CN111787343A - 一种带有虚拟直播的教室直播系统及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有虚拟直播的教室直播系统及其实现方法，教师和学生均通过使用教学模拟设备进行数据交互，教学模拟设备采集老师和学生的音视频信息，并上传至服务器中按照一定的转发逻辑进行数据交互，老师可以查看学生上课时的表情和声音，从而可以监督学生进行学习，学生获得老师的音视频信息从而进行学习，遇到问题时也可以及时反馈或者请求与其他学生进行连接，进行讨论；同时，教学模拟设备采用VR设备进行播放，从而使得老师和学生都能够获得沉浸式的上课体验，增强真实感，激发学生学习的兴趣。

Description

一种带有虚拟直播的教室直播系统及其实现方法
技术领域
本发明涉及远程教学技术领域，具体是一种带有虚拟直播的教室直播系统及其实现方法。
背景技术
随着网络技术的发展以及教育信息化进程的加快，基于网络的远程教育手段有了质的飞跃。互联网+教育，指利用多媒体计算机技术和网络技术，实现教学者与学习者以及学习者群体之间形成交流互动的一种新兴学习方式，是在传统教育体制和教学方法的框架之外，探索出的一种全新的教学模式。
现有的互联网教学主要将多媒体网络教学资源整合在数据库中，学生通过登录到系统内进行在线学习，无法与教学者进行互动，在学生遇到问题时不能将问题有效地与教学者进行交互，学生之间也不能方便快捷地进行沟通、讨论，教学效果不佳。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种带有虚拟直播的教室直播系统及其实现方法，能够实现更加真实的远程授课体验，增强老师与学生、学生与学生之间的交互感。
本发明的一种带有虚拟直播的教室直播系统及其实现方法，包括顺序连接的服务器、交换设备、移动网络设备和多个教学模拟设备；所述教学模拟设备包括VR穿戴设备、音频播放设备、主机单元、音频采集单元、视频采集单元、通信模块和输入设备，所述VR穿戴设备、音频播放设备、音频采集单元、视频采集单元、通信模块和输入设备均与所述主机单元连接，所述视频采集单元用于采集使用者的视频信息，所述音频采集单元用于采集使用者的音频信息，所述通信模块用于与所述移动网络设备连接从而连接所述服务器和主机单元；所述服务器用于计算并确定多个所述教学模拟设备的连接关系，所述交换设备用于根据所述服务器计算的结果建立虚拟路由，所述VR穿戴设备和音频播放设备分别用于播放虚拟路由传递的视频信息和音频信息。
进一步，所述移动网络设备为低时延的5G网络设备，所述通信模块为5G模块。
进一步，所述VR穿戴设备为VR眼镜或者VR头盔；所述主机单元为PC主机；所述视频采集单元为与PC主机通过数据线连接，或者集成在PC主机上的摄像头；所述音频采集单元为与PC主机通过数据线连接，或者集成在PC主机上的麦克风；所述输入设备为与PC主机数据线连接的真实键盘，或者在VR眼镜或者VR头盔内显示的虚拟键盘；所述音频播放设备为与PC主机通过数据线连接，或者集成在 PC主机上的耳机或者音响设备。
本发明还提供一种带有虚拟直播的教室直播实现方法，包括步骤：
步骤S101，通过任意终端设备访问所述服务器，并在所述服务器中注册账号，账号分为教师账号和学生账号，注册时通过实名认证和人脸认证进行验证；
步骤S102，教师账号发布课程信息，学生账号在所述服务器上进行课程预约，预约结束后对该课程下的教师账号和学生账号进行分组；
步骤S103，上课时，教师账号和学生账号均使用所述教学模拟设备进行授课，教师和学生分别使用对应的教师账号和学生账号登录时，所述服务器为每一个教师账号和学生账号分配一个IP地址，所述交换设备根据IP地址建立虚拟路由，实现教师账号-学生账号和学生账号-学生账号之间的信息交互；
步骤S10301，学生账号拥有直接查看同一组中教师账号的视频信息和音频信息的权限，教师账号的视频信息和音频信息直接通过所述服务器和交换设备推流至学生账号对应的IP地址以及该IP地址对应的所述教学模拟设备中；
步骤S10302，教师账号拥有直接查看同一组中任意学生账号视频信息和音频信息的权限，教师可以通过所述输入设备选择性地查看某个学生账号对应的视频信息和音频信息，同时可以直接向同一组中任意学生账号发送语音和视频信息；
步骤S10303，学生账号可以请求同一组中的其他学生账号建立连接，从而与其他学生账号互传视频信息和音频信息。
步骤S104，课程结束，取消分组。
进一步，所述步骤S10303中，一个学生账号可以与另一个学生账号请求连接，也可以与其他多个学生账号请求连接建立讨论组。
本发明的有益效果是：本发明的一种带有虚拟直播的教室直播系统及其实现方法，教师和学生均通过使用教学模拟设备进行数据交互，教学模拟设备采集老师和学生的音视频信息，并上传至服务器中按照一定的转发逻辑进行数据交互，老师可以查看学生上课时的表情和声音，从而可以监督学生进行学习，学生获得老师的音视频信息从而进行学习，遇到问题时也可以及时反馈或者请求与其他学生进行连接，进行讨论；同时，教学模拟设备采用VR设备进行播放，从而使得老师和学生都能够获得沉浸式的上课体验，增强真实感，激发学生学习的兴趣。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的系统结构示意图；
图2为本发明的方法流程示意图。
具体实施方式
如图1-图2所示：本实施例的一种带有虚拟直播的教室直播系统及其实现方法，包括设置在互联网上的服务器、交换设备(主要为大带宽的交换机设备)、 5G网络设备(主要为5G基站)和多个教学模拟设备；其中服务器作为数据交互逻辑的执行设备，内部预设有如何执行数据交互的算法和逻辑，多个教学模拟设备通过5G网络以极低的时延与服务器连接，将音视频信息不断地进行上传和下载，从而进行数据交互，交换设备作为服务器数据交互的执行者，通过连接不同教学模拟设备之间对应的IP地址，从而建立虚拟路由，从而实现数据交互，由于需要不停地进行音视频数据地传输，因此对交换设备的数据吞吐能力有较高的要求，因此应该选用千兆甚至是万兆网口的交换机。
教学模拟设备包括VR穿戴设备、音频播放设备、主机单元、音频采集单元、视频采集单元、通信模块和输入设备，VR穿戴设备、音频播放设备、音频采集单元、视频采集单元、5G模块和输入设备均与主机单元连接，视频采集单元用于采集使用者的视频信息，音频采集单元用于采集使用者的音频信息，5G模块用于与5G网络设备连接从而连接服务器和主机单元；服务器用于计算并确定多个教学模拟设备的连接关系，交换设备用于根据服务器计算的结果建立虚拟路由，VR穿戴设备和音频播放设备分别用于播放虚拟路由传递的视频信息和音频信息，采用虚拟现实VR技术可以带来更加真实的上课体验。
本实施例中，VR穿戴设备为VR眼镜或者VR头盔；主机单元为PC主机；视频采集单元为与PC主机通过数据线连接，或者集成在PC主机上的摄像头；音频采集单元为与PC主机通过数据线连接，或者集成在PC主机上的麦克风；输入设备为与PC主机数据线连接的真实键盘，或者在VR眼镜或者VR头盔内显示的虚拟键盘；音频播放设备为与PC主机通过数据线连接，或者集成在PC主机上的耳机或者音响设备，5G模块通过串口或者USB接口与PC主机进行连接。
本发明的一种带有虚拟直播的教室直播系统的具体实施过程如下：
步骤S101，教师和学生均可以通过任意可以联网的终端设备访问服务器，服务器内部设有注册单元、验证单元和登录单元，在注册单元中，教师和学生均需要提交身份证信息、人脸信息、受教育程度等个人信息至服务器中，并且通过短信验证的放心进行注册，最后获得登录密码；教师在注册教师账号时由于具有较高的权限，因此还需提供教师资格证或者对应单位的雇佣证明等。
步骤S102，教师账号注册成功后，教学可以在服务器中发布一些课程信息，比如课程内容简介、开课时间、适合人群等，每一个课程对应一个组。学生账号在服务器上进行访问，查看并选择合适的课程，确定后即可进行预约，预约后该学生的学生账号自动加入到该教师对应的组中；
步骤S103，正式上课时，教师账号和学生账号均使用教学模拟设备进行授课，教师和学生分别使用对应的教师账号和学生账号登录时，服务器为每一个教师账号和学生账号分配一个IP地址，交换设备根据IP地址建立虚拟路由，实现教师账号-学生账号和学生账号-学生账号之间的信息交互，信息交互的逻辑规则如下；
步骤S10301，在同一组内学生账号拥有普通权限，学生账号拥有直接查看同一组中教师账号的视频信息和音频信息的权限，服务器将同一组中的教师账号的IP地址直接与学生账号的IP地址进行关联，交换设备直接将教师账号的视频信息和音频信息直接推流至学生账号对应的IP地址以及该IP地址对应的教学模拟设备中，因此学生账号可以直接获取教师账号上的音视频信息，从而获取教学内容；
步骤S10302，在同一组内学生账号拥有管理员权限，教师账号拥有直接查看同一组中任意学生账号视频信息和音频信息的权限，上课时，教师可以在任何时间查看学生在学习时的面部表情和讲话信息，从而作为教师上课时的反馈；查看时通过输入设备选择性地查看某个学生账号对应的视频信息和音频信息，如果发现学生在上课时出现异常情况时，教师可以直接向同一组中任意学生账号发送语音和视频的提醒信息，从而对学生进行督促；
步骤S10303，学生账号可以请求同一组中的其他学生账号建立连接，从而与其他学生账号互传视频信息和音频信息，从而进行相互讨论，在建立连接时一个学生账号可以与另一个学生账号请求连接，也可以与其他多个学生账号请求连接建立讨论组。
步骤S104，课程结束，取消分组，教师账号可以继续发布其他的课程信息，学生账号可以继续预约其他课程，参加其他组。
本发明的一种带有虚拟直播的教室直播系统及其实现方法，教师和学生均通过使用教学模拟设备进行数据交互，教学模拟设备采集老师和学生的音视频信息，并上传至服务器中按照一定的转发逻辑进行数据交互，老师可以查看学生上课时的表情和声音，从而可以监督学生进行学习，学生获得老师的音视频信息从而进行学习，遇到问题时也可以及时反馈或者请求与其他学生进行连接，进行讨论；同时，教学模拟设备采用VR设备进行播放，从而使得老师和学生都能够获得沉浸式的上课体验，增强真实感，激发学生学习的兴趣。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种带有虚拟直播的教室直播系统，其特征在于：包括顺序连接的服务器、交换设备、移动网络设备和多个教学模拟设备；所述教学模拟设备包括VR穿戴设备、音频播放设备、主机单元、音频采集单元、视频采集单元、通信模块和输入设备，所述VR穿戴设备、音频播放设备、音频采集单元、视频采集单元、通信模块和输入设备均与所述主机单元连接，所述视频采集单元用于采集使用者的视频信息，所述音频采集单元用于采集使用者的音频信息，所述通信模块用于与所述移动网络设备连接从而连接所述服务器和主机单元；所述服务器用于计算并确定多个所述教学模拟设备的连接关系，所述交换设备用于根据所述服务器计算的结果建立虚拟路由，所述VR穿戴设备和音频播放设备分别用于播放虚拟路由传递的视频信息和音频信息。
2.根据权利要求1所述的一种带有虚拟直播的教室直播系统，其特征在于：所述移动网络设备为低时延的5G网络设备，所述通信模块为5G模块。
3.根据权利要求1所述的一种带有虚拟直播的教室直播系统，其特征在于：所述VR穿戴设备为VR眼镜或者VR头盔；所述主机单元为PC主机；所述视频采集单元为与PC主机通过数据线连接，或者集成在PC主机上的摄像头；所述音频采集单元为与PC主机通过数据线连接，或者集成在PC主机上的麦克风；所述输入设备为与PC主机数据线连接的真实键盘，或者在VR眼镜或者VR头盔内显示的虚拟键盘；所述音频播放设备为与PC主机通过数据线连接，或者集成在PC主机上的耳机或者音响设备。
4.一种带有虚拟直播的教室直播实现方法，其特征在于：包括步骤：
步骤S101，通过任意终端设备访问所述服务器，并在所述服务器中注册账号，账号分为教师账号和学生账号，注册时通过实名认证和人脸认证进行验证；
步骤S102，教师账号发布课程信息，学生账号在所述服务器上进行课程预约，预约结束后对该课程下的教师账号和学生账号进行分组；
步骤S103，上课时，教师账号和学生账号均使用所述教学模拟设备进行授课，教师和学生分别使用对应的教师账号和学生账号登录时，所述服务器为每一个教师账号和学生账号分配一个IP地址，所述交换设备根据IP地址建立虚拟路由，实现教师账号-学生账号和学生账号-学生账号之间的信息交互；
步骤S10301，学生账号拥有直接查看同一组中教师账号的视频信息和音频信息的权限，教师账号的视频信息和音频信息直接通过所述服务器和交换设备推流至学生账号对应的IP地址以及该IP地址对应的所述教学模拟设备中，学生想要与教师账号建立连接并发送音视频信息时，需要请求教师账号，用于模拟上课提问的环节；
步骤S10302，教师账号拥有直接查看同一组中任意学生账号视频信息和音频信息的权限，教师可以通过所述输入设备选择性地查看某个学生账号对应的视频信息和音频信息，同时可以直接向同一组中任意学生账号发送语音和视频信息；
步骤S10303，学生账号可以请求同一组中的其他学生账号建立连接，从而与其他学生账号互传视频信息和音频信息。
步骤S104，课程结束，取消分组。
5.根据权利要求4所述的一种带有虚拟直播的教室直播实现方法，其特征在于：所述步骤S10303中，一个学生账号可以与另一个学生账号请求连接，也可以与其他多个学生账号请求连接建立讨论组。
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