王志獻(xiàn) 薛宗瓏 部洪超 薛瑞 葉紅
【摘要】視頻直播在高等院校中的發(fā)揮著越來越重要的作用,因此,構(gòu)建一套適合學(xué)校需要的高清視頻直播系統(tǒng)至關(guān)重要,本文介紹了利用組播技術(shù)和虛擬機(jī)技術(shù)構(gòu)建校園高清視頻直播系統(tǒng)的方法。
【關(guān)鍵詞】高清 視頻直播 構(gòu)建
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,高等院校已經(jīng)普遍實(shí)現(xiàn)了主干千兆百兆到桌面,甚至是萬兆主干,千兆到桌面的高速網(wǎng)絡(luò)。視頻具有形象直觀,表現(xiàn)力強(qiáng),是其他媒體無法替代的。所以,利用先進(jìn)的流媒體技術(shù)來開展網(wǎng)絡(luò)視頻教學(xué),網(wǎng)絡(luò)電視,視頻會議等應(yīng)用,具有非常大的實(shí)用價(jià)值,也是數(shù)字化校園建設(shè)不可或缺的組成部分。視頻直播在教學(xué)中可以將教學(xué)名師的現(xiàn)場講授傳送到其他教室或和個(gè)人電腦終端,使更多人的不受空間的限制,卻能一起聽同一堂課??梢詫W(xué)術(shù)報(bào)告通過視頻直播,傳送到千萬個(gè)電腦終端,使更多的人,聆聽專家的報(bào)告。
一、現(xiàn)狀分析
我校在2004年購入一套商業(yè)化視頻直播軟件,但因?yàn)楫?dāng)時(shí)的技術(shù)水平限制,圖像分辨率是標(biāo)清,圖像清晰度差,對網(wǎng)絡(luò)要求高,運(yùn)行不穩(wěn)定。隨著技術(shù)電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和視頻編碼技術(shù)的發(fā)展,原有的系統(tǒng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足新時(shí)代對圖像清晰度的需要。所以急需一套圖像清晰度高,能滿足大帶寬,高并發(fā)的適應(yīng)學(xué)校需要的系統(tǒng)。
二、高清視頻直播系統(tǒng)的構(gòu)成
高清直播系統(tǒng)主要由視頻采集端、編碼器和視頻服務(wù)器組成,如圖1所示。
采集端有攝像機(jī)、話筒、視頻切換臺、調(diào)音臺以及燈光等設(shè)備組成。攝像機(jī)拍攝到的圖像信號,通過視頻切換臺,進(jìn)行鏡頭的切換和選擇,話筒采集到的音頻信號送到調(diào)音臺進(jìn)行聲音的混合和放大等處理。調(diào)音臺輸出的視頻信號和調(diào)音臺輸出的音頻信號一起送到編碼器。編碼器是一種將視頻信號和音頻信號轉(zhuǎn)換為流媒體的軟硬件設(shè)備,既有硬件的編碼器,也有通過采集卡、電腦和相應(yīng)的編碼軟件組成的編碼器。相對來說,后一種方式更經(jīng)濟(jì)和靈活。編碼器輸出的流媒體數(shù)據(jù)流,通過網(wǎng)絡(luò)推送到服務(wù)器,由服務(wù)器進(jìn)行發(fā)布和為用戶提供視頻服務(wù)。用戶通過服務(wù)器提供的鏈接就能看到直播現(xiàn)場的圖像了。
三、高清視頻直播系統(tǒng)的設(shè)備選型
攝像機(jī)應(yīng)該配置3到4臺,選用具有HD-SDI接口的專業(yè)攝像機(jī),SDI是數(shù)字分量串行接口的首字母縮寫,這種接口具有連接簡單,傳輸距離遠(yuǎn),圖像質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。而HD-SDI接口是一種廣播級的高清數(shù)字輸入和輸出端口,其中HD表示高清信號。HD-SDI接口采用同軸電纜,以BNC接口作為線纜標(biāo)準(zhǔn),有效距離為100M。
視頻切換臺,我們選用了索尼公司的無線傳播工作站AWS-750,它包括視頻切換臺、流媒體編碼器、錄像機(jī)、調(diào)音臺、字幕機(jī)、遙控?cái)z像機(jī)控制器并支持多個(gè)監(jiān)視器。使用內(nèi)部 SSD 可以錄制長達(dá)十小時(shí)的視頻和音頻,創(chuàng)建圖形元素并將其添加到圖像中,控制連接的遙控 PTZ 攝像機(jī)(平移、俯仰和變焦),執(zhí)行多種效果和劃像以增強(qiáng)制作功能,并通過Internet即時(shí)串流輸出。此外,還提供全功能六聲道調(diào)音臺,以制作獨(dú)立的音頻混合。
話筒我們選用了索尼公司的無線套裝UWP-D11,具有性能穩(wěn)定,音質(zhì)好,傳輸距離遠(yuǎn),而且具有LINE音頻傳輸功能,簡化了操作,方便了工作。
編碼器采用具有HD-SDI接口的USB高清視頻采集卡,筆記本電腦安裝編碼軟件,來實(shí)現(xiàn)視音頻信號到流媒體的轉(zhuǎn)換。
四、服務(wù)器的安裝和調(diào)試
本系統(tǒng)的安裝和調(diào)試主要是編碼器和服務(wù)器。服務(wù)器使用windows操作系統(tǒng)的主機(jī)上,安裝虛擬化軟件,我們采用的是Vmware。新建虛擬機(jī)打開新建虛擬機(jī)向?qū)?,配置類型類型選擇“典型”,安裝來源選擇“稍后安裝操作系統(tǒng)”??蛻魴C(jī)操作系統(tǒng)選擇Windows server 2008 x64。
然后點(diǎn)擊自定義自定義硬件,內(nèi)存和處理器,可以根據(jù)需要設(shè)置。這里我們內(nèi)存設(shè)為2G,處理器設(shè)置為使用2個(gè)核心。點(diǎn)擊確定,這樣虛擬機(jī)就設(shè)置好了。
添加發(fā)布點(diǎn)。右鍵點(diǎn)擊發(fā)布點(diǎn),打開發(fā)布點(diǎn)添加向?qū)?,為發(fā)布點(diǎn)起一個(gè)名字,添加一個(gè)廣播發(fā)布點(diǎn),內(nèi)容類型選擇編碼器。編碼器URL填寫Push:*,意思是編碼器推流傳遞。這樣服務(wù)器就設(shè)置完成了,等到編碼器安裝調(diào)試好以后,推送成功后,再運(yùn)行公告向?qū)В瓿蓋eb頁面的生成。
五、編碼器的安裝和調(diào)試
我們利用windows media編碼器和windows media services配合完成高清視頻的直播。在筆記本上安裝USB高清視頻采集卡的驅(qū)動程序,然后安裝Windows media編碼器,安裝完成后,打開編碼器,新建一個(gè)會話,選擇廣播實(shí)況事件。在設(shè)備選項(xiàng)選擇視頻采集卡和聲卡,然后配置視頻采集卡,根據(jù)需要調(diào)節(jié)圖像分辨率和幀率,配置聲卡,選擇音頻輸入端口和調(diào)節(jié)輸入信號的強(qiáng)弱。廣播方法選擇推送到服務(wù)器,在服務(wù)器和發(fā)布點(diǎn)填寫視頻服務(wù)器的IP地址和端口,以及發(fā)布點(diǎn)的名稱。在編碼選項(xiàng)里,根據(jù)需要選擇視頻的分辨率和編碼的碼率,點(diǎn)擊完成,這樣編碼器就設(shè)置好了。
六、結(jié)語
這套高清視頻直播系統(tǒng)經(jīng)過2年多的使用,運(yùn)行穩(wěn)定,圖像清晰,在學(xué)校110周年校慶、開學(xué)典禮、畢業(yè)典禮和各種學(xué)術(shù)報(bào)告會中發(fā)揮了重要作用。但它只支持微軟的系統(tǒng),不能在安卓手機(jī)和蘋果手機(jī)上進(jìn)行收看,具有一定的局限性。今后,我們會繼續(xù)研究和探索,構(gòu)建一套能夠滿足桌面和移動終端的高清視頻直播系統(tǒng),來更好地為學(xué)校的教學(xué)、科研服務(wù)。
參考文獻(xiàn):
[1]余英龍,張桂力.無限傳播工作站在高清電視直播中的應(yīng)用研究,新聞研究導(dǎo)刊[J],2016,7(12):37-38.
[2]孫文昌,張琳?;诮M播技術(shù)的校園網(wǎng)高清電視直播系統(tǒng),科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新[J],2016(27):49-49.