視頻會議在水利行業(yè)的應(yīng)用與展望

吳新榮，宗華麗，張　夏

（水利部海河水利委員會，天津　300170）

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視頻會議在水利行業(yè)的應(yīng)用與展望

吳新榮，宗華麗，張夏

（水利部海河水利委員會，天津300170）

摘 要：視頻會議是目前最先進的一種視訊技術(shù)，是為分布在異地的人們提供包括視頻、音頻、數(shù)據(jù)等多媒體全方位感知的如同面對面的討論環(huán)境，以其可以快速實現(xiàn)異地會商、提高工作效率及節(jié)約差旅費用等優(yōu)勢在水利行業(yè)得到廣泛應(yīng)用并有廣闊的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：視頻會議；異地會商；多媒體信息；水利

視頻會議最早是于1964年由美國貝爾實驗室研制出來的世界上第一臺可視電話機，可在一個模擬話路上傳送黑白靜止圖像。歷經(jīng)50多年通信傳輸、計算機網(wǎng)絡(luò)、終端編解碼等技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的視頻會議可以實現(xiàn)多點之間視頻、音頻、數(shù)據(jù)等多媒體信息的傳輸與交互。

1　視頻會議的優(yōu)點

概括起來，視頻會議具有以下三方面的優(yōu)點。

（1）節(jié)省經(jīng)費和時間，提高工作效率。我國地域遼闊，各行各業(yè)全國性大型會議將給單位造成大筆差旅費開銷，同時經(jīng)常出差也給參會者帶來很多不便。視頻會議不僅使與會者達到了參會目的，而且縮減了會議成本，同時節(jié)省了時間，提高了工作效率。

（2）選擇合適的與會代表，增加參會人數(shù)。由于工作忙、時間緊，最合適的與會代表往往無法參加需長途出差、費時太多的會議。另外，由于會議規(guī)?；蛘呓?jīng)費限制，很多會議需要控制參會代表人數(shù)。視頻會議可以選擇更合適的與會代表，同時也便于增加參會人數(shù)，更好地集思廣益。

（3）爭取時間，及時決策。在一些緊急場合，如防汛搶險、抗震救災(zāi)、戰(zhàn)地會議，利用視頻會議可以快速了解現(xiàn)場情況并進行緊急會商和方案制定，及時發(fā)布決策指揮命令。

2　視頻會議系統(tǒng)簡介

2.1系統(tǒng)組成

視頻會議需要采集、處理、傳輸、還原包括動態(tài)圖像、靜止圖像、數(shù)據(jù)文件、語音等多媒體信息，完成以上過程需要的硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)即為視頻會議系統(tǒng)。

根據(jù)設(shè)備配置視頻會議系統(tǒng)分為會議室型和桌面型兩種。本文所述為會議室型。

視頻會議系統(tǒng)主要由終端設(shè)備、MCU（多點控制單元）、計算機網(wǎng)絡(luò)（IP網(wǎng)絡(luò)）和傳輸信道四部分組成。其中，終端設(shè)備和MCU是視頻會議系統(tǒng)所特有的，計算機網(wǎng)絡(luò)和傳輸信道利用已有資源。

（1）終端設(shè)備。視頻會議系統(tǒng)的終端設(shè)備將視頻、音頻、數(shù)據(jù)、信令等各種信號進行采集、處理后組合成一路復合的數(shù)字碼流，再將它轉(zhuǎn)變?yōu)榕c網(wǎng)絡(luò)接口相兼容的、符合傳輸網(wǎng)絡(luò)所規(guī)定的信號格式送上信道進行傳輸。

終端設(shè)備主要包括攝像機、話筒（麥克風）、音箱（揚聲器）、編解碼器（也稱視頻會議終端）、計算機、顯示設(shè)備等，核心設(shè)備為編解碼器。其中，攝像機用于視頻信號的采集，視頻會議一般需要設(shè)置全景攝像機和特寫攝像機，按會議進程推送相應(yīng)視頻圖像；話筒用于音頻信號的采集，視頻會議主席臺位置一般設(shè)置2個話筒，其他位置設(shè)置1個話筒；音箱用于本地擴聲、對方音頻信號播放及多媒體重播；編解碼器主要是對視頻、音頻和數(shù)據(jù)信號進行壓縮和解壓縮，即編碼和解碼，另外還為各種輸入輸出設(shè)備、計算機網(wǎng)絡(luò)提供相應(yīng)接口；計算機用于發(fā)送雙流信號和安裝視頻會議系統(tǒng)軟件；顯視設(shè)備用于收看對方會場、投放本地會場的視頻信號和雙流信號，為了讓與會者了解會場名稱、會議狀態(tài)，可將這些指示信息疊加在視頻圖像上一起顯示。

（2）MCU。MCU是視頻會議系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，即對視頻會議中各會場的視頻、音頻、數(shù)據(jù)信號實現(xiàn)呼叫連接、分配和控制。

按照我國開會慣例，實現(xiàn)MCU的分配功能一般采取主、分會場控制模式，即主會場向所有分會場傳遞視頻、音頻和雙流，并通過MCU與任一分會場對話；主會場還可以將任意分會場的視頻、音頻和雙流以廣播的方式傳播到其他分會場。各分會場通過本地MCU還可將來自主會場的視頻、音頻和雙流轉(zhuǎn)播到下一級分會場。

（3）IP網(wǎng)絡(luò)。視頻會議絕大多數(shù)是在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)模淳W(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的協(xié)議為TCP/IP。

（4）傳輸信道。視頻會議的傳輸主要采用數(shù)字光纖、數(shù)字微波及衛(wèi)星3種信道，目前普遍采用的是光纖通信。

2.2水利行業(yè)視頻會議系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

水利部目前已完成全國范圍內(nèi)包括水利部機關(guān)、31個?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)）水利（水務(wù)）廳（局）、7個流域機構(gòu)的視頻會議系統(tǒng)改造，所有會場均配備了高清攝像頭和高清終端，隨時可召開全國范圍內(nèi)的高清視頻會議。

水利部視頻會議系統(tǒng)利用水利骨干網(wǎng)作為傳輸信道，選用H.323協(xié)議（用于局域網(wǎng)上的視頻會議標準協(xié)議），即視頻會議均在本單位的局域網(wǎng)上傳輸。水利部視頻會議系統(tǒng)拓撲及分會場典型結(jié)構(gòu)，如圖1—2所示。

圖1　水利部視頻會議系統(tǒng)

圖2　視頻會議系統(tǒng)分會場典型結(jié)構(gòu)

2.3關(guān)鍵技術(shù)

視頻會議具有綜合性、交互性和同步性等特征，因此需要將多媒體信息進行處理和控制，即編解碼和MCU兩種關(guān)鍵技術(shù)。

（1）編解碼技術(shù)。編解碼器主要完成對視頻、音頻、數(shù)據(jù)3種信息的壓縮和解壓處理，即將來自攝像機的模擬視頻信號經(jīng)亮色分離、模/數(shù)轉(zhuǎn)換形成數(shù)字視頻，再經(jīng)過CIF（公共中間格式）變換，然后進行編碼壓縮形成不均勻的數(shù)據(jù)流，通過緩沖存儲器對數(shù)據(jù)速率進行平滑，輸出恒定速率；將來自話筒的音頻信號，經(jīng)模/數(shù)變換和音頻壓縮編碼，與視頻壓縮編碼后的信號以及數(shù)據(jù)信號一起經(jīng)數(shù)字復接送入信道。

解碼器的工作過程與編碼器相反。經(jīng)解碼之后分為3個數(shù)據(jù)流，其中視頻信號經(jīng)解碼、CIF變換和模/數(shù)變換顯示在監(jiān)視器上；數(shù)據(jù)信號被送往專用的數(shù)據(jù)接收設(shè)備；音頻信號被送往音頻解碼電路，經(jīng)模/數(shù)變換、功放送往音響設(shè)備。

視頻會議中視頻信息量最大且處理最復雜，因此ITU（國際電信聯(lián)盟）和ISO（國際標準化組織）相繼推出H.261、H.263、H.264、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等一系列的視頻壓縮國際標準，其中H.264在數(shù)據(jù)壓縮、編碼效率、圖像質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性等方面超越了以往的標準并在視頻會議中得到廣泛應(yīng)用。

（2）MCU技術(shù)。MCU是一臺多媒體信息交換機，包括線路單元、視頻處理單元、音頻處理單元、數(shù)據(jù)處理單元和控制處理單元五部分。

MCU將各終端送來的信號進行分離，抽取出視頻、音頻、數(shù)據(jù)和信令，分別送到相應(yīng)的處理單元進行視頻切換、數(shù)據(jù)廣播、音頻混合或切換、會議控制、路由選擇、定時和呼叫處理，然后由復用器按標準格式組幀，經(jīng)IP網(wǎng)絡(luò)、傳輸信道送往相應(yīng)的終端設(shè)備。

3　視頻會議室的組成

3.1室內(nèi)裝修

影響視頻信息畫面質(zhì)量的一個重要因素是會場內(nèi)的景物和顏色，因此視頻會議室的室內(nèi)裝修對選材及色彩背景有特殊要求。墻壁應(yīng)采用吸音毯進行軟包裝，顏色宜使用米黃色。地面應(yīng)鋪地毯。頂上應(yīng)吊天花板，天花板要采用泡沫或纖維等吸音材料。窗戶應(yīng)密封并掛厚窗簾防止陽光直射，窗簾宜采用米黃色或淺黃色，不能用反光材料。采用木門并軟包。

3.2音響系統(tǒng)

視頻會議室的音響系統(tǒng)除了需要具有遠程視頻會議的功能（廣播型）外，還需作為普通會議室擴聲（討論型）使用。為了使視頻會議室有清晰的音響效果，需要采用回聲消除、降噪等技術(shù)。

3.3燈光系統(tǒng)

燈光系統(tǒng)是確保視頻會議達到良好效果的重要保證。視頻會議室燈光布置及平均照度要求應(yīng)按《會議電視會場系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》（GB50635-2010）進行設(shè)計。

3.4顯示系統(tǒng)

為了獲得逼真的臨場感、取得較好的開會效果，視頻會議室顯示系統(tǒng)的選擇與配置很重要。顯示系統(tǒng)的選擇需考慮屏幕尺寸和顯示技術(shù)2個因素。

屏幕尺寸需根據(jù)會場大小選擇。顯示技術(shù)，為了使會場的圖像更真實、自然、流暢，視頻會議目前普遍采用DLP（數(shù)字光處理）大屏拼接墻和LED液晶拼接屏。

4　視頻會議在水利行業(yè)的應(yīng)用

水利行業(yè)視頻會議系統(tǒng)自2000年開始建設(shè)并投入使用。直至目前，利用水利骨干傳輸網(wǎng)已經(jīng)建成包括國家防總、7個流域機構(gòu)和31個省（直轄市、自治區(qū)）的基于IP網(wǎng)絡(luò)、采用H.323協(xié)議的高清視頻會議系統(tǒng)。該系統(tǒng)視頻壓縮采用H.264、音頻壓縮采用G.722、雙流采用H.239等國際協(xié)議和標準，支持720P、1 080P高清模式。各流域機構(gòu)相繼建成至所屬管理局及管理處、省（直轄市、自治區(qū)）在轄區(qū)范圍內(nèi)也陸續(xù)建成至地市及縣的視頻會議系統(tǒng)。目前，水利行業(yè)不僅可以隨時召開全國范圍或區(qū)域范圍的視頻會議，而且還可以通過級聯(lián)的方式將上級單位的視頻會議轉(zhuǎn)播到下級。

水利行業(yè)視頻會議系統(tǒng)自建設(shè)以來不僅在防汛搶險救災(zāi)、指揮調(diào)度決策的危急關(guān)頭，還在防汛抗旱、水利工程建設(shè)、水資源管理、水利計劃財務(wù)等常規(guī)會議工作中發(fā)揮了重要作用，取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。

近期水利部舉辦的水利工程建設(shè)視頻會議，云南、廣東、浙江等省通過設(shè)備級聯(lián)將會議擴大到市縣級，其中云南參會人數(shù)1 475人，所有會場參會人數(shù)總計約1萬。

2013年8月，松花江流域發(fā)生大洪水。水利部部長陳雷利用水利部視頻會議系統(tǒng)多次與松花江防總、黑龍江、吉林兩省防汛抗旱指揮部進行異地會商，分析研究汛情和防洪工程運行情況，部署松花江流域防汛抗洪工作。

2007年6月14日，國家防總利用水利部視頻會議系統(tǒng)，成功舉辦了2007年軍地（永定河）聯(lián)合防汛演習。本次演習以永定河發(fā)生流域性洪水為背景，內(nèi)容包括天氣形勢預測分析、洪水預報、洪水調(diào)度、通信預警、蓄滯洪區(qū)運用、群眾轉(zhuǎn)移安置及工程搶險等方面。演習在國家防總設(shè)指揮中心，在海委，總參，北京、天津、河北三省市防辦設(shè)立指揮分中心。海委進行了屈家店樞紐調(diào)度環(huán)節(jié)的演習，并將部隊撤退、搶險、水上救生、應(yīng)急架橋、口門爆破等科目通過海委應(yīng)急移動衛(wèi)星車載系統(tǒng)傳到海委防汛會商室，然后通過水利部主會場對所有分會場進行了現(xiàn)場直播。國務(wù)院、水利部及有關(guān)部委領(lǐng)導在水利部會商室通過視頻會議系統(tǒng)，觀看了演習全過程。海委、京、津、冀三省市領(lǐng)導通過所在地的視頻會議系統(tǒng)，觀看了演習。視頻會議系統(tǒng)成為貫穿本次防汛演習的主要環(huán)節(jié)和必要手段，為演習提供了強有力的技術(shù)支撐和保障。

2003年淮河大水，水利部視頻會議系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用。7月2日晚，在防汛緊急關(guān)頭利用水利部視頻會議系統(tǒng)召開了水利部、淮河防總、安徽省防汛抗旱指揮部、王家壩大堤現(xiàn)場之間的視頻會議。由于及時了解、掌握了淮河流域降雨、水情、王家壩大堤的第一手資料，在經(jīng)多次會商、反復研究的前提下，有關(guān)部門慎重作出了7月3日凌晨啟用淮河蒙洼蓄洪區(qū)分洪的決定。

5　展望

隨著ITU和ISO新標準的不斷推出、移動智能終端的普及應(yīng)用和移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的拓展，視頻會議的發(fā)展主要體現(xiàn)在提高視頻圖像質(zhì)量和靈活易用2個方面。視頻圖像質(zhì)量與信道帶寬是互相制約的，怎樣在滿足信道帶寬約束的前提下取得更好的圖像質(zhì)量一直是視頻會議技術(shù)追求的目標。目前，已有視頻會議設(shè)備廠商采用H.264SVC（可分級編碼）技術(shù)，即網(wǎng)絡(luò)丟包補償技術(shù)，在2 Mbps網(wǎng)絡(luò)帶寬傳輸1 080 P 60 fps全高清、超流暢的視頻圖像。繼H.264之后，ITU于2013年推出新的視頻編碼標準H.265，即HEVC（高效率視頻編碼）。H.265的核心目標是在H.264的基礎(chǔ)上將壓縮效率提高一倍，即在保證相同視頻圖像質(zhì)量的前提下，視頻流碼率下降50%，因此有望在512 Kbps帶寬下實現(xiàn)1 080 P 30 fps視頻傳輸。由于H.265旨在把高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)視頻帶到低帶寬的網(wǎng)絡(luò)中，這也就意味著，我們的智能手機、平板電腦等終端將通過移動互聯(lián)網(wǎng)能夠靈活地隨時隨地加入到視頻會議中。

6　結(jié)語

隨著微電子技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的發(fā)展，視頻會議在水利行業(yè)得到了迅速普及和應(yīng)用，但還存在以下兩方面的不足：①缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標準。目前，視訊技術(shù)發(fā)展很快，新的終端產(chǎn)品不斷投放市場。而視頻會議系統(tǒng)是多種設(shè)備的集成，單個產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)先并不能達到好的收視效果，這就要求行業(yè)主管部門盡快制定框架性的建設(shè)標準，對項目建設(shè)時設(shè)備選型的兼容性、一致性等提出具體要求。②缺乏專業(yè)、穩(wěn)定的技術(shù)隊伍。視頻會議系統(tǒng)包括終端視像和音響、MCU控制、IP網(wǎng)絡(luò)及通信傳輸四部分，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都將導致會議不能正常進行，這就要求技術(shù)人員不僅要熟練操作各種設(shè)備及軟件，還要準確判斷故障原因以盡快恢復使用。因此，應(yīng)加強對視頻會議技術(shù)人員的業(yè)務(wù)培訓，建立專業(yè)、穩(wěn)定的技術(shù)隊伍。

參考文獻

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中圖分類號：TN948.63

文獻標識碼：B

文章編號：1004-7328（2016）01-0059-04

DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2016.01.021

收稿日期：2015—11—10

作者簡介：吳新榮（1965—），女，高級工程師，主要從事水利通信及水利信息化工作。