基于VC++和MODBUS通訊協(xié)議的視頻會(huì)議導(dǎo)播平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳恒秋

【摘要】本文介紹了視頻會(huì)議導(dǎo)播平臺(tái)的需求、功能結(jié)構(gòu)與模塊、 軟件設(shè)計(jì)調(diào)試與測試運(yùn)行，總結(jié)了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中的疑難問題。

【關(guān)鍵詞】VC++；MODBUS；視頻會(huì)議；導(dǎo)播平臺(tái)

0.引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)速度的不斷提升，企業(yè)接入高寬帶的網(wǎng)絡(luò)成本不斷降低，網(wǎng)絡(luò)傳輸高可靠性，企業(yè)在辦公會(huì)議費(fèi)用的高投入，而視頻會(huì)議系統(tǒng)的應(yīng)用能給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)上、辦公效率方面明顯地改變。因此，大型企業(yè)（特別是業(yè)務(wù)在地域上分布很廣又很散的企業(yè)）對于視頻會(huì)議系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用需求愈發(fā)高漲，對視頻會(huì)議系統(tǒng)應(yīng)用的效果要求越來越高，視頻會(huì)議召開的頻度越來越高，會(huì)議規(guī)模也越來越大。對于大規(guī)模的視頻會(huì)議，議程中會(huì)有多人發(fā)言或多方討論，會(huì)議中不僅發(fā)言拾音要無縫轉(zhuǎn)接，發(fā)言人的圖像也要及時(shí)導(dǎo)播，甚至多人討論發(fā)言時(shí)更要及時(shí)、無縫、準(zhǔn)確地導(dǎo)播。因此，視頻會(huì)議導(dǎo)播平臺(tái)的應(yīng)用需求應(yīng)運(yùn)而生。導(dǎo)播人員通過導(dǎo)播平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)對發(fā)言人進(jìn)行圖像自動(dòng)跟蹤、手動(dòng)跟蹤和圖像鎖定，對會(huì)場全景、主席臺(tái)巡航特寫和會(huì)場實(shí)況巡航直播等功能，極大的滿足視頻會(huì)議導(dǎo)播人員的導(dǎo)播需求。

1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)與模塊劃分

視頻會(huì)議導(dǎo)播平臺(tái)采用VC++6.0 + Micro-soft Access 2003集成SerialPort類作為開發(fā)平臺(tái)。導(dǎo)播平臺(tái)通過PC機(jī)COM口采集拾音單元識別碼，查詢、分析后，根據(jù)導(dǎo)播規(guī)則，從COM發(fā)出導(dǎo)播指令，指揮攝像系統(tǒng)、視頻矩陣、音頻矩陣作相應(yīng)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)音視頻自動(dòng)（或手動(dòng)）導(dǎo)播功能。導(dǎo)播人員可以根據(jù)會(huì)議議程靈活使用圖像鎖定或穿插會(huì)場全景、主席臺(tái)巡航特寫和會(huì)場實(shí)況巡航直播等方式來滿足分會(huì)場參會(huì)者視頻需求。

導(dǎo)播平臺(tái)具有攝像機(jī)云臺(tái)控制功能，可以在自動(dòng)跟蹤導(dǎo)播時(shí)對圖像中目標(biāo)人構(gòu)圖進(jìn)行微調(diào)，優(yōu)化導(dǎo)播效果。

視頻會(huì)議導(dǎo)播平臺(tái)劃分為平臺(tái)參數(shù)設(shè)置管理、自動(dòng)跟蹤導(dǎo)播、手動(dòng)跟蹤導(dǎo)播、音視頻矩陣切換控制和攝像系統(tǒng)云臺(tái)控制共五個(gè)功能模塊。

平臺(tái)參數(shù)設(shè)置管理模塊包括分配COM口、配置COM口參數(shù)、管理自動(dòng)跟蹤導(dǎo)播所用的發(fā)言單元與取景機(jī)位對應(yīng)表、分配每個(gè)攝像機(jī)地址與通訊協(xié)議及波特率、定義手動(dòng)跟蹤導(dǎo)播快捷按鈕和定義各種巡航導(dǎo)播快捷按鈕。

自動(dòng)跟蹤導(dǎo)播模塊包括采集拾音單元識別碼、查詢對應(yīng)表、分析查詢結(jié)果和發(fā)出導(dǎo)播指令。

手動(dòng)跟蹤導(dǎo)播模塊包括選擇自動(dòng)/手動(dòng)/混合導(dǎo)播、圖像鎖定和調(diào)用手動(dòng)跟蹤導(dǎo)播快捷指令。

音視頻矩陣切換控制模塊包括音頻矩陣切換控制和視頻矩陣切換控制。

攝像系統(tǒng)云臺(tái)控制模塊實(shí)現(xiàn)對每一個(gè)攝像機(jī)精準(zhǔn)微調(diào)取景功能。

1.2 系統(tǒng)窗口設(shè)計(jì)

1.2.1 系統(tǒng)初始化

系統(tǒng)首次運(yùn)行只掃描硬件COM口，列出可用的COM口。用戶此時(shí)可以分配COM口并配置端口參數(shù)，定義快捷按鈕屬性參數(shù)，然后保存。系統(tǒng)再次運(yùn)行將從數(shù)據(jù)庫中讀取COM口配置參數(shù)和快捷按鈕屬性參數(shù)，加載自動(dòng)跟蹤導(dǎo)播所用的“拾音單元與取景機(jī)位對應(yīng)表”配置文檔（config.mdb）。

1.2.2 系統(tǒng)主窗口模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)初始化結(jié)束后顯示主窗口。主窗口上可以進(jìn)行所有的導(dǎo)播操作。采用標(biāo)簽頁歸類放置功能模塊。平臺(tái)參數(shù)設(shè)置管理模塊單獨(dú)使用一個(gè)標(biāo)簽頁；自動(dòng)跟蹤導(dǎo)播模塊、手動(dòng)跟蹤導(dǎo)播模塊、音視頻矩陣切換控制模塊和攝像系統(tǒng)云臺(tái)控制模塊合用一個(gè)標(biāo)簽頁，每個(gè)模塊占據(jù)一塊窗口區(qū)域。將多功能模塊如此地設(shè)計(jì)在一個(gè)窗口中，目的是為了操作方便，無需反復(fù)切換窗口。窗口底部為狀態(tài)欄，在狀態(tài)欄及時(shí)、準(zhǔn)確地顯示導(dǎo)播平臺(tái)操作記錄和周邊被控制設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

1.3 軟件設(shè)計(jì)

1.3.1 軟件實(shí)現(xiàn)思路

本系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)分為：

①連接數(shù)據(jù)庫，讀取配置文檔，進(jìn)行系統(tǒng)初始化。

②進(jìn)入主窗口界面，進(jìn)行相應(yīng)視頻會(huì)議導(dǎo)播操作。

1.3.2 人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)為全中文圖形人機(jī)界面，界面友好，操作簡單，所有的功能只需用鼠標(biāo)點(diǎn)擊按鈕或者列表即可完成。

2.軟件設(shè)計(jì)調(diào)試與測試運(yùn)行

2.1 軟件設(shè)計(jì)調(diào)試

視頻會(huì)議系統(tǒng)包含眾多硬件設(shè)備，在軟件設(shè)計(jì)調(diào)試階段不可能隨時(shí)使用硬件設(shè)備，為了在設(shè)計(jì)調(diào)試時(shí)能有效模擬真實(shí)的硬件環(huán)境，可以在調(diào)試主機(jī)上擴(kuò)展COM口或安裝虛擬COM口軟件，COM口的數(shù)量和類型與實(shí)際硬件環(huán)境相同，參數(shù)配置也必須相同。調(diào)試時(shí)可以通過串口通信程序模擬硬件發(fā)送識別碼，也可以通過串口通信程序捕獲導(dǎo)播平臺(tái)發(fā)出的指令碼。通過對比捕獲的指令碼和配置文檔中的指令碼可以確定軟件設(shè)計(jì)調(diào)試的正確性。

2.2 軟件測試運(yùn)行

導(dǎo)播平臺(tái)系統(tǒng)的測試運(yùn)行要在實(shí)際的硬件環(huán)境中實(shí)施，要對平臺(tái)系統(tǒng)的所有功能模塊都進(jìn)行全面的測試，測試用例要全面覆蓋且具備典型性。

測試過程分為測試用例設(shè)計(jì)、執(zhí)行測試活動(dòng)、測試結(jié)果分析和測試評價(jià)。根據(jù)測試評價(jià)報(bào)告決定進(jìn)行系統(tǒng)試運(yùn)行。系統(tǒng)試運(yùn)行期間關(guān)注系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和易用性，如需變更則提出變更報(bào)告進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，然后再次測試運(yùn)行該系統(tǒng)。

3.系統(tǒng)疑難問題的分析

3.1 自動(dòng)導(dǎo)播的實(shí)現(xiàn)

自動(dòng)導(dǎo)播功能依賴于“拾音單元與取景機(jī)位對應(yīng)表”配置文檔（config.mdb）。配置文檔中定義了一個(gè)二維表，二維表存儲(chǔ)每一個(gè)拾音單元與取景機(jī)位的對應(yīng)關(guān)系，并對每個(gè)對應(yīng)關(guān)系列出導(dǎo)播指令。二維表字段包括：拾音單元序號、拾音單元描述、拾音單元識別碼（16進(jìn)制碼）、取景攝像機(jī)序號、取景攝像機(jī)描述、取景預(yù)置位、導(dǎo)播指令1（調(diào)取對應(yīng)取景機(jī)位）、導(dǎo)播指令2（視頻矩陣切換）和導(dǎo)播指令3（音頻矩陣切換）。

3.2 保證MODBUS通訊協(xié)議可靠通信的方法

導(dǎo)播平臺(tái)系統(tǒng)主機(jī)通過RS485COM接口與各攝像機(jī)串聯(lián)，系統(tǒng)發(fā)出指令中包含攝像機(jī)地址碼和取景預(yù)置位信息，指令在RS485總線上廣播，對應(yīng)攝像機(jī)在獲取指令后作相應(yīng)動(dòng)作。由于本視頻會(huì)議系統(tǒng)攝像機(jī)數(shù)量多，位置分散，總線線路較長，信號衰減較多，造成指令傳達(dá)失效的情況。經(jīng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，用系統(tǒng)重復(fù)兩次發(fā)出指令的方法可有效獲得可靠通信。

4.結(jié)束語

視頻會(huì)議導(dǎo)播平臺(tái)系統(tǒng)的核心功能是自動(dòng)和手動(dòng)導(dǎo)播。自動(dòng)導(dǎo)播功能提高了導(dǎo)播切換效率、更加及時(shí)地進(jìn)行導(dǎo)播；手動(dòng)導(dǎo)播功能增強(qiáng)了導(dǎo)播人員的自主性、豐富了導(dǎo)播的方式方法，最大限度地滿足了分會(huì)場的視頻需求。

該系統(tǒng)經(jīng)過多次視頻會(huì)議導(dǎo)播實(shí)戰(zhàn)運(yùn)行，證實(shí)系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、易用和高效，得到導(dǎo)播人員的一致認(rèn)可。