視頻會議在水利行業的應用與展望

吳新榮，宗華麗，張　夏

（水利部海河水利委員會，天津　300170）

?

視頻會議在水利行業的應用與展望

吳新榮，宗華麗，張夏

（水利部海河水利委員會，天津300170）

摘 要：視頻會議是目前最先進的一種視訊技術，是為分布在異地的人們提供包括視頻、音頻、數據等多媒體全方位感知的如同面對面的討論環境，以其可以快速實現異地會商、提高工作效率及節約差旅費用等優勢在水利行業得到廣泛應用并有廣闊的發展前景。

關鍵詞：視頻會議；異地會商；多媒體信息；水利

視頻會議最早是于1964年由美國貝爾實驗室研制出來的世界上第一臺可視電話機，可在一個模擬話路上傳送黑白靜止圖像。歷經50多年通信傳輸、計算機網絡、終端編解碼等技術的發展，現在的視頻會議可以實現多點之間視頻、音頻、數據等多媒體信息的傳輸與交互。

1　視頻會議的優點

概括起來，視頻會議具有以下三方面的優點。

（1）節省經費和時間，提高工作效率。我國地域遼闊，各行各業全國性大型會議將給單位造成大筆差旅費開銷，同時經常出差也給參會者帶來很多不便。視頻會議不僅使與會者達到了參會目的，而且縮減了會議成本，同時節省了時間，提高了工作效率。

（2）選擇合適的與會代表，增加參會人數。由于工作忙、時間緊，最合適的與會代表往往無法參加需長途出差、費時太多的會議。另外，由于會議規模或者經費限制，很多會議需要控制參會代表人數。視頻會議可以選擇更合適的與會代表，同時也便于增加參會人數，更好地集思廣益。

（3）爭取時間，及時決策。在一些緊急場合，如防汛搶險、抗震救災、戰地會議，利用視頻會議可以快速了解現場情況并進行緊急會商和方案制定，及時發布決策指揮命令。

2　視頻會議系統簡介

2.1系統組成

視頻會議需要采集、處理、傳輸、還原包括動態圖像、靜止圖像、數據文件、語音等多媒體信息，完成以上過程需要的硬件設備和軟件系統即為視頻會議系統。

根據設備配置視頻會議系統分為會議室型和桌面型兩種。本文所述為會議室型。

視頻會議系統主要由終端設備、MCU（多點控制單元）、計算機網絡（IP網絡）和傳輸信道四部分組成。其中，終端設備和MCU是視頻會議系統所特有的，計算機網絡和傳輸信道利用已有資源。

（1）終端設備。視頻會議系統的終端設備將視頻、音頻、數據、信令等各種信號進行采集、處理后組合成一路復合的數字碼流，再將它轉變為與網絡接口相兼容的、符合傳輸網絡所規定的信號格式送上信道進行傳輸。

終端設備主要包括攝像機、話筒（麥克風）、音箱（揚聲器）、編解碼器（也稱視頻會議終端）、計算機、顯示設備等，核心設備為編解碼器。其中，攝像機用于視頻信號的采集，視頻會議一般需要設置全景攝像機和特寫攝像機，按會議進程推送相應視頻圖像；話筒用于音頻信號的采集，視頻會議主席臺位置一般設置2個話筒，其他位置設置1個話筒；音箱用于本地擴聲、對方音頻信號播放及多媒體重播；編解碼器主要是對視頻、音頻和數據信號進行壓縮和解壓縮，即編碼和解碼，另外還為各種輸入輸出設備、計算機網絡提供相應接口；計算機用于發送雙流信號和安裝視頻會議系統軟件；顯視設備用于收看對方會場、投放本地會場的視頻信號和雙流信號，為了讓與會者了解會場名稱、會議狀態，可將這些指示信息疊加在視頻圖像上一起顯示。

（2）MCU。MCU是視頻會議系統的關鍵設備，即對視頻會議中各會場的視頻、音頻、數據信號實現呼叫連接、分配和控制。

按照我國開會慣例，實現MCU的分配功能一般采取主、分會場控制模式，即主會場向所有分會場傳遞視頻、音頻和雙流，并通過MCU與任一分會場對話；主會場還可以將任意分會場的視頻、音頻和雙流以廣播的方式傳播到其他分會場。各分會場通過本地MCU還可將來自主會場的視頻、音頻和雙流轉播到下一級分會場。

（3）IP網絡。視頻會議絕大多數是在IP網絡上傳輸的，即網絡互聯的協議為TCP/IP。

（4）傳輸信道。視頻會議的傳輸主要采用數字光纖、數字微波及衛星3種信道，目前普遍采用的是光纖通信。

2.2水利行業視頻會議系統結構

水利部目前已完成全國范圍內包括水利部機關、31個?。ㄖ陛犑?、自治區）水利（水務）廳（局）、7個流域機構的視頻會議系統改造，所有會場均配備了高清攝像頭和高清終端，隨時可召開全國范圍內的高清視頻會議。

水利部視頻會議系統利用水利骨干網作為傳輸信道，選用H.323協議（用于局域網上的視頻會議標準協議），即視頻會議均在本單位的局域網上傳輸。水利部視頻會議系統拓撲及分會場典型結構，如圖1—2所示。

圖1　水利部視頻會議系統

圖2　視頻會議系統分會場典型結構

2.3關鍵技術

視頻會議具有綜合性、交互性和同步性等特征，因此需要將多媒體信息進行處理和控制，即編解碼和MCU兩種關鍵技術。

（1）編解碼技術。編解碼器主要完成對視頻、音頻、數據3種信息的壓縮和解壓處理，即將來自攝像機的模擬視頻信號經亮色分離、模/數轉換形成數字視頻，再經過CIF（公共中間格式）變換，然后進行編碼壓縮形成不均勻的數據流，通過緩沖存儲器對數據速率進行平滑，輸出恒定速率；將來自話筒的音頻信號，經模/數變換和音頻壓縮編碼，與視頻壓縮編碼后的信號以及數據信號一起經數字復接送入信道。

解碼器的工作過程與編碼器相反。經解碼之后分為3個數據流，其中視頻信號經解碼、CIF變換和模/數變換顯示在監視器上；數據信號被送往專用的數據接收設備；音頻信號被送往音頻解碼電路，經模/數變換、功放送往音響設備。

視頻會議中視頻信息量最大且處理最復雜，因此ITU（國際電信聯盟）和ISO（國際標準化組織）相繼推出H.261、H.263、H.264、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等一系列的視頻壓縮國際標準，其中H.264在數據壓縮、編碼效率、圖像質量、網絡適應性等方面超越了以往的標準并在視頻會議中得到廣泛應用。

（2）MCU技術。MCU是一臺多媒體信息交換機，包括線路單元、視頻處理單元、音頻處理單元、數據處理單元和控制處理單元五部分。

MCU將各終端送來的信號進行分離，抽取出視頻、音頻、數據和信令，分別送到相應的處理單元進行視頻切換、數據廣播、音頻混合或切換、會議控制、路由選擇、定時和呼叫處理，然后由復用器按標準格式組幀，經IP網絡、傳輸信道送往相應的終端設備。

3　視頻會議室的組成

3.1室內裝修

影響視頻信息畫面質量的一個重要因素是會場內的景物和顏色，因此視頻會議室的室內裝修對選材及色彩背景有特殊要求。墻壁應采用吸音毯進行軟包裝，顏色宜使用米黃色。地面應鋪地毯。頂上應吊天花板，天花板要采用泡沫或纖維等吸音材料。窗戶應密封并掛厚窗簾防止陽光直射，窗簾宜采用米黃色或淺黃色，不能用反光材料。采用木門并軟包。

3.2音響系統

視頻會議室的音響系統除了需要具有遠程視頻會議的功能（廣播型）外，還需作為普通會議室擴聲（討論型）使用。為了使視頻會議室有清晰的音響效果，需要采用回聲消除、降噪等技術。

3.3燈光系統

燈光系統是確保視頻會議達到良好效果的重要保證。視頻會議室燈光布置及平均照度要求應按《會議電視會場系統工程設計規范》（GB50635-2010）進行設計。

3.4顯示系統

為了獲得逼真的臨場感、取得較好的開會效果，視頻會議室顯示系統的選擇與配置很重要。顯示系統的選擇需考慮屏幕尺寸和顯示技術2個因素。

屏幕尺寸需根據會場大小選擇。顯示技術，為了使會場的圖像更真實、自然、流暢，視頻會議目前普遍采用DLP（數字光處理）大屏拼接墻和LED液晶拼接屏。

4　視頻會議在水利行業的應用

水利行業視頻會議系統自2000年開始建設并投入使用。直至目前，利用水利骨干傳輸網已經建成包括國家防總、7個流域機構和31個?。ㄖ陛犑?、自治區）的基于IP網絡、采用H.323協議的高清視頻會議系統。該系統視頻壓縮采用H.264、音頻壓縮采用G.722、雙流采用H.239等國際協議和標準，支持720P、1 080P高清模式。各流域機構相繼建成至所屬管理局及管理處、省（直轄市、自治區）在轄區范圍內也陸續建成至地市及縣的視頻會議系統。目前，水利行業不僅可以隨時召開全國范圍或區域范圍的視頻會議，而且還可以通過級聯的方式將上級單位的視頻會議轉播到下級。

水利行業視頻會議系統自建設以來不僅在防汛搶險救災、指揮調度決策的危急關頭，還在防汛抗旱、水利工程建設、水資源管理、水利計劃財務等常規會議工作中發揮了重要作用，取得了顯著的社會效益和經濟效益。

近期水利部舉辦的水利工程建設視頻會議，云南、廣東、浙江等省通過設備級聯將會議擴大到市縣級，其中云南參會人數1 475人，所有會場參會人數總計約1萬。

2013年8月，松花江流域發生大洪水。水利部部長陳雷利用水利部視頻會議系統多次與松花江防總、黑龍江、吉林兩省防汛抗旱指揮部進行異地會商，分析研究汛情和防洪工程運行情況，部署松花江流域防汛抗洪工作。

2007年6月14日，國家防總利用水利部視頻會議系統，成功舉辦了2007年軍地（永定河）聯合防汛演習。本次演習以永定河發生流域性洪水為背景，內容包括天氣形勢預測分析、洪水預報、洪水調度、通信預警、蓄滯洪區運用、群眾轉移安置及工程搶險等方面。演習在國家防總設指揮中心，在海委，總參，北京、天津、河北三省市防辦設立指揮分中心。海委進行了屈家店樞紐調度環節的演習，并將部隊撤退、搶險、水上救生、應急架橋、口門爆破等科目通過海委應急移動衛星車載系統傳到海委防汛會商室，然后通過水利部主會場對所有分會場進行了現場直播。國務院、水利部及有關部委領導在水利部會商室通過視頻會議系統，觀看了演習全過程。海委、京、津、冀三省市領導通過所在地的視頻會議系統，觀看了演習。視頻會議系統成為貫穿本次防汛演習的主要環節和必要手段，為演習提供了強有力的技術支撐和保障。

2003年淮河大水，水利部視頻會議系統發揮了重要作用。7月2日晚，在防汛緊急關頭利用水利部視頻會議系統召開了水利部、淮河防總、安徽省防汛抗旱指揮部、王家壩大堤現場之間的視頻會議。由于及時了解、掌握了淮河流域降雨、水情、王家壩大堤的第一手資料，在經多次會商、反復研究的前提下，有關部門慎重作出了7月3日凌晨啟用淮河蒙洼蓄洪區分洪的決定。

5　展望

隨著ITU和ISO新標準的不斷推出、移動智能終端的普及應用和移動互聯網業務的拓展，視頻會議的發展主要體現在提高視頻圖像質量和靈活易用2個方面。視頻圖像質量與信道帶寬是互相制約的，怎樣在滿足信道帶寬約束的前提下取得更好的圖像質量一直是視頻會議技術追求的目標。目前，已有視頻會議設備廠商采用H.264SVC（可分級編碼）技術，即網絡丟包補償技術，在2 Mbps網絡帶寬傳輸1 080 P 60 fps全高清、超流暢的視頻圖像。繼H.264之后，ITU于2013年推出新的視頻編碼標準H.265，即HEVC（高效率視頻編碼）。H.265的核心目標是在H.264的基礎上將壓縮效率提高一倍，即在保證相同視頻圖像質量的前提下，視頻流碼率下降50%，因此有望在512 Kbps帶寬下實現1 080 P 30 fps視頻傳輸。由于H.265旨在把高質量的網絡視頻帶到低帶寬的網絡中，這也就意味著，我們的智能手機、平板電腦等終端將通過移動互聯網能夠靈活地隨時隨地加入到視頻會議中。

6　結語

隨著微電子技術、計算機網絡和通信技術的發展，視頻會議在水利行業得到了迅速普及和應用，但還存在以下兩方面的不足：①缺乏統一的技術標準。目前，視訊技術發展很快，新的終端產品不斷投放市場。而視頻會議系統是多種設備的集成，單個產品的技術領先并不能達到好的收視效果，這就要求行業主管部門盡快制定框架性的建設標準，對項目建設時設備選型的兼容性、一致性等提出具體要求。②缺乏專業、穩定的技術隊伍。視頻會議系統包括終端視像和音響、MCU控制、IP網絡及通信傳輸四部分，任何一個環節出現故障都將導致會議不能正常進行，這就要求技術人員不僅要熟練操作各種設備及軟件，還要準確判斷故障原因以盡快恢復使用。因此，應加強對視頻會議技術人員的業務培訓，建立專業、穩定的技術隊伍。

參考文獻

［1］畢厚杰.多媒體信息的傳輸與處理［M］.北京：人民郵電出版社，1999：98-103.

［2］朱秀昌，劉峰.會議電視系統及應用技術［M］.北京：人民郵電出版社，2001：112-113.

［3］方明，丁軍，高廣利，等.水利異地會商系統的建設與應用［J］.中國水利，2003（22）：62-66.

中圖分類號：TN948.63

文獻標識碼：B

文章編號：1004-7328（2016）01-0059-04

DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2016.01.021

收稿日期：2015—11—10

作者簡介：吳新榮（1965—），女，高級工程師，主要從事水利通信及水利信息化工作。