多媒体教学网

一、系统功能与实现说明
    华工紫龙多媒体教学系统集教学、科研、管理、办公、远程教学、监控、评估等于一体，提供了交互式多媒体教学、教学评估监控、计算机网络教学、智能定向广播、视频会议、电子考场、远程多媒体教学和办公管理自动化、互联网接入等各种功能。

二、 多媒体教学软件平台
1 管理服务软件
    将各项网络管理工作整合在这个平台上，让管理员在自己的PC 机上就可以很方便的完成系统、设备、教学等管理工作。主要包括终端管理、系统管理平台、超级广播，可以实现如下功能：
    远程开关机；教学基本信息管理；课表管理。通过本平台可以对所有多媒体教室中的教学计算机进行操作系统以及各种应用软件的安装、设置或者升级。多媒体教室中的教学计算机具有冗余备份与数据安全机制，可以支持本机硬盘启动和网络启动；避免了病毒或系统崩溃现象；教师工作室软件通过将软件平台中的相应组件安装在教师办公PC 中，构建成教师工作平台。主控端可以选择操作一台终端，一个组内的多台终端、一个组内的全部终端、多个组的部分终端，全部组的终端。主要功能：
  1．主控端控制终端开机、关机和重新启动；
  2．主控端屏蔽/开放终端的鼠标键盘。
  3．主控端可以随时监视终端的屏幕，同一时刻只监视一个终端的屏幕。
  4．主控端可以接管终端桌面，通过主控端的键盘鼠标操作终端计算机。同一时刻只接管一个终端。
  5．呼叫某一终端机，该终端机播放音频。当终端机接受后，主控端和终端可以通过耳机和麦克风进行语音交流，可以输入文字交流，一方可以传输文件给另外一方。
  6．主控端可以设置定时任务，控制终端定时完成任务。定时任务的参数设置仿照Windows 的任务计划工具的设定参数。完成任务的程序为在各自终端上可以执行的具有本地路径或网络路径的程序；
  7．主控端能够定时执行以上各功能。

2 网管工作站软件
    管理员工作室软件通过将紫龙软件平台中的相应组件安装在管理员办公PC 中，构建成紫龙的网络管理平台，将紫龙的各项网络管理工作整合在这个平台上，让管理员在自己的PC 机上就可以很方便的完成系统、设备、教学等管理工作。主要包括终端管理、系统管理平台、超级广播、电视墙管理等，可以实现如下功能：远程开关机：单开单关、全开全关、定时开关、状态监控；教学基本信息管理：班级名称、资料、学科、部门等；课表管理：课程表录入、查询、修改等；用户及权限管理：用户及用户组建立、管理、权限分配等；资源目录管理：课件、媒体等目录建立、修改、排列等管理；媒体服务软件功能下表给出了媒体服务的典型应用和功能。应用场景 应用人员、场景、功能描述、模拟/数字媒体、点播（教室）。

3 课件服务软件
    课件服务是支持教室终端进行课件点播、上网和计算机教学的服务。课件服务能够在一台服务器支持多个用户同时登录和点播Windows 的任何应用.
    课件点播：教师能够在课堂通过教学计算机点播课件，辅助教学。通过网络教学计算机，课件能够显示在普通电
视机或VGA 显示设备（如投影仪）上。
    网络教学：课件服务是网络教学的基础。在网络教学计算机能够上网浏览，教师能够在课堂进行网络教学。同时提供B/S 和C/S 架构、 CMS、资源管理平台软件、融合资源库、双视频流、精品课程、权限管理等模块实现资源生成、发布、点播、调用、检索、上传下载等功能。
    功能：主要用于执行教师的课件上传、制作、分类检索、并发点播及多媒体课件库的管理等服务。
    指标：单服务器可以支持60 个点的并发课件点播。不同的终端可以同时使用该服务器的所有资源，每个终端拥有自己的桌面，独立操作，互不影响。存放所有年级所有学科的课件资源，支持各教室单元的点播操作。支持MPEG1、AVI、MPEG2、DVD、VOBMPEG4、ASF、WMV、RM、QUICKTIME、MP3、CD、MIDI 等视音频格式；支持PPT、Flash、AuthWare、嵌入式复合课件、.EXE等课件格式；视频点播画面流畅、清晰，延时小于0.5 秒。

4 数字电视台
    1、流媒体控制系统＝节目源编码器＋音视频编码器＋音视频服务器用于实时传输数字音视频。将DVD、卡座、CCTV、KU 波段等各种实时的图像和声音信号转化后变成的数字信号通过局域网／广域网进行网络传输。同时
支持单播和组播方式，任一教室可以进行录制和音量调节。系统提供20 路音视屏接口，教室可以点播、直播任一路节目。
    2、技术指标
视频压缩采用 H.264 标准，数据速率从1Mbps 到15Mbps 无级可调音频压缩取样频率为32 KHz,44.1KHz,48KHz 可选，16 比特量化，64-384Kbps 的数据率。符合MPEG1 LAYER2 标准规范音频输入 双声道立体声音频输入复合、Y/C 视频输入；视频输入L GOP 大小N=15I/B/P 帧编码可选;运动估计搜索范围为(-101～+100)水平，(-96～+95)垂直；运动估计精度为1/2 像素；自适应帧/场运动补偿；自适应量化，传输缓存器控制及码率控制；
DCT 系数量化精度：8～11 比特；对直流系数实现DPCM 编码；图像编码类型VLC，以Zig-Zag 格式实现游程编码；对编码码字数量进行计数
    3、性能指标
单服务器可以支持300 路MPEG-4 的并发。

5 监控平台，会议软件
    本软件提供单画面、四画面、九画面、十六画面显示。手/自动录象功能预约录像方式， 按照预先设置好的录像时段进行预约录像，无需操作员进行任何操作。循环录像，不停机循环录像时间，可依硬盘容量或影像备份时间需求自订。人工启动/停止录像，由人工启动/停止录像。在主画面上，可放置启动/停止录像按扭。人工启动录制将屏蔽自动时段录像执行。 回放像功能检索选择的录像文件，并打开软件的MP4 播放模块回放录象文件。该功能应单独设计一个窗口画面。在该窗口中，应包含有以下子功能模块：录像文件选择勾选后，显示所有摄像机录像文件。文件左侧出现勾选方框时，该文件可以被指定做为防删除文件，可于硬盘内长期保存。播放录象
暂停播放快/慢放

6 多媒体操作系统
    在教室终端机上安装了“紫龙多媒体操作系统”客户端软件，包含了丰富的课堂教学的功能，从而方便和丰富了教师们的课堂教学。其主要功能为。
课件点播： —— 老师在教室使用键盘、鼠标或者遥控器点播将要使用的教学课件。这些教学课件是通过紫龙课件管理系统上传到课件服务器的。
媒体点播： —— 各个教室可以接收到由学校管理人员和领导在主控室播放的视频或广播。
教学观摩： —— 在本教室观摩其他教室的教学，从而方便教师之间的交流和学习。
本地视频 ：—— 观看本地播放的视频，如实物展台，DVD
等视频设备。
远程接管： —— 远程控制其它计算机，如同在本机使用一样。这样可以方便教师在教室远程控制自己办公室计算机。
网页教学： —— 如果已经连接上外网，就可以通过网页教学直接打开IE 浏览器。这样能很方便的在教室进入指定网页进行教学，从而有效的节省了在教室输入网址的时间，使课堂教学更加紧凑，也可以避免学生随便浏览网页。我的U 盘：打开本地U 盘文件夹，方便老师选择自己的教学文件。

三、 多媒体教学硬件平台

1.1 系统组成
    1）网络中控套机（包含主机和手动按键面板，每个多媒体教室配备1 套）
    2）网络总控服务器（中央控制室配备，安装网络控制管理软件） 系统原理 如下图所示，各多媒体教室的多媒体设备均置于钢制电子讲台内（投影机置于钢制吊箱内），通过网络中控联结控制。电子讲台的电控门锁由中控控制，各设备的状态也由中控记录。中控通过以太网接口经校园网与总控室的中央控制服 务器通讯。

2 系统特点
    基于TCP/IP 网络，可利用学校现有校园网。不需另外铺设专线，避免重复投资和施工；不需要更改校园网物理结构，不会造成对校园网电气安全的隐患。组建方式灵活。可以以教学楼为单位，每栋教学楼建立控制室；也可以以整个学校为单位，建立学校总控室；也可以以网段为单位建立控制室。教室数量和距离不受限制，可跨网段控制。可根据教务课表数据，进行自动定时开启或关闭教室设备。远程集中控制管理子系统网络总控服务器在远端甚至远程能够通过网络对各教室的设备进行控制以达到管理的目的。
    系统具有如下功能：根据课表对每个教室设备开启和关闭的时间进行设置，在预设的时间自动开启教室设备（本方案中根据学校实际的需求，设置为开启电子讲台的门锁。服务器软件通过校园网，以TCP/IP 协议向指定IP地址的教室网络中控主机发出指令，教室网络中控主机接收到指令后，继电器动作控制电子讲台的电控门锁，将锁开启）。监视各教室多媒体设备的开关状态，以图形形式显示。统计各多媒体教室使用的课时数。统计各多媒体教室投影机灯泡使用时间，供管理人员参考，提前作好维护准备，以免因灯泡寿命到期而影响教学。

3 投影机及电动幕
    投影机、电动屏幕：多媒体教室中的核心视频输出设备，根据教室面积选择亮度和尺寸；功放、调音台、音箱：用以输出音频信号，其配置可根据教室空间大小和人数的多少来决定。

4 移频扩音系统
    目前，学校多媒体教室以及大教室的扩音系统普遍有以下两种形式：
  （1）前级、功放、音箱、领无线话筒或有线话筒；
  （2）领夹无线手提式扩声系统；但是，这两种扩声系统在使用时存在以下缺点：音量稍大一点就产生啸叫，使增益无法提高，声音变得沉闷，语言清晰度严重受损；有线话筒的拾音距离短，只有30-50cm，教师在讲台写黑板时，有线话筒无法拾音；无线领夹话筒在使用中电池用量大、拾音头易损坏、易串频、管理不便，维护工作量大；而且，佩带无线领夹话筒信号发射器又影响教师（特别是女教师）的着装形象,又由于话筒的交叉使用而不卫生，易引起疾病相互感染。因此，各高校对此类扩音系统的缺陷都感到十分头疼，纷纷采取各种方法来解决这个难题。本方案集成昊天DS-7800智能反馈消除器和相关配套系统。DS-7800 智能 反馈消除器是用来抑制室内扩声啸叫，提高扩声增益，改善语音清晰度的理想设备。

四、 系统结构图

五、 系统功能的实现
1 VOD 点播
    利用数字电视台系统和华工紫龙多媒体操作系统实现VOD 点播。数字电视台可以提供DVD、VCD 等模拟节目源，华工紫龙多媒体操作系统提供纯数字节目源，根据我们对服务器设备测试的情况，单台服务器可以同时支持最大300 路VOD 点播，考虑到学校的信息点数量我们建议使用2 台媒体服务器提供VOD 点播服务。同时，我们在网络设备选型设计的时候考虑到网络流量的压力，已经为这样的压力预留了足够的网络带宽，我们选择的网络设备除了接入层交换机以外全部支持到万兆网络，提供了足够的背板带宽和数据交换能力，HP 9304m 交换机背板带宽为128 Gbps、吞吐率83 mpps，这是采用单引擎的的交换和转发能力；教学楼使用的HP 3400vl 交换机提供88 Gbps 背板 和64 mpps 吞吐率，学生宿舍使用的HP 4104gl 交换机提供76.8 Gbps 背板和48 mpps 吞吐率；这样的配置可 以有效的保障整个网络的交换能力。
2 课件系统
    课件系统采用华工紫龙课件服务软件，本软件采用B/S 和C/S 双结构，在多媒体教室如果使用华工紫龙教学终端可以使用C/S 模式，确保老师上课时以最快的速度、最便捷的方式点播课件；如果多媒体教室没有配置华工紫龙多媒体教学终端，老师可以使用任何计算机预装“华工紫龙多媒体操作系统”进行课件点播。老师可以在任何接入校园网的计算机上面采用B/S 模式进行个人课件管理和公共课件选择。
3 多媒体教室
    根据招标书要求多媒体教室分为两类：50 人教室（下面简称教室）和100人教室（下面简称大教室）。教室配置投影机和电动幕，配合教师计算机使用，教师计算机预装“华工紫龙多媒体操作系统”用于多媒体教学。为实现电子考场功能，每个教室配置一体化摄像机、云台、拾音器和视频服务器组成教学监控系统，实现电子监考功能和教学观摩功能。大教室在教室的基础上面增加移频扩音系统、实物展台，移频扩音系统包含：移频扩音功放、音箱、麦克风，同时预留外部音频接口。为更好的管理这些多媒体教室，提升多媒体教室使用的便捷性，我们建议每个多媒体教室安装网络中控，实现全校范围内的智能远程化设备、教学管理。
4 远程教学系统
    由于每个教室均配置教学监控系统，任何可以接入到校园网的计算机，无论是处于校内还是校外均可以对参加任何课堂的学习，课堂的开放可以使用用户名加密码方式选择或者由系统管理员指定开发课堂。

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