办安全教育公开课、法制宣传课或者全校家长会时,只需要架设摄像机,10分钟内就可以搭建起直播平台,既能直播现场互动环节,又能实现电脑视频课件内容直播。

2)多媒体教室网络拓扑图

3)系统设备安装

1、从多媒体教室出口交换机配置一个千兆地址给网络视频直播主机;通电即可直播;从中央控制器把最终输出接入到直播主机视频接口;同时从功放那边把总声音加入到直播主机,直播功能准备已经完成。

2、在多媒体教室内,用学生机的浏览器去访问网络直播主机IP地址;初次使用按照说明完成操作,就可以正常使用;学生在自己学生机上就能清晰的看到教师机的桌面执行内容;做到高清实时。多媒体教室以外的其他电脑主机,通过网络去访问 视频直播机,此时的视频直播主机相当于是一台独立服务器,起到发起连接并执行直播功能。

3、临时将学校现有的摄像机搬到这个多媒体教室,将多媒体教室变成一个演播中心,通过中央控制器接入视频与声音进行切换,一键完成。

3、直播系统

1)设备清单

设备

单位

数量

备注

端视频系统

教室主讲电脑

1

已配有

实物投影仪

1

已配有

摄像机麦克风

1

已配有

投影机或大电视

1

已配有

网络传输部分

视频直播机

1

本次增

校园网

1

已配有

交换机

1

已配有

同时收看终端

多媒体教室

(学校其他教室)

≤90

已配有

1、设备类型:高清视频编码器采用嵌入式纯硬件架构(非PC采集卡方式),开机通电后自动进入直播工作状态,设备状态可实时监控,设备高度≤2U,可直接安装到19寸标准机柜中。

2、设备接口:VGA视频输入1个(DB15);Line IN音频输入1对、RCA或BNC;RJ45以太网接口1个(100/1000M自适应);有用于连接及控制其它外围配套设备的串行通信接口。

3、性能指标:视频信号输入分辨率:800*600,1024*768 @25FPS;视频编码采用MPEG4/H.264,音频编码采用G.726。用户在观看直播节目时能直接在接收端本地进行录像,录像文件分辨率不低于1024*768。

4、直播功能:直播图像分辨率不低于1024*768;直播画面和声音保持同步,直播延时≤1秒;支持不少于120台终端同时观看直播,每路视频网络带宽512Kb—4Mb之间可调;用户收看直播时使用网页收看直播。直播的节目源可以是本机自己输入的视频源也可以是转播另一台直播机的节目。

5、导播功能:频道导播权限在观看直播频道视频的同时可以在同一界面上通过直观的按钮切换输入视频源,这些视频源可以直接连接在直播机上也可以连接到与直播机分离的多媒体切换或处理设备。支持ADV.SW协议控制切换设备进行遥控和切换。支持ADV.TXT协议同步发送多通道实时文字信息和字幕,同时显示≥2个独立字幕(在不同位置用不同颜色和背景显示,分别以不同速度滚动)。

6、管理功能:支持在校园网、教育城域网和宽带互联网上使用,可用IE浏览器的Web界面进行使用、操作和管理;具有用户的增加,删除,修改,分组功能,支持节目的权限分配管理,根据用户设置不同的权限,用户登录后能播放不同的频道;支持用户定义用户界面标题。

设备制造厂家拥有自行研发的视频直播设备内嵌软件(视频直播系统)的计算机软件著作权证书,投标时需出具著作权证书复印件并加盖生产厂家盖章。设备壹年免费质保,提供制造厂家针对本项目的授权书及售后服务承诺函。提供现场测试演示样机。

三、案例展现

浙江省杭州湾中学报告厅视频直播系统;

广州市天河区天府路小学阶梯教室视频直播系统;

佛山禅城区第十四中学阶梯会议室直播系统;

佛山南庄三中未来教室网络视频直播系统;

香港东华三院所属七所学校网络数字直播系统;

香港陈式宏纪念中学校园视频直播系统;;

深圳福田区梅林小学校园视频直播系统;

东莞低涌中学校园电视台视频直播系统;

肇庆市沙湖小学智能录播室校园视频直播系统;

端州中学微格课室和校园电视台校园视频直播系统;

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