专利名称：一种基于云计算技术的录播系统及方法
技术领域：
本发明涉及录播技术领域，尤其涉及一种基于云计算技术的录播系统及方法。
背景技术：
近十年来，随着数字化学习技术的迅猛发展，高校、政府及企业都在大力推广在线学习教育模式。在线学习教育模式为大众提供了较好的网络学习平台，但是，随着在线学习的不断开展，其中所出现的问题也越来越显著，例如，网络视频不清晰，语音和画面不同步等等。纵观录播系统的发展历程，分为以下三个阶段:第一阶段，单机版录播系统，主要由单台机器对老师的音视频和板书进行采集录制；第二阶段，双机录播系统，即老师的音视频采集和幻灯片(PPt)板书采集过程分别基于两台不同的机器，采集完毕后，由其中一台机器进行音视频的合成并发布；第三阶段，集控式录播系统，即通过局域网控制多个教室或演播室在控制中心进行统一录制。
目前，应用最广的是上文中的集控式录播系统，尽管相对于前两个阶段的录播系统，其在录制的控制等诸多方面都予以改善，但是，仍然存在以下问题:
(I)只能通过局域网进行录制的控制，无法应用于广域网；
(2)由于将各个教室或演播室的音视频及幻灯片板书传输到控制中心进行统一录制，由此，极大地增加了控制中心服务器和网络带宽的负担；
(3)在课件的音视频和板书的质量方面，仍存在较大问题，如视频的清晰度不够，音频较为模糊等。
因此，希望可以提出一种解决上述问题的基于云计算技术的录播系统及方法，在本专利中称为云录播系统及方法。发明内容
本发明的目的是提供一种云录播的系统及方法，可以有效减轻服务器和网络带宽的压力，并有效地提高课件的音视频和课件质量。
根据本发明的一个方面，提供了一种云录播系统，该系统包括:
云录播一体机，其分布在各个录播室中，用于米集和输出音视频信号和VGA信号，并生成完整的多媒体课件，同时将所采集的音视频信号通过网络发送到云录播管理中心，请求云录播管理中心对其进行监控和管理；
云录播管理中心，包括云录播管理服务器和流媒体服务器，其中，云录播管理服务器，用于对各个录播室的云录播一体机的录制过程进行监控和管理；流媒体服务器，用于给远端用户提供录播资源。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种云录播方法，包括以下步骤:
将云录播一体机分布在各个录播室中，米集和输出音视频信号和VGA信号，并生成完整的多媒体课件，同时将所采集的信号通过网络发送到云录播管理中心，请求云录播管理中心对其进行监控和管理；
由云录播管理中心的云录播管理服务器通过网络向所述云录播一体机发出控制信号，对各个录播室的云录播一体机的录播过程进行监控和管理，由流媒体服务器给远端用户提供录播资源。与现有技术相比，本发明具有以下优点:I)解决了现有技术中只能通过局域网对录制过程进行控制的问题，实现了通过广域网对录制进行控制的功能；2)通过实行录制和管理分开进行的机制，有效地减轻了录播管理中心服务器的压力，也避免了录制高清视频课件的过程中网络传输丢包及损耗的问题；3)不仅可以实现由控制中心进行统一录制，也可以实现对各录播室单独录制的控制；4)本系统在录制过程中实行信号的采集和合成同步进行，课件的发布可以立即进行，效率较高；5)有效解决了录播系统基于远程方式对高清视频课件的非正常录制问题，并实现了通过远程的方式进行大容量录播和对录播系统的大规模控制；6)极大地节省了录播控制中心所需的服务器成本；7)实现了对录制、控制、管理和点播等操作的全自动管理。
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1为根据本发明一个优选实施例的云录播系统的示意性框图；图2(a)到图2(c)为根据本发明三种采集音频信号的方式的示意图；图3(a)到图3(b)为本发明的采集视频信号的两种控制方式示意图；图4为根据本发明的云录播系统的架构图；图5为根据本发明一个优选实施例的云录播方法的流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细描述。根据本发明的一个方面，提供了一种云录播系统。请参考图1，图1为根据本发明一个优选实施例的云录播系统的示意性框图。如图1所示，本发明所提供的云录播系统包括:云录播一体机101,其分布在各个录播室中，用于米集和输出音视频信号和VGA信号，并生成完整的多媒体课件，同时将所采集的音视频信号通过网络发送到云录播管理中心，请求云录播管理中心对其进行监控和管理。具体地，云录播一体机是指采集编码录制的专用录播一体机，其部署在各个录播室(包括多媒体教室)中，与录播室中的其他设备协同工作，其他设备如摄像机、语音台、教师电脑、投影仪等。在本实施例中，云录播一体机支持两路高清视频接入、一路VGA(视频图像阵列)接入以及至少一路音频接入，通过内置的扩展槽，还可以将其扩展为四路高清视频接入和两路VGA接入以及多路音频接入。其中，VGA信号是录播过程中一个重要的信号源，包括教师电脑以及其他带有VGA接口的设备输出的VGA图像。
在信号的采集过程中，将摄像设备(如摄像机)、音频设备(如无线麦克)以及教师的电脑屏幕信号分别接入云录播一体机的视频采集卡及VGA采集卡，当摄像设备的视频信号接入后，对其采集编码并与已接入的音频信号和VGA信号合成，形成完整的多媒体课件，而不是单个独立的视频文件，同时，云录播一体机将采集的音视频信号发送到云录播管理中心的特定服务器上，以进行后续的操作。
进一步地，云录播一体机包括信号采集模块、录制合成模块和录播通信模块，其中，信号采集模块，用于采集音视频信号和VGA信号；录制合成模块，用于将采集的音视频信号和VGA信号通过编码压缩后合成多媒体的课件；录播通信模块，用于将采集的音视频信号和VGA信号通过网络同步发送到云录播管理中心。
本实施例中，音频信号的采集方式分为三种(请参考图2(a)到图2(c)所示的三种采集音频信号的方式):第一种，采用无线麦克风采集教师和学生的声音，参考附图2 (a),图2 (a)中示出了采用无线麦克风采集老师和学生的音频信号，然后通过调音台进行调节，并将调节后的信号发送到音箱和录播一体机；第二种，采用无线麦克风采集教师的声音、采用吸顶麦克风阵列采集学生的声音，参考附图2 (b)，图2 (b)示出了采用吸顶麦克风阵列采集学生的音频信号，采用无线麦克风采集老师的音频信号，而采集后的学生的音频信号通过自动混音器调节后，与采集的老师音频信号一起送到调音台调试，并将调试后的信号发送到音箱和录播一体机；第三种，采用吸顶麦克风阵列采集教师和学生的声音，参考附图2 (C)，图2 (C)示出了采用吸顶麦克风阵列采集老师和学生的音频信号，并将采集后的信号送到自动混音器进行调节，然后通过调音台的调试，将其送到音箱和录播一体机。其中，采用第一种方式时，教师可佩带领夹式无线麦克风，学生可采用无线手持话筒，当使用现有技术的红外自动跟踪拍摄方式时(即采用红外发射装置，用于定位)，则必须采用此方式采集音频信号。
视频信号的采集分为摄像设备采集的教学场景可视信号以及通过VGA采集卡采集的教学设备可视信号。其中，教学场景可视信号包括教师和学生的现场活动以及其他可视信号，VGA采集卡采集的可视信号包括投影仪、教师电脑等。
其中，使用摄像设备采集教学场景可视信号时，可采用两种方式对摄像机的拍摄过程进行控制，包括导播后台控制方式和全自动图像跟踪自动拍摄方式，对于这两种方式，用户可根据实际需要进行灵活地选择，具体请参考图3 (a)和图3 (b)。导播后台控制方式中，使用导播平台控制多台摄像机跟踪拍摄老师和学生的活动场景，并可以实现不同来源视频画面之间的切换；全自动图像跟踪自动拍摄方式中，采用智能视觉跟踪技术，完全基于高速数字信号处理器(DSP)以及智能视觉处理算法，实现360度全域精确目标跟踪、定位，例如采用跟踪模块，跟踪模块可以与无线话筒结合在一起，自动识别教师或学生的位置，并实时自动控制摄像机跟踪拍摄，确保教师或学生在任意走动的情况下，实时、准确地跟拍，并根据教师或学生与摄像机距离的远近控制摄像机变焦，以维持所拍摄画面的大小。在此拍摄过程中，拍摄目标(如老师和学生)无需佩戴任何辅助的装置，也无需安装任何红外线、超声波、射频发射器等辅助定位装置，跟无需安装额外图像定位摄像机，而且，跟踪拍摄的过程不受光线变化、拍摄目标姿态变化以及其他干扰目标的影响，能够过滤所跟踪目标的微小动作干扰，具有非常稳定、平滑自然的平移、俯仰或缩放动作。
录制完成后，可以将录制的课件直接存储在云录播一体机的存储设备上，如硬盘。本实施例中，z 录播系统在每次录制完成后提不存储设备上的剩余空间，还可以对z 录播一体机上存储的课件设置有效的保留时间。除直接存储外，还可以采用下文的云录播管理中心存储和特定服务器存储方式。与现有技术不同的是，本实施中，云录播一体机采用向云录播管理中心发送请求的方式，请求云录播管理中心对其进行统一的监控和管理，即实行按需管理，只有云录播一体机发送请求时，云录播管理中心才对其进行统一监控和管理，而不是由控制中心去访问各个录播室的录播一体机，如此，可以提高监控和管理的效率。而且，基于网络，录播室中的各种软硬件资源可以按照需要提供给云录播管理中心使用，由此，不仅实现了云录播管理中心对各录播室软硬件资源的统一管理，也节省了管理中心服务器的成本。云录播管理中心102，包括云录播管理服务器和流媒体服务器，其中，云录播管理服务器用于对各个录播室的云录播一体机的录制过程进行监控和管理，流媒体服务器用于给远端用户提供录播资源。具体地，云录播管理服务器通过网络接收到云录播一体机发送的请求后，向云录播一体机发出控制信号，对该录播过程进行控制。进一步地，云录播管理服务器上装有云录播管理模块和监控模块，其中，云录播管理模块通过互联网直接控制管理各个录播室的录播一体机的开机、关机、录制、暂停、结束等操作。优选地，批量进行上述操作，即对多个教室的开机、关机、录制、暂停、结束等操作进行批量管理。而监控模块，用于监控所接收的云录播一体机发送的音视频信号和VGA信号，并通过发送控制信号控制摄像设备云台的转动，以实现更好的拍摄效果，例如控制摄像设备的取景模式，包括全景、中景、特写的拍摄范围，对变焦范围进行操控。
优选地，云录播管理服务器还可以对监控的范围进行选择，如分为监控所有信号源、仅监控视频信号或者仅监控VGA数据源，具体类型如下表所示:
权利要求
1.一种云录播系统，包括: 云录播一体机，其分布在各个录播室中，用于采集和输出音视频信号和VGA信号，并生成完整的多媒体课件，同时将所采集的音视频信号通过网络发送到云录播管理中心，请求云录播管理中心对其进行监控和管理； 云录播管理中心，包括云录播管理服务器和流媒体服务器，其中，云录播管理服务器，用于对各个录播室的云录播一体机的录制过程进行监控和管理；流媒体服务器，用于给远端用户提供录播资源。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述云录播管理服务器上装有云录播管理模块和监控模块，其中， 云录播管理模块通过互联网直接控制管理各个录播室的录播一体机的开机、关机、录制、暂停和结束； 监控模块，用于监控所接收的云录播一体机发送的音视频信号和VGA信号，并通过发送控制信号控制摄像设备云台的转动。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控的范围包括所有信号源、视频信号或数据源。
4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述录播管理中心还包括存储模式设置模块，用于控制各录播一体机录制完毕后的课件的存储方式及存储位置。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述存储方式及存储位置包括: 本地存储，将录制的课件直接存储在云录播一体机上； 管理中心服务器存储，通过网络将录制的课件存储在云录播管理中心的特定服务器上； 云端存储，采用分级存储的模式，基于网络将录制的课件远端存储到专门提供云存储服务的各种存储设备中。
6.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述录播管理中心还包括课件编辑工作站，用于对各个教室录制的课件进行后期的编辑，以形成精品课件。
7.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述录播管理中心还包括监听耳机，用于监听录播室中各个教师及学生的声音。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述监听耳机上装有音频监控波形模块，用于查看各个教室中声音波形的变化情况。
9.根据权利要求 1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述云录播一体机包括以下模块: 信号采集模块，用于采集音视频信号和VGA信号； 录制合成模块，用于将采集的音视频信号和VGA信号通过编码压缩后合成多媒体的课件； 录播通信模块，用于将采集的音视频信号和VGA信号通过网络同步发送到云录播管理中心。
10.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述云录播管理中心对网络带宽的情况进行实时的监控，并根据网络带宽的情况对从云录播一体机接收的课件信号的码流进行自适应地调节。
11.一种云录播方法，包括以下步骤: 将云录播一体机分布在各个录播室中，采集和输出音视频信号和VGA信号，并生成完整的多媒体课件，同时将所采集的信号通过网络发送到云录播管理中心，请求云录播管理中心对其进行监控和管理； 由云录播管理中心的云录播管理服务器通过网络向所述云录播一体机发出控制信号，对各个录播室的云录播一体机的录播过程进行监控和管理，由流媒体服务器给远端用户提供录播资源。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述云录播管理服务器上配置云录播管理模块和监控模块，其中， 云录播管理模块通过互联网直接控制管理各个录播室的录播一体机的开机、关机、录制、暂停和结束； 监控模块，用于监控所接收的云录播一体机发送的音视频信号和VGA信号，并通过发送控制信号控制摄像设备云台的转动。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述监控的范围为所有信号源、仅视频信号或仅数据源中的一种。
14.根据权利要求11-13任一项所述的方法，其特征在于，在所述录播管理中心配置存储模式设置模块，控制各录播一体机录制完毕后的课件的存储方式及存储位置。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述存储方式及存储位置包括: 本地存储，将录 制的课件直接存储在云录播一体机上； 管理中心服务器存储，通过网络将录制的课件存储在云录播管理中心的特定服务器上； 云端存储，采用分级存储的模式，基于网络将录制的课件远端存储到专门提供云存储服务的各种存储设备中。
16.根据权利要求11-13任一项所述的方法，其特征在于，在所述录播管理中心配置课件编辑工作站，对各个教室录制的课件进行后期的编辑，以形成精品课件。
17.根据权利要求11-13所述的方法，其特征在于，在所述录播管理中心配置监听耳机，监听录播室中各个教师及学生的声音。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述监听耳机上装有音频监控波形模块，用于查看各个教室中声音波形的变化情况。
19.根据权利要求11-13任一项所述的方法，其特征在于，还包括:由所述云录播管理中心对云录播一体机上的录播程序和桌面程序进行共享。
20.根据权利要求11-13任一项所述的方法，其特征在于，还包括:由所述云录播管理中心对网络带宽的情况进行实时的监控，并根据网络带宽的情况对从云录播一体机接收的课件信号的码流进行自适应地调节。
全文摘要
本发明提供了一种云录播系统，该系统包括云录播一体机，其分布在各个录播室中，用于采集和输出音视频信号和VGA信号，并生成完整的多媒体课件，同时将所采集的音视频信号通过网络发送到云录播管理中心，请求云录播管理中心对其进行监控和管理；云录播管理中心，包括云录播管理服务器和流媒体服务器，其中，云录播管理服务器，用于对各个录播室的云录播一体机的录制过程进行监控和管理；流媒体服务器，用于给远端用户提供录播资源。本系统提供的录播系统实行录制和管理相分离，有效地对录播过程进行远程管理，相应地还提供了一种云录播方法。
文档编号G09B5/08GK103177615SQ201310098840
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月26日 优先权日2013年3月26日
发明者吴作潇 申请人:北京新学道教育科技有限公司