基于網(wǎng)絡(luò)電視的視頻通話方案設(shè)計

榮 瑋，儀海波，羅少鋒，張木森

（康佳集團(tuán)，廣東 深圳 518053）

1 引言

隨著國內(nèi)“三網(wǎng)融合”的日益推進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)電視[1]的增值應(yīng)用也將成為新的業(yè)務(wù)增漲點。根據(jù)中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心（CNNIC）2010年1月發(fā)布的《第25次中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計報告》顯示[2]，網(wǎng)絡(luò)利用率達(dá)到70.9%，排在第4位，用戶規(guī)模更是達(dá)到了2.7億人，而其中相當(dāng)比例是使用視頻通話[3]方式來進(jìn)行溝通。當(dāng)電視上網(wǎng)之后，由于電視屏幕大、視頻編解碼能力強(qiáng)、操作簡易等特點，實現(xiàn)電視與電視、電視與計算機(jī)之間的點對點視頻通話功能，必將成為網(wǎng)絡(luò)電視殺手級應(yīng)用之一。筆者將介紹利用網(wǎng)絡(luò)傳輸和網(wǎng)絡(luò)電視實現(xiàn)視頻通話的技術(shù)方案。

2 硬件平臺搭建

系統(tǒng)采用C/S結(jié)構(gòu)，服務(wù)器端由會話發(fā)起協(xié)議（SIP）服務(wù)器、業(yè)務(wù)運營支撐系統(tǒng)（BOSS）服務(wù)器等組成；客戶端由攝像頭（含傳聲器）、視頻編碼、音頻解碼、數(shù)據(jù)傳輸、顯示等功能模塊組成。

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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

視頻通話代理和重定向服務(wù)器負(fù)責(zé)注冊位置信息、狀態(tài)通知、呼叫路由等基本視頻通話業(yè)務(wù)功能。STUN/TURN服務(wù)器協(xié)助用戶端之間建立媒體傳輸流。注冊和運營支撐服務(wù)器負(fù)責(zé)用戶注冊等運營支撐系統(tǒng)。

2.2 客戶端結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)電視客戶端系統(tǒng)框圖如圖2所示。

視頻通話后臺隨客戶端系統(tǒng)啟動，視頻通話界面由主界面調(diào)用進(jìn)入。視頻通話后臺進(jìn)程包括：SIP服務(wù)器交互和服務(wù)器注冊；與運營服務(wù)器交互；與電視系統(tǒng)的交互（網(wǎng)絡(luò)信息獲取、來電提醒通知）；與界面的交互（發(fā)送來電提醒、呼叫用戶和通話回應(yīng)交互）等。界面進(jìn)程則包括：用戶撥打、接聽電話、通訊錄等各項基本人機(jī)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(tài)；設(shè)定聲音等信息；和后臺交互，實現(xiàn)通話呼叫、獲取通話通知消息等。

2.3 系統(tǒng)工作原理

視頻信號的流向：攝像頭采集的視頻數(shù)據(jù)，經(jīng)過USB接口傳到網(wǎng)絡(luò)電視的視頻編碼模塊，經(jīng)過編碼、壓縮后，再經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊傳給服務(wù)器，由服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)到好友的網(wǎng)絡(luò)電視端；好友的視頻數(shù)據(jù)經(jīng)傳輸網(wǎng)絡(luò)，被網(wǎng)絡(luò)電視的網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊接收后，被送到視頻解碼模塊，經(jīng)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(shù)據(jù)，經(jīng)過USB接口傳到網(wǎng)絡(luò)電視的音頻編碼模塊，經(jīng)過編碼、壓縮后，再經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊傳給服務(wù)器，由服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)到好友的網(wǎng)絡(luò)電視端；好友的音頻數(shù)據(jù)經(jīng)傳輸網(wǎng)絡(luò)，被網(wǎng)絡(luò)電視的網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊接收后，被送到音頻解碼模塊，經(jīng)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(tǒng)概述

網(wǎng)絡(luò)電視連上網(wǎng)絡(luò)后，視頻通話的守護(hù)進(jìn)程就可以在后臺運行并登陸服務(wù)器，用戶在電視節(jié)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(wǎng)絡(luò)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(wù)器流程，從服務(wù)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(wù)器并獲取到好友在線狀態(tài)后，可針對在線的好友發(fā)起視頻通話請求。服務(wù)器將指令轉(zhuǎn)發(fā)至好友的網(wǎng)絡(luò)電視，好友的網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)電視已建立握手，便可直接進(jìn)行視頻通話業(yè)務(wù)。

圖3 視頻通話啟動流程

3.3 關(guān)鍵技術(shù)

軟件平臺搭建中使用的關(guān)鍵技術(shù)包括：1）采用高效編解碼技術(shù)（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(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬自動調(diào)整編碼參數(shù)；采用聲音優(yōu)先的策略，以適應(yīng)帶寬的劇烈變化，保障通話質(zhì)量；2）系統(tǒng)內(nèi)置NAT穿越客戶端，配合服務(wù)器進(jìn)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(xué)的用戶操控界面，使沒有接觸過計算機(jī)的用戶依靠電視遙控器的使用經(jīng)驗實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視頻通話；4）封裝標(biāo)準(zhǔn)的底層開發(fā)接口，便于在不同硬件平臺、不同視頻運營服務(wù)器上，以最少的開發(fā)、不變的用戶操控界面，快速實現(xiàn)產(chǎn)品的開發(fā)。

4 系統(tǒng)界面設(shè)計

4.1 人機(jī)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(shù)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(jìn)行呼叫即可進(jìn)行視頻通話（見圖4）。

4.2 視頻通話界面

當(dāng)對方同意接聽視頻通話后，在網(wǎng)絡(luò)電視的主要位置顯示了對方的視頻畫面（見圖5），并有當(dāng)前通話的持續(xù)時間顯示、聲音調(diào)節(jié)、全屏顯示、截屏抓圖等功能，界面簡潔、方便、實用?；谝曨l通話功能的網(wǎng)絡(luò)電視一旦進(jìn)入家庭客廳，用戶在電視節(jié)目觀看過程中如有人來電，只需輕觸遙控器，遠(yuǎn)在異鄉(xiāng)的親友的清晰圖像和流暢的語音便將通過電視呈現(xiàn)，實現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)電視的技術(shù)發(fā)展[J].電視技術(shù)，2001，25（9）：6-11.

[2] 中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心.第25次中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計報告[R].北京：中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心，2010.

[3] 石碩，李久仲，郭庚麒，等.基于DSP的二網(wǎng)融合的可視電話系統(tǒng)[J].電視技術(shù)，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(xié)議的NAT穿越研究[J].重慶郵電學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)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(shè)計[J].電視技術(shù)，2005，29（10）：83-85.