第8卷第1期 2013年3月 宁波城市职业技术学院学报 J0URNALOF NINGB0 CITY C0LLEGE 0F V0CAT10NAL TECHNOLOGY V01.8 No.1 March.2013 建设高清全自动录播及校园电视直播 和视频点播系统的解决方案 ——基于P2P网络传送方式 汤松龄 (宁波城市职业技术学院景观生态环境学院,浙江宁波315100) 摘 要:伴随网络技术的不断发展和流媒体宽带运营平台及网络电视的应用,远距离、跨区域的远程教育和 多媒体信息化教育的方式方法与手段都得到了质的飞越,实现教育模式多样化.创建全新的教育理念成为发 展之必然。本文通过对宁波多源电子科技有限公司的YZS9500全自动录播系统的解读,就建设适合课程教学 录制集校园电视直播、视频点播于一体的系统设施提出相关解决方案 关键词:全自动录播系统:P2P网络传送;图像跟踪摄像系统:解决方案 中图分类号:G220 文献标识码:A 文章编号:(2013)ol一0067—05 一、概述 摩研究等。尤以先进P2P传送方式并结合独创专 在现代化教学过程中。精品课程建设已成为 各大院校教学质量与教学改革工程的重要组成 利的BLAST Streaming流媒体传输引擎和视频实 时编辑切换系统技术,能突破宽带流媒体运营必 须使用大量高配置服务器和大量的宽带技术壁 垒,让用户不需要大量资金和时间。就可以架设 校园电视台,进行课堂教学、会议讲座的现场直 部分。多媒体形式的引入使得课堂实时录制除了 需要录制教学过程中老师和学生的影像及声音 外,还需要同步录制多媒体课件的内容.并可以 快捷方便地生成课件。伴着校内硬件的不断升 播、课件点播等,并且在无需任何专业知识的情 况下,可以随时的对流媒体课件进行处理编辑。 具有先进算法的P2P方式(不是一般的独占 式P2P,与其它P2P方式相比,更省带宽,更具有 稳定性),在保证用户的收看质量的同时,又可以 保证非收看用户的正常上网。不影响校园网络和 其它教师的上网。收看用户除了可以在服务器中 级,网络硬件的不断改善.高清采集领域也日渐 兴起,学校对录制的效果提出了更高的要求。建 设一个以多源电子科技YZS9500高清全自动录 播设备为主,并实现可直播点播的系统来进行教 学实况的录制及直播,可以完整地记录教师在授 课中的活动,包含教师的讲授、学生的发言、教师 使用的任何课件等。按照时间的先后顺序,预先 设置好的软件程序,以接近人工剪辑的效果自动 编辑,生成该课程的授课实况录像,同时配以直 取得数据,也可以获取其它收看用户的数据。从 而在最大程度上节省带宽,减轻服务器的压力, 避免了网络的堵塞。使用YZS9500全自动录播系 统,只要基本设备(摄像机,笔记本电脑+USB采 集卡),即可以在全校范围有网络的地方(如校长 播点播设备,还可以流媒体的方式在网络中直 播,也可直接调制成电视信号在闭路网络中播 放,供广大师生、管理者实时收看、课后点播、观 室、普通教室、会议室等)向全校进行实时直播. 收稿日期:2013—02—15 作者简介:汤松龄(1963-),男,宁波城市职业技术学院景观生态环境学院,实验师,主要从事电器设备应用维修,卫星电 视接收及音视频制作研究。 宁波城市职业技术学院学报 2013年第1期 无须另外的布线,达到了移动直播功能。 4.报告厅,演播室因有多台摄像机,VJ2.3特 技实时导播字幕机系统进行实时导播后直播。 5.校长室、普通教室、会议室等直播,采用高 二、系统的项目要求与配置方式 通过公共网络,对区内的自办节目.卫星/电 视节目,课堂教学实况、校园会议室、报告厅等各 性能笔记本、USB视频采集卡进行实时直播。(只 要在有网络的地方均可进行.无需布线) 6.网络中心安装P2P直播软件、点播软件、 引入服务器进行直播或点播服务。 种节目源进行现场直播,并可保存为文件.以便 事后进行点播与重播或后期编辑。采用先进的 P2P传送方式结合独创的专利技术,使得对网络 的带宽占用更少,对硬盘的读写操作更少。 (一)项目要求: 1.建立一个高清的全自动录播教室.进行教 学实况的录制及直播。 2.演播室、报告厅或其它大型会议活动进行 二台摄像机以上信号的特技导播、录制、直播。 3.对校长室临时讲话进行现场直播。 4.学校其它自办节目的直播 5.10000个文件的视频点播.实现各种教学 资源的共享。 6.系统带要有强大的功能,具备有多种特技 效果以及字幕、图片等叠加功能。教师学生P1 以及全景摄像机在画面转换中自动可以选择几 十种特技效果.并且具备以后的升级接口。 7.精品课时 可以随时调用编辑好的字幕 (文本文件)实现对教师每一句话的字幕显示。 8.具有片头片尾自动生成功能,片头与片尾 均有多种模式,可以是图片文件。也可以是视频文 件。也可以是由系统自动生成的模板文件。甚至可 以叠加类似中央台新闻联播的CG动画字幕。 9.录播软件具备手动,自动控制方式,并且 具备手动对摄像机的控制功能。软件具有自动处 理录播过程中出现的各种情况(如教师目标丢 失、单一画面时间过长),可以自动模拟摄像机的 摇动扫描和画中画功能。 10.P2P直播.要在保证用户的收看质量的 同时,又可以保证非收看用户的正常上网,不影 响校园网络和其它教师的上网,达到两者兼容。 (二)系统配置方式 1.一个高清的全自动录播教室,进行教学实 况的录制及直播。 2.2个P2P直播频道,对视音频信号现场直 播。 3.10000个文件的视频点播,实现各种教学 资源的共享。也可对录制文件进行点播。 三、全系统解决方案 (一)全自动录播系统 高清全自动录播系统主要由录制主机、计算 机视频采集处理软件、自动跟踪摄像系统、拾音 子系统组成,在此基础上可选学生定位系统、P2P 直播系统、P2P点播系统以及演播扩音系统等。系 统可以在教师现场授课的同时自动生成教学实 况录像,完整地记录教师在授课中的活动,包含 教师的讲授、学生的发言、教师使用的任何课件 等,按照时间的先后顺序,预先设置好的软件程 序,以接近人工剪辑的效果自动编辑,生成该课 程的授课实况录像,同时,可以以流媒体的方式 在网络中直播,以供广大师生、管理者实时收看、 课后点播、观摩研究等。 系统组成图示: 去./函一 一 粤 , 0_。 m财拉 嚣 \、-—/ 鱼植性l、 l 如 羔盏耋萎 釜 : 竺蚺 :言 : : : : ::: 主要功能要求: 1.多场景自动录制编辑:系统可实现教师讲 授、学生发言、多媒体课件三者之间的自动切换, 完整记录教师的授课活动。 2.软件一体化设计,简便操作。在教师电脑 上提供一键式的“录制开始”遥控钮,无须电教 老师后台操作;可控制特技机对录制场景进行自 动切换,具有多种特技效果的单选和多选随机功 能:可对主要录播参数进行设置:如对教师最长 场景,学生最长场景.课件最长场景进行设定,可 对主要设备的参数进行设定:具有网上直播功 能:录制图像文件自动记录存放,并可刻录成 DVD,成像分辨率可达到1280x768,并可根据需 汤松龄:建设高清全自动录播及校园电视直播和视频点播系统的解决方案 69 要进行设置;嵌入软件特技台/字幕机系统,为实 时视频编缉提供智能解决方案。功能囊括特技切 换台、字幕机、录像机、简易硬盘播出系统、虚拟 演播系统、线型编辑系统等,并可完全替代 windows media encoder作为网络播出系统。 3.高清教师图像跟踪摄像系统:采用智能图 4.高清学生智能图像跟踪摄像系统:采用学 生智能图像跟踪摄像系统。当学生站起发言时. 无须操作任何按钮,学生智能图像跟踪摄像机即 会自动准确定位到发言学生进行拍摄.确保课堂 氛围不受干扰。摄像机的清晰度达到10801或者 720P以上。 像跟踪摄像机系统,跟踪过程不受外界干扰,采 用先进的智能图像处理和伺服控制技术。摄像机 摄像机技术参数 云台运动非常平稳,不会出现剧烈的晃动,能够 将目标牢牢锁定在图像中央。被跟踪的目标无需 佩带任何传感器,使用简便可靠。 技术参数 高清技术指标 HD:1080i/59.94,1080i/50,720p/ 视频制式 59.94.720p/50 SD:PAL (CROP),PAL(SQ),NTSC (CROP),NTSC(SQ) 成像元件 1/3英寸.CMOS 有效像素 20o万像素 水平分辨率 视频输出幅度 信噪比 ≥50dB 最低照度 12 Lux(F1.8,50IRE) 同步方式 内同步 背光补偿 关/开自动背光补偿 镜头 (F1.8-F2.1),f=5.1-5lmm 视场角 变焦倍数 光学变焦1OX 旋转速度 水平(O.O5。一240。/s);垂直(O.03。一 160。/s) 转角范围 水平0~360。:垂直0~90。 预置点 64个 视频输出接口 HD:ANAL0G C0MP0NENT (YPbPr)SD:VBS 控制接口 RS一485 通信波特率 9600bps 控制协议 PELC0 P 工作环境温度 O℃~+50oC 存储环境温度 一20℃~+70oC 环境湿度 0 ̄95%(无冷凝) 电源 12VDC 耗电量 <20W 尺寸 150(D)x210(H)mm 技术指标(高清) HD:1080i/59.94,1080i/50,720p/ 视频制式 59.94.72 ̄/50 SD:PAL(CROP),PAL(SQ),NTSC (CROP),NTSC(SQ) 成像元件 1/3英寸.CMOS 有效像素 200万像素 水平分辨率 视频输出幅度 信噪比 ≥50dB 最低照度 12 Lux(F1.8,50IRE) 同步方式 内同步 背光补偿 关/开自动背光补偿 镜头 (F1.8一F2.1),f=5.1-51mm 视场角 变焦倍数 光学变焦IOX 旋转速度 水平(O.05。一240。/s);垂直(0.03。一 160。/s) 转角范围 水平0-360。:垂直0—90。 预置点 64个 HD:ANAL0G 视频输出接口 COMPONENT(YPbPr)SD:VBS 控制接口 RS-485 通信波特率 9600bps 控制协议 PEI£0 P 工作环境温度 0oC一+50oC 存储环境温度 一20℃ +70℃ 环境湿度 0 ̄95%(无冷凝) 电源 12VDC 耗电量 <20W 尺寸 150(D)x210(H)mm 5.多媒体课件切换系统:可对教师显示的多 媒体课件进行自动切换控制,可设定课件画面出 现的最长时间,录播图像清晰,VGA采集卡最高 支持1080P,60Hz的信号采集。 6.可以将正在录制的课堂教学实况直接调 70 宁波城市职业技术学院学报 2013年第1期 制成电视信号在学校闭路电视网络中播放。 (二)P2P网络直播/点播服务系统 软件采用模块化方式,分成直播服务模块、 点播服务模块、种子服务模块、终商收看模块,用 户可以根据自已需求来选择各个功能,即点播与 直播可以只选择一种;基于windows设计的界面 风格和完善帮助,快速上手;采用高效的P2P算 法.带宽节省率可高达90%以上,收看用户数越 多,系统带宽节省率也越高;支持WMV、WMA、 WSF、FLV、RM、RMVB、MP3等格式文件。同一个 文件也可被多台服务器共享做源.大大提高热点 影片的流畅度。点播功能支持WMV、WMA、WSF、 FLV、RM、RMVB、MP3等格式文件,实时MMS、 HTFP实时流等多种数据的在线直播的多节目 源:视频码流不限制码流影片码流和清晰度,从 低码流到高清码流均可动态适应;性能瓶颈调 节,可在不间断直播情况下动态调节带宽消费模 式.实时增减对不同用户量的支持;可与YZS9000 智能录播系统、Smaps2008录播系统进行协作,实 现一个教室上课,全校各教室及办公室现场直 播:P2P点播系统的收看插件与直播系统相同,只 需一次更改界面,直播和点播就能使用统一的插 件界面风格。采用插件方式,能与现有网站进行 有机结合。与windows media serviecs协作,直接 升级成P2P方式,直接接收windows media encode视频流。无需其他流媒体服务器中转,实 时动态的远程数据流播l叶J。 P2P方式示意图 ] g-O… 荨 量磐用户 l窖 埔J 直播带宽需求:采用P2P方式最大设计的目 标就是尽最大可能节省直播带宽,而又能最大程 度保证用户的收看质量。收看用户优先从其它用 户那里通过P2P取得数据,最大可能节省了直播 端直播带宽。以下表格参考数据按500kbps直播 码流计算: 人数采样点 传统直播所需 P2P直播所需 节约带宽 带宽 带宽 200人 100Mbps 10Mbps 90% l000人 500Mbps 20Mbps 96% >10000人 >5Gbps 衡定在 >99% 70Mbps YZS9200点播系统的性能指标:10000个文 件点播,采样点为200人,占用带宽10Mbps,采样 点为1000人,占用带宽20Mbps。 YZ89200点播系统示意: 一 一 网站播件收暑 独立客户端收看 桃颈箍壤艘 稻 (三)VJ2.3特技实时导播字幕机系统 VJ2.3特技实时导播字幕机系统由VJ2.3特 技实时导播软件和VJ2.3特技操作台组成,是一 款基于windows操作系统的全新采编工作站。是 为实时视频编缉提供的智能解决方案。功能囊括 特技切换台、字幕机、录像机、简易硬盘播出系 统、虚拟演播系统、线型编辑系统等,并可完全替 代windows media encoder作为网络播出系统。有 了VJ2.3特技实时导播字幕机系统就没有必要再 为购买不起昂贵的切换台和字幕机设备发愁了, 只需极低成本购买本系统,就可以把专业的现场 效果传送到您的电视节目中。系统最多支持五个 视频输入通道。支持通过1394\AV采集卡,接 驳各种WDM驱动的硬件设备:摄像头、摄像机、 采集卡等;支持五个输入通道中任意两个切换, 支持大量的2D、3D切换效果,效果可以定制、 扩展、升级;支持自动字幕和手动字幕两种字幕 发布方式,字幕可以通过文件加载也可以手动输 入.字体可以设置,支持大量的字体效果:3D效 果、阴影、外框等;自带的调音台功能,可任意控 汤松龄:建设高清全自动录播及校园电视直播和视频点播系统的解决方案 71 制视频的音量大小和混音效果,输入支持自动 四、结语 AGC,以防录制声音失真。 上述建设高清全自动录播及校园电视直播 系统采用软件方式实现,可不断扩展、升级 和视频点播系统的解决方案。应用了现代多媒体 功能.避免硬件存在损坏、损耗问题,实现低成本 网络技术,协同控制录制机、摄像机、拾音器、调 投入,简单部署;操作简单,易学易用,音质清晰, 音台等现代视听设备。营造出一个高精度屏幕显 视频质量颇佳:支持5路视频信号输入,并有特 示、高保真音质的现代化多媒体视听教学环境。 技切换、字幕、高级飞慕、角标、抠像等功能;可推 使多媒体教学设备得到了充分的发挥和利用,丰 流到windows media service或结合YZS9200网 富了教学手段。扩充了教学资源,减轻了工作人 络P2P直播系统实现网络现场直播;视频编辑、 员跟踪拍摄及教师讲课的劳动强度。此外,声像 实时制作,能保存为avi/wmv文件格式,并大大缩 并茂的教学形式。使学生更易于领会接受授课内 短后期制作所需时间以及繁琐的工作;支持实时 容。极大程度提高了教学质量。通过软硬件产品 视频大屏幕回放,支持网络流式Windows Media 的全方位结合。把多媒体高清视频采集进行广泛 /Real Media/Mpeg4/Mpeg2输出.直接发布到 应用,最终满足教育教学所有的功能需求。 互联网。 VJ2.3架构示意图: 参考文献: [1]精品课堂录播系统,网动全自动录播系统[EB/0 L]. httP://wenku.ba1 du.corn/v1 ew/. "置 [2]何志文.浅析互联网上P2P网络传输的音视频文件 攮辱谴量 { - 的监管[J].现代电视技术,2009(8). 蔓 [3]赵文杰.浅谈录播系统在精品课建设中的使用[J]. 畦PPT文档 、P 电脑知识与技术建材技术与应用,2009(9). 螂 {I [4]黄建军.关于高校全自动精品课程录播系统解决方案[EB/ 0L].http://www.1 unwent1 a nx1 a.com,201 2-7. Building HD Automatic Recording and Broadcasting and Campus TV Broadcast and Video-on-Demand System Solutions ..................——Based on the P2P network transmission mode TANG Song-ling (Ningbo City Vocational and Technical Institute of Landscape Ecology and Environmental Science, Ningbo 315502,China) Abstract:Accompanied by the continuous development of network technology and streaming broad— band operators platform and network TV applications,SO distant,the ways and means of cross-re— gional distance education and multimedia information technology education have been a qualitative leap,diverse models of education,create new educational concept development inevitable.This ar— ticle by the interpretation of the Multi—Source Electronic Science and Technology Co.,Ltd.,Ningbo YZS9500 automatic recording and broadcasting system for teaching recording and campus TV broad— cast,video-on-demand system in one facility proposed for construction related solutions. Key words:Automatic Recording System;P2P networks to deliver;the image tracking camera sys— tem;Solution