一種視頻源合成器的設計和實現

姜秀紅，徐 晗，李廣喆，王金宇，孫小芙

（1.國網吉林省電力有限公司信息通信公司，吉林 長春 130000；2.中國移動吉林有限公司網絡部網絡管理中心，吉林 長春 130000）

0 引 言

隨著圖像處理水平的提高和現代通信技術的發展，視頻會議成為電網系統日常溝通的工具之一。使用視頻會議系統召開會議，不僅能及時貫徹落實中央精神、部署各級工作任務，更能在應急搶險、處突維穩等關鍵時刻發揮效用。這種方式有效地解決了時間、地域受限的問題，實現不同地理位置之間的音視頻數據的交流與共享[1]。目前為止，視頻會議技術在中國已經有超過十年的應用。用戶對視頻會議質量的要求越來越高，參會人員對于觀感的要求也越來越高。因此，保證視頻會議正常召開的同時滿足參會人員的觀感需求，成為通信運維保障人員的關鍵任務[2]。

1 電力視頻會議系統運維現狀

國網公司視頻會議系統從原來省/市共10個分會場升級至目前省/市（縣）共93個分會場。在召開會議時，只有省公司作為主會場可以觀看各分會場的圖像畫面。各地市公司、直屬單位及縣公司均作為分會場，在會議中只能觀看省公司主席端的畫面。

目前，國網吉林省電力有限公司視頻會議在會議期間主會場觀看輪巡畫面時，需在會前調試階段進行會場輪巡順序設定，會議期間需對會場數量會進行調整。在使用會議終端進行輪巡各分會場畫面時，如分會場出現緊急情況，需將其從輪巡中踢出，此過程需延時數秒，同時輪巡畫面會停頓一段時間。會議期間，直屬單位和縣公司使用華為一體化終端參加會議，市公司使用行政會議系統參加會議。市公司、直屬單位及縣公司同為分會場。直屬單位作為參會單位，只能觀看主會場視頻畫面，地市公司無法直接觀看所管轄縣公司分會場畫面，即無法及時進行管理，影響省公司輪詢畫面效果。

針對該情況，技術支持團隊進行資料查閱和現場調研，分析了人員操作不熟練、設備老舊功能不全、服務器處理速度慢、機房環境差、多點控制器（Multipoint Control Unit，MCU）無法輸出多路合成視頻等多種因素對同時實現會場輪詢和故障實時處置的影響[3-4]，結果表明，MCU僅支持終端申請主席狀態時將各會場畫面按順序送到終端中，選擇單獨觀看某一個會場，則輪詢停止；若為每個單位配置雙終端，一個用來輪詢、一個用來觀看會場情況，則會造成資源的浪費。因此，需要設計一種視頻源合成器，將各分會場畫面合成一路后輸出到顯示器[5]，通過該路視頻進行會場輪詢，主會場利用主席權限可對參會單位進行調整。該合成器可以有效解決MCU缺少單獨輸出合成視頻源的配套裝置的問題。

2 視頻源合成器的設計

本文根據視頻會議目前的需求設計一種視頻源合成器。該合成器可以采集MCU中的多路視頻信號進行相關處理，合成一路視頻信號再進行壓縮存儲后進行顯示，設計過程如下。

2.1 模塊設計

根據需求，為解決多個視頻源合成一個完整視頻的問題，按照模塊化設計理念進行功能模塊設計，如圖1所示。首先是輸入輸出接口模塊，輸入接口與MCU相連，因此設定為網絡接口，輸出接口采用視頻接口，核心功能模塊有視頻采集模塊、視頻存儲控制模塊、視頻處理模塊、通信模塊及數模轉換模塊。設計采用現場可編程邏輯門陣列（Field Programmable Gate Array，FPGA）單板進行程序編輯后輸出，利用FPGA內部存儲器保證視頻輸出的完整性，并充分利用FPGA的高速并行性保證視頻輸出的實時性，實現圖像的合成和拼接[6]。

圖1 視頻源合成器模塊化設計圖

2.2 視頻源合成器外形結構設計

根據現有視頻會議系統設備接口類型、機柜尺寸、電源情況，設計符合要求的結構。該合成器為盒子狀，如圖2所示，包含1路CVBS和1路DVI視頻接口。DVI口可以輸出VGA，YPbPr，DVI，HDMI制式圖像，提供1路RJ-45自適應網口，通過交換機與MCU相連，作為視頻碼流的輸入接口，另有一路電源接口。

圖2 視頻源合成器外部圖

2.3 效果驗證

將視頻源合成器同時與MCU和視頻矩陣相連，由操作人員控制視頻矩陣將視頻源合成器輸出的視頻送到顯示器。這樣可以將分會場圖像合成一路并在主會場進行輪詢觀看，同時，利用終端主席申請單獨觀看某一單位進行圖像調節，成功地解決了畫面輪詢和故障處理不能同時進行的問題。

3 實驗結果及分析

視頻源合成器加工成實體后進行使用驗證。通過對使用前后的對比發現，會場輪詢和故障處置可同時進行，提升了參會者的感官體驗，改善效果明顯。

對使用視頻源合成器的情況進行進一步探索發現，改變預編程中合成視頻源數量設定后將其應用在地市分會場，解決了地市公司無法直接觀看所管轄縣公司分會場畫面即無法及時進行管理的問題，提高了會議保障水平。

4 結 語

本文對視頻會議系統非主席控制情況下無法輪詢的現狀進行了優化研究，設計出一種視頻源合成器，工具材料簡單，安裝調試方便，成本低、見效快，提升了參會者的感官體驗，方便了視頻會議運維人員保障工作，提升了會議保障人員的技術能力和會場參會質量，使會場輪詢和畫面調整不再沖突，方便地市公司對縣公司進行管理，保證了電網視頻會議信號傳輸的有效性，為會議提供了更優質的信號。