可視化網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

懷智博+鄭祿+帖軍

摘要：為了更生動(dòng)、快速地進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)通訊的可交互性，跟上信息全球化發(fā)展的步伐。視頻通信隨著多媒體通信技術(shù)的進(jìn)一步變革，逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ缃恢斜夭豢缮俚姆绞?。旨在運(yùn)用當(dāng)前最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，結(jié)合最先進(jìn)的管理理念和現(xiàn)在大部分中小型企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及當(dāng)前視頻會(huì)議的市場(chǎng)情況，為各企業(yè)梳理信息化會(huì)議管理方法，并開(kāi)發(fā)出一套動(dòng)態(tài)交互、界面友好，人性化的適合中小型企業(yè)使用的視頻會(huì)議管理系統(tǒng)，完成視頻通話和企業(yè)信息化管理。為用戶營(yíng)造一個(gè)更加舒心、便捷的網(wǎng)絡(luò)會(huì)議的條件和環(huán)境。使其擺脫空間地域性，減少不必要時(shí)間損耗，節(jié)省管理成本，提升各行業(yè)效率。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)應(yīng)用：視頻會(huì)議

1概述

隨著信息化技術(shù)的發(fā)展及人類(lèi)精神和空間需求的提升，同時(shí)隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”理念的提出并執(zhí)行，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人們生活的各個(gè)方面。各中小型企業(yè)迫切渴望加快發(fā)展步伐，增多人與人之間的交流，各種會(huì)議越來(lái)越多，傳統(tǒng)的會(huì)議開(kāi)展及交流方式已越來(lái)越不能滿足現(xiàn)狀。規(guī)范的會(huì)議管理及超越面對(duì)面的交流已越來(lái)越重要，由此產(chǎn)生了對(duì)視頻會(huì)議的需求。視頻會(huì)議管理系統(tǒng)已成為現(xiàn)在各種企業(yè)發(fā)展的必備。

本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)旨在設(shè)計(jì)滿足中小型企業(yè)需求、以信息化為手段、以智能化為目標(biāo)的現(xiàn)代化視頻會(huì)議管理系統(tǒng)。并幫助參會(huì)人員或者管理人員更高效的完成會(huì)議的管理及會(huì)議的進(jìn)行，提高會(huì)議管理人員工作效率，降低工作量，促進(jìn)社會(huì)的信息化。使人們從忙碌的差旅奔波中解脫出來(lái)，減少了不必要的時(shí)間損耗，提升了各行業(yè)的溝通效率，節(jié)省了管理成本及差旅費(fèi)用的開(kāi)支。

2功能設(shè)計(jì)與分析

視頻模塊主要集中在可以進(jìn)行開(kāi)啟視頻會(huì)議或者邀請(qǐng)成員進(jìn)入視頻會(huì)議，這里可以實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的視頻會(huì)議和多對(duì)多的視頻會(huì)議同時(shí)還可以進(jìn)行文字交流。功能如下：

音視頻即時(shí)通訊：提供語(yǔ)音，視頻一對(duì)一.多對(duì)多的實(shí)時(shí)通訊，支持高清視頻和高質(zhì)量音視頻效果。

文字交流：支持多用戶之間的文字交流。參與會(huì)議的成員既可以進(jìn)行對(duì)所有人的公開(kāi)文字交流，也可發(fā)起與指定與會(huì)者之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)私密交流。

錄像：支持針對(duì)個(gè)人的音視頻錄制，整個(gè)視頻通話過(guò)程內(nèi)容的合成音視頻錄制以及集中服務(wù)保存錄制。

透明通道：提供客戶端，客戶端跟服務(wù)端之間的數(shù)據(jù)通訊能力

文件傳輸：支持客戶端之間，客戶端跟服務(wù)端之間的文件傳輸功能。在會(huì)議進(jìn)行過(guò)程中，用戶可以便捷地將某個(gè)文件實(shí)時(shí)傳送給全體參會(huì)者或指定人；可以對(duì)本地用戶上傳與下載的文件進(jìn)行管理；主席用戶可以及時(shí)清除會(huì)議中的傳輸文件。

動(dòng)態(tài)設(shè)置音視頻參數(shù)：提供音視頻參數(shù)設(shè)置的接口，可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)設(shè)置分辨率，碼率，幀率等視頻參數(shù)等。

電子白板：電子白板是由所有用戶共同維護(hù)的工作空間，在不改變?cè)瓉?lái)的會(huì)議文檔的條件下，用戶在當(dāng)前屏幕上顯示的會(huì)議文檔內(nèi)容進(jìn)行標(biāo)注或修改操作，系統(tǒng)將自動(dòng)保存將其標(biāo)注或修改后的部分保存為圖片，以便會(huì)后查閱。

3架構(gòu)設(shè)計(jì)

可視化網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是非常復(fù)雜的，涉及很多專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)處理方法，模塊間的邏輯聯(lián)系、數(shù)據(jù)聯(lián)系也非常密切，為了降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高軟件的開(kāi)發(fā)效率，節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間和維護(hù)成本，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)盡量保證高內(nèi)聚、低耦合。將系統(tǒng)分為以下三層，前端展示層，服務(wù)器層，數(shù)據(jù)庫(kù)層。

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)是一套不同于傳統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的技術(shù)架構(gòu)，可以簡(jiǎn)化且規(guī)范應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與部署，進(jìn)而提高可移植性、安全與再用價(jià)值，目前市場(chǎng)上使用的軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)大多數(shù)采用的是C/S架構(gòu)，需要在不同的客戶端安裝相對(duì)應(yīng)的軟件，在一定程度上增加了開(kāi)發(fā)和維護(hù)的成本。項(xiàng)目在充分利用服務(wù)器資源的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)和研發(fā)一套的視頻會(huì)議系統(tǒng)，減少不必要的投資，避免了多版本的軟件安裝，降低了大量的開(kāi)發(fā)和維護(hù)工作，并且擴(kuò)展后的系統(tǒng)具備跨平臺(tái)特性，可以實(shí)現(xiàn)瀏覽器和PC客戶端的視頻互通，也為未來(lái)的多客戶端視頻融合通信打下了基礎(chǔ)。

Web端采用了分層的架構(gòu)。Web端分為三個(gè)層，從高層到低層分別是Web顯示界面層、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層、接口層。具體分層如圖2所示。

4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1系統(tǒng)基本流程

基本流程如圖3所示。

4.2電子白板功能設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)

企業(yè)在進(jìn)行視頻會(huì)議的時(shí)候可能需要建立各類(lèi)數(shù)據(jù)的協(xié)同工作，以適應(yīng)需求。所以設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)電子白板功能，使得多用戶間實(shí)時(shí)共享想法。

4.2.1白板功能設(shè)計(jì)描述

設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)共享白板主要由三部分：用戶列表區(qū)，工具箱，白板區(qū)。用戶列表展示當(dāng)前在線會(huì)議的人員；工具箱為用戶提供各種畫(huà)筆顏色以及畫(huà)線、圓、矩形等各種圖形選擇；白板區(qū)為用戶提供一個(gè)操作空間。系統(tǒng)使用了WebRTC的繪圖板組件一作為對(duì)實(shí)時(shí)功能上獨(dú)立于文字聊天和音視頻組件，作為實(shí)時(shí)聊天的輔助，主要功能包括：顏色選擇，圖形選擇，進(jìn)行撤銷(xiāo)，并保證不同終端之間繪圖信息同步。繪圖組件對(duì)基本圖形繪制進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，并封裝了繪圖接口，以便根據(jù)不同需求擴(kuò)展。

4.2.2共享白板邏輯及實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)提供參會(huì)者共享白板進(jìn)行繪圖，參會(huì)者可以在白板區(qū)域繪圖，系統(tǒng)借助HTML提供的API在canvas上進(jìn)行繪圖，提供用戶使用的基本圖形有直線，矩形，圓形等基本圖形。繪圖信息流程圖如圖4。

消息流程為，用戶在終端A繪制圖形，瀏覽器得到繪圖參數(shù)信息，將繪圖信息封裝成JSON格式數(shù)據(jù)，將繪圖信息發(fā)送至服務(wù)器，服務(wù)器推送到其他業(yè)務(wù)服務(wù)器。

4.3音視頻壓縮涉及算法

在編解碼器的選擇上采用編碼效率較高、使用率較廣的H.264視頻編碼以及G.723.1語(yǔ)音編碼。其涉及核心技術(shù)有：幀間/幀內(nèi)預(yù)測(cè)，整數(shù)DCT變換，熵編碼，編碼流程如下：

幀間預(yù)測(cè)：在運(yùn)動(dòng)矢量不大的情況下，用前一幀對(duì)應(yīng)位置的像素來(lái)對(duì)當(dāng)前幀進(jìn)行預(yù)測(cè)

1）利用相鄰幀中的宏塊估計(jì)當(dāng)前幀中宏塊的相對(duì)位置移動(dòng)——運(yùn)動(dòng)估計(jì)

2）運(yùn)動(dòng)估計(jì)得到的圖像與原始圖像作差（即估計(jì)殘差）。然后將這個(gè)差值也傳送到解碼端，這樣就彌補(bǔ)了運(yùn)動(dòng)估計(jì)的不在——運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。

3）運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)結(jié)果的編碼。

運(yùn)動(dòng)估計(jì)思想：將圖像的每一幀分割成不相連的塊，然后對(duì)每一塊在前后幀中根據(jù)某種算法尋找最匹配的塊，即匹配塊。以下列出幾種塊匹配算法：

變換的精髓：把一個(gè)域內(nèi)看起來(lái)很大的信號(hào)變換到另一個(gè)只需少量數(shù)據(jù)就可以表達(dá)的域內(nèi)。圖像分為一個(gè)或幾個(gè)像條（片），一個(gè)像條分為若干個(gè)（宏）塊一基本處理單元4*4塊無(wú)乘法整數(shù)變換編碼算法，有效降低了編解碼的運(yùn)算量。

3結(jié)束語(yǔ)

為了更快捷地進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)通訊時(shí)的可交互性，在多媒體通信技術(shù)的發(fā)展和推動(dòng)下，視頻通信逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ缃恢斜夭豢缮俚姆绞健Ｒ曨l會(huì)議系統(tǒng)應(yīng)用已深入到各行各業(yè)，如政府、企事業(yè)、醫(yī)療、教育等領(lǐng)域。

本系統(tǒng)針對(duì)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)需求，分別在技術(shù)、管理、應(yīng)用等方面，通過(guò)產(chǎn)學(xué)結(jié)合的方式，已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)一個(gè)完整的視頻會(huì)議管理系統(tǒng)，能夠進(jìn)行視頻會(huì)議，改變了以前傳統(tǒng)模式中的各種弊端，使人們從忙碌的差旅奔波中解脫出來(lái)，減少了不必要的時(shí)間耗費(fèi)，提高了各行業(yè)的溝通效率，方便集中式管理，并且在管理成本及差旅費(fèi)用上為企事業(yè)節(jié)省了不少的開(kāi)支。