實訓(xùn)基地網(wǎng)絡(luò)直播教室改造方案的研究

符雅

（湖南力通電力勘測設(shè)計咨詢有限公司 湖南長沙 410000）

隨著電力建設(shè)的快速發(fā)展，教育培訓(xùn)工作是國家電網(wǎng)長期穩(wěn)健發(fā)展的保障。目前，電力系統(tǒng)內(nèi)具備錄播教學(xué)功能的教室數(shù)量少，在學(xué)員人數(shù)眾多、業(yè)務(wù)能力參差不齊、培訓(xùn)目標(biāo)各異、培訓(xùn)資金成本花費大的現(xiàn)狀下，建立高效的遠(yuǎn)程培訓(xùn)方式是確保教育培訓(xùn)及時和提高培訓(xùn)質(zhì)量的前提與保證。

1 技術(shù)改造方案

原有實訓(xùn)基地普通培訓(xùn)A教室現(xiàn)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(xué)設(shè)備包括普通學(xué)員座席42個，白板1塊，明基投影機(jī)1臺，投影幕布1個，空調(diào)2臺。對培訓(xùn)A教室進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)直播教學(xué)配套改造，包括頂面、墻面和地面的吸音裝飾、電氣、照明、網(wǎng)絡(luò)通信、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)備、直播錄播系統(tǒng)設(shè)備的改造，實施后，教室作為網(wǎng)絡(luò)直播錄播教室，滿足技術(shù)培訓(xùn)信息化、網(wǎng)絡(luò)化的新要求［1-2］。

1.1 裝飾改造技術(shù)方案

針對網(wǎng)絡(luò)直播、錄播教學(xué)的特殊性，采用吸音性能強(qiáng)的材料進(jìn)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(wǎng)標(biāo)識Logo 的單面透視畫。拆除45 套普通學(xué)員課桌椅、1套普通講師課桌椅，安裝24套學(xué)員電教屏風(fēng)桌椅、1套教室電教桌椅、1套操作臺桌椅，拆除現(xiàn)有教室門2 套，安裝防火技術(shù)規(guī)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(xiàn)有石膏板吊頂及龍骨，安裝礦棉吸音板吊頂，在具備優(yōu)越的保溫隔熱性同時，可以改善音質(zhì)，創(chuàng)造寂靜而舒適的環(huán)境，吊頂距樓頂高度300mm，尺寸為600mm×600mm，采用輕質(zhì)金屬龍骨，螺紋鋼懸吊安裝。室內(nèi)墻面打毛，安裝聚酯纖維吸音板（隔音板），降噪系數(shù)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(dāng)攝像機(jī)拍攝角度不正時，畫面出現(xiàn)波紋效果，安裝6套帶遮光層雙層窗簾。

1.2 電氣改造技術(shù)方案

室內(nèi)配電箱新增配電回路6 路，配相應(yīng)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(diào)插座為三項電源開關(guān)盒，敷設(shè)照明線纜116m，線纜規(guī)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(wǎng)絡(luò)教學(xué)改造技術(shù)方案

主通道光纜為單模8芯，ODF光配箱12芯，網(wǎng)絡(luò)線纜采用6類非屏蔽網(wǎng)絡(luò)線纜，網(wǎng)絡(luò)端口采用單口面板，配6 類網(wǎng)絡(luò)模塊，配線架24 口，6 類標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備屏柜為標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器屏柜，顏色為黑色，規(guī)格600mm×600mm×2000mm（寬×深×高），網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)24 個千兆電口、2 個萬兆光口，支持網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)改造技術(shù)方案

1.4.1 嵌入式錄播主機(jī)

采用一體化嵌入式架構(gòu)，可支持授課的音視頻、電子設(shè)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(chǎn)品穩(wěn)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(jī)，錄播主機(jī)可直接連接鍵盤、鼠標(biāo)完成導(dǎo)播；可擴(kuò)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(nèi)置4 進(jìn)2 出數(shù)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(wǎng)絡(luò)接口、1 個RS-232 控制接口、1個power口供電；編碼格式：標(biāo)準(zhǔn)流媒體文件格式MP4、FLV、AVI，適合通用播放器或嵌入式網(wǎng)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(dǎo)播支持本地手動導(dǎo)播、B/S網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程導(dǎo)播、C/S客戶端導(dǎo)播、APP導(dǎo)播和集中導(dǎo)播管理平臺5種模式；支持PPT 智能切換圖像識別技術(shù)，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(nèi)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(shè)置；支持云錄播教室，云導(dǎo)播，支持IOS、Android、Windows 系統(tǒng)Flash 觀看；支持10 種切換特效，溶解、淡入淡出等；錄播教室主機(jī)具有低能耗、散熱快、超靜音，可長時間工作等優(yōu)勢。

1.4.2 高清視頻無人拍攝系統(tǒng)

高清視頻無人拍攝系統(tǒng)，遠(yuǎn)程B/S架構(gòu)導(dǎo)播，通過WEB 訪問錄播主機(jī)IP 地址，通過圖像識別跟蹤系統(tǒng)，將音視頻采集系統(tǒng)采集來的音視頻信號進(jìn)行編碼、合成、存儲，生成標(biāo)準(zhǔn)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(yù)監(jiān)通道畫面，用于預(yù)覽畫面效果；基本信息面板設(shè)置錄制視頻的基本信息；系統(tǒng)菜單面板用于系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置和片頭片尾設(shè)置；視頻信息監(jiān)視與選擇面板監(jiān)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(shè)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(tǒng)

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

1.4.4 音頻采集系統(tǒng)

錄播教室采用的音頻采集要求為吊麥?zhǔn)耙羝鳎涔δ芎吞攸c要求如下：由6～8 支下垂式輕質(zhì)吊裝麥克風(fēng)，通過卡扣機(jī)構(gòu)直接固定在教室天花板上構(gòu)成；音頻處理和數(shù)字功放部分集成在一個機(jī)箱內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架式設(shè)備，純嵌入式設(shè)計，前面板提供液晶顯示屏，用于顯示各項參數(shù)指標(biāo)；采用反饋抑制技術(shù)和噪音消除等新算法，有效地減少環(huán)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(shè)置噪聲抑制等級調(diào)節(jié)按鈕，同時，設(shè)置反饋消除開啟/關(guān)閉按鈕；增加遠(yuǎn)程回聲抑制器功能，用于消除遠(yuǎn)程音頻或視頻會議的回聲；拾音距離達(dá)10m，采用自動壓限技術(shù)，飽滿人聲，響亮靜噪；采用先進(jìn)的降噪技術(shù)，可有效地降低環(huán)境噪聲的錄入，可降低環(huán)境噪音10～15dB。

1.4.5 視頻采集系統(tǒng)

視頻采集系統(tǒng)采用1 臺高清云臺攝像機(jī)、兩臺高清雙目云臺攝像機(jī)和板書定位分析儀組成。其中，高清云臺攝像機(jī)用于板書拍攝；雙目高清云臺攝像機(jī)可用于拍攝全景、特寫，板書定位分析儀用于板書觸發(fā)的檢測。視頻采集系統(tǒng)前端支持多種類型的攝像機(jī)接入。系統(tǒng)可配置不同類型高清網(wǎng)絡(luò)槍機(jī)、球機(jī)等，按照標(biāo)準(zhǔn)的音視頻編碼格式及標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，直接接入網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行視頻圖像的傳輸。采用視頻質(zhì)量診斷技術(shù)，應(yīng)用計算機(jī)視覺算法通過對前端設(shè)備傳回的碼流進(jìn)行解碼與圖像質(zhì)量評估，對視頻圖像中存在的質(zhì)量問題進(jìn)行智能分析、判斷和預(yù)警，系統(tǒng)采用輪巡的方式，在短時間內(nèi)對大量的前端設(shè)備進(jìn)行檢測，能夠?qū)π盘杹G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(jié)等常見的15種攝像機(jī)故障狀態(tài)進(jìn)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?qū)崿F(xiàn)課程自主錄制，考慮配置錄播中控臺，該設(shè)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(shè)備進(jìn)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(jī)分離，超薄按鍵面板，與主機(jī)采用RJ11轉(zhuǎn)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(jī)云臺控制、矩陣切換控制、顯示設(shè)備信號源（攝像機(jī)圖像、VGA與對應(yīng)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(guān)教室內(nèi)所有音視頻設(shè)施功能；為方便連接狀態(tài)判定，面板內(nèi)置了冗余電源輸入并配有狀態(tài)顯示燈用來顯示控制面板和切換臺面板主機(jī)供電情況，可判定錄播主機(jī)工作狀況。

1.4.7 功放

功放的功能和特點要求如下：內(nèi)設(shè)完美音調(diào)，卡拉OK進(jìn)口混響芯片，全功能保護(hù)電路功能；標(biāo)準(zhǔn)2U機(jī)架式機(jī)箱，所有功能調(diào)節(jié)鍵均采用嵌入式設(shè)計，滿足專業(yè)工具方可調(diào)，確保系統(tǒng)能夠運(yùn)行穩(wěn)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(diào)節(jié)，喇叭設(shè)計采用低阻抗有效減少內(nèi)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(yīng)范圍在20～20kHz內(nèi)；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(nèi)；阻抗范圍在4～8Ω內(nèi)；電源頻率為50Hz；增益限制的有效頻率范圍在40～16kHz 內(nèi)；1 路SD 卡和USB 音源輸入，面板自帶4 個卡帶機(jī)功能按鍵，并考慮帶收音機(jī)功能模塊；5 路電容麥接口輸出，內(nèi)置電容式供電模塊，可直接給電容式麥克風(fēng)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(huán)保中纖板，采用2路2分頻梯形對稱設(shè)計，鐵網(wǎng)采用1.0冷軋鋼板一次沖壓成型，環(huán)保細(xì)點油漆烤漆工藝，音箱前板采用≥8mm木質(zhì)夾板；匹配智能音頻處理器；有效頻率范圍在50～20kHz內(nèi)；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(shè)計；頻響范圍在55Hz 至18kHz內(nèi)；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(jī)支持自動掃描環(huán)境無干擾頻率；30MHz 的寬頻切換，30個可調(diào)頻點；主機(jī)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(wěn)定DPLL 鎖相環(huán)電路設(shè)計；發(fā)射功率高低可調(diào)；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(tǒng)、音頻系統(tǒng)、錄播視頻系統(tǒng)等設(shè)備提供統(tǒng)一的獨立電源管理，從而實現(xiàn)對錄播系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中控制；自身穩(wěn)定性高，抗外界干擾力度強(qiáng)；采用電源時序器，接入不同的開關(guān)插口中，就能實現(xiàn)由前級設(shè)備到后級設(shè)備，逐個順序啟動電源，關(guān)閉供電電源時則相反，有效、統(tǒng)一管理和控制各類用電設(shè)備，避免人為的失誤操作，減低用電設(shè)備開關(guān)瞬間對供電電網(wǎng)的沖擊，確保用電系統(tǒng)穩(wěn)定；可支持時序開關(guān)控制、順序開啟、反序關(guān)閉。支持ALL一鍵開啟關(guān)閉及單獨按鍵開啟和關(guān)閉每一路電源輸出，并支持每一路開關(guān)LED指示；可支持時序間隔調(diào)節(jié)，并支持多臺級聯(lián)；前置LED 輸入電壓數(shù)字顯示，每路輸出10A，1路RJ45網(wǎng)絡(luò)接口，1路RS232控制接口，1路RS232級聯(lián)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(tài)監(jiān)控；時序間隔、常開配置功能；電源凈化、防浪涌、電壓、電流監(jiān)測保護(hù)功能等；輸出1～8路AC220V（可用軟件設(shè)置1～8時序開啟時間間隔）；遠(yuǎn)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(lián)；輸出通道數(shù)分為4～12路等，單個通道最大負(fù)載功率2200W，當(dāng)設(shè)備的數(shù)量超過1臺時序器通道的數(shù)量時，可擴(kuò)展；遠(yuǎn)程控制同時控制后板ALARM（報警）端口導(dǎo)通—起到級聯(lián)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(dǎo)播臺

導(dǎo)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(jī)機(jī)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(tǒng)（節(jié)能環(huán)保，集供電和數(shù)據(jù)傳輸于一體）；攝像機(jī)預(yù)制點控制；跟蹤速度和特效時長控制；人性化及動畫聯(lián)動的狀態(tài)指示燈系統(tǒng)。

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(biāo)準(zhǔn)，既可以滿足專業(yè)及廣電用戶的需要，也可以滿足電影級的需要；使用HLG標(biāo)準(zhǔn)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(jiān)看及觀看的需要。加入HDR，只為讓剪輯更簡單、高效、協(xié)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(jī)、無人機(jī)以及手機(jī)拍攝的HDR；支持色彩空間（HDR）源數(shù)據(jù)的輸出；支持相機(jī)的圖片RAW。

2 結(jié)語

通過該項目的實施，可以實現(xiàn)教學(xué)過程的重現(xiàn)和教學(xué)資源的優(yōu)化，可以使學(xué)員不受時間、空間的限制，根據(jù)自身對培訓(xùn)內(nèi)容的理解程度，利用業(yè)余時間在家中學(xué)習(xí)培訓(xùn)課程；讓技術(shù)培訓(xùn)中心突破傳統(tǒng)的培訓(xùn)基礎(chǔ)設(shè)施限制，提高培訓(xùn)的規(guī)模，降低培訓(xùn)的成本。