СИСТЕМА ДЛЯ ЗАПИСИ И ПРОВЕДЕНИЯ МУЛЬТИМЕДИЙНЫХ ПРЕЗЕНТАЦИЙ
SYSTEM FOR RECORDING AND CARRYING OUT MULTIMEDIA PRESENTATIONS

Заявленное изобретение относится к области компьютерных технологий, в частности, к системе для записи и проведения мультимедийных презентаций.
Из уровня техники известны принципы формирования студийного процесса записи контента с помощью применения прозрачных световых досок, позволяющих лектору или иному лицу, осуществляющему процесс обучения или презентации, выполнять различные действия с помощью такой доски, например, рисование дополнительных объектов, поясняющих надписей и иное формирование дополнительного контента, который будет встраиваться поверх презентации за счет записи единого видеопотока.
В патенте KR 101593136 B1 (Jong Min Kim, 11.02.2016) раскрывается система для организации лекций, включающую прозрачную LED доску, вычислительный блок, разветвитель, камеру, задний фон, модуль записи, суб-камеру, микрофон и монитор. Процесс записи осуществляется с помощью использования LED доски для рисования и записи с помощью камеры, с последующей обработкой изображения для формирования итогового изображения или осуществления live-трансляции.
Из патентной заявки KR 20150092844 A (GIM HA JUN, 17.08.2015) раскрывается система записи, также содержащая прозрачную доску для осуществления процесса рисования в процессе записи лекций, а также вычислительные модули для формирования итогового видеопотока и его передачи на серверную часть для обеспечения процесса онлайн-трансляций.
Из патента RU 2494441 C1 (Закрытое акционерное общество "ЭВЕРЕСТ ПЛЮС", 27.09.2013) известен интерактивный учебный комплекс, который содержит компьютер преподавателя с операционной системой и программным обеспечением, имеющий средства подключения к интерактивной доске, а также мультимедийный проектор учебных материалов, подключенный к компьютеру преподавателя и предназначенный для проектирования мультимедийных данных на интерактивную доску, причем интерактивный учебный комплекс в качестве интерактивной доски оборудован проекционным экраном, а также инфракрасным конусным излучателем, снабженным в свою очередь инфракрасным светодиодом, с помощью которого осуществляют перемещение курсора графического интерфейса на плоскости проекционного экрана в виде переменного по размерам и по интенсивности излучения пятна, web-камерой с узкополосным инфракрасным фильтром, которая считывает пятно излучения конусного излучателя, операционная система компьютера преподавателя с помощью программного обеспечения осуществляет управляющие операции по взаимодействию инфракрасного конусного излучателя с web-камерой и проекционным экраном.
Недостатками известных решений является их ограниченная функциональность, в частности, отсутствие возможностей для создания динамического мультимедийного контента в процессе видеозаписи.
Заявленное изобретение позволяет решить техническую проблему по созданию новой системы для записи и проведения мультимедийных презентаций, обладающей расширенным функционалом по управлению и генерированию дополнительного контента в процессе видеосъемки.
Техническим результатом является расширение функциональных возможностей по созданию мультимедийного контента в процессе видеосъемки презентаций.
Дополнительным эффектом является повышение эффективности процесса проведения презентаций за счет расширения возможностей по формированию и управлению дополнительной информацией генерируемой и накладываемой поверх основного изображения презентации.
Заявленный результат достигается за счет того, что система для записи и проведения мультимедийных презентаций  содержит:
• средство видеозаписи, обеспечивающее видеосъемку для получения видеопотока;
• звуковую систему, содержащую по меньшей мере одно устройство звукозаписи и по меньшей мере одно устройство вывода звука;
• сервер, обеспечивающий:
• получение и обработку видеопотока от средства видеозаписи и аудиопотока от устройства звукозаписи;
• управление презентацией для обеспечения процесса динамического наложения мультимедийных объектов на презентацию;
• вывод обработанного видеопотока презентации или ее сегмента на основной экран спикера и по меньшей мере один дополнительный экран;
• хранение данных презентации;
• фон презентации для осуществления видеосъемки спикера;
• прозрачную сенсорную доску, обеспечивающую передачу управляющих сигналов серверу и установленную напротив фона презентации;
• основной экран спикера, предназначенный для управления презентацией посредством сервера;
• по меньшей мере один дополнительный экран спикера, обеспечивающий отображение обработанного сервером видеопотока презентации.
В одном из частных примеров исполнения система дополнительно содержит проекторный фон и проектор спикера, обеспечивающий вывод обработанного видеопотока презентации и наложенного мультимедийного контента на проекторный фон.
В другом частном примере исполнения система дополнительно содержит разветвитель видеосигнала, обеспечивающий одновременный вывод итогового обработанного изображения на одно или несколько устройств отображения данных.
В другом частном примере исполнения системы сенсорная доска дополнительно содержит пленку обратной проекции.
В другом частном примере исполнения система содержит проектор сенсорной доски, обеспечивающий отображение сегмента презентации на сенсорной доске.
В другом частном примере исполнения системы сенсорная доска дополнительно содержит по меньшей мере один источник освещения.
В другом частном примере исполнения системы источник освещения представляет собой светодиодную ленту.
В другом частном примере исполнения системы сервер передает обработанный видеопоток записи презентации на удаленный сервер вещания.
В другом частном примере исполнения системы сервер обеспечивает хранение записываемого потока видеопрезентации.
В другом частном примере исполнения система дополнительно содержит платформу телесуфлера.
В другом частном примере исполнения системы отображаемое на одном или нескольких экранах спикера изображение содержит дополнительную графическую информацию.
Фиг. 1 - Фиг. 2 иллюстрируют схематичный вид заявленной системы.
Фиг. 3 иллюстрирует схему взаимодействия элементов системы.
Как представлено на Фиг. 1- Фиг. 2, заявленная система (100) записи и проведения мультимедийных презентаций состоит из следующих элементов: проекторный фон (101), фон презентации (102), прозрачная сенсорная доска (103), основной экран спикера (104), боковой экран спикера (108), центральный экран спикера (111), звуковая система (105), сервер (106), разветвитель видеосигнала (107), проектор (109) и средство видеозаписи (110).
Программно-аппаратный комплекс представленной системы (100) формирует собой видеостудию, предназначенную для съемки и трансляции видео, включая запись интерактивных видео для курсов дистанционного обучения.
Запись процесса выступления спикера осуществляется на фоне презентации (102) с помощью одной или нескольких видеокамер (110). Аудиосопровождение (звук выступления спикера) записывается с помощью микрофона, входящего в звуковую систему (105). Записываемый видеопоток и звук поступают на сервер (106), на котором осуществляется наложение элементов (слайдов) самой презентации на видеопоток, поступивший от камеры (110).  Перемещение объектов на текущем слайде, а также написание текста и рисование других графических объектов производится с помощью считывания прикосновений к сенсорной доске (103). Сигнал от взаимодействия спикера с доской (103) поступает на сервер (106) и обрабатывается в специализированном программном обеспечении.
Записанный и скомпонованный видеопоток сохраняется с помощью сервера (106) на встроенное или внешнее запоминающее устройство, например, жесткий диск или облачное хранилище, и/или отправляется на вещательный сервер, к которому подключаются зрители.
Записанный с помощью средства видеозаписи (110) видеопоток с дополнительной вспомогательной информацией для спикера выводится на экраны спикера (108) и (111), а также проекторный фон (101).
Разветвитель видеосигнала (107) позволяет выводить изображение на разные средства отображения информации, например, мониторы, одновременно. Однако, применение данного устройства не является обязательным и обусловлено необходимостью разветвления видеосигнала. Функцию трансляции видеосигнала также может выполнять сервер (106), при условии, что имеет необходимое количество портов подключения. Благодаря этому спикер видит себя и виртуально окружающие его элементы на проекторном фоне (101) и боковом и центральном экранах спикера (108), (111), что позволяет ему взаимодействовать с объектами презентации и в процессе съемки понимать, что отображается на результирующем видео.
Входящее в состав системы (100) средство видеозаписи (110) устанавливается приблизительно на уровне глаз спикера на некотором расстоянии от сенсорной доски (103), через стекло которой происходит непосредственная съемка процесса презентации. Кроме того, средство видеозаписи (110) должно быть расположено так, чтобы в объектив не попадал блик от стекла доски (103) и центрального экрана спикера (111) (или стекла телесуфлера). Для этого необходимо сместить средство видеозаписи (110) левее или правее относительно центра доски (103).
Для того, чтобы предотвратить появление других бликов (например, от источников прямого или отраженного света), можно применять черные ширмы, расположение которых может варьироваться, при этом одна из ширм может находиться напротив проекторного фона (101) для предотвращения попадания блика от стекла доски.
Прозрачная сенсорная доска (103) представляет собой доску с прозрачным стеклом, которая предназначена для управления презентацией. С ее помощью можно осуществлять следующие манипуляции: рисовать, стирать, перемещать и масштабировать объекты, скрывать их и делать видимыми, преобразовывать надписи в статичное изображение и выполнять другие действия. Также в работе с презентацией можно использовать активные элементы: «карта» с возможностью перемещения и изменения масштаба, «текст» с возможностью вертикальной перемотки, «браузер» (встроенный веб-браузер, поддерживающий сенсорное управление) и другие. Сенсорная доска (103) обеспечивает обработку по меньшей мере 3-х одновременных касаний.
Спикер может взаимодействовать с презентацией прямо во время съемки с помощью презентера или прикосновения к сенсорной доске (103). Алгоритм обработки касаний и вызова функционала графического интерфейса доски (103) имеет различный заданный функционал. Например, чтобы вызвать визуальную панель управления, необходимо прикоснуться к доске (103) не менее, чем тремя пальцами одновременно, и затем выбрать нужный инструмент для взаимодействия с презентацией. Панель управления отображается на экранах спикера и содержит виртуальные кнопки, позволяющие начать или остановить запись, выбрать инструмент рисования и удаления надписей, взаимодействия с активными элементами и т.п. Выбранным инструментом можно пользоваться одним пальцем или пустым маркером. Для переключения между слайдами можно использовать движение «перелистывания», выполняя движение двумя пальцами влево и вправо по сенсорной доске.
Программное обеспечение сервера (ПО) определяет площадь объекта, которым прикасаются к сенсорной доске (103), и в зависимости от этого выбирает необходимый инструмент работы со слайдом презентации. Если появляется объект, занимающий более 0.25% площади всего кадра, то ПО распознает его как губку (ластик) и стирает нарисованное. Для стирания написанного можно использовать обычную губку для маркерных досок, а для удобства письма – маркер под закачку (пустой, без заправки). Толщина маркера должна подбираться в соответствии с чувствительностью сенсорной доски (103).
Изображение со средства видеозаписи (110) отправляется на сервер (106) и с помощью установленного программного обеспечения сопоставляется с координатами рабочей площади сенсорной доски (103), которые поступают от взаимодействия спикера с сенсорной доской (103) таким образом, чтобы прикосновение к доске (103) совпадало с тем местом на видео, в котором спикер прикоснулся к поверхности доски (103), что позволяет сформировать иллюзию того, что спикер производит записи на видео.
Сервер (106) обеспечивает исполнение основной программной логики, обеспечивающей реализацию создания интерактивного процесса по формированию мультимедийного контента в процессе проведения презентаций и иных сопутствующих учебных или иных процессов. Основными функциями сервера (106) являются получение и обработка видеопотока от средства видеозаписи в виде одной или нескольких видеокамер, входящих в средство видеозаписи (110), получение аудиопотока от устройства звукозаписи, например, микрофона или массива микрофонов, входящих в звуковую систему (105).
Сервер (106) может выполняться на базе известных компьютерных устройств, например, персонального компьютера, серверного кластера, мейнфрема и т.п. В общем случае сервер (106) содержит один или несколько процессоров для выполнения требуемых вычислительных функций, оперативную память, одно или несколько средств хранения данных (HDD, SSD и т.д.), интерфейсы и средства для ввода/вывода информации, средство сетевого обмена (Ethernet, LAN, WLAN и т.п.).
С помощью сервера (106) выполняется управление презентацией для обеспечения процесса динамического наложения мультимедийных объектов на презентацию с помощью прозрачной сенсорной доски (103). С помощью программной составляющей, расположенной на сервере (106) спикер может во время съемок в реальном времени взаимодействовать (перемещать, скрывать, показывать, удалять, накладывать и т. д.) с активными объектами на заранее подготовленной презентации, в частности на отображаемом в текущий момент времени слайде презентации, писать и рисовать в привычном для него направлении, переключать слайды, находясь в кадре.
В общем случае реализации системы (100), сервер (106) позволяет реализовать следующий функционал:
• передачу видеопотока при помощи программной эмуляции веб-камеры;
• наложение презентации на видео в режиме реального времени;
• возможность наложения полупрозрачных изображений;
• возможность писать и стирать с помощью жестов при касании сенсорной доски (103);
• наложение написанного на сенсорной доске (103) на видео в режиме реального времени;
• возможность переключать инструменты работы с презентацией с помощью жестов при касании сенсорной доски (103) и/или с помощью презентера;
• возможность добавления на слайд презентации активных объектов: графика, браузера, карты, списка и т.п.;
• возможность анимированной смены слайда и появления/исчезновения объекта презентации;
• возможность манипуляции объектами презентации (изменение размера, перемещение, скрытия и показа);
• возможность вещания сформированного потока презентации по сети передачи данных, например, Интернет.
Экраны спикера представляют собой комплект мониторов (104), (108), (111) и проекторов, позволяющих выводить видеопотоки различного назначения для просмотра спикером во время выступления. Это оборудование позволяет спикеру видеть себя, презентацию и надписи, сделанные на сенсорной доске (103), в режиме реального времени, и адаптировать свои перемещения в кадре, а также контролировать качество видеозаписи.
Основной экран спикера (104) предназначен для управления сервером (106) и его программным обеспечением. Боковой экран спикера (108) служит для отображения сформированного (обработанного) видеопотока презентации. Также дополнительно существует возможность размещения нескольких мониторов, например, для расположения ниже и выше уровня глаз спикера для распределения зон взаимодействия спикера с доской (103), например, при написании информации на доске (103) спикер будет смотреть в верхний монитор, если изображение находится выше его руки, и в нижний – если ниже. Крепления экранов выполняется в виде кронштейнов и позволяют отрегулировать положение мониторов по высоте и наклону от поверхности доски (103). Возможна модификация системы (100) без бокового экрана спикера (104), если во время съемок спикер не находится у стороны доски (103), противоположной стороне установки бокового экрана спикера (104). Это ограничение обусловлено тем, что взгляд спикера будет направлен не на средство видеозаписи (110) и не на объекты презентации, а в сторону, что негативно скажется на итоговой записи.
Центральный экран спикера (111) может выполняться в виде монитора для передачи сформированного (обработанного) видеопотока презентации, а при использовании системы телесуфлера – и для вывода вспомогательного текста на фоне данного потока. При направлении взгляда на данный экран (111) спикер смотрит прямо в средство видеозаписи (110), т.е. «на зрителя». Если центральный монитор используется без телесуфлера, то он располагается межу средством видеозаписи (110) и проекторным фоном (101) для предотвращения появления бликов и более точного попадания взгляда спикера в центр объектива средства видеозаписи (110).
Платформа для телесуфлера – необходимый элемент для видеостудий, предусматривающих комплект телесуфлера. Данный компонент представляет собой регулируемую по высоте стойку с креплением под монитор и полупрозрачное зеркало, на которое попадает изображение. Обязательным условием для данного компонента является поддержка размера устанавливаемого центрального экрана спикера (111).
Звуковая система (105) обеспечивает звуковое сопровождение презентации, позволяя записывать и воспроизводить звук. В состав звуковой системы могут входить:
• радиосистема с микрофоном – профессиональное студийное аудиооборудование для записи голоса спикера с минимальным количеством посторонних шумов и искажений. Микрофон крепится на спикера, сигнал поступает в передатчик. По радиосигналу звук попадает в приемник, после чего – на сервер (106);
• Устройство вывода звука – используется для воспроизведения аудио при проигрывании аудио или видео со звуком, а также для воспроизведения звукового сигнала от удаленной аудитории (при проведении онлайн конференций и трансляций). Таким устройством может быть спикерфон или беспроводной наушник. Тип устройства зависит от характеристик качества передачи сигнала в конкретном помещении (уровень шума и прочие факторы).
Одной из особенностей использования комплекса является возможность создания иллюзии направленности взгляда спикера на зрителя или объекты слайда. Для получения этого эффекта компоненты видеостудии необходимо расположить и настроить определенным образом. Важной настройкой является искажение изображения на системе экранов, расположенных перед спикером. Взаимосвязь всего комплекса позволяет добиться естественной и качественной подачи материала без дополнительных усилий на постобработку видео.
Система также может содержать комплект фонов и различных типов осветителей для корректировки освещенности фона и спикера, в частности, комплект студийного оборудования, позволяющий получить качественное изображение, убрать ненужные тени и предотвратить размытие границ силуэта спикера на фоне презентации (102). Все освещение настраивается индивидуально под конкретные параметры помещения. Фон презентации (102) служит основным фоном презентации для съемки спикера. Фон презентации может быть выполнен в виде лайтбокса (светлый фон подсвечивается изнутри) или в виде нескольких взаимозаменяемых фонов разного цвета. Во втором случае эти фоны устанавливаются один за другим на специальных стойках.
Расстояние от сенсорной доски (103) до фона презентации (102) зависит от модификации системы (100) при формировании студийной обстановки. При использовании фона презентации (102) типа лайтбокс это расстояние должно быть не менее 1 метра, а если свет расположен с той же стороны, что и спикер, - не менее 2 метров.
Главными условиями определения расстояния являются:
• Отсутствие в кадре изображения, выходящего за пределы фона презентации (102);
• Нахождение спикера относительно фона так, чтобы не отбрасывать на фон тень, при этом сохраняя достаточно места для удобства перемещения спикера.
Система (100) может оборудоваться платформой телесуфлера, с помощью которой поверх обработанного потока видео накладывается полупрозрачный вспомогательный текст, необходимый спикеру для презентации. Изображение и текст выводятся перевернутыми, поскольку они отражаются от зеркала телесуфлера. В этом случае средство видеозаписи (110) устанавливается за зеркалом для чего необходимо соблюдение баланса прозрачности стекла. Платформа для телесуфлера – необходимый элемент модификации системы (100) для видеостудий, предусматривающих комплект телесуфлера. Данный компонент представляет собой регулируемую по высоте стойку с креплением под монитор и полупрозрачное зеркало, на которое попадает изображение. Обязательным условием для данного компонента является поддержка размера монитора устанавливаемого центрального экрана спикера (111).
Проектор (109) выводит обработанный видеопоток презентации на проекторный фон (101), что позволяет спикеру более четко видеть результат выступления. Точное расположение подбирается индивидуально исходя из характеристик помещения. Изображение на проекторном фоне (101) нужно для того, чтобы создавалась иллюзия, что спикер смотрит на объекты презентации перед ним в тот момент, когда он смотрит на этот фон. Фон должен быть расположен с той же стороны, что и средство видеозаписи (110), причем край фона должен находиться максимально близко к самому средству (110), например, видеокамере (либо к центральному экрану спикера (111) или рамке телесуфлера).
Искажение изображения на данном фоне (101) обеспечивается программным компонентом системы (100) и служит для того, чтобы помочь спикеру направить взгляд на необходимый монитор. На данный фон (101) выводится только часть изображения презентации, пример приведен ниже.
Если спикер – правша и проекторный фон (101) размещен справа от спикера, то:
• Левая часть проекторного фона (101) размещается как можно ближе к средству видеозаписи (100);
• При положении спикера слева на итоговом видео на данном фоне (101) показывается все изображение;
• Если спикер стоит по центру – на этом фоне (101) ему видно приблизительно 60% изображения (его левая часть обрезается и смещается к средству видеозаписи (110));
• Если же спикер находится справа, ему видно приблизительно 30% всего слайда презентации.
Благодаря такому постепенному скрытию изображения для спикера создаются условия, при которых ему удобно смотреть в определенные мониторы в зависимости от его положения, что позволяет в некоторой степени управлять направлением его взгляда.
Проектор (109) и проекторный фон (101) могут отсутствовать или быть заменены на экран соответствующего размера.
Для создания студийного освещения при реализации заявленной системы (100) необходимо работать с рисующим и заполняющим светом. Как правило, рисующее освещение располагается под углом примерно 45 градусов от освещаемого объекта и предназначено для контрастности и детализации изображения. Заполняющее освещение оттеняет рисующий свет, и в результате создается рельефная тень.
В составе заявленной системы (100) может использоваться светодиодная лента, располагающаяся по периметру сенсорной доски (103). Настройка светодиодной ленты может создавать разные типы освещения. В отдельных модификациях светодиодная лента может быть заменена или дополнена другими источниками освещения.
При нахождении спикера у края доски (103) свет от ближнего бокового элемента освещения (светодиодной ленты) будет выполнять роль рисующего света, а все остальные элементы будут выполнять роль заполняющего света. Если спикер расположится по центру, то свет от обеих боковых сторон доски будет выполнять роль рисующего света, а нижняя и верхняя стороны – роль заполняющего света. Для освещения спикера помимо светодиодной ленты может использоваться дополнительное освещение, расположенное перед доской (103), в частности два источника освещения располагаются снизу и два – сверху. В этом случае свет на одной из сторон сенсорной доски (103) со светодиодной лентой должен быть выключен или закрыт. Эта сторона зависит от расположения средства видеозаписи (110) относительно сенсорной доски (103). Если средство видеозаписи (110) находится ближе к левому краю, то должна быть выключена правая сторона, и наоборот. Дополнительное освещение предназначено для реализации контрового и фонового света. Комплекты такого оборудования подбираются индивидуально под требуемое помещение.
Система (100) может также комплектоваться оборудованием, которое дает возможность спикеру на слайде ровно написать текст, провести линию, выделить область при использовании сенсорной доски (103). Для этого сенсорная доска (103) снабжается следующими компонентами:
• пленка обратной проекции, которая располагается с внешней по отношению к спикеру стороны доски (103) (со стороны средства видеозаписи (110));
• проектор сенсорной доски для отображения на пленке обратной проекции определенного сегмента слайда презентации.
Для использования системы (100) с пленкой обратной проекции необходимо выполнить калибровку сенсорной доски (103), средства видеозаписи (110), а также проектора сенсорной доски, поскольку все эти элементы должны быть настроены на распознавание взаимодействия спикера с определенной областью пленки.
Далее будет представлен пример работы видеостудии во время записи и/или вещания:
1. Средство видеозаписи (110) снимает спикера на фоне презентации (102) и передает полученный видеопоток на сервер (106).
2. Звуковая система (105) получает звук от спикера с помощью микрофона и передает этот звук на сервер (106).
3. Видео от системы видеозаписи (110) и звук от звуковой системы (105) приходят на сервер (106), где происходит наложение презентации на видеопоток, поступивший от средства видеозаписи (110), и добавление звука в обработанный видеопоток.
4. Перемещение объектов на слайде презентации, а также написание текста и рисование других графических объектов производится с помощью считывания прикосновений к прозрачной сенсорной доске (103). Сигнал поступает на сервер (106) и обрабатывается в программном обеспечении.
5. В случае использования модификации пленки обратной проекции сервер (106) передает изображение на проектор сенсорной доски, который проецирует сегмент презентации на пленку, расположенную на части прозрачной сенсорной доски (103), для взаимодействия с объектами, требующими точности линий. В этом случае спикер видит сегмент презентации на прозрачной сенсорной доске (103).
6. Получившийся (обработанный) видеопоток сохраняется на сервере (106) и/или отправляется на вещательный сервер, к которому подключаются зрители.
7. Этот же видеопоток с дополнительной вспомогательной информацией для спикера выводится на экраны спикера, присутствующие в модификации видеостудии (например, экраны спикера (108), (111) и проекторный фон (101)). Разветвитель видеосигнала (107) позволяет выводить изображение на разные мониторы одновременно, но возможно использование системы и без него, если в сервере (106) достаточное количество портов для подключения. Благодаря экранам спикера, входящим в состав видеостудии, спикер видит себя и виртуально окружающие его элементы, что позволяет ему взаимодействовать с объектами презентации и в процессе съемки понимать, что отображается на результирующем видео.
Представленное описание заявленного решения раскрывает лишь предпочтительные примеры его реализации и не должно трактоваться как ограничивающее иные, частные примеры его осуществления, не выходящие за рамки объема правовой охраны, которые являются очевидными для специалиста соответствующей области техники.