线上教育授课系统

1. 需求概述：

    为满足常态化疫情防控期间的教育教学工作，妥善处理突发事件与常规教育教学之间的关系，保障因故未返校学生能够同步学习，各地教育主管机构提出了开展线上线下混合式教学工作的要求。

   为满足混合式教学的需要，各校教学班级需要配备满足要求的硬件环境，返校师生在本班教室正常开展教学活动。利用教室内的一体机、视频采集摄像头、拾音麦克风等设备，采集教学过程的音视频及教学信息，通过网络互动客户端，实现与未返校学生的同步教学。

   教室应配置扩声、拾音设备，确保声音清晰，保障线上学生端能够同步听课。教室应配置视频设备，教室前后应至少各有一个摄像头，可视角度能覆盖教师授课所在区域，清晰度能保障学生可看清教师板书内容。

2. 线上教育授课系统拓扑

   根据前述需求，本着确保效果、快速部署、便捷应用的原则，设计教室内音视频产品方案，如下图所示：

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5. 线上教育授课系统说明

   3.1视频采集与处理

• 教师跟踪摄像机安装在教室后方，采集老师跟踪特写画面和老师全景画面，并可根据教室的板书书写动作，完成板书特写画面的采集；

• 学生跟踪摄像机安装在教室前方，采集学生起立特写画面和学生全景画面，1人以上学生起立，可以实现合理变倍的框选画面；

• 两台摄像机通过网线实现内部通讯。依据教学场景下的策略规则，完成两台摄像机间的全景、特写4个画面的导切。其中任意一台摄像机的USB接口，可输出导切后的视频流，可直接被各类互动教学软件，如腾讯会议、钉钉会议、Classin等使用。

3.2音频采集与处理

• 教室顶部可部署2个球型全向麦克风，一只部署于靠近讲台的的位置，拾取老师及前排学生的声音；一只部署于教室中后部，拾取中后排学生的声音；

• 全向麦克风拾取的声音输入音频处理器，经混响、降噪、增益、回声抑制等算法处理后，输出给互动教学电脑；

• 输入互动教学电脑的音频，通过各类互动教学软件，与视频同步，传输给未返校学生；

• 未返校学生回答问题时的声音，经互动教学电脑，传输给音频处理器后，通过音箱进行播放。

1. 技术特色

   4.1高清视频采集

1. 采用8百万像素，1/2.8英寸4K CMOS高清传感器；

2. 单台摄像机同时实现全景和跟踪特写两个景别拍摄，即用2台摄像机完成4机位的景别拍摄；

3. 单台摄像机支持4码流，即特写双码流和全景双码流，且支持特写和全景同时RTMP推流；

4. 最高支持4K分辨率30帧的USB或网络H265/H264/MJPG视频输出；

5. 摄像机内置导播切换功能，两台摄像机通过网络内部关联后，无需导播主机即可完成网络和USB接口输出导切后的画面；

4.2智能跟踪定位

• 教师是否戴口罩对跟踪无影响

• 教师在讲台上面对和背对摄像机时跟踪无影响；

• 教室前排学生站立和挥手对教师跟踪无影响；

• 后上讲台的人对教师跟踪无影响；

• 灯光变化、窗帘开闭、投影大屏内容对教师跟踪无影响；

• 具备教师身高自适应功能；

• 教师走到学生前排后能持续跟踪；

• 学生相对摄像机以各种角度(面向、背向、朝左、朝右)站立均能检测；

• 学生低头站立、左右移一步离开座位站立、推后椅子慢慢站立等均能被检测；

• 伸懒腰、举手、挥手、打闹、趴下抬头等不会误检；

• 能准确检测多人站立；

• 灯光变化、窗帘关闭等不会造成误检和漏检；

4.3清晰拾音

• 单只全向麦含3颗指向性拾音咪头，组成分布式阵列，360度全向拾音，

• 单只全向麦拾音半径达六米，2只即可完成整个教室内的声音拾取；

• 高精度音频采样，可调节EQ和混响抑制算法，多维度提供清晰音质；

• 支持互动对讲模式，确保师生交流；

• 内置的AEC（自动回声消除）,AGC（自动增益控制）,ANC（自动噪声印制）,AFC（自动声反馈控制）等算法；

• 支持RJ45网络音频输出和调试，以及RS485接口实现外部控制

1. 设备清单及技术指标

   5.1摄像机

   教师摄像机 型号：NS-L2；学生摄像机 型号：NS-X2

5.2音频采集与处理：

音频五件套 型号：NS-YP630套装