第一章 前言

《教育信息化十年发展规划( 2011-2020年)》指出，教育信息化的发展要以教育理念创新为先导，以优质教育资源和信息化学习环境建设为基础，以学习方式和教育模式创新为核心。在种种合力的推动下，这种以微视频为核心的新型教学模式引起了教育研究者以及一线教师的广泛关注。

“微课”是指按照新课程标准及教学实践要求，以视频为主要载体，记录教师在课堂内外教育教学过程中围绕某个知识点（重点难点疑点）或教学环节而开展的精彩教与学活动全过程。

各地教育主管部门纷纷组织教师们开展以微课建设与评审为主题的教学研究活动，但大部分教师却面临着“拍摄难度大、后期编辑加工技术难度大、形成系列化资源难度大、缺乏开展教学应用支撑环境”等问题，微课的建设与应用对一线学科教师而言，需要更简便易用的设备支撑其开展微课的录制、微课程的建设及微课程教学的应用，学校希望将传统教学模式应用于当今互联网状态下的课堂教学，录制课程既有教师与课件画面的融合，在保证其融合清晰度的前提下，将教师板书内容留存于课件，从而使传统教学模式中不能解决的课程录制问题轻松解决。

基于市场大范围应用需求，在考虑录制者与观看者的应用体验之上，信息技术有限公司推出“虚拟微课演播室解决方案”。

第二章 方案概述

2.1 需求分析

拟建设N套虚拟微课演播室。

微课是指以视频为主要载体记录教师在教学过程中围绕单个或多个知识点而开展的教学全过程。它的核心组成内容是课堂教学视频的课例片段，同时还包含与该教学主题相关的教学设计、素材课件、教学反思、练习测试及学生反馈、教师点评等辅助性教学资源，它们以一定的组织关系和呈现方式共同“营造”一个半结构化、简易化、主题式的知识单元授课应用的“小环境”。

传统教学结构

微课教学结构

微课教学区别于注重整齐划一传统课堂教学，老师可以直接观看电子绿板进行讲课，并且可以在上面可以进行板书，通过增加教师互动讲解与切换画面，解决传统视频课程的枯燥乏味，增加学生的学习积极性与学习效果，类似于一对一教辅，注重学生学，短时间内讲解多个重要知识点，在PPT文件上进行标注讲解的方式，既符合教师传统教学习惯，录制画面也符合学生上课观看板书习惯，方便学生对讲课重点进行记忆，反复观看复习，教学效果明显。

通过文香一体化虚实演录播系统进行叠加LOGO，采集、录像、制作、字幕叠加、高标清虚拟抠像等功能，配合教师准备素材，就可以将教师人像结合在任何教学所需场景，使用返看系统，老师可直接观看自己合成后的画面并调整位置。

2.2 建设目标

通过微课教室，教师把学习中的重点和疑难问题制作成微课，上传到资源管理平台，学生便可以随时进行直播点播学习。

微课在学生自主学习中的应用：

1、课前复习

根据学生已有的知识基础和新知识所需的衔接知识点设计制作好微课，可以让学生在课下先看此微课，为新课做好准备。

2、知识理解

教师对本节重难点做点拨，典型例题引导学生探究规律。在学生自主探究或合作探究后一起看此视频。

3、反复观看

由于视频可以反复播放，使那些平时反应慢的又羞于发问的学生能够从容的反复观看，较好的解决了后进生的转化问题。

微课在促进教师业务成长和教学研究中的作用：

1、业务促进

制作微课就是微研究的过程，一线教师在实际教学中把发现问题，分析问题，解决问题的过程制成微课，简单实用，本身就是一个教学反思的过程，能有效促进教师的业务成长。

2、经验交流

微课便于互联网和移动设备的传播，方便了教师之间教学经验和方法的交流。

3、专业提升

微课便于教师进行知识管理，有效促进教师的专业发展，很好提高教学效果。

4、能力提升

微课制作简单，形式新颖，通过微课可以进行资源的积累、分享和交流，可以有效提高教师的自信心和成就感，并提高教师学科教学与信息技术的整合能力。

第三章 方案设计

3.1 设计原则

建设必须从实际出发，尽可能利用现有的网络条件和已有投资，在满足现有需求的同时，能够保证随着网络和技术的发展，支持平滑升级和扩容，有效保护投资。并能根据后续需求的变化和业务的发展，灵活支持各种业务的叠加和融合，满足未来业务的需求。

因此，建设应遵从以下原则：

1、经济、合理原则

l 应依据现有网络的实际情况，尽可能利用现有的网络条件

l 尽可能的保护已有的投资

l 尽可能利用已有的设备

l 具有很好的网络适应性

2、先进性原则

l 符合视频技术以及通信行业的发展趋势，并确保采用当前成熟的产品技术

l 所有的设备采用最先进的技术，确保今后相当长的时间内技术上不会落伍

3、开放、兼容原则

l 完全符合标准框架协议，采用业界标准的视音频编解码协议

l 采用开放式标准设计，兼容标准的同步课堂系统和设备

l 可与其他厂家标准的产品有效互通

l 满足今后的发展，为未来业务扩展留有充分的扩充余地

4、安全、可靠原则

l 系统具有高度的安全性，具有分级权限管理和高级加密机制

l 对工作环境要求较低，环境适应能力要强

l 系统设备安装使用简单，无需专业人员维护

l 系统具有很好的备份机制，满足高可靠性需求

l 对于端到端的业务故障，有很好的备份、应对机制

5、网络、业务灵活（跨网络/可拓展）原则

l 系统应该能够和现有的各种网络如内部IP网络，Internet网络有良好的互通能力

l 系统应该可以支持和已有的OA办公系统等融合，和教学平台，教研平台，资源平台的无缝对接。

l 系统不仅能够提供虚拟微课室功能，还可以叠加支持丰富的其它业务，满足今后不断的使用业务发展需求。

l 系统支持开放性接口，可在后期平稳升级。

6、标准化原则

l 系统设计依照国家或国际有关技术标准进行，保证各个子系统的结构化和标准化，代表当今最新的技术成就，符合国际相关标准和技术规范。

l 系统采用符合国际标准的协议标准，系统软硬件之间的兼容性良好，能与符合标准的任何第三方软件或资源库产品兼容。系统中所采用的布线设计、通信协议、网络设备及布线材料都符合国际标准、国家标准、工业标准及相关行业标准。充分利用不同网络的优势，并将它们有机地结合起来，为信息交换、设备的共享及交互操作创造了有利条件。

3.2 虚拟微课室系统设计

文香虚拟微课室演播系统是一套真三维微课慕课系统，可快速完成高质量的录制与包装，无需复杂的非编处理，不受地点和环境限制，大大减轻了繁重的录课任务，提供了视频课件的质量和欣赏性。内置丰富的真三维教室、演播室场景，支持场景搭建和模块任意调整，可实现无轨跟踪以及无限蓝箱功能，系统支持课程课件、媒体素材直接读取，字幕标题融合，并可实时进行流媒体直播。

微课制作系统采用文香交互式平板的虚拟绿箱配合文香一体化虚实演录播系统进行微课视频的拍摄记录，配备高清摄像机、文香一体化虚实演录播系统、文香交互式平板、无线音频系统、返看系统设备、灯光设备、录制设备、其他辅助设备（分配器、线材）等；

高清摄像机：用于微课拍摄，所拍摄的视频画面通过与绿幕PPT背景信号在虚实演录播系统进行融合后自动切换并输出至录制系统。

文香一体化虚实演录播系统：实现把高清摄像机拍摄图像和课件PC图像融合，借助虚拟演播技术实现虚实结合。 

文香交互式平板：集成交互式触控一体机、OPS电脑、纳米黑板等功能，同时系统内置虚拟绿箱，在不影响老师使用PPT的基础上，一键将交互式平板表层界面变绿，交互式平板瞬间可以变为绿箱使用，采用单透技术，进行抠像，虚拟抠像效果清晰自然；适用于微课制作、精品课程录制等场合。

无线音频系统：通过无线话筒，采集老师声音，录制声音，不改变老师的授课习惯。

触控一体平板电视：显示最终录制效果，屏幕尺寸在55寸左右，同时做回显电视使用，老师可以实时调整状态。

返看系统：拍摄摄像机安装在返看系统设备上方，屏幕显示教师录制状态，系统合成效果，方便给教师拍摄监看自身状态。

灯光设备：提供足够照明亮度拍摄灯光，同时要满足色温要求，灯光投射方向和角度的选取要避免产生正视眩光和落差大的阴影区。

资源管理平台：平台实现对微课视频、慕课等优质教学视频资源的汇聚，将PC、手机、平板三大终端的打通，构建基于互联网的优质教学资源共建共享模式，进一步为资源共享提供促进作用。学生和老师可以通过平台进行资源点播学习、观看校内外公开课、开展网络评课活动等。

第四章 方案特色

4.1 小空间 大智慧

虚拟微课录制系统只需3米乘5米的空间环境即可完成布置，就可以将教师人像融合到任意教学场景。

4.2 电子绿屏 一键切换

文香虚拟演播系统是将抠像技术与文香交互式平板虚拟绿箱的巧妙结合，一键将背景变绿，系统直接读取PPT课件，无需转换，可在界面内实现PPT翻页、标注等教学操作。

4.3 虚拟布景 实时抠像

融合了老师实时标注的课件内容作为背景信号，摄像机作为前景信号，完成前景与背景的合成，支持添加静态图片或动态视频作为虚拟背景，可根据课件内容及类型灵活调整，极大丰富节目表现力，节省了搭建实体前景的费用和时间。

4.4 自助式轻松录制

可无拍摄人员在场，自助式操作，常态环境下授课，解除额外心里负担，无论是电子板书、多媒体影片、教学简报、课程图片等等，皆可让您自由挥洒，老师一个人就可以轻轻录制，制作出高品质的微课影片。

4.5 内置海量真三维场景

内置海量真三维教室、演播室场景，场景可以预设多个三维景别，实现推拉摇移等摇臂效果，场景可自由添加道具，道具类别齐全，素材丰富，并且支持用户三维建模自主导入，人物和道具可调节比例、尺寸、三维坐标位置。

4.6 广播级效果

所用系统设备均达到广播级拍摄标准，全画幅高清，色彩还原度高，附带美颜功能，声音清脆洪亮无杂音，提供高质量声画体验。加上文香交互式平板的虚拟背景功能，彻底解决了电子白板和人物亮度不一致，电子白板或触摸屏课件录制方式录制视频色调发蓝，发黄等现象。

4.7 网络直播

一体化虚实演录播系统可实现一键式网络直播，省去编码器后台繁琐的设置，适用于学校、政府机构、企业单位、培训学校等场合。

第五章 主要产品介绍

5.1 一体化虚实演录播主机

5.1.1 设计理念

一体化虚实演录播主机是整个系统的核心设备，其结构简单、高度集成，一套产品就可以独立完成传统演播室中的节目信号切换、字幕叠加、节目播出、信号录制、虚拟布景、流媒体发布等功能。

可以完全替代传统的演播室系统进行日常节目的制作，还可以作为移动演播室来进行大型活动、文艺晚会、重大会议的现场节目制作和转播，也可以用于学校、各种培训机构的精品课制作，同时还可用于制作网络直播节目。

一体化虚实演录播系统为一体化虚实演录播主机的导播系统，在虚拟与现实中实时切换，四路SDI或HDMI高清信号输入，多路本地媒体文件读取；多路高清信号同时抠像，海量3D场景元素任意组合搭建场景。极大的提高了软件的使用性，为电视台、影视公司、高端拍摄需求及移动拍摄量大的专业客户量身打造的虚拟演播设备。

真三维虚拟场景智能搭建，各种虚拟场景部件模块化、素材化，使用者可自由搭建场景，搭建完毕即可作为固定场景使用，也可进行再次编辑修改。

集成了虚拟场景自由搭建、抠像功能、连线功能、灯光效果、字幕功能、实时录制与直播功能、虚拟机位设置、多个虚拟屏幕添加、虚拟摇臂、热点识别等全面的产品功能，可以满足众多高端需求。

5.1.2 功能介绍

Ø 支持多通道大码率高清录制

支持最高300M视频码率的高清录制，完全满足精品课程和广播电视节目的录制需求，同时支持包括H264和MPEG2等多种编码格式的录制，方便后期非线性编辑系统的后期制作，另外支持4路高清视频同时录制，每路可以选择不同的通道，录制的同时还可以实时计算磁盘剩余空间和录制时间。

Ø 支持智能自定义命令功能

支持智能的自定义命令功能，可以将每一步导播动作录制下来，记录导播的整个切换过程，再次调用时可做到无导播操作，主持人一个人即可完成整个节目的制作，极大地精简了人员成本。

Ø 支持多通道信号输入

信号源监看区支持10路信号源的画面同时显示，包含实时拍摄的画面、本地高清视频素材、字幕、虚拟、网络IP信号等多种信号源，极大地提升了节目制作的便捷性和丰富性。

另外所有导播操作类按钮全部位于软件系统的一级界面，极大地方便了导播人员实时操作，保证了节目制作的时效性。

Ø 内置多套真三维虚拟场景

系统出厂即内置多套真三维虚拟场景，场景中的任何素材均为3D立体建模，可多视角进行观看，完全满足节目制作和精品课程录制的需求。 

Ø 支持多视窗采访连线

支持方便实用的场外连线功能，系统预制了常用的双视窗/三视窗/四视窗模板，通过采集外连设备的视频或者音频信号与场内连线，实现互动教学和访谈节目的制作，有效地提高老师和学生在网络教学中的互动性，促进教育均衡化。

Ø 简单便捷的抠像功能

在系统软件中可以对摄像机和IP网络等6路信号源进行抠像处理，在设置菜单中打开抠像设置界面，鼠标点击预览窗口的蓝色区域，即可实现一键抠像，在灯光饱满的情况下无需对抠像细节进行具体修饰即可达到预期效果，完全智能式一键抠像。

Ø 支持热点识别功能

系统支持图像热点识别功能，可以实现主持人挥挥手就可以出现一个大屏播放视频、切换视频内容、切换不同机位、上一条字幕、播放一个片头等多种预置好的触发结果，极大地提高了节目制作的观赏性。

5.2 高清云台摄像机

高清云台摄像机采用1/2.8英寸、214万有效像素的高品质HDCMOS传感器，可实现最大1920x1080高分辨率的优质图像，输出帧频最高30fps，可有效降低在低照度情况下的图像噪声，同时应用2D和3D降噪算法，大幅降低了图像噪声，即便是超低照度情况下，依然保持画面干净清晰，图像信噪比高达55dB。

n 焦距：f=4.7mm-94.0mm

n 光圈：F1.6-F3.5

n 光学变焦：20倍

n 数字变焦：12倍

n 视场角：55.4°-2.9°

n 最低照度：0.5Lux(彩色)，0.1Lux(黑白)

n 快门速度：1/1到1/10,000秒

n 水平范围：-170°~+170°

n 垂直范围：-30°~+90°

n 水平转动速度：0.1°~160°/秒

n 垂直转动速度：0.1°~120°/秒

 

 

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