高清远程视频会议系统的设计

iveice · 发表于 2016-9-14 21:29:28

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现在的新建办公楼弱电综合信息系统一般都要包括办公电话系统、音视频会议系统、调度系统、保密系统、通信系统，以及为这些信息业务提供网络支持的传输系统和电源系统，如图1所示。同时，系统中要引入新技术新设备，增加、强化和完善系统功能，为办公信息化以及生产指挥调度智能化发挥了重要的作用。

　　图1　办公楼弱电综合信息系统构成

　其中，音视频会议系统是整个弱电综合系统中最基本也是必备的系统。而随着视频技术和网络技术的突飞猛进的发展，在视会会议系统中采用高清越来越多，并成为主流；另一方面，网络技术的融合，又可以使会议系统实现远程、多场所的功能。因此，下面仅就高清远程视频会议系统的设计给出具体的分析和实例。

　1 视频会议系统的设计思想

　一般的视频会议系统包括：主控设备MCU(多点控制单元)、视频会议终端、摄像头（带远程控制功能）、显示设备和网管管理系统。主控设备MCU的作用是完成多点会议的控制。视频会议终端的作用是完成对视频信号的采集、压缩、解压缩的作用，主要结构由音视频采集部分、编解码、DSP处理及音视频输出部分组成。网管系统的作用是完成对系统的管理和会议使用的管理。
　　建设视频会议系统，一般是依据ITU-T的两大框架协议H.323(基于lP分组)和H．320(基于PCM电路)来进行，从而形成两种不同的建设方案。
　　自从1996年ITU-T批准该标准以来，视频会议的技术和市场都发生了革命性的变化。H.320是ITU-T较早期的视频会议标准，该标准完全建立在一系列视频会议专有的技术和标准之上，而H.323标准建立在通用的、开放的计算机网络通信技术基础之上，具有技术上的超前性。
　　越来越多的厂家竞相投入H.323新产品的开发，越来越多的用户采用H.323技术和产品，构建其视频会议系统。这是通信网络技术、计算机技术和多媒体技术飞速发展和日益融合所带来的必然趋势。
　　H.323系统在技术的先进性、功能的完善性、操作的方便性、系统的可扩充性及超前性等各方面，都显示出比H．320系统具有明显的优势。
　　(1)主流的视频会议系统产品具有：一般同时支持专线、lP混合接入方式；支持数据传送功能；支持双向信息功能；支持多种视频源接入；高端会议终端支持内置MCU，支持内部组网；视频压缩算法普遍采用H．264。
　　(2)标清视频会议系统：采用的图像显示标准是480P分辨率，480P是D2标准数字电视显示模式，频率为60 Hz．垂直扫描线为480条，逐行扫描模式，将480线图像信息行合并为一帧，图像显示比例为4：3或16：9。标清视频会议系统需要的网络带宽一般为384—2 048K(即2M)。
　　(3)高清视频会议系统：采用的图像显示标准是：分辨率为720P，720P是D4标准数字电视显示模式，频率为60 Hz，垂直扫描线为720条，逐行扫描模式，将720线图像信息行合并为一帧，图像显示比例为16：9。如果将屏幕分辨率转换为像素，高清格式可以提供比480P格式，高出至少4倍以上的图像信息量。高清视频会议系统需要的网络带宽一般为2—8 M。
　　与标清视频会议系统相比，高清视频会议系统，对系统设备、承载网络和外围配套设备，有更严格的要求：需要更大的网络带宽，一般为2～8 Mb／s；主控单元MCU支持高清；视频终端支持高清；采用高清摄像头(最低720P)；采用高清显示设备(最低720P)。
　　视频会议系统要求具有良好的实时性、交互性、人性化，能方便地实现人机、人与人之间的信息交流，使各会场之间通过视频会议设备能够进行视频、音频等信息的互通，实现高效率的通讯传输，最终的目的是实现和提高企业的办公效率和良好的使用效果。

iveice · 发表于 2016-9-14 21:29:52

　　2应用实例

　　现以某单位办公楼会议系统为例，制定一个高清远程会议系统的设计方案。

　　该高清远程会议系统，基于H.323标准，MCU对各视频终端的连接速率设定为2M，采用IP光纤传输；支持双流(H.239)，即双视频的支持能力，同时传送两路视频信号，主路一般为人物图像，辅路一般为图文，可同时显示演讲人和演示内容。在保持原有网络带宽占用条件不变(2M)的前提下，终端能够自动发送和接收两路视频信息，并且保证两路主控设备MCU具有简化配置、即插即用热插拔技术，具备状态显示功能；采用模块化结构，可扩展至多个媒体处理板和网络接口板，方便网络扩容；支持多组会议同时召开。视频终端设备具有内置多点功能(4—6路)，便于系统扩展；具备多台摄像机接人能力，便于任意切换配置分体式摄像机及云台，摄像机具备远程控制能力。镜头位置水平转动角度：±1000，上下转动角度：+900，-300。

　　2.1高清视频图像效果的提升

　　一般的视频会议多采用CIF(分辨率352×288)或4CIF(分辨率704×576)格式，受点阵数量的限制，在数字及线条等精细显示方面不尽如人意，远远不能满足现在高标准的要求。采用高清的图像（最低标准1280×720P）至少可以提供10CIF的解像度，可以满足各种高标准视频会议要求。经简单的对比测试，普通的视频在光线、焦距等最佳效果时只能看清普通纺织品的颜色和条纹的大致走向，而高清可以清晰辨认每一路条纹的纹路和层次。

　　在选择视频播放设备时，选择16：9高清的数字显示器和投影机。数字显示设备按图像清晰度分类，包括数字高清晰度(HD)、数字标清(SD)和数字普清(LD)三种。HD的图像水平清晰度800线左右，图像质量达到或接近35mm宽银幕电影的水平；SD的图像水平清晰度500线左右(4CIF相当)，主要是对应现有普通电视的分辨率一级，其图像质量为演播室水平；LD的图像水平清晰度为200—300线(CIF相当)，主要是对应VCD的分辨率量级。普通的视频会议系统多是4:3的（长边与短边的比例）。16：9在目前的电影和DVD影片中十分常见，最适合人眼的观看比例，因此该高清视频会议系统采用16：9的显示比例标准。

　　该高清视频会议系统具备了以下优点：明显提高会议图像画质，减少视觉疲劳；保持注意力，更加关注会议内容；更好的运动效果处理；色彩更锐利更逼真。尤其在实时远程实况教学、医疗诊断、X光片分析和各种精细产品（如：纺织品）挑选等应用非常明显。

　　2.2远程会议系统的功能

　　1)终端点对点会议

　　该高清远程视频会议系统中的任何一台终端都可以直接呼叫系统中的另一台终端，建立双向连接，进行会议和交流。当采用256Kb/s带宽时就可以实现4CIF的动态图像，当会议速率达到1Mb/s时就实现了30帧／秒的1280×720动态高清图像。会议的音频协议更采用目前视频会议领域顶级的Siren22立体声音频算法，音频质量超越CD水平。

　　2)多点会}义和多组会议功能

　　新建设的一体化多媒体会议平台功能非常强大，可适应多种网络环境，各种会议功能为集团公司提供了丰富的会议手段。不但支持多点的远程会议，并且可同时召开多组会议，这样可以同时满足系统内同时产生的多个的远程视频会议的要求。

　　3）双流会议功能

　　新改建视频终端通过H．239双流技术，可支持720P(1280×720)传送人物(People)，XGA(1024×768)传送内容(Content)，帮助集团公司实现数据会议功能。用户直接将笔记本电脑或PC机连接在终端上，发送双流时只需要轻点遥控器上的播放按钮，终端将自动获取PC上的图像画面，然后在不牺牲分辨率的情况下将这些画面送到远端。远端通过2台显示设备分别显示会场的图像和高清晰的PC内容。H.239双流技术是可以通过多级MCU级连的，并且支持所有网络类型。在MCU的支持下，可以召开全网H.239双流会议，所有节点的设备均可以接收两路视频图像。

　　4)会议召开方式

　　召开全网大会需要严格定义与会者。在会议开始前确定参加会议的会场，非定义的与会者不允许加入会议，会议召开时可以呼入或呼出连接与会者，可以禁止任意终端加入会议，充分保证了会议的安全。并可通过日常管理经验建立会议模板，从会议模板启动会议。

　　5)会议控制的多种模式

　　新改建系统具备丰富的会议控制手段，可以根据不同会议的需要，选择最适应的控制方式。

　　导演控制方式，由管理员进行视频的切换，可以完成如下视频任务：

　　广播主席，使各分会场观看主席的图像；

　　广播任意一个会场，使所有的点观看其图像；

　　主席轮流观看各个分会场的图像；

　　开启、关闭各个终端的声音；

　　开启、关闭各个终端的视频图像；

　　语音激励控制方式，在一个多点会议中，当同时有多个会场要求发言时，系统实时对多点输入的语音电平进行比较，选择音量最强的发言者的图像、声音信号传送到其他会场。

　　演讲者控制方式，可以使所有分会场观看主会场（演讲者）画面，而主会场可指定观看任一分会场画面，或自动轮循观看各分会场画面，或观看通过语音激励切换的任一分会场画面。

　　6)电话加入会议

　　系统终端内置RJ-11接口，具备电话接入能力，具备语音桥接功能，接入普通电话时不会占用视频会议的网络资源，也不会占用终端的资源。电话接入功能可将普通电话或GSM/CDMA手机接人会议，即使某位领导不能在现场列席会议，也可以通过电话加入到会议中，他既可以听到会议的全部内容也可以发言。

　　7)加密会议

　　由于网络存在像病毒和黑客攻击的众多安全风险，网络管理员不希望危及企业网络的完整性，不愿配置基于IP的音视频应用是可以理解的。新改建的视频会议系统完全考虑到了实际的安全需要，选用的POLYCOM视频会议产品率先支持AES(AdvancedEncryptionStandard)加密算法，通过将安全服务认证和通话隐私合并的方法，提供了改进措施：如安全文档（简单密码和复杂数字签名）、新的安全对策和逆向服务支持等。

　　8)会议存储

　　由于很多会议都非常重要，新改建的系统可以将这些会议存储在录播服务器。录播服务器的使用不仅可存放会议内容，还可供用户点播回放。录播服务器可将会场视频会议的现场音视频信号同步广播至集团公司网络内的普通PC机上，同时广播的节目能保存下来供以后随时点播调用。

　　9)双显仿真

　　双显仿真是在一个显示设备的两个不同视窗中同时显示远端会场图像和本地会场图像，非常适合在只有一个显示设备的会场中使用。当召开双流会议时，屏幕白动变为三个视窗，分别显示高清晰PC信号、远会场图像、本地会场图像。模拟双显支持4:3和16：9两种显示方式，满足普通显示设备和宽屏显示设备的要求，方便用户根据会场情况选择信号的输出方式。

　　总之，该高清远程视频系统是一个完全符合国际标准，基于TCP/IP协议的开放的视频会议系统。它综合了各种视频会议的先进技术于一身，在现有的网络上开展多媒体应用，适合视频会议、远程讨论交流、远程培训等会议应用，真正实现了多网合一。同时，本系统充分考虑了网络的扩展性，以适应本网的中长期发展。在网络结构、网络应用、网络管理、系统性能等各个方面均能适应未来多媒体应用的发展，最大限度地满足了用户的需求。

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