郭 圣

（南京市人防指揮信息保障中心 江蘇 南京 210008）

0 引言

視頻會(huì)議系統(tǒng)亦可稱為電視會(huì)議系統(tǒng)，基于這一系統(tǒng)的支持，能夠讓各個(gè)地點(diǎn)的人們依靠互聯(lián)網(wǎng)與多媒體設(shè)備，實(shí)現(xiàn)音視頻信號(hào)的實(shí)時(shí)傳輸，打破空間限制進(jìn)行遠(yuǎn)程線上會(huì)議?，F(xiàn)階段視頻會(huì)議系統(tǒng)已經(jīng)在政府部門、企事業(yè)單位中得以推廣應(yīng)用，在很大程度上降低了會(huì)議成本，提高了辦公效率，參會(huì)人員也無需耗費(fèi)時(shí)間與精力趕往會(huì)議現(xiàn)場，因此本文有必要對(duì)視頻會(huì)議系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及其在實(shí)踐中的具體應(yīng)用予以研究。

1 視頻會(huì)議系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)飛速發(fā)展，在很大程度上讓視頻會(huì)議系統(tǒng)在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域中得以推廣應(yīng)用，推動(dòng)了通信手段與通信方式的革新。從國內(nèi)的實(shí)際情況來看，政府部門與企事業(yè)單位對(duì)于視頻會(huì)議系統(tǒng)的需求持續(xù)提升，在日常工作中發(fā)揮著越來越重要的作用。視頻會(huì)議系統(tǒng)基于IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行構(gòu)建，嚴(yán)格參照H.323、SIP等音視頻協(xié)議，在依靠多點(diǎn)控制及Oracle數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，借助于QoS控制技術(shù)來對(duì)相關(guān)音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸共享。在視頻會(huì)議系統(tǒng)內(nèi)部，IP組播屬于視頻圖像的重要發(fā)送形式，它對(duì)局域網(wǎng)帶寬也提出了非常高的要求，對(duì)延時(shí)以及誤碼的修正率要求更高，對(duì)視頻會(huì)議圖像分辨率也有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能確保遠(yuǎn)程線上視頻會(huì)議的順利進(jìn)行，保證音視頻數(shù)據(jù)能夠及時(shí)準(zhǔn)確傳送[1]。視頻會(huì)議系統(tǒng)不單單能夠帶來面對(duì)面遠(yuǎn)程交流通信功能，近年來也被推廣普及到日常學(xué)習(xí)與工作中，促進(jìn)了政策指令下達(dá)效率的提升，降低了傳統(tǒng)線下會(huì)議所需成本，減少了人力與物力的損耗。

2 視頻會(huì)議系統(tǒng)構(gòu)成及功能

2.1 系統(tǒng)的基本構(gòu)成

一般來說視頻會(huì)議系統(tǒng)主要包含了服務(wù)器、會(huì)議室終端、桌面終端以及網(wǎng)關(guān)等部分。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)而言，會(huì)議服務(wù)器屬于其核心所在，它可以給用戶帶來群組會(huì)議連接功能，這一服務(wù)器往往以MCU為主。在實(shí)際應(yīng)用過程中設(shè)置相對(duì)簡單，讓用戶能夠更加便捷地進(jìn)行操作。PC終端屬于整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成模塊，通常而言基于計(jì)算機(jī)開展的會(huì)議要配備PC攝像頭，當(dāng)前計(jì)算機(jī)已經(jīng)逐漸成為電子辦公的標(biāo)準(zhǔn)配置，因此桌面會(huì)議終端不需要再添加其他配件。會(huì)議室終端能夠借助視頻采集卡來提供支持，其成本相對(duì)更低，而移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，用戶還可以通過智能手機(jī)直接利用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)來參與視頻會(huì)議，也能夠在移動(dòng)端發(fā)布或記錄會(huì)議內(nèi)容[2]。

2.2 視頻會(huì)議軟件的常用功能

一是音視頻傳輸。借助于VCEG與MPEG視頻組提供的視頻編碼解碼標(biāo)準(zhǔn)H.264、SIP等，能夠帶來更高清晰度的畫面質(zhì)量，提供多人音視頻實(shí)時(shí)交互功能。二是電子白板。與會(huì)人員能夠在白板位置對(duì)會(huì)議信息予以書寫，支持多人同時(shí)繪制，可以對(duì)屏幕中任何位置進(jìn)行截圖，把截圖實(shí)時(shí)呈現(xiàn)在白板區(qū)域中。三是動(dòng)態(tài)PPT。提供動(dòng)態(tài)PPT展示功能，能夠?qū)?dòng)態(tài)畫面實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量還原。四是媒體播放。能夠把存放于本地?cái)?shù)據(jù)庫的多媒體文件當(dāng)成是虛擬設(shè)備源，把音視頻文件直播播放給其他與會(huì)人員。五是會(huì)議記錄。能夠?qū)φ麄€(gè)視頻會(huì)議的過程進(jìn)行實(shí)時(shí)錄制，錄制的文件會(huì)保存于本地?cái)?shù)據(jù)庫之內(nèi)，管理人員能夠?qū)Ρ４娴臅?huì)議記錄進(jìn)行剪輯后再次上傳到會(huì)議視頻系統(tǒng)中，從而便于其他與會(huì)人員反復(fù)觀看。六是會(huì)議管理。管理人員依靠系統(tǒng)提前設(shè)置會(huì)議流程，開始會(huì)議后嚴(yán)格按照流程予以執(zhí)行。

3 視頻會(huì)議系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 圖像標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)

與過去所應(yīng)用的標(biāo)清視頻會(huì)議系統(tǒng)比起來，近年來逐漸推廣普及的高清視頻會(huì)議對(duì)于圖像質(zhì)量提出了更高的要求，傳統(tǒng)的標(biāo)清視頻會(huì)議系統(tǒng)支持的圖像質(zhì)量不高，也并未有較為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，而對(duì)于高清視頻會(huì)議系統(tǒng)來說，現(xiàn)階段所適用的清晰度標(biāo)準(zhǔn)主要是1 080 p與1 080 i，甚至部分重要部門的視頻會(huì)議系統(tǒng)已經(jīng)能夠達(dá)到2 k乃至4 k的圖像清晰度。目前從整體上來說，大部分政府部門和企事業(yè)單位應(yīng)用的視頻會(huì)議系統(tǒng)都選擇1 080 p或1 080 i作為圖像清晰度標(biāo)準(zhǔn)，1 080指的是垂直方向有1 080條水平掃描線，P則指的是依靠逐行掃描技術(shù)對(duì)圖像實(shí)施掃碼，讓視頻會(huì)議系統(tǒng)可以給與會(huì)人員提供更好的視覺體驗(yàn)，可以給用戶帶來更加高質(zhì)量的服務(wù)，模擬出更加接近真實(shí)的會(huì)議環(huán)境。

3.2 視頻編碼技術(shù)

對(duì)于視頻編碼技術(shù)而言，視頻會(huì)議系統(tǒng)一般是選擇H.264標(biāo)準(zhǔn)，它作為高度壓縮數(shù)字視頻編碼解碼器標(biāo)準(zhǔn)，擁有更好的圖像質(zhì)量，提供更高壓縮率的編碼技術(shù)，其實(shí)際編碼過程包含了如下幾個(gè)環(huán)節(jié)：首先是對(duì)視頻幀間預(yù)測和幀內(nèi)預(yù)測予以計(jì)算，獲得幀間數(shù)據(jù)的差值；其次對(duì)得到的數(shù)據(jù)實(shí)施量化和整數(shù)變換，補(bǔ)充幀間數(shù)據(jù)殘差；最后對(duì)處理結(jié)束后的圖像予以編碼和輸出。H.264標(biāo)準(zhǔn)在視頻編碼壓縮環(huán)節(jié)表現(xiàn)出更大的優(yōu)勢，當(dāng)圖像質(zhì)量基本一致時(shí)，它的壓縮工作效率達(dá)到了一般標(biāo)準(zhǔn)的三倍左右，同時(shí)H.264標(biāo)準(zhǔn)表現(xiàn)出更高的容錯(cuò)性，可以及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸過程中可能存在的延遲和丟包現(xiàn)象予以處理，對(duì)持續(xù)視頻圖像壓縮發(fā)揮了非常重要的價(jià)值，可以對(duì)視頻錯(cuò)誤或異?，F(xiàn)象實(shí)施有效處理，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳輸受到外部因素影響抑或是視頻會(huì)議處于低速網(wǎng)絡(luò)中，也可以讓會(huì)議順利開展，有助于保障視頻會(huì)議的穩(wěn)定性。

3.3 音頻編解碼技術(shù)

過去很長一段時(shí)間以來，視頻會(huì)議系統(tǒng)往往都是選擇G.711/G.722等ITU標(biāo)準(zhǔn)的音頻編碼解碼技術(shù)，然而過去的單聲道傳輸逐漸難以達(dá)到新時(shí)代視頻會(huì)議用戶的實(shí)際需求，所以在當(dāng)前的視頻會(huì)議系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)用了MPEG制定的AAC-LD協(xié)議，還有一些單位選擇多聲道語音編碼解碼技術(shù)，在很大程度上契合了多聲道高清視頻會(huì)議的技術(shù)要求。另外為確保視頻會(huì)議過程中能夠提供更加高質(zhì)量的通信服務(wù)，基于全雙工音頻的基礎(chǔ)上，借助于快速自適應(yīng)回聲抵消技術(shù)以及自動(dòng)降噪技術(shù)等，都能顯著提高會(huì)議過程中的語音通話質(zhì)量。

3.4 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

通信協(xié)議屬于視頻會(huì)議系統(tǒng)的重要技術(shù)組成部分，通常包括了SIP協(xié)議以及H.323協(xié)議。SIP通信協(xié)議是IEIF所提出的，而后者則是國際電信聯(lián)盟ITU-T所提出的。一方面，SIP通信協(xié)議往往選擇文本編碼的形式，嚴(yán)格按照實(shí)時(shí)多媒體通信標(biāo)準(zhǔn)，主要運(yùn)用于IP分組交換網(wǎng)絡(luò)中，屬于一種能夠調(diào)整各方通信媒體的程序，確保參與視頻會(huì)議的各方可以順利進(jìn)行通信。另外SIP通信協(xié)議可以終止不同的通信連接，其涉及到用戶代理、代理服務(wù)器、注冊(cè)服務(wù)器和重寫服務(wù)器構(gòu)成，各個(gè)功能模塊能夠提供多樣性、差異化的通信功能。另一方面，H.323協(xié)議屬于音頻通信協(xié)議，在IP分組交換網(wǎng)絡(luò)的支持下，能夠讓視頻會(huì)議數(shù)據(jù)和語音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行同步通信，通常情況下主要包含了媒體通信傳輸模塊、信號(hào)命令控制模塊和數(shù)據(jù)會(huì)議模塊[3]。

4 視頻會(huì)議系統(tǒng)的構(gòu)建與技術(shù)應(yīng)用

4.1 視頻會(huì)議系統(tǒng)的構(gòu)建思路

近年來現(xiàn)代信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，給視頻會(huì)議系統(tǒng)的構(gòu)建帶來了非常大的支持，然而基于現(xiàn)階段視頻會(huì)議系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用狀況來說，該系統(tǒng)在實(shí)際功能上還存在一定的問題，阻礙了其普及運(yùn)用。比如說部分硬件的成本較高，通常視頻會(huì)議系統(tǒng)僅僅可以支持基于SIP協(xié)議的客戶端連接，不兼容其他類型的客戶端，如此一來便對(duì)其運(yùn)用范圍帶來了限制。對(duì)于目前視頻會(huì)議系統(tǒng)表現(xiàn)出的一些突出問題，研究人員在構(gòu)建視頻會(huì)議系統(tǒng)的過程中必須要結(jié)合本單位實(shí)際需求，盡可能控制成本，提升視頻會(huì)議系統(tǒng)的通用性與兼容性，能夠符合主流通信的實(shí)際需要，對(duì)不同媒體流控制方法予以融合，從而確保通話質(zhì)量。

4.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

按照視頻會(huì)議系統(tǒng)基本構(gòu)建思路，同時(shí)在結(jié)合實(shí)際需求的前提下對(duì)整個(gè)框架予以靈活設(shè)計(jì)，視頻會(huì)議系統(tǒng)包含了如下幾個(gè)部分：

4.2.1 會(huì)議服務(wù)器

本文中所構(gòu)建的視頻會(huì)議系統(tǒng)選擇SIP信令集中處理模式，通信控制器的主要作用是對(duì)視頻會(huì)議的全過程予以實(shí)時(shí)控制，對(duì)相關(guān)終端信令實(shí)施集中處理，同時(shí)對(duì)終端數(shù)據(jù)予以解析，隨后將其上傳到數(shù)據(jù)庫之內(nèi)。動(dòng)態(tài)控制器能夠直接提取數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算分析后形成終端連接狀態(tài)圖，可以實(shí)時(shí)反映視頻會(huì)議系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，借助于對(duì)提取信息的解析，第一時(shí)間掌握與會(huì)人員各自網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)，為制定管理命令提供依據(jù)。

4.2.2 Web RTC服務(wù)器

此次構(gòu)建的視頻會(huì)議系統(tǒng)包含了若干不同的通信平臺(tái)，視頻會(huì)議系統(tǒng)涉及到兩個(gè)客戶端，分別為SIP客戶端與Web RTC客戶端，對(duì)于視頻會(huì)議管理方面針對(duì)性地運(yùn)用各自的解決方案。因?yàn)镾IP不能夠?qū)eb RTC予以直接管理，所以在系統(tǒng)構(gòu)建的過程中選擇配備了單獨(dú)的服務(wù)器來進(jìn)行有效的會(huì)議控制，讓兩個(gè)客戶端可以在信令層進(jìn)行交互。

4.2.3 微控制單元

微控制單元的主要功能是在系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，對(duì)不同終端發(fā)出的信息流實(shí)施同步分離，同時(shí)對(duì)所含的音視頻數(shù)據(jù)予以提取，把獲得的數(shù)據(jù)再分別傳送到對(duì)應(yīng)模塊予以解析，實(shí)現(xiàn)音視頻混合交換，最終處理完成的數(shù)據(jù)能夠直接傳遞到相應(yīng)的終端。在構(gòu)建視頻會(huì)議系統(tǒng)的過程中依托于媒體流控制理論，把集中和分散控制模式予以整合，微控制單元主要負(fù)責(zé)集中控制，從而有效增強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，減少客戶端承載壓力，能夠支持更多人數(shù)、更大規(guī)模的視頻會(huì)議活動(dòng)。

4.2.4 信令轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)

為確保視頻會(huì)議系統(tǒng)擁有更強(qiáng)的兼容性，實(shí)現(xiàn)SIP和Web RTC的有效轉(zhuǎn)換，讓兩個(gè)客戶端可以實(shí)時(shí)通信，在構(gòu)建系統(tǒng)的過程中配置了信令轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，提供能異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的通信功能。

4.2.5 客戶端

前文已經(jīng)提到，視頻會(huì)議系統(tǒng)中的客戶端包括SIP與Web RTC構(gòu)成，SIP客戶端能夠和會(huì)議服務(wù)器連接，Web RTC通過信令轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)后與會(huì)議服務(wù)器進(jìn)行連接。

4.3 服務(wù)器設(shè)計(jì)

服務(wù)器設(shè)計(jì)屬于視頻會(huì)議系統(tǒng)中的重要組成部分，本系統(tǒng)中涉及到會(huì)議服務(wù)器以及媒體服務(wù)器兩種。

4.3.1 會(huì)議服務(wù)器設(shè)計(jì)

此次構(gòu)建的視頻會(huì)議系統(tǒng)包含了若干通信協(xié)議，基于此研究人員能夠?qū)?huì)議服務(wù)器合理劃分成SIP通信控制器以及動(dòng)態(tài)控制器兩個(gè)組成部分。首先是SIP通信控制器，它可以提供系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)話功能，主要包含了用戶代理、注冊(cè)服務(wù)以及數(shù)據(jù)寫入等模塊。進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中利用SIP Servlet來確保不同模塊具體功能得以實(shí)現(xiàn)。其次是動(dòng)態(tài)控制器，能夠提供數(shù)據(jù)讀取、圖形分析以及動(dòng)態(tài)調(diào)整幾種功能[4]。

4.3.2 媒體服務(wù)器設(shè)計(jì)

視頻會(huì)議系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)下必然會(huì)有海量的音視頻流傳輸進(jìn)入，為有效降低海量數(shù)據(jù)對(duì)客戶端帶來的運(yùn)行壓力，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)配置了媒體服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)媒體流的編解碼以及混合處理。媒體服務(wù)器主要包含了如下模塊：

一是媒體流收發(fā)模塊，它能夠從媒體流數(shù)據(jù)內(nèi)對(duì)雙R消息實(shí)施解析，同時(shí)根據(jù)媒體類的自身特點(diǎn)來及時(shí)完成分類，還能夠把音視頻數(shù)據(jù)暫時(shí)存儲(chǔ)于緩沖區(qū)，對(duì)指定終端傳輸媒體流。二是消息收發(fā)模塊，這一模塊能夠?qū)?huì)議服務(wù)器傳輸而來的消息予以接收，進(jìn)行解析后又傳輸給資源采集模塊。三是音視頻緩沖模塊，這一模塊中設(shè)置了若干緩沖區(qū)，具體來說是對(duì)終端傳輸?shù)囊粢曨l數(shù)據(jù)予以暫時(shí)存儲(chǔ)。四是資源采集模塊，其可以對(duì)媒體服務(wù)器實(shí)際運(yùn)行時(shí)形成的數(shù)據(jù)予以全面及時(shí)收集，從而分析通話路數(shù)、內(nèi)存占用等。五是編解碼模塊，設(shè)置這一模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)媒體流音視頻實(shí)施編解碼處理。為確保Web RTC客戶端具備較高的兼容性，設(shè)置編解碼模塊的過程中應(yīng)當(dāng)賦予其支持兩類不同編碼格式的功能，主要針對(duì)H.264和VP8，此模塊運(yùn)用開源代碼。六是混合模塊，其可以對(duì)多路流媒體予以整合，借助于查找confer_id，確定參加會(huì)議的終端數(shù)量，按照結(jié)果來合理判定應(yīng)合并的媒體流路數(shù)。

4.3.3 客戶端連接方式

對(duì)于視頻會(huì)議系統(tǒng)而言，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)應(yīng)當(dāng)確保參與會(huì)議的各個(gè)客戶端之間進(jìn)行有效連接。此次所構(gòu)建的視頻會(huì)議系統(tǒng)包含了若干通信平臺(tái)，因此保障Web RTC客戶端正確接入是關(guān)鍵所在，詳細(xì)來說需要在服務(wù)端配置信令轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，讓W(xué)eb RTC客戶端發(fā)出的信令能夠及時(shí)轉(zhuǎn)變成和SIP終端格式標(biāo)準(zhǔn)相同的信令，如此即可做到客戶端和服務(wù)器之間的有效信息傳輸[5]。配置信令轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)選擇了模塊化設(shè)計(jì)理念，其中包括代理模塊、網(wǎng)關(guān)事務(wù)模塊、會(huì)話模塊以及轉(zhuǎn)換模塊。一般來說，中間信令格式和轉(zhuǎn)換流程設(shè)計(jì)完成后，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多協(xié)議實(shí)施統(tǒng)一轉(zhuǎn)換。

5 視頻會(huì)議系統(tǒng)技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

5.1 云會(huì)議技術(shù)

云計(jì)算技術(shù)近年來在數(shù)字化辦公中得以廣泛運(yùn)用，隨之也推動(dòng)了云會(huì)議的發(fā)展，這一技術(shù)的突出優(yōu)勢是用戶僅僅做出簡便的操作就能夠快速參加會(huì)議，和與會(huì)人員實(shí)時(shí)溝通交流。同時(shí)云會(huì)議也開始逐步朝著更加虛擬化、移動(dòng)化以及軟件化的方向發(fā)展，在諸多行業(yè)及領(lǐng)域都表現(xiàn)出較好的適用性。目前來說云會(huì)議基本架構(gòu)模式包含了H.264AVC以及H.264SVC兩類，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)公有云、私有云等不同云端形式的提前部署，提供整體業(yè)務(wù)拓展功能，對(duì)動(dòng)態(tài)負(fù)載實(shí)施均衡化處理。在具體運(yùn)用過程中，國外云會(huì)議通常會(huì)選擇SAAS模式的公有云部署方式，而在企業(yè)或者個(gè)人提出云會(huì)議需求的情況下及時(shí)帶來對(duì)應(yīng)的租借服務(wù)。

5.2 網(wǎng)真技術(shù)

該技術(shù)屬于現(xiàn)代化遠(yuǎn)程呈現(xiàn)技術(shù)，在更新發(fā)展歷程中逐漸對(duì)空間IP聲學(xué)、空間照明以及人體工程等各種新興技術(shù)進(jìn)行了整合與創(chuàng)新，可以借助于互聯(lián)網(wǎng)對(duì)真實(shí)空間情境予以呈現(xiàn)，帶來一種全新的跨越時(shí)空的視頻會(huì)議模式。另外將網(wǎng)真技術(shù)推廣運(yùn)用到視頻會(huì)議系統(tǒng)之中可以非常便捷地進(jìn)行相關(guān)操作，也能夠給參會(huì)人員提供更加真實(shí)的沉浸式體驗(yàn)，可以對(duì)不同的視頻會(huì)議模式進(jìn)行合理調(diào)整，讓其具有更高的靈活程度，提供更加多元化的使用功能[6]。網(wǎng)真技術(shù)在未來視頻會(huì)議系統(tǒng)更新與發(fā)展中必然擁有更加廣闊的市場前景，是前沿科技發(fā)展的直觀體驗(yàn)。

6 結(jié)語

綜上所述，視頻會(huì)議系統(tǒng)的推廣應(yīng)用為政府部門和各企事業(yè)單位帶來了一個(gè)更加快捷高效的信息傳輸路徑，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)線下會(huì)議的形式，有效降低人力物力成本，為參會(huì)人員提供更安全可靠的會(huì)議模式。大眾應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識(shí)到視頻會(huì)議系統(tǒng)的功能與作用，在實(shí)際工作中不斷探索研究更新其應(yīng)用方式，及時(shí)對(duì)視頻會(huì)議系統(tǒng)進(jìn)行更新完善，為廣大用戶帶來更加高質(zhì)量的會(huì)議體驗(yàn)，促進(jìn)辦公效率不斷提升。