論提高多媒體視頻會議系統上有良好視音頻效果的途徑

天水廣播轉播臺 郭小敏

本文從多個方面詳細的闡述了多媒體視頻會議系統的組成和功能。多媒體信息技術將音像技術、計算機技術和通信技術緊密地連接起來，依靠數字通信網絡，把與全省的聲音、圖像、動畫、數據、文本等達到相互交流與共享，讓人有身臨其境面對面的虛擬現場，要使與全省的聲音圖像更清晰，視頻會議效果更好，就要使用音頻壓縮處理技術，對音頻采集語言編輯數據壓縮，通過大規模的集成電路可以把模擬信號轉換成數字信號，達到視音頻的同步進行，它的優點是節約會議經費和時間，提高開會的效率，增加參會人員人數、異地合作、遠程審議等，多媒體視頻會議系統安全、穩定、快捷方便，被大眾廣泛使用和喜愛。

近年來，隨著信息技術的發展，過去簡單的語音和文字通信已不能滿足廣大人民的需求，推出融合圖像、文字和語音的多媒體視頻會議系統，其優勢在于能夠實現點對點以及多點對多點的通信，實現數據、音頻和視音頻等多媒體信息都能夠在同個傳輸線路上承載，同時多媒體通信具有交互性、實時性的特征，各個地點參與會議人員活動實時情況、文件以及會議內容等都能夠以新聞方式傳到到所有會場。如何使這種新型的通信業務具有良好的視音頻效果，發揮其快速高效的作用。本文從以下三個方面進行闡述。

1 多媒體視頻會議系統網絡的服務質量

多媒體視頻會議系統是一種讓身處異地的人通過某種傳輸介質實現“實時·可視·交互”的多媒體通訊技術[1]。也可以通過現有的多種電器通訊傳輸媒體的圖像和信號，從而將人物的靜態和靜態圖像、語音、文字、圖片等多種信息分別傳輸到各個用戶的終端設備上，使得在地理上分散的用戶可以共同集中在一起，通過圖像、聲音等多種方式交流信息、處理業務，增加雙方的理解能力，能達到讓身處異地的人有一種身臨其境地參加同一會場會議的感覺效果。目前廣泛應用被大眾所喜愛。它的組成包括服務器、會議室終端、PC桌面型終端，電話接入網絡、網閘等幾個部分，各種不同的終端都進入MCU進行集中交換，組成一個視頻會議網絡。語音會議系統可讓所有桌面用戶通過PC參與語音會議，它集中精密、節省空間、使用方便、易于維修、系統穩定可靠、可視化管理、操作方便、一目了然、簡單易用?；ヂ摶ネā⒖刂?、錄播多方交互。各個會議室之間可視頻數據共享，節省操作人員工作強度[2]。

用戶服務請求向提前預定的服務質量參數進行映射，實現與網絡資源以及系統的對應就是網絡服務質量。它的主要目的是實現優先權控制，包括網絡都是利用服務質量的優勢來獲得最佳的效率。服務質量技術分成差分服務、集成服務和盡力而為服務三種，使用最廣泛的就是差分服務。對于差分服務來說，以每個數據包服務質量標記為依據，網絡完成數據包分類、排序及管理。標記包括TCP端口、IP地址或者IP數據包制定字段。視頻會議系統常用的網絡系統有IP網，而IP網是基于統計復用和分組交換技術，如果要求數據、音頻和視頻等同時進行傳輸，采取原來的盡力傳輸方式顯然無法滿足需求，最明顯的問題就是所有業務的端對端寬帶保證難以實現，傳輸過程的抖動和延時問題較為明顯。因此，要利用技術方法改進IP網，使視頻會議系統受到網絡影響程度控制在最低水平，進而使線路誤碼率降到最低。

為了保證網絡業務獲得相應的服務質量，ATM交換技術中，擁塞是指交換機的處理能力小于當前要求轉發的數據量，顯然擁塞的發生將造成數據傳輸延遲。對于擁塞控制，經常應用的方法有資源預約、接納控制以及以速率為基礎的擁塞控制手段。協議直到擁塞發生時，才能告訴網絡的發送端去放慢發送速率。還需要利用網絡設備路由器，將設備在網絡層實現相連，實現協議轉換和路徑選擇，幫助配合選擇最佳的輸送信息途徑，利用各種技術對繁瑣多樣的流量管理資源使其質量得到保證，并以業務類型進行優先級別的設定，即語音優先，其次是視頻，最后是數據，再通過優先級完成網絡資源配置。

在視頻會議中，帶寬保證是非常重要的，路由器應當利用IP數據流對視頻業務數據包進行辨別并完成分類，接下來利用擁塞管理機制為帶寬提供保證，同時提供優先傳輸服務。由此，網絡擁塞現象出現后，音頻與視頻傳輸就不會發生擁塞。大部分主流路由器的商家都會在擁塞管理、標記和分類等方面提供質量與技術支持。

2 媒體視頻會議系統的設備要求

視頻會議系統中最重要的設備之一就是多點控制單元MCU（Multi Control Unit），視頻會議系統的關鍵設備是多點控制單元，它相當于一個交換機，將來自各個會議場所的信息流經過同步分離后，提取音頻、視頻、數據、文本等信息指令，再將各個場所的信息和指令傳送到同一種模擬處理器，完成相應的音頻、視頻混合切換，經過一系列的打包技術、信息處理技術，把各種資料重新組合出來，送給相應的終端系統設備。其作用是實現數據信號和視頻語音之間的轉換、采集視頻信號、編輯、處理、視頻音頻數據信號的輸出、編碼壓縮與解碼，然后篩選出符合要求的壓縮碼向信通傳遞，再將標準壓縮碼通過信道向終端傳輸，最終得到控制信號，包括傳遞密鑰管理標準、終端呼叫控制處理器、指示信號以及同步控制信號等。

服務質量保障制度的提供是視頻網絡的職責之一，除此之外，確保其設備性能的優良也是非常重要的，這是視頻會議系統效果優良的基礎。性能方面主要是指設備適應惡劣網絡環境的能力、設備技術設計結構以及視音頻解碼編碼技術和音頻處理技術。

2.1 設備對惡劣網絡環境的適應能力

網絡服務質量雖然能夠對視頻會議傳輸效果提供一定保證，然而其發揮的作用畢竟受限，特別是網絡環境較為惡劣的情況下這種限制會更為顯著。惡劣的網絡環境會影響視頻會議系統設備，進而導致會議效果不好，主要包括IP包控制的重復性、IP報排序、IP優先權設定、速率自行調節、丟包重信傳輸以及抖動控制等。

2.2 設備技術的設計結構

PC是傳統視頻會議系統中內部的MCU與終端最常用的硬件結構，操作系統都是要以Windows為基礎。這些設備從編碼解碼的性能、包轉發效率、安全性和穩定性等性能上的局限性都相對較大，因此視音頻質量也難以提升，延時情況過于嚴重。

視頻會議系統通常是在會議室中使用，該系統大部分都會選擇以嵌入式結構的MCU與終端為基礎，其主要原因就是嵌入式在指令上更加精簡，而且能夠保證較高的實時性，與專業的編解碼DSP配合應用，可以保證視音頻信號處理的質量更高，而且延時也非常低，安全性與穩定性都更強[3]。

2.3 視音頻編解碼技術

視音頻編碼技術對于視頻會議系統來說是非常重要的技術，對會議效果有重要影響。MPEC視頻主要壓縮位速率大概是1.5Mbps全屏幕運動圖像的數據，MPEG音頻主要壓縮每通道位速率是64Kbps和192Kbps的數字音頻信號。在當前的視頻會議系統中H.261、H.263、H.264、MPEG-2、MPEG-4等是應用最為廣泛的視頻編碼技術，G.711、G.722、G.728、G.729、MP4是應用最為廣泛的音頻編碼技術，H.264和MPEG-4技術可以在低帶寬下保證動態圖像效果的高度清晰。MP4是一種高效的聲音壓縮算法，正在獲得越來越廣泛的應用和聽眾的喜愛。

2.4 音頻處理技術

音頻處理技術可從以下幾個方面進行考慮：（1）多點視頻會議過程中，所有會場的聲音編碼器均會向MCU傳輸音頻包，再經過MCU向其他會場傳輸音頻包，MCU相當于視頻會議的服務器，各分會場可以通過MCU達到音視頻互通。音頻包被會議終端成功接收以后，成功解碼并將音頻數據流和本地音頻數據流電平進行對比，將相同部分清除，經過這些處理以后，會場揚聲器中不會出現本地聲音，音頻振蕩不會發生，進而同聲就成功避免；（2）視頻會議中咳嗽、風扇、設備聲音、開關門聲音與空調等噪聲是不可避免的，自動噪聲抑制系統對音頻大小進行判斷，進而對噪聲進行控制，對會議效果提供保證；（3）視頻會議系統采用每個發言者使用單獨麥克風，這就需要操作人員有經驗和操作水平，保證每個發言者的音頻電平保持基本一致。為保證遠程音頻傳輸過程電平更加穩定，要將增益處理過程加入到編碼過程，這樣在特定范圍發言人發言的音調都是一致的，會場內聲音會較為穩定。自動調節話筒音量大小，確保音質在適合范圍內進行語音交流，通過對音頻傳送的處理，消除室內產生的回音干擾，提高對不同聲音的頻率識別度，降低機器運行，空調制冷等常溫噪聲，提高語音清晰識辨率。采用專業的視頻編碼技術實現1080p的高清畫質，先進的QoS語音包技術保證網絡在丟包40%的情況下視頻不卡頓，70%以上丟包音頻清晰流暢，音頻視頻傳輸依然流暢，效果最佳。

3 多媒體視頻會議系統會議室的設計要求

會議室設計也會一定程度上對視頻會議視音頻系統的效果產生一定影響，它涉及的內容十分廣泛，包括會場設備、布局、環境和座位等，能讓與會者看清各個會場的主要坐席人物的形象和所展示的文件資料，能聽清楚發言人的聲音。

如圖1所示，在視頻會議系統應用以后，與會者在具有特殊設備的會議室中時，這個會議室就如同收發站點，能夠和其他地區具有相似設備的會議室實現實時性交互與通信，這樣多點視頻會議就能夠實現。因為會議室內參與會議的人員眾多，所以視聽效果也需要不斷提升[3]。視頻會議系統通常是由大屏監視器（1臺或2臺）、高分辨率的專業圖像攝像機、高質量視頻監視器、控制設備與復雜音響設備構成的。專業的擴聲系統設備必須與會場布局很好地匹配才能保證其效果，讓前后、左右的會議者聽到清晰的聲音，這主要依賴于復雜的聲場測試和反復的語音調試。

圖1 視頻會議系統結構框Fig.1 Video conferencing system structure frame

4 結語

綜上所述，隨著計算機網絡技術的突飛猛進，多媒體通信事業獲得了強大的生命力，從而給人們的工作環境和學習方式帶來了極大的進步。它實現了人們在同一傳輸線路上的音頻、視頻、文本數據的可視共享。多媒體視頻會議系統是一種快速、高效、日益成熟、被廣泛使用的新的通信業務，也是大眾所喜愛的多媒體信息技術。