實訓基地網絡直播教室改造方案的研究

符雅

（湖南力通電力勘測設計咨詢有限公司 湖南長沙 410000）

隨著電力建設的快速發展，教育培訓工作是國家電網長期穩健發展的保障。目前，電力系統內具備錄播教學功能的教室數量少，在學員人數眾多、業務能力參差不齊、培訓目標各異、培訓資金成本花費大的現狀下，建立高效的遠程培訓方式是確保教育培訓及時和提高培訓質量的前提與保證。

1 技術改造方案

原有實訓基地普通培訓A教室現狀：本教室總面積為76.36㎡（12.60m×6.06m），地面為陶瓷地板磚，頂面為石膏板吊頂，安裝有LED平板燈8盞，鋁塑窗6扇，金屬防盜門2樘。教學設備包括普通學員座席42個，白板1塊，明基投影機1臺，投影幕布1個，空調2臺。對培訓A教室進行網絡直播教學配套改造，包括頂面、墻面和地面的吸音裝飾、電氣、照明、網絡通信、網絡教學設備、直播錄播系統設備的改造，實施后，教室作為網絡直播錄播教室，滿足技術培訓信息化、網絡化的新要求［1-2］。

1.1 裝飾改造技術方案

針對網絡直播、錄播教學的特殊性，采用吸音性能強的材料進行裝飾改造［3］，具體包括：砌實心磚隔斷墻2.57m3，墻厚120mm，雙面抹灰，面積42.78㎡；隔斷墻安裝雙層8mm 厚普通全透明鋼化玻璃，面積13.78㎡，玻璃上粘貼國網標識Logo 的單面透視畫。拆除45 套普通學員課桌椅、1套普通講師課桌椅，安裝24套學員電教屏風桌椅、1套教室電教桌椅、1套操作臺桌椅，拆除現有教室門2 套，安裝防火技術規范要求的朝外開啟金屬防盜門2套。在原有陶瓷地面上做PVC防靜電地膠，具備防火、防靜電和減少音波反彈的效果。拆除現有石膏板吊頂及龍骨，安裝礦棉吸音板吊頂，在具備優越的保溫隔熱性同時，可以改善音質，創造寂靜而舒適的環境，吊頂距樓頂高度300mm，尺寸為600mm×600mm，采用輕質金屬龍骨，螺紋鋼懸吊安裝。室內墻面打毛，安裝聚酯纖維吸音板（隔音板），降噪系數大致為0.8～1.10，為寬頻帶的高效吸音體，在有效吸收音波的同時，能防止當攝像機拍攝角度不正時，畫面出現波紋效果，安裝6套帶遮光層雙層窗簾。

1.2 電氣改造技術方案

室內配電箱新增配電回路6 路，配相應3P/2P/1P空開，課桌電源插口為普通五孔電源插座（2個/坐席），講臺電源插口為地面安裝地彈五孔電源插座，空調插座為三項電源開關盒，敷設照明線纜116m，線纜規格為ZR-BVR-2×2.5，安裝10 盞35W LED 光源照明燈，燈為600mm×600mm（長×寬）白色光源，講臺吊頂安裝鉸鏈燈光吊桿2套，講臺影視專用平板燈10盞。

1.3 信息網絡教學改造技術方案

主通道光纜為單模8芯，ODF光配箱12芯，網絡線纜采用6類非屏蔽網絡線纜，網絡端口采用單口面板，配6 類網絡模塊，配線架24 口，6 類標準，設備屏柜為標準服務器屏柜，顏色為黑色，規格600mm×600mm×2000mm（寬×深×高），網絡交換機24 個千兆電口、2 個萬兆光口，支持網絡管理功能，攝像頭采用400萬像素4mm鏡頭或廣角鏡頭，支持POE供電和拾音功能。

1.4 直播錄播系統改造技術方案

1.4.1 嵌入式錄播主機

采用一體化嵌入式架構，可支持授課的音視頻、電子設備的圖像信號、VGA 等多路可視信號的任意組合錄制、直播、點播和存儲［4-5］。支持6 路高清視頻同時處理，產品穩定性高、操作簡單。其功能和特點要求如下：全嵌入式錄播一體機，錄播主機可直接連接鍵盤、鼠標完成導播；可擴展錄播、音頻、跟蹤、互動四合一功能；6 路視頻輸入：4 路SDI，1 路HDMI，1 路HDMI/VGA輸入，1 路YC/YCbCr/CVBS/YPBPR，4 路HDMI 高清輸出；內置4 進2 出數字音頻處理器，錄播和音頻處理二合一；其他接口：2 個千兆網絡接口、1 個RS-232 控制接口、1個power口供電；編碼格式：標準流媒體文件格式MP4、FLV、AVI，適合通用播放器或嵌入式網頁播放方式；具有單流和多流錄制功能，支持電影模式和資源模式；手動導播支持本地手動導播、B/S網絡遠程導播、C/S客戶端導播、APP導播和集中導播管理平臺5種模式；支持PPT 智能切換圖像識別技術，支持對話模式、畫中畫模式；支持FTP自動上傳，支持用戶的分級別管理；內置容量要求不小于2TB的硬盤，可滿足大量的音視頻信息存儲要求；具有通道備份功能，各通道碼流可自定義設置；支持云錄播教室，云導播，支持IOS、Android、Windows 系統Flash 觀看；支持10 種切換特效，溶解、淡入淡出等；錄播教室主機具有低能耗、散熱快、超靜音，可長時間工作等優勢。

1.4.2 高清視頻無人拍攝系統

高清視頻無人拍攝系統，遠程B/S架構導播，通過WEB 訪問錄播主機IP 地址，通過圖像識別跟蹤系統，將音視頻采集系統采集來的音視頻信號進行編碼、合成、存儲，生成標準化的高清流媒體文件［6］。其功能及特點要求如下：PGM 面板最終錄制或直播效果界面；控制錄播教室手動、自動模式切換；PVG面板預監通道畫面，用于預覽畫面效果；基本信息面板設置錄制視頻的基本信息；系統菜單面板用于系統的參數設置和片頭片尾設置；視頻信息監視與選擇面板監視所有視頻信息和選擇錄制或直播推流的視頻信息；錄播教室編輯面板用于設置LOGO 及字幕；云臺控制面板用于操作控制云臺鏡頭；切換效果操作面板用于視頻通道切換效果操作。

1.4.3 圖像識別跟蹤系統

圖像識別跟蹤系統能自動識別動作，其功能和特點要求如下：嵌入式架構、跟蹤一體化、全圖像跟蹤、抗干擾能力強、流暢穩定、精細控制、安裝便捷、適用性強。

1.4.4 音頻采集系統

錄播教室采用的音頻采集要求為吊麥拾音器，其功能和特點要求如下：由6～8 支下垂式輕質吊裝麥克風，通過卡扣機構直接固定在教室天花板上構成；音頻處理和數字功放部分集成在一個機箱內，標準機架式設備，純嵌入式設計，前面板提供液晶顯示屏，用于顯示各項參數指標；采用反饋抑制技術和噪音消除等新算法，有效地減少環境噪音的拾入，降低人聲外的頻率成分，提高信噪比，提高錄音的清晰度。面板設置噪聲抑制等級調節按鈕，同時，設置反饋消除開啟/關閉按鈕；增加遠程回聲抑制器功能，用于消除遠程音頻或視頻會議的回聲；拾音距離達10m，采用自動壓限技術，飽滿人聲，響亮靜噪；采用先進的降噪技術，可有效地降低環境噪聲的錄入，可降低環境噪音10～15dB。

1.4.5 視頻采集系統

視頻采集系統采用1 臺高清云臺攝像機、兩臺高清雙目云臺攝像機和板書定位分析儀組成。其中，高清云臺攝像機用于板書拍攝；雙目高清云臺攝像機可用于拍攝全景、特寫，板書定位分析儀用于板書觸發的檢測。視頻采集系統前端支持多種類型的攝像機接入。系統可配置不同類型高清網絡槍機、球機等，按照標準的音視頻編碼格式及標準的通信協議，直接接入網絡并進行視頻圖像的傳輸。采用視頻質量診斷技術，應用計算機視覺算法通過對前端設備傳回的碼流進行解碼與圖像質量評估，對視頻圖像中存在的質量問題進行智能分析、判斷和預警，系統采用輪巡的方式，在短時間內對大量的前端設備進行檢測，能夠對信號丟失、圖像模糊、亮度異常、圖像偏色、視頻雪花、條紋干擾、畫面凍結等常見的15種攝像機故障狀態進行分析、判斷和報警。

1.4.6 控制面板

為了方便授課人員在無專人配合的情況下，能夠實現課程自主錄制，考慮配置錄播中控臺，該設備通常安裝在講臺上，授課人員通過對中控臺面板的控制，可操作設備進行課程的獨立錄制工作。其功能和特點要求如下：控制面板與主機分離，超薄按鍵面板，與主機采用RJ11轉RS232接口相連，面板具備“上課/下課”按鍵，操作簡單；采用嵌入式觸摸中控面板；支持對電源時序器編程控制、攝像機云臺控制、矩陣切換控制、顯示設備信號源（攝像機圖像、VGA與對應音頻、音視頻直播畫面）切換控制、功放音量控制、錄制控制（開始、暫停、停止），一鍵開關教室內所有音視頻設施功能；為方便連接狀態判定，面板內置了冗余電源輸入并配有狀態顯示燈用來顯示控制面板和切換臺面板主機供電情況，可判定錄播主機工作狀況。

1.4.7 功放

功放的功能和特點要求如下：內設完美音調，卡拉OK進口混響芯片，全功能保護電路功能；標準2U機架式機箱，所有功能調節鍵均采用嵌入式設計，滿足專業工具方可調，確保系統能夠運行穩定；5路話筒輸入，5路立體聲輸入，1路立體聲輸出，5路喇叭輸出，全自動音頻切入矩陣，即可自動檢測音源輸入，也可選擇手動模式；帶話筒音箱高靈敏度，高低音獨立調節，喇叭設計采用低阻抗有效減少內阻損耗，提高聲音還原特性，減少聲場引起的反饋嘯叫，可提高聲音的清晰度；頻率響應范圍在20～20kHz內；輸出功率為150WX2；信噪比大于65dB；電源電壓范圍在192～242（V）50（Hz）內；阻抗范圍在4～8Ω內；電源頻率為50Hz；增益限制的有效頻率范圍在40～16kHz 內；1 路SD 卡和USB 音源輸入，面板自帶4 個卡帶機功能按鍵，并考慮帶收音機功能模塊；5 路電容麥接口輸出，內置電容式供電模塊，可直接給電容式麥克風供電，有效提高其便利性。

1.4.8 音箱

音箱的功能和特點要求如下：箱體采用高密度環保中纖板，采用2路2分頻梯形對稱設計，鐵網采用1.0冷軋鋼板一次沖壓成型，環保細點油漆烤漆工藝，音箱前板采用≥8mm木質夾板；匹配智能音頻處理器；有效頻率范圍在50～20kHz內；額定噪聲功率為100W，長期最大峰值功率為300W；輸入阻抗為8Ω；最大聲壓級為95dB；單元配置：低音6.5×2，35芯100磁鐵，防水，高音1.0×1，1 寸絲膜高音，70 雙磁設計；頻響范圍在55Hz 至18kHz內；特性靈敏度為（93±3）dB。

1.4.9 無線麥克

無線麥克的功能和特點要求如下：金屬鋁外殼，手感好，耐用、耐摔、不掉漆；紅外自動對頻功能；主機支持自動掃描環境無干擾頻率；30MHz 的寬頻切換，30個可調頻點；主機具有雙通道頻點加密功能，即使同一頻點也不會串頻；UHF頻段，可靠穩定DPLL 鎖相環電路設計；發射功率高低可調；具有LCD 背光顯示，電池電量顯示。

1.4.10 電源時序器

電源時序器的功能和特點要求如下：可支持向顯示系統、音頻系統、錄播視頻系統等設備提供統一的獨立電源管理，從而實現對錄播系統的遠程集中控制；自身穩定性高，抗外界干擾力度強；采用電源時序器，接入不同的開關插口中，就能實現由前級設備到后級設備，逐個順序啟動電源，關閉供電電源時則相反，有效、統一管理和控制各類用電設備，避免人為的失誤操作，減低用電設備開關瞬間對供電電網的沖擊，確保用電系統穩定；可支持時序開關控制、順序開啟、反序關閉。支持ALL一鍵開啟關閉及單獨按鍵開啟和關閉每一路電源輸出，并支持每一路開關LED指示；可支持時序間隔調節，并支持多臺級聯；前置LED 輸入電壓數字顯示，每路輸出10A，1路RJ45網絡接口，1路RS232控制接口，1路RS232級聯輸出；功能可按項目要求挑選，如電平起動功能，RS232、RS485、TCP/IP控制功能，狀態監控；時序間隔、常開配置功能；電源凈化、防浪涌、電壓、電流監測保護功能等；輸出1～8路AC220V（可用軟件設置1～8時序開啟時間間隔）；遠程控制（干接點或24V 直流電源）8通道電源時序打開，可多臺級聯；輸出通道數分為4～12路等，單個通道最大負載功率2200W，當設備的數量超過1臺時序器通道的數量時，可擴展；遠程控制同時控制后板ALARM（報警）端口導通—起到級聯控制ALARM（報警）功能；采用用戶管理模式，可自行修改登錄密碼。

1.4.11 導播臺

導播臺的功能和特點要求如下：多功能T型推桿，支持PGM/PVM硬切；支持PGM/PVM特技效果切換；支持畫中畫、字幕、圖片等特技效果切換；多功能控制搖桿（四維搖桿）；集云臺控制、云臺速度控制、變倍控制、攝像機機位選擇于一體；支持畫中畫、字幕、圖片移動和放大縮小控制；USB 供電系統（節能環保，集供電和數據傳輸于一體）；攝像機預制點控制；跟蹤速度和特效時長控制；人性化及動畫聯動的狀態指示燈系統。

1.4.12 非編軟件及非編工作站

非編軟件及非編工作站的功能和特點要求如下：EDIUS支持HLG和PQ兩種HDR標準，既可以滿足專業及廣電用戶的需要，也可以滿足電影級的需要；使用HLG標準也可以向下兼容SDR，符合大眾觀看需求；PQ的支持可以更好地滿足電影制作流程，符合監看及觀看的需要。加入HDR，只為讓剪輯更簡單、高效、協同；同一時間線可混合編輯SDR和HDR兩種素材文件；支持主流廠家攝像機、無人機以及手機拍攝的HDR；支持色彩空間（HDR）源數據的輸出；支持相機的圖片RAW。

2 結語

通過該項目的實施，可以實現教學過程的重現和教學資源的優化，可以使學員不受時間、空間的限制，根據自身對培訓內容的理解程度，利用業余時間在家中學習培訓課程；讓技術培訓中心突破傳統的培訓基礎設施限制，提高培訓的規模，降低培訓的成本。