CN106448297A - 一种云视声远程互动课堂系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种云视声远程互动课堂系统，包括若干服务器，所述服务器通过数据交换器连接有若干客户端，所述客户端包括教师端和学生端，所述教师端机所述学生端均设置有视频端和音频端，所述教师端和学生端分别通过视频段和音频端采集视频和音频，并将采集的视频和音频通过交换机传输至服务器，所述课堂服务器通过网络云还连接有外部访问终端，本发明能够满足客户对远程课堂的多种需求，提高网络稳定性并增强音频视频同步。

Description

一种云视声远程互动课堂系统

技术领域

本发明属于现代化教学领域，特别涉及一种云视声远程互动课堂系统。

背景技术

目前，计算机和网络技术高速发展的今天，传统的教学方式已经无法达到“面对面”的沟通效果，不能满足人们日益增长的交流需求。尤其是在如今的经济时代，学校(单位)必须寻求一种利用更少的资源来完成更多任务的手段和策略。

云视声互动课堂系统是一种现代化的教学系统，是指两个或两个以上不同地方的班级或群体，通过传输线路及多媒体设备，将声音、影像及文件资料互相传送，达到即时且互动的沟通，以完成课堂互动为目的的系统设备。该系统是一种典型的图像通信。在通信的发送端，将图像和声音信号变成数字化信号，在接收端再把它重现为视觉、听觉可获取的信息，与传统的教学相比，具有直观性强，信息量大等特点。云视声互动课堂系统不仅可以听到声音，还可以看到课堂参加者，共同面对商讨问题，研究实验、实物，与真实的讲课无异，使每一个与会者确有身临其境之感。这套系统还可以同时提供文件传真、静止图文传递等一系列辅助服务项目，广泛用于现场教学、现场办公、商务谈判等多种领域。

综合网络云视声系统可以让用户随时随地的沟通，能够充分满足用户沟通的便捷性和实时性，允许不同用户的多样性接入方式，以及对不同网络质量的超强适应性，使得综合网络云视声系统具有以下特点：时间和距离都将不再是障碍，让优质资源授课更高效；音视频、数据、文件多方交流，让讲课更全面；常态化录播功能，让整个讲课内容方便的保存记录；基于互联网的传输，让网络直播课程成为现实。

但目前来说，现在的云视声系统上存在一些问题，诸如：功能化单一，难以满足客户多种化需求；信号故障频发，网络稳定性差；视频音频不同步现象严重。

因此，现在亟需一种云视声远程互动课堂系统，能够满足客户对远程课堂的多种需求，提高网络稳定性并增强音频视频同步。

发明内容

本发明提出一种云视声远程互动课堂系统，解决了现有技术中功能单一、网络稳定性差以及音视频不同步的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种云视声远程互动课堂系统，包括若干服务器，服务器通过数据交换器连接有若干客户端，客户端包括教师端和学生端，教师端机学生端均设置有视频端和音频端，教师端和学生端分别通过视频段和音频端采集视频和音频，并将采集的视频和音频通过交换机传输至服务器，课堂服务器通过网络云还连接有外部访问终端。

作为一种优选的实施方式，客户端进一步包括触控机以及黑板，黑板为双门推拉式开合结构，通过推拉两块黑板相向或者背向移动，实现触控机的掩盖或暴露。

作为一种优选的实施方式，视频端包括视频输入设备和视频输出设备，视频输入设备包括模拟摄像头，模拟摄像头通过USB端口将采集信号输入到客户端主机，视频输出设备包括智能触控一体机。

作为一种优选的实施方式，音频端包括音频输入设备和音频输出设备，音频输入设备包括定向和/或全向降噪麦克风，音频输出设备包括保真音响系统。

作为一种优选的实施方式，视频输入设备包括教师摄像机和学生摄像机。

作为一种优选的实施方式，音频输入设备包括教师麦克风他学生麦克风。

作为一种优选的实施方式，服务器连接有辅助设备。

作为一种优选的实施方式，辅助设备包括调音台、功放以及回音抑制器。、

作为一种优选的实施方式，服务器连接有备用服务器。

作为一种优选的实施方式，视频端和音频端采集视频和音频后，利用唇音同步算法，保证网络环境下达到唇音同步。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的方框示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本云视声远程互动课堂系统，包括若干服务器，服务器通过数据交换器连接有若干客户端，客户端包括教师端和学生端，教师端机学生端均设置有视频端和音频端，教师端和学生端分别通过视频段和音频端采集视频和音频，并将采集的视频和音频通过交换机传输至服务器，课堂服务器通过网络云还连接有外部访问终端。

客户端进一步包括触控机以及黑板，黑板为双门推拉式开合结构，通过推拉两块黑板相向或者背向移动，实现触控机的掩盖或暴露。

视频端包括视频输入设备和视频输出设备，视频输入设备包括模拟摄像头，模拟摄像头通过USB端口将采集信号输入到客户端主机，视频输出设备包括智能触控一体机。

音频端包括音频输入设备和音频输出设备，音频输入设备包括定向和/或全向降噪麦克风，音频输出设备包括保真音响系统。

视频输入设备包括教师摄像机和学生摄像机。

音频输入设备包括教师麦克风他学生麦克风。

具体的，音频输入设备：应选用定向麦克或全向降噪麦克风，这些麦克风具有方向性好、啸声抑制等性能，适合作为互动课堂级别云视声的音频输入设备。

音频输出设备：采用高保真音响系统或质量较好的音箱等设备。

频输入设备：选用较高端的模拟摄像头，通过USB端口将采集信号输入到客户端主机。

视频输出设备：作为互动教学级别的应用，视频输出设备通常选用高清晰智能触控一体机，以提供给用户清晰、逼真、舒适的视觉感受。

服务器连接有辅助设备。

辅助设备包括调音台、功放以及回音抑制器。

服务器连接有备用服务器。

视频端和音频端采集视频和音频后，利用唇音同步算法，保证网络环境下达到唇音同步。

云视声技术的码流控制机制和带宽自适应机制适应从56kbps—4mb带宽，保证了在网络状况较差时系统仍能提供较理想的视频效果。视频图像的采集帧率随着视频图像采集码率的增加而增加，系统支持从160*120直至1920*1080等多种视频分辨率选择，并支持讲课过程中的本地视频参数动态调整，同时讲课主席可以远程调节各个客户端的视频参数(包括捕获尺寸、帧率、带宽占用等)，最大程度上满足了多码率接入的应用需求。

用户可根据网络带宽条件和实际需求，自行设定参加互动课堂的视频模式和最大终端应用带宽，实现不同网络之间进行互动课堂的需求。

网络云视声互动课堂软件是基于ip网络的云视声系统，所以应用效果是受ip网络的带宽和线路质量的影响的，所以我们要求系统的服务器和客户端必须有良好的网络线路质量做保障，来实现良好的课堂效果。

根据系统的建设要求，为了保证云视声的稳定和流畅，因此对系统服务器的性能有一定的要求，我们建议系统服务器采用以下推荐配置：

统在设计时就考虑到了与各种硬件设备的兼容性。由于系统本身是软件系统，通过对外部硬件设备的选择，可以实现由低到高各种级别的云视声实现方案。

系统可以实现实时的多媒体教学功能，进行多方之间的音频、视频、数据共享等各方面的交流，可以承担各种网络课堂互动及远程沟通交流，达到远程协同教学办公的目的。

通过本系统，在进行业务培训和教学时，可以播放教学片或宣传片，每个参加课堂的课堂都可以进行收看，增强了远程培训教学的技术要求。

除了进行语音、视频的沟通之外，还可以利用系统所提供的数据功能进行讲稿共享、文件共享和传输、文字交流等功能。这样在远程便可进行图文并茂、绘声绘色的培训讲解，对技术推广、文件传达、人员素质提高、知识普及等是一种最高效、实用的选择。

在培训过程中，培训教师可以将各种Office文档(如Word、PowerPoint等)、电子文档(Acrobat)、图形动画(Gif、Flash)以及影音文件(如avi文件)共享给所有参加培训的人员，并引导他们同步观看这些教材或资料。同时，教师可以通过电子白板进行板书，也可在共享的文档上与学生进行板书沟通，包括标记、标注、勾描图画等。学生的问题可以通过举手，在教师允许的情况下进行语音沟通，或者也可用文字的形式提交。教师还可以根据授课需要，发布现场测验，用于检验学员的学习情况。

同时系统的远程互动功能以及灵活的用户登陆管理系统，可以同时开设多个培训教室，学员和培训老师可以根据需要参与到各自的远程培训教室里面，突破了时间和空间对教学的限制。

系统基于先进的IETF XMPP标准协议，采用分布式、模块化、大容量的纯软件平台结构设计，充分考虑了系统的扩展性和未来功能的延伸能力。分布式系统提供了强大的扩充能力，模块化的结构增强了系统的灵活配置性。可根据规模和性能需求来进行系统的配置部署。

实现了云视声系统和即时通讯系统的无缝衔接，在同一个系统平台上，用户可以方便的实现在线呼叫、即时通讯、预约课堂诸多功能，为用户提供了一个统一的、完整的网络多媒体通讯应用解决方案。

系统包含多语言包，支持中、英、日、韩等多语言操作系统，并对操作系统语言版本具有自适应功能，使用户的应用部署更加方便。

支持完全基于WEB的应用，用户通过浏览器访问就可以完成客户端的自动下载、安装、升级。基于WEB的安装软件是通过专业的数字签名公司VeriSign签名认可的，通过这种方式可以保证用户使用软件的安全性，而不会被病毒或恶意软件所利用。

管理系统采用标准的ODBC数据库接口，支持MySQL、SQLserver、ORACLE等数据库，并可根据需求进行扩展定制。

系统支持多课堂结构，在同一个系统中可以并发进行多个不同资源需求的课堂，而且各自独立、互不干扰。

系统提供一个测试课堂，用户在此课堂中可以听到自己的声音看到自己的视频(本地及远端)，查看网络状况及更改音视频设置。该测试课堂在系统服务器启动时创建，始终存在，且不占用加密锁资源。

用户列表树状显示和自动排序功能：系统按用户名称或职务级别等顺序排序，可选择按部门组织结构树状显示和普通平板显示，并提供置顶设置，使得用户查询更方便。而且系统支持用户查找功能，可以根据输入的关键字显示出相应的用户，方便课堂管理人员做相应的操作。

系统支持主席控制，可设置自由课堂模式或主席控制模式。在自由课堂模式下，发言、控制的权限均按照排队机制进行处理。而在主席控制模式中，主席拥有集中控制的权限，可对整个课堂的进程安排进行控制管理。

系统支持与监控系统相结合，课堂中主席可以将多路监控点视频接入课堂中，并可以对监控摄像头进行远程控制。

系统支持课堂直播，系统能以非常少量的带宽占用来满足大规模客户端的接收要求，从而以最有效的传输方式完成多媒体信息在系统直播用户的传播。

客户端与服务器的通讯数据采用SSL加密传输，保护用户信息的网络传输安全。

客户端和服务器断开后服务器具有容错及自动恢复功能，保证了课堂正常召开。

在服务器级联模式下，服务器智能路由功能可以帮助用户选择网络条件最佳的服务器登陆课堂。

系统提供智能升级功能：当用户进入课堂系统时，智能升级模块能够自动判断用户端的那些模块需要更新，并自动下载和安装。智能升级功能支持断点续传。

系统支持服务器级联和整合拆分：用户可根据实际应用情况将系统分别部署在不同地理位置的多台服务器上，将CPU及网络处理的压力进行分散，从而以网络最优架构分布提供给用户高效的应用服务。当多个平级的系统需要联合召开课堂时，也可以对这些独立的服务器进行暂时的整合，课堂完毕后可以进行拆分，不影响这些独立系统的运行。目前云视声系统的应用越来越广泛，对多个课堂系统的资源共享的要求逐步提上日程，通过整合拆分功能，可以有效地管理多个课堂系统的资源，实现资源的共享。

系统支持双机热备功能，使用镜像模拟软件来实现共享存储功能，要求主备机必须有大小一样，盘符一致的分区做为镜像区。工作时主备机之间按照设定的时间间隔进行检测通讯(应用服务器或数据库服务器有一个变为非运行状态)来判断主机是否宕机。当一台工作主机宕机后，另一台备机会切换为工作机，原之前工作机将自动重新启动，启动后成为备机。

系统对于NAT、代理服务器及各种防火墙提供多种机制的解决方案，并可提供基于HTTP的多媒体传输模式，能够最大程度的解决防火墙所带来的通信障碍。使得大多数企业在应用时无需更改任何网络配置，便可方便的将系统部署到现有网络环境中。

在系统默认的网络传输方式上，音频采用UDP协议，视频采用HTTP协议。为适应客户网络环境的复杂性，系统音视频都可以使用UDP，也可以使用HTTP。而系统特有的HTTP隧道技术对防火墙的应用提供了最大限度的支持。通过HTTP隧道，用户可以通过一个端口就实现全部的云视声功能，满足了用户能上网即能进行云视声的需求。

系统支持实时传输协议(RTP)进行多媒体数据传输，最大限度减少了因网络不稳定而产生的延时。此外通过消抖动算法、抗丢包机制、网络自适应算法和云视声技术的码流控制机制使网络环境因素对通讯应用的影响减至最小，保证了系统在复杂的网络情况下具有理想的效果。

系统采用带宽资源集中管理策略，保证在云视声应用中的对网络资源的利用是有效的、可控的，避免因大量或无序的带宽占用而给用户网络带来的资源危机。系统的QoS策略支持IPLR和DiffServ等机制。

系统支持多种网络接入方式，包括电话拨号、ISDN、ADSL、LAN、HFC、DDN、VPN等不同形式的宽窄带接入。用户可根据接入网络情况来设置最大上行带宽占用，并可随时灵活的调整采集帧率和发送带宽。

在分布式的服务器架构中，如果某个子服务器出现短暂的中断，该子服务器会自动尝试与主服务器恢复网络连接，此时用户可以选择从其他子服务器进入课堂或者等待。如果选择等待，子服务器功能恢复后，用户会被自动请回课堂中。

在多服务器的系统中，用户可以选择从各个服务器接入。系统提供智能路由功能，可以对各服务器的接入性能进行比较并做出排名。用户可以选择性能最佳的接入服务器，以保证最佳的课堂体验。

系统具有高度安全性保障及安全验证策略，客户端与服务器的通讯数据采用加密传输，针对不同的数据类型，系统分别采用了以下算法：密钥交换算法：RSA 1024位；加密算法：RC4 128位；摘要算法：MD5 128位。

用户从服务器端下载登陆向导后，向导已经自带服务器端登陆信息，无需做任何设置，只要双击桌面，即可进入云视声系统登录界面，灵活方便进入课堂。

系统音频处理采用了G.723.1、GIPS、ILBC和ISAC等先进的音频压缩算法和网络自适应算法，使得在各种网络带宽条件下均能保持声音的清晰连贯。云声技术的音频优化算法，使得在网络状况极其恶劣的情况下仍能保持较好的音频效果。

GIPS技术是全球最领先的语音解决方案和技术标准，共达信息公司作为全球率先采用GIPS的云视声厂商，除了高质量的语音通话之外，还针对课堂的应用，提供回声抑制(AEC)、自动增益控制(AGC)、噪音消除(NR)等多种课堂语音处理功能，保证了在课堂过程中，可以提供超越传统电话音质的更优秀、更清晰的语音效果。系统在整合全球顶尖的GIPS音频技术及最新视频技术的基础上，引入了自主研发的唇音同步算法，可以在因特网环境下提供优质的唇音同步效果。

共达信息公司拥有国际领先的音频编解码技术和专利技术——“基于前向纠错的网络抗丢包算法”，保证了在网络丢包非常严重的情况下，系统也能保持清晰连贯的声音效果。

系统采用业界领先的多路混音技术，并可进行灵活的话筒切换控制，使系统运行更加流畅自然。

系统支持分组功能，使得在课堂中可以按照主席的控制进行分组讨论，各个分组内可以进行多路混音的语音沟通，不同组之间的语音完全隔离、互不干扰。这种强大和有序的分组功能以最有效的形式实现了语音私聊。

系统不仅提供了一整套高质量的视频编解码解决方案，还提供了H.264VBR(质量优先)、H.264CBR(带宽优先)、H.263、MPEG-4等多种视频工作模式，并且集成了自主研发的视频预处理、后处理及显示算法，不但有效地去除了视频采集及编解码环节引入的视频失真，极大的提高了视频质量，还明显的降低了视频占用带宽。系统在整合全球顶尖的GIPS音频技术及最新视频技术的基础上，引入了自主研发的唇音同步算法，可以在因特网环境下提供优质的唇音同步效果。

系统引入的H.263及H.264视频技术，可实现标准客户端与H.323视频终端间基于H.263的视频通讯。标准客户端与H.323视频终端互通时，使用H.263与使用H.261相比,，原则上只需要一半的带宽就可取得与H.261同样的视频质量。H.263以其灵活性以及节省带宽和存储空间的特性为用户提供了高质量视频体验的同时，扩展了带宽利用率，保护了用户的既有投资。标准客户端之间互通时，视频还可以工作在H.264模式。H.264算法具有很高编码效率，在相同的重建图像质量下，能够比H.263节约50％左右的码率。H.264的码流结构网络适应性强，增加了差错恢复能力，能够很好地适应IP和无线网络的应用。包括H.264VBR可变带宽和H.264CBR平稳带宽等不同的模式。

在加密锁支持的情况下，系统可提供分辨率高达1920x1080的高清视频，适合从56Kbps拨号直至宽带的网络环境，云视声技术的码流控制机制和带宽自适应机制保证了在网络状况较差时系统仍能提供较理想的视频效果。视频图像的采集帧率随着视频图像采集码率的增加而增加，具体数值请参考下表的数据。

用户可根据网络带宽条件和实际需求，自行设定参加课堂的视频模式和最大终端应用带宽，实现从桌面级别到课堂级别的不同网络之间进行课堂的需求。

在用户第一次进入课堂的时候，系统默认会弹出“常用功能指引”对话框，用户可以根据指引提示快速了解并掌握发言、数据操作等功能的使用方法。这个人性化的设计给初学者用户提供了很大的帮助。如附图所示：

系统支持同时显示多路视频，参会端支持同时显示24路视频，主席端不受限制(与网络和机器性能有关)。与会者可以灵活选择、任意切换。视频大小和布局可由系统自适应调整或用户手工调整，实现各种焦点突出、全屏放大、多路分屏、浮动视频等多种生动实用的显示布局。系统提供9种布局方式，布局选择界面如附图所示：

同一会场支持多视频源接入，这样一个课堂可以接入多个摄像头拍摄并在课堂中同时显示，满足大课堂及超大课堂多视频源需求。

系统为用户提供16:9和4:3两种视频显示效果。用户可以根据使用需要在两种显示比例中进行自由切换，使视频窗口与视频源的比例相匹配，达到最佳显示效果。切换后客户端的所有视频窗口都将采用相同的比例进行显示。

系统支持课堂过程中视频内容和数据内容的双屏显示，可将课堂数据操作区和视频区分别显示在两个显示设备上，这种显示方式的实现需要支持双屏显示的显示卡和两台独立的显示设备(显示器、投影仪或电视机等)。

在对数据共享区域操作时，如果感觉显示区域较小，系统可以支持数据区域全屏显示

系统提供视频轮循功能，客户端可根据需求对轮循时间间隔和轮循视频数目等参数进行自由设置，同时可由主席进行视频轮循功能的统一设置。

在课堂中，主席可以进行桌面布局同步设置，使其他用户的桌面布局与主席的桌面布局保持一致和同步，其他用户不能随意改变自己的桌面布局。

在课堂中，课堂主席可以进行视频同步设置，可以控制其他参会用户端显示的视频窗口与主席保持一致，而且不允许打开或者关闭视频窗口。

视频同步分自动同步和手工同步两种方式：

自动同步：选择自动同步视频后，主席端会首先自动关闭已打开的视频，当主席打开需要同步的视频，其他用户看到的视频窗口与主席看到的视频窗口完全一致。

手工同步：选择手工同步视频后，主席可以任意打开多路视频(前提是主席端的硬件资源要足够好)，并在打开的视频中选择几路进行同步，其他用户看到的仅仅是主席端选择同步的视频。

课堂用户可以设置和修改本地的视频属性，课堂主席可以更改课堂中任何用户的视频属性。可修改的视频属性参数包括：

视频窗口的分辨率：系统可支持9种分辨率，分别是：160*120、176*144、320*240、352*288、640*480、720*576、1024*768、1280*720、1920*1080。

帧率：帧率加快，清晰度降低，帧率降低，清晰度增强。

带宽：设置本地视频的数据发送带宽。

质量：用户可对本地视频的质量进行控制，具体参数设置请参见相关硬件设备的使用手册。

参会用户可以对本地视频作以下处理：

自适应噪声过滤：缓解帧与帧之间的噪点，使画面看起来更干净。

渐变噪声抑制：和自适应噪声过滤效果类似，但要求的配置较低。

强噪声抑制：和自适应噪声过滤效果类似，效果更好。

速度优先横纹抑制：消除场视频引起的横纹锯齿效应，去横纹效果稍差，资源占用低。

图像增强：通用视频噪声抑制算法，增强视频色彩饱和度。

质量优先横纹抑制：消除场视频引起的横纹锯齿效应，去横纹效果好，资源占用较高。

单色：使画面变成黑白效果。

负片：反转图像中的颜色。

亮度：调节图像的亮度到最合宜的状态。

水平翻转：图像沿垂直轴水平翻转。

竖直翻转：图像沿水平轴竖直翻转。

边缘增强：查找图像边缘颜色发生显著变化的区域，通过增加相邻像素的对比度来聚焦模糊的图像。

系统支持在课堂过程中单帧图像捕捉的“照相”功能，可以随时随地的在课堂过程中截取与会人员的图像。截取的画面将以bmp的格式保存到本地硬盘，尺寸为当前视频的分辨率，默认保存路径为“我的文档”目录，图片文件名为捕捉时间(精确到秒)。

用户在开会过程中可以将多媒体文件作为虚拟设备源，并将多媒体文件中的音、视频播放给其他用户，支持*.asf，*.wm，*.wma，*.mepg，*.mpg，*.avi，*.wmv，*.wav，*.mp3，*.vod，*.dat，*.rm，*.rmvb等多媒体格式。

在多媒体文件播放过程中，视频会作为本地用户的视频源，在视频窗口处显示视频图像。在本地用户申请发言后，其他用户可听到多媒体文件的声音。

系统支持视频窗口的横幅字幕功能。用户可以在自己的视频窗口中添加横幅和字幕，对课堂主题和课堂内容进行说明。主席拥有是否启用横幅字幕和同步横幅字幕格式的控制权限。如果主席选中了“同步横幅字幕格式”选项，则所有用户视频窗口的横幅字幕格式与主席保持一致。用户可以自由设置文字内容、字体和大小、背景颜色、显示位置、对齐或滚动方式等。

电子白板为系统提供了一个可以直接书写和表达的空间。利用电子白板，用户可以在白板上自由地绘制、书写任意可视化信息，方便所有的课堂成员进行交流。电子白板支持多人同时操作，荧光笔、激光笔等增强工具使操作更加灵活和方便。系统可以同时打开多个电子白板，并可以由控制者在这多个电子白板之间进行灵活切换。

电子白板如同传统课堂中的白板，用户可以在白板上写字、画图、更换画笔的颜色等。用户可以随时将白板内容保存为bmp格式的位图，还可以根据使用习惯和需要选择显示缩放比例或全屏。

在课堂中，数据控制人可以创建文档共享，包括Microsoft Office文档中的DOC、XLS、RTF文档；WPS文档；图片类型的JPG、BMP、PCX、EMF、WMF文档；PDF文档；TXT文档；Visio文档；Photoshop文档；以及音视频媒体文件中的AVI、ASF、WMV、RM、RA、RMVB、MPEG、MPG文档；Flash文件中的SWF文档；音频文件中的MP3、WMA文档；动画文件中的GIF文档等多种文档。

文档共享过程中，系统会自动判断文件类型，自动选择最合适的共享方式；如果文件类型不属于以上范围，用户还可以手动选择共享方式。如果文档为PPT/PPS格式，用户可以选择无动画效果或有动画效果的共享方式。

网页协同浏览功能使所有与会人员在控制者的操作下，可以同时浏览网页等网络上的资讯信息，系统支持多网页浏览。

系统提供文件传输功能。在课堂过程中，利用课堂传输功能，可以方便的将某个文件实时地传送给某个于会人员或全体与会人员。

一对多模式：在文件传输页面中可以选择部分或所有用户进行文件传输。

一对一模式：可以从参会用户列表区中单独选择一位用户进行文件传输。

系统提供文字交流功能。所有参会者可以进行公共文字交流，也可以与其他参会者进行文字私聊。文字交流区的内容可以导出到word或保存为rtf格式，文字交流区的位置可以变换或隐藏。

系统提供电子投票和表决功能，课堂主席可以随时设置创建投票议题并发起投票表决，以及设定结果是否公布、是否记名、单选或多选等选项，该功能使远程课堂的功能更加全面，并可用作网络培训考试、调查问卷等形式。简化了的投票功能——电子举手使表决过程更加方便快捷，如同现实课堂中的举手表决一样。

系统提供网络文件管理功能，用户能够于系统中存储一定容量的文档和文件，并可随时对这些文件进行访问或直接用于课堂的数据共享，大大简化了数据课堂的复杂度，提高了应用效率。

系统提供的综合录制功能使用户可以在课堂过程中随时开始和停止对课堂内容的录制。综合录制包括音频、视频、数据、用户列表等内容，用户录制时可根据需求来进行组合选择。课堂录制功能由课堂主席控制开放。

系统的录制功能有以下特点：

灵活的控制方式：录制操作可以根据要求随时的启动或者停止，操作简捷方便；

严格的权限管理：只有在主席的允许下才能够进行相应的录制操作；

标准的录制格式：录制文件的格式为通用的wmv格式，方便用户打开和发布；

多种内容的录制：用户可以根据需求对音频、视频、数据操作等内容进行选择性录制或全部录制。

在课堂过程中，用户的身份分为普通参会人员和课堂主席。在课堂中主席拥有最高的管理权限，以保证课堂顺利地、可控地进行。主席在课堂中可以决定课堂采用何种课堂模式，可以控制课堂中的各种操作权限，主席可以赋予其他用户的发言、数据操作权，也可以随时终止他人的发言和数据操作权。课堂主席权限可在登录时凭主席密码鉴别，也可在课堂过程中申请获得。

主席对课堂的整体控制包括：

控制课堂成员的发言权限：包括同意发言、中止发言、指定发言等；

控制课堂成员数据共享的操作权限：包括同意控制、中止控制、指定控制权等；

管理和控制课堂成员：包括把不适合参加课堂的人员请出课堂和锁定课堂；

课堂管理控制：主席在课堂中，可以允许或禁止参会用户进行课堂录制、文件传输、视频轮循、文字私聊等操作；

视频同步：控制其余客户端只能浏览主席端打开的视频图像而无法自行切换；

布局同步：控制其余客户端只能采用主席端使用的界面布局而无法自行切换；

横幅字幕：赋予参会用户横幅字幕设置权限；

课堂议程：主席用户可将课堂的各个议题和时间预先进行规划，并提前准备好各个议题所需要的文档、白板、网页等资料，并在课堂中按步骤执行。

进行投票或举手表决：课堂主席可以随时设置创建投票议题并发起投票，可以设定是否记名、单选或多选、结果是否公布等选项。主席还可以针对某一议题发起电子举手，如同现实课堂中的举手表决一样。

课堂点名：主席启用“课堂点名”功能后，课堂用户的客户端会弹出报到窗口，用户单击“报到”按钮即可签到成功，信息直接反馈到主席客户端。

课堂分组：课堂主席可以对参会用户进行分组，各个分组内可以进行多路混音的语音沟通，不同组之间的语音完全隔离、互不干扰。

呼叫扩展用户：课堂主席可以呼叫其他扩展用户，并邀请他们参加课堂。

网络视频直、录播系统是一种多媒体网络平台，是将音视频信号采集成数字信号，并经过网络传输的一种流媒体应用。随着Intnet技术的不断发展，网络已成为发展速度最快而且越来越占据主要地位的媒体。而随着人们获取信息的要求的提高，人们不局限于只通过网络了解文字信息，更多的用户希望通过网络获取音视频信息，实现新闻发布会、体育比赛、教学交流实况、商业宣传、远程课堂、开学开业典礼、庆典活动、结婚庆典等等的现场实况。

云视声流媒体系统是一套完整的基于IP网络的音视频应用平台，集成了云视声视频直播系统、视频点播系统、视频广播系统、以及视频制作等子系统，旨在为用户提供整套的媒体文件制作、VOD点播、Live视频直播，媒体文件广播等服务，帮助用户快速高效的建设网络音视频应用平台。

云视声流媒体系统采用自主研发的高性能视频泵作为核心视频引擎，充分的保障了系统的性能，也为用户做更加复杂、人性化的应用奠定了基础；云视声流媒体系统既支持FlashPlayer的接收，也支持html5的方式，所以除了传统的PC接收方式外，Android和IOS的智能手机、平板电脑、机顶盒等都可以流畅接收播放。而且云视声流媒体系统和云视声系统达成有机融合应用，可以实时实现云视声的直播、录播、转播等功能，扩展了云视声的应用方式以及大点数并发用户的需求，可以达到无缝融合。

高清直播：充分利用课堂终端的局域网，分会场用户在只占用一路公网带宽的情况下可以收看最高可达1080P云视声内容，达到节约主网带宽，增多并发收看人数的效果；

可控化的录播模式：同步直播，同步录制，同步生成点播文件，用户不仅可以手动录像，也可以定制录播任务，到达指定时间后由系统自动开始和结束录播，无需课堂人员再进行任何操作，实现真正的全自动录播；

录像文件多元化：高清音频、视频信号记录，支持超高清1080P视频信号的MPEG-2的录制，最高录像达到20M的高清视频文件，方便进入非编系统制作用户需要的视频内容；

部署简单：在云视声系统的基础上，无需进行结合开发及修改配置，只需增加我们的新媒体服务系统AMS即可。配置操作也很简单；

接收终端多元化：新媒体系统支持硬件PC、IPAD、Iphone、以及安卓系统平板和安卓机顶盒接收；方便不同用户群体收看；后期可扩展至信息发布系统播放。

VOD点播：用户不但可以将云视声录像文件自动生成为点播文件收看，还可以自行制作视频文件上传，更好地满足远程教学、培训、以及公司内部企业文化建设的目的。

硬加密授权方式，支持USB即插即用加密锁授权方式，方便灵活。

“软加密”授权方式，方便灵活解决虚拟、云服务器、无人值守机房等环境授权环境。

在线授权：针对可访问公网用户。在授权认证页面选择“在线授权”，输入授权码，可直接进行授权，灵活快速。

离线授权：针对无法访问公网用户。在授权认证页面选择“离线授权”，输入授权码，生成“离线授权请求文件”。将”请求文件“以邮件或其他方式发回公司生成”升级串文件“。再使用”升级串文件“进行授权。

系统安全策略主要针对操作系统及产品运行平台的最大安全化配置，Web服务支持主流的SSL加密传输。因为系统对数据库的访问是在服务器后端进行的，因此断开了用户直接和数据库连接的途径，有效保障数据库数据的安全。同时，系统可以方便地进行数据库备份。系统采用数据——应用——表现分离的三层标准架构。这种架构已经在大量的网站和电子商务平台中获得验证，被证明是安全的。

系统使用统一、完备、多级别的访问权限控制体系，机构、部门及用户信息的读取是由系统平台提供的。用户安全认证是一套多级审核系统，为了保证管理的统一性，采用系统管理员、预定用户、普通用户三级权限，避免集中管理所带来的复杂性。课堂中，对于不遵守纪律的人员，可以立刻把他请出课堂。系统提供一个完整的数据接口，便于系统的集成和扩展。

系统采用课堂预定机制，提供了多种级别的课堂权限验证。有预定权限的用户可以根据对课堂密级的要求设置：是否需要课堂密码、参会者是否为系统注册用户、该课堂是否可见以及课堂起止时间等，保证课堂的安全。当课堂设置为不可见时，用户在登录页面上无法看到该课堂的任何信息，仅能凭课堂ID直接进入，极大程度上保障了课堂的安全可靠。

为了保护敏感信息和数据在课堂过程中的传输安全，系统还提供了全球知名的SSL加密机制。SSL是一种安全保密协议，在浏览器和Web服务器之间构造安全通道来进行数据传输，它采用了多种领先的加密算法，使用128位密钥，因此，所传送的信息和数据不容易被网络黑客截获和解密。

系统对于NAT、代理服务器及各种防火墙提供多种机制的解决方案，并可提供基于HTTP的多媒体传输模式，能够最大程度的解决防火墙所带来的通信障碍。使得大多数企业在应用时无需更改任何网络配置，便可方便的将系统部署到现有网络环境中。

为适应客户网络环境的复杂性，系统特有的HTTP隧道技术对防火墙的无障碍穿越提供了最大限度的支持。通过HTTP隧道，用户可以通过一个端口就实现全部的云视声功能，满足了用户能上网即能进行云视声的需求，最大限度保障网络安全。

系统支持双机热备功能，使用镜像模拟软件来实现共享存储功能，要求主备机必须有大小一样，盘符一致的分区做为镜像区。工作时主备机之间按照设定的时间间隔进行检测通讯(应用服务器或数据库服务器有一个变为非运行状态)来判断主机是否宕机。当一台工作主机宕机后，另一台备机会切换为工作机，原工作机将自动重新启动，启动后成为备机。主机和备机只需要一个加密锁，加密锁插主机上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种云视声远程互动课堂系统，包括若干服务器，其特征在于，所述服务器通过数据交换器连接有若干客户端，所述客户端包括教师端和学生端，所述教师端机所述学生端均设置有视频端和音频端，所述教师端和学生端分别通过视频段和音频端采集视频和音频，并将采集的视频和音频通过交换机传输至服务器，所述课堂服务器通过网络云还连接有外部访问终端。

2.根据权利要求1所述的云视声远程互动课堂系统，其特征在于，所述客户端进一步包括触控机以及黑板，所述黑板为双门推拉式开合结构，通过推拉两块黑板相向或者背向移动，实现所述触控机的掩盖或暴露。

3.根据权利要求2所述的云视声远程互动课堂系统，其特征在于，所述视频端包括视频输入设备和视频输出设备，所述视频输入设备包括模拟摄像头，模拟摄像头通过USB端口将采集信号输入到客户端主机，所述视频输出设备包括智能触控一体机。

4.根据权利要求3所述的云视声远程互动课堂系统，其特征在于，所述音频端包括音频输入设备和音频输出设备，所述音频输入设备包括定向和/或全向降噪麦克风，所述音频输出设备包括保真音响系统。

5.根据权利要求4所述的云视声远程互动课堂系统，其特征在于，所述视频输入设备包括教师摄像机和学生摄像机。

6.根据权利要求5所述的云视声远程互动课堂系统，其特征在于，所述音频输入设备包括教师麦克风他学生麦克风。

7.根据权利要求6所述的云视声远程互动课堂系统，其特征在于，所述服务器连接有辅助设备。

8.根据权利要求7所述的云视声远程互动课堂系统，其特征在于，所述辅助设备包括调音台、功放以及回音抑制器。

9.根据权利要求8所述的云视声远程互动课堂系统，其特征在于，所述服务器连接有备用服务器。

10.根据权利要求9所述的云视声远程互动课堂系统，其特征在于，所述视频端和音频端采集视频和音频后，利用唇音同步算法，保证网络环境下达到唇音同步。