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线上教育授课系统

简要描述:

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。线上教育授课系统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,

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更新时间:2023-02-02

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详细介绍

 

  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:

  3. 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;

  • 内置先进的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

指标

教师机

学生机

镜头视场角

水平:41°、垂直:24°

水平:82°、垂直:52°

降噪

2D & 3D 数字降噪, ≥ 50dB    

低照度

1.0Lux @ (F1.6, AGC ON)

最大帧率

4K@30fps

视频调节

亮度、色度、饱和度、对比度、锐度

电子云台

支持

智能功能

教师跟踪

学生定位

网络接口

RJ45 10/100M,支持POE

USB接口

1路USB2.0 Host

音频接口

1路LINE IN

网络协议

HTTP, TCP, UDP, RTSP,RTMP,ONVIF

视频压缩

H.265/H.264

UVC

支持

视频压缩

H.264、MJPEG、YUY2、H265、NV12

图像尺寸

3840*2160、2560*1440、1280*720、640*480、320*240

平台OS支持

Windows 7/8/10,Mac OS,Android OS

5.2音频采集与处理:

音频五件套 型号:NS-YP630套装

阵列互动音频处理器

NS-YP630


图片3.png


采样率

48kHz

频率响应

100Hz-20KHz

失真度

≦0.1%

信噪比

75dB

声反馈增益

≦18dB

降噪幅度

≦30dB

回声消除幅度

≦90dB

混响抑制

≦18dB 回声消除长度≦1s

支持算法

自动回声消除 AEC、自动增益控制 AGC、自动噪声抑制 ANS、自动声反馈控制 AFC、混响抑制等

球式星形阵列麦克风

NS-M23

图片4.png

灵敏度

-35dB±3dB

频率响应

100-20KHz

失真度

≦0.1%

信噪比

75dB

指向性

全指向(360度全向拾音)

麦克风阵列

3个φ10mm电容式麦克风心形阵列

拾音面积

6m*6m

专用连接器

6芯卡侬头接口,用于和球形吊麦连接;通过RJ45网口实现音频传输及供电

 

 

 

 

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