基于網絡電視的視頻通話方案設計

榮 瑋，儀海波，羅少鋒，張木森

（康佳集團，廣東 深圳 518053）

1 引言

隨著國內“三網融合”的日益推進，網絡電視[1]的增值應用也將成為新的業務增漲點。根據中國互聯網絡信息中心（CNNIC）2010年1月發布的《第25次中國互聯網絡發展狀況統計報告》顯示[2]，網絡利用率達到70.9%，排在第4位，用戶規模更是達到了2.7億人，而其中相當比例是使用視頻通話[3]方式來進行溝通。當電視上網之后，由于電視屏幕大、視頻編解碼能力強、操作簡易等特點，實現電視與電視、電視與計算機之間的點對點視頻通話功能，必將成為網絡電視殺手級應用之一。筆者將介紹利用網絡傳輸和網絡電視實現視頻通話的技術方案。

2 硬件平臺搭建

系統采用C/S結構，服務器端由會話發起協議（SIP）服務器、業務運營支撐系統（BOSS）服務器等組成；客戶端由攝像頭（含傳聲器）、視頻編碼、音頻解碼、數據傳輸、顯示等功能模塊組成。

2.1 系統結構

如圖1所示，服務器端由SIP[4]代理和重定向（Proxy/Redirect）服務器、STUN/TURN NAT 穿越服務器[5]、注冊（Register）和BOSS服務器等組成。其中，SIP和STUN/TURN NAT為使用到的關鍵技術。

視頻通話代理和重定向服務器負責注冊位置信息、狀態通知、呼叫路由等基本視頻通話業務功能。STUN/TURN服務器協助用戶端之間建立媒體傳輸流。注冊和運營支撐服務器負責用戶注冊等運營支撐系統。

2.2 客戶端結構

網絡電視客戶端系統框圖如圖2所示。

視頻通話后臺隨客戶端系統啟動，視頻通話界面由主界面調用進入。視頻通話后臺進程包括：SIP服務器交互和服務器注冊；與運營服務器交互；與電視系統的交互（網絡信息獲取、來電提醒通知）；與界面的交互（發送來電提醒、呼叫用戶和通話回應交互）等。界面進程則包括：用戶撥打、接聽電話、通訊錄等各項基本人機交互操作；和用戶管理模塊交互，獲取用戶列表以及定時獲取用戶狀態；設定聲音等信息；和后臺交互，實現通話呼叫、獲取通話通知消息等。

2.3 系統工作原理

視頻信號的流向：攝像頭采集的視頻數據，經過USB接口傳到網絡電視的視頻編碼模塊，經過編碼、壓縮后，再經網絡傳輸模塊傳給服務器，由服務器轉發到好友的網絡電視端；好友的視頻數據經傳輸網絡，被網絡電視的網絡傳輸模塊接收后，被送到視頻解碼模塊，經過解碼等處理后，在電視上顯示。

音頻信號的流向：傳聲器采集的音頻數據，經過USB接口傳到網絡電視的音頻編碼模塊，經過編碼、壓縮后，再經網絡傳輸模塊傳給服務器，由服務器轉發到好友的網絡電視端；好友的音頻數據經傳輸網絡，被網絡電視的網絡傳輸模塊接收后，被送到音頻解碼模塊，經過解碼等處理后，通過揚聲器播放出來。

3 軟件平臺搭建

3.1 軟件系統概述

網絡電視連上網絡后，視頻通話的守護進程就可以在后臺運行并登陸服務器，用戶在電視節目觀看過程中如有人來電，在電視屏幕上會有提示，用戶只需輕觸遙控器，便可選擇接通或掛斷視頻通話。

3.2 軟件流程

圖3所示是單一網絡電視用戶啟動視頻通話功能時的軟件流程圖。用戶啟動視頻通話功能后，軟件會自動啟動登陸服務器流程，從服務器獲取到用戶的個人信息、好友信息、好友在線情況等資料。

在成功登陸服務器并獲取到好友在線狀態后，可針對在線的好友發起視頻通話請求。服務器將指令轉發至好友的網絡電視，好友的網絡電視在接收到視頻通話請求后，可選擇接通或掛斷，如選擇接通，則兩臺網絡電視已建立握手，便可直接進行視頻通話業務。

圖3 視頻通話啟動流程

3.3 關鍵技術

軟件平臺搭建中使用的關鍵技術包括：1）采用高效編解碼技術（視頻采用H.264[6]，音頻采用G.729A），最大限度減少了帶寬占用。傳輸時依據網絡帶寬自動調整編碼參數；采用聲音優先的策略，以適應帶寬的劇烈變化，保障通話質量；2）系統內置NAT穿越客戶端，配合服務器進行NAT穿越，提高了穿越有效性；使用公共VoIP通話端口，以減少防火墻的干擾；3）簡單、易學的用戶操控界面，使沒有接觸過計算機的用戶依靠電視遙控器的使用經驗實現網絡視頻通話；4）封裝標準的底層開發接口，便于在不同硬件平臺、不同視頻運營服務器上，以最少的開發、不變的用戶操控界面，快速實現產品的開發。

4 系統界面設計

4.1 人機交互界面

用戶在使用視頻通話功能時，使用電視遙控器的數字按鍵就可以完成對方的號碼輸入，或者直接從通訊錄或呼叫記錄中找到所要撥打的號碼進行呼叫即可進行視頻通話（見圖4）。

4.2 視頻通話界面

當對方同意接聽視頻通話后，在網絡電視的主要位置顯示了對方的視頻畫面（見圖5），并有當前通話的持續時間顯示、聲音調節、全屏顯示、截屏抓圖等功能，界面簡潔、方便、實用。基于視頻通話功能的網絡電視一旦進入家庭客廳，用戶在電視節目觀看過程中如有人來電，只需輕觸遙控器，遠在異鄉的親友的清晰圖像和流暢的語音便將通過電視呈現，實現雙方的輕松通話和感情交流。

[1] 安永成，李興春，范躍軍.交互式網絡電視的技術發展[J].電視技術，2001，25（9）：6-11.

[2] 中國互聯網絡信息中心.第25次中國互聯網絡發展狀況統計報告[R].北京：中國互聯網絡信息中心，2010.

[3] 石碩，李久仲，郭庚麒，等.基于DSP的二網融合的可視電話系統[J].電視技術，2009，33（8）：57-60.

[4]ROSENBERG J，SCHULZRINNE H，CAMARILLO G，et a1.SIP：session initiation protocol[EB/OL].[2010-06-10].http：//www.ietf.org/rfc/rfc3261.txt.

[5] 高揚，糜正琨.SIP協議的NAT穿越研究[J].重慶郵電學院學報：自然科學版，2006，18（4）：503-506.

[6] 曹文明，彭蔓蔓.基于H.264的可視電話軟件設計[J].電視技術，2005，29（10）：83-85.