分布式视频会议系统的关键技术及实现
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视频会议系统关键技术的应用摘要:视频会议是一种支持进行远距离实时信息交流、开展协同工作的系统,会议组织灵活,它使不同会场的实时现场场景和语音互连起来,有“面对面”交谈的感觉。
本文对视频会议系统的关键技术进行分析研究,同时以教育视频会议系统为例,阐述视频会议的整体架构。
关键词:视频会议;关键技术;压缩技术;h.264中图分类号:tn948.631 视频会议系统概述视频会议又称会议电视或视讯会议,是视频传输技术的典型应用之一,它集网络技术、微电子技术、通信技术于一体,将计算机的交互性、通信的分布性、电视的真实性有机地结合在一起,是多媒体技术发展完美产物。
其主要功能包括音视频功能和数据共享功能。
数据共享是指通过视频会议系统使身处异地的合作者相互了解情况并共享数据应用(例如电子白板、共享文档、协同浏览等)。
根据对视频会议功能侧重点的不同,视频会议系统分为视频会议终端和网络会议终端。
按照参与会议的节点数目,视频会议可以分为点对点会议系统和多点会议系统,按照所运行通信网络的不同,视频会议可以分为数字数据网、局域网/广域网和公共电话网。
由于视频会议的会议内容常具有保密特征,因此其安全性就很重要。
现有的很多视频会议系统都属于专用系统,许多行业部门也都使用自己的专用系统。
而基于互联网的桌面会议系统具有开放性的特征,但安全性无法保证。
在一定时期内,这两种系统会并存。
2 视频会议系统关键技术2.1 音视频数据压缩技术音频数字信息和视频的数据量比较大,对传输的速度也有很高的要求,一般的网络通讯速度无法达到传输的要求,所以,要对传输音频和视频的数据进行压缩处理,否则是无法做到的。
例如一幅数据量为0.92mb彩色图像,如以每秒30帧的速度播放,则视频信号的数码率高达27.6mbps,而一张650mb的数据光盘,在不考虑音频信号的情况下只能播放24秒钟。
可见多媒体计算机实时综合处理声音、文字、视频信息的数据量是非常大的。
对于音频信号,其情况与视频信号相似。
视频会议系统关键技术及应用探究摘要:基于云计算技术构建了云会议,实现了高清视频会议系统的移动化、虚拟化以及业务化。
而传统视频会议所需投资较大,采用云会议能够有效解决企业资金短缺问题。
对于智能视频技术来说,高清视频会议可以将相应文件和用户语言转化为文字,以解决国际间会议交流中存在的语言障碍。
本文对视频会议系统关键技术及应用进行分析。
关键词:视频会议;关键技术;应用引言现阶段,视频会议在应用期间对画面传输及时性和图像传输质量等要求较高,由于很多先进技术的持续传输,传统视频会议逐渐被现代高清视频会议所取代。
为保证高清视频会议在日常工作中的有效应用,需要做好有关高清视频会议系统技术和组网运用的分析工作。
1数字化视频会议系统总体设计1.1整体架构设计视频会议系统有两大子系统,会议管理系统与媒体服务后台系统,都是通过WebRTC框架进行互联,两者之间没有交互功能,但是都具备一定的容错性,为用户提供不同的服务。
会议管理系统主要对用户进行管理,将唯一会议号反馈到前端,前端通过唯一会议号,将其返回到媒体服务集群中,完成媒体流的通讯功能。
用户首先进入到会议管理后台进行访问,后台会对用户的信息进行检查和鉴别,检查完毕后建立音视频信息,通过会议号进行媒体服务后台访问,媒体服务后台需要对会议号进行检验,查看其真实性,然后建立音视频流,进行视频会议。
会议结束后,WebRTC会与媒体服务后台断开,媒体服务后台会将会议进行存储。
WebRTC通过发送会议结束的消息通知会议结束。
1.2数据库设计通过对会议管理后台的各个模块进行分析后,需要有合理的数据库设计,数据库设计可以起到降低开发成本的效果,还可以保证上层数据可以得到更加准确的读写数据,从而提高存储效果。
数据库设计需要对数据进行写入、读取、查询以及修改,以保证数据的合理性,避免数据出现冗余。
2视频会议系统的关键技术2.1图像标准技术与过去所应用的标清视频会议系统比起来,近年来逐渐推广普及的高清视频会议对于图像质量提出了更高的要求,传统的标清视频会议系统支持的图像质量不高,也并未有较为统一的标准规定,而对于高清视频会议系统来说,现阶段所适用的清晰度标准主要是1080p与1080i,甚至部分重要部门的视频会议系统已经能够达到2k乃至4k的图像清晰度。
分布式视频会议系统的关键技术及实现引言在目前已成为计算机领域热点的群组协作计算工具中,视频会议系统是其中的一个重要组成部分。
电路交换网络中的视频会议系统已有较成熟的模型,如ITU的H.320标准等,但分组交换网(包括Ethernet、Internet等)的使用正日益普及,新的解决方案必须着重考虑如何利用这种网络来实现视讯系统。
本文提出的方案并不针对某种具体网络,而是根据Internet上多点视频会议系统的需要设计的。
它充分利用了分组交换网多播功能和高带宽特点,是基于RTP协议的分布式多点会议系统,端主机是支持IP多播的Solaris 2.x系统,具有以下特点:每个节点的数据通过多播到达其他节点。
音频和视频的合成由端主机完成。
不使用参考时钟实现发送/接收编解码器的良好同步,对分组抖动和丢失有较好控制。
动态流控机制允许视频压缩器根据网络状态调整发送率。
采用一种适合IP网络并能穿越防火墙的目录服务体系。
分布式视频会议系统的关键技术会议系统的控制和数据传送这是集中式方案中MCU的主要功能,在分布式系统中,MCU的功能可由网络和/或端节点来实现。
在我们的方案中,数据传送主要利用了分布式网络的多播功能,不少控制功能都由端主机和网络共同实现。
带宽的有效使用和服务质量保证分组交换网的复用机制可有效利用带宽,但也可能导致报文抖动甚至丢失。
Internet大部分还未实现服务质量(QoS)保证,传统应用中通常由较高层TCP/IP协议来保证可靠传输。
TCP用重传机制实现可靠传输,其内部流控机制根据确认包动态调整发送率。
对于实时会议,重传导致的延迟是无法忍受的,因此传输层协议使用不具有可靠传输和内部流控制的UDP,而端到端同步和流控的任务则转嫁到视频会议系统上。
目录服务功能Internet不像电路交换网,它没有统一的寻址机制,另外还存在防火墙和地址不公开的问题,因此目录服务是分布式会议系统中要解决的重点问题。
分布式多点视频会议系统的具体实现方案整体结构该系统的主要硬件如下:音频/视频捕捉/回放卡。
148 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering数据库技术• Data Base Technique【关键词】视频会议系统 技术 设计 应用视频会议系统又被称之为会议电视系统,在该系统下,可以使身处不同地点的人,利用通信网络和多媒体设备,将音视频图像进行互传,完成即时沟通,实现远程会议。
目前,视频会议是最为先进的一种通讯技术,通过互联网便可进行高清远程会议,与会人员不需要长视频会议系统关键技术及应用文/李建敏 朱顺痣途跋涉赶赴会议现场,减少了企业会议支出,提升了办公效率。
现如今,视频会议的应用范围逐步扩大,已经涉及诸多领域,如政府机关、企事业单位,医疗、教育等等。
借此,本文就视频会议系统关键技术及应用展开浅谈。
1 视频会议系统构成及功能1.1 系统的基本构成常规的视频会议系统由以下几个部分组成:视频会议服务器、会议室终端、桌面终端、网关等等。
在整个系统中,视频会议服务器是核心,其能够为用户提供群组会议的连接服务,该服务器以MCU (多点控制器)为主,MCU 的使用管理应当尽可能简单,便于用户操作。
PC 终端则是视频会议系统中不可或缺的重要组成部分之一,通常情况下,在计算机上进行的视频会议,需要配置PC 摄像头,因PC 现已成为办公自动化的标配,所以桌面会议终端无需增设其它硬件。
会议室终端则可通过视频采集卡来实现,它的成本较低。
随着移动通信技术的不断发展,用户利用智能手机,通过移动网络可以加入到视频会议当中,可发布和记录会议内容。
1.2 视频会议软件的常用功能1.2.1 音视频交互采用了由VCEG 和MPEG 联合视频组提出的视频编解码器标准H.264,可呈现高清的画质,支持多方音视频交互。
1.2.2 电子白板参与视频会议的人员可在白板区域内对相关信息进行书写或绘制,可多人同时操作,能够对屏幕中任意矩形区域进行截图,并将截图在新建的白板页上显示。
0 引言视频会议系统属于时代发展和科技进步的必然产物,借助视频会议系统人们可有效摆脱会务活动时间与空间的束缚,在很大程度上促进了各行业各领域的发展。
深入分析研究视频会议系统的关键技术,对其组网应用予以持续优化,可让视频会议系统得以不断完善,更好地为广大用户服务。
1 视频会议系统的特征分析(1)安全性。
视频会议系统通常为一些重要的高层会务活动提供服务,会议具体内容必须要做到严格保密,因此数据信息记录传输的安全性至关重要,对于通信链路来说,视频会议系统往往选择冗余设计,以确保系统实际运行的稳定性和安全性,即使其中通信单点发生故障也不会对整个系统的运行带来影响,同时借助MCU 自身强大的控制能力,能够为音视频信号的传输带来更大保障,对外部入侵予以有效防护,确保会议信息不会泄漏丢失[1]。
(2)规范性。
视频会议系统在实际应用中,对于会议相关数据信息的传输严格按照相关通信协议标准和行业规范执行,常见的包括H.264标准、H.323协议等。
(3)便捷性。
近年来现代信息技术逐渐朝着更加智能化和数字化的方向迈进,视频会议系统也开始应用各种智能控制技术。
针对视频会议系统的组网运用无须像过去一样设置较为复杂的控制方式,当前该系统可以实现自动控制,不但促进了音视频传输效率的提升,也可以对会议过程实施全面监控并自动生成会议记录。
基于视频会议系统便捷性的优势让其在诸多行业和领域得到普及运用。
(4)开放性。
视频会议系统所表现出的开放性特征让其可以为更多用户带来服务,在视频终端非常便捷地获取会议信息。
近年来,互联网通信技术的更新与发展,使视频会议系统相关技术得以逐步优化,系统所包含的功能也更加多样化,也更具备实用性。
通过对传作者简介:唐 敏(1980-),男,云南昆明人,硕士,高级工程师,研究方向为信息系统。
视频会议系统关键技术及应用探究唐 敏(云南电信公众信息产业有限公司,云南 昆明 650000)摘要:近年来,视频会议在各个行业和领域得到了广泛应用,它是异地会务活动中非常重要的手段,在组织进行视频会议时,对系统设备、网络通信和音视频传输技术提出了很高的要求。
大型会议中心分布式音视频会议系统的应用近年来,随着信息技术和网络通信技术的迅速进步,得到了广泛关注和应用。
这种系统以其高效、灵活、便捷的特点,为大型会议的组织和管理提供了全新的解决方案。
一、系统概述大型会议中心分布式音视频会议系统是基于计算机网络和音视频技术的一种遥程会议解决方案。
它接受分布式的架构设计,通过数据、语音和视频的传输和处理,实现了多地点的实时沟通和互动。
该系统由终端设备、网络传输设备、会议服务器和会议控制软件等多个组成部分构成。
二、系统优势1. 多地点实时沟通:通过分布式架构,大型会议中心分布式音视频会议系统可以同时毗连多个地点的终端设备,实现遥程实时沟通。
与传统的会议方式相比,这种系统突破了地域限制,为会议参与者提供了更加便捷的参会方式。
2. 视听体验优秀:该系统接受高清视频和高保真音频技术,实现了与会者之间的身临其境感。
无论是会议的画面仍是声音,都具备了卓越的传输品质,使参会人员感觉仿佛置身于会议现场。
3. 会议效率提升:分布式音视频会议系统可以实现实时共享和展示会议材料、数据和演示文稿等,提升了会议的效率和质量。
与传统的纸质材料相比,数字化的材料更加便利管理和共享,大大提高了工作效率。
4. 成本节约:相比传统的会议模式,大型会议中心分布式音视频会议系统的成本更为低廉。
这种系统节约了人员的交通费用和住宿费用,同时缩减了会议租赁场地的费用。
三、应用案例已经在多个领域得到了成功应用。
1. 政府会议:政府部门通常会召开大型会议,以协调和解决各种重要议题。
使用该系统,政府官员可以在不同的地点进行实时的会议沟通,提高会议的效率和决策的准确性。
2. 企业会议:大型企业通常有多个分支机构,传统的会议往往会受限于时间和地域的限制。
而接受大型会议中心分布式音视频会议系统,企业可以实现各个分支机构之间的遥程会议,提高沟通效率,加强协同工作。
3. 教育培训:教育机构可以利用该系统开展线上培训和会议活动。
分布式视频会议系统的关键技术及实现
引言
在目前已成为计算机领域热点的群组协作计算工具中,视频会议系统是其中的一个重要组成部分。
电路交换网络中的视频会议系统已有较成熟的模型,如的标准等,但分组交换网(包括、等)的使用正日益普及,新的解决方案必须着重考虑如何利用这种网络来实现视讯系统。
本文提出的方案并不针对某种具体网络,而是根据上多点视频会议系统的需要设计的。
它充分利用了分组交换网多播功能和高带宽特点,是基于协议的分布式多点会议系统,端主机是支持多播的系统,具有以下特点:
每个节点的数据通过多播到达其他节点。
音频和视频的合成由端主机完成。
不使用参考时钟实现发送接收编解码器的良好同步,对分组抖动和丢失有较好控制。
动态流控机制允许视频压缩器根据网络状态调整发送率。
采用一种适合网络并能穿越防火墙的目录服务体系。
分布式视频会议系统的关键技术
会议系统的控制和数据传送
这是集中式方案中的主要功能,在分布式系统中,的功能可由网络和或端节点来实现。
在我们的方案中,数据传送主要利用了分布式网络的多播功能,不少控制功能都由端主机和网络共同实现。
带宽的有效使用和服务质量保证
分组交换网的复用机制可有效利用带宽,但也可能导致报文抖动甚至丢失。
大部分还未实现服务质量()保证,传统应用中通常由较高层协议来保证可靠传输。
用重传机制实现可靠传输,其内部流控机制根据确认包动态调整发送率。
对于实时会议,重传导致的延迟是无法忍受的,因此传输层协议使用不具有可靠传输和内部流控制的,而端到端同步和流控的任务则转嫁到视频会议系统上。
目录服务功能
不像电路交换网,它没有统一的寻址机制,另外还存在防火墙和地址不公开的问题,因此目录服务是分布式会议系统中要解决的重点问题。
分布式多点视频会议系统的具体实现方案
整体结构
该系统的主要硬件如下:
音频视频捕捉回放卡。
声音、图像和数据作为不同的流进行传送,接收者可选择从某个源只接收声音,这对于没有图像处理功能的端节点特别有用,用静默检测避免不发言时发送音频流。
和(数字信号处理器)卡。
根据端用户的选择合成视频和音频源,它还具有屏蔽时钟不同步、声音图像不同步和分组丢失等功能。
卡上还有一个网卡,会议系统可直接连到上,无需的参与。
音频视频捕捉回放卡和卡之间有直接接口,可绕过系统总线,节省时间。
传输层协议的选择
由于不提供端到端可靠传输,出现了基于、专为实时通信提供传输层服务的协议。
尽管本身不实现服务质量保证,但它提供的多路复用、顺序号、时标、监控及对多播的灵活接口对我们设计的多播、同步、会话数据加密、动态流控、目录服务、安全穿越防火墙等方法非
常重要。
是一个开放协议,为上层应用提供了充分的灵活性。
但的组成部分之一(实时传输控制协议)提供的松散管理和监控功能还不能满足我们所需的控制和管理功能(如动态获取和分发多播地址、分发会话密钥等),所以我们采用的集中管理模型。
网络的多播
多播在现有网络中实现的并不多,在这种情形下,我们认为实现多播的途径可有以下几中:
使用实现了的交换式以太网,通过之间的功能在上构造多播网络。
在上以传统方式进行分组的复制和转发,端系统通过为每个目的节点复制和转发分组的方式来模拟多播。
当数据从实现多播的局域网向未实现的局域网发送时,使用的模拟多播功能。
我们使用的是第三种,为了实现更方便的地址分配和安全保密功能,还需具有动态、分布式和安全特性的目录服务的配合。
压缩数据流的合成
在分布式系统中,网络的多播功能使每个端节点可同时接收多个源的图像和声音,而合成由端系统实现。
为了降低开销,我们的合成是对压缩视频流进行的。
压缩视频流的合成算法也是当前的研究热点,我们的算法利用了以下事实;几乎所有的标准视频压缩数据都包含一系列独立的由预定义分隔符分隔的编码组,通过检查分隔符可将压缩数据流分成像素区域。
将各段压缩数据与像素区域对应起来后,就可根据用户设置来重新组装这些数据。
会话的保密
接收方发起的多播使得发送方无法控制接收数据的用户,局域网的广播性质使得局域网上任何主机都有可能监听会话,因此有必要对会话数据加密。
可以用会话初始协议分发会话密钥,也可用会话配置文件保存会话密钥(这种方法安全性低)。
为了防止已知明文攻击,每个消息中应加入一次性且不可预测的信息。
报头的时标字段为我们提供了这个机制,而加密报文之前应在要加密的报文前添加一个随机数。
时钟同步和声音视频同步
点到点连接中接收方根据数据到达速率实现与服务方的同步。
分布式多点会议中有多个发送接收对需同步,这种方案就不适合了。
我们设计了一种简单有效的方法解决时钟不同步和同一源的声音图像不同步问题。
该方法使用了提供的时标,可简单概括为:静音抑制音频数据包的发送。
声音在接收端以接收方的音频时钟回放,音频时钟的不同步在静默期间被抵消。
音频视频的同步是在每个音频突发的开始时刻,通过丢弃一些延迟的视频帧或者重用一些视频帧实现的。
此机制不需回放时钟与捕捉时钟的同步,它能达到预期性能是基于以下事实:
突发平均持续时间相对静默持续时间较短;
捕捉端和回放端时钟的不同步较小。
这两点使音频视频的同步在较短的突发持续期间内不可能漂移很多。
我们对不同源数据流之间的顺序关系没有采取任何控制。
随着(可靠多点发送协议)等协议在群组通信中的使用,我们将对这种顺序进行控制。
网目录服务目录服务在集中和分布式会议中都很重要。
电路交换网中节点由固定号码标识,分组交换网中节点由地址来标识。
异质网络中,节点由标识,和节点由电话号码标识,节点由地址标识,如果目录服务能将会议参加者的名字转换成其物理地址,将带来很大方便。
在移动通信中,会议参加者可能从不同地方接入,使用动态地址,目录服务更显得必要。
如果防火墙内的用户不想暴露自己的地址,目录服务的功能将更复杂。
域名服务系统()是一种分布式目录服务解决方案,但普通的系统不支持动态分配的地址。
动态地址查询方案要求有一个实时登记机制获取用户登录时动态分配的地址。
目前已有的实时登记协议有、、安全动态更新的等(分布式)。
数据库提供商也为各种应用提供了专用。