分布式远程多媒体会议控制系统的设计与实现

白 滔，李 波，李 珏,谭海波，曹 华

(贵州省气象信息中心，贵州 贵阳 550002)

0 引言

随着信息技术的发展，企业和机关事业单位越来越多地采用电视电话方式召开会议，这不仅提高工作效率，还可降低会议成本。传统的多媒体会议室一般通过部署会商终端等设备实现远程多媒体会议的召开，但一些大型企业和机关事业单位存在多个会议室、多套会议系统和多种远程会议召开模式，仅通过部署会商终端等设备无法满足会议需求。

首先，如果在每个会议室部署会商终端，当多个会议室同时召开不同会议时，则需要多名保障人员在每个会议室进行听会和会议控制，造成设备投入、人力成本高，易出现人为操作失误，而且会议控制模式受到会商终端功能的局限，不能任意切换和调用不同会议室的音视频信号。

其次，传统的远程多媒体会议室中的麦克风、摄像机、电脑是用不同的专用音频线、视频线直接连接到音箱、视频播放设备(大屏、投影、电视等)或会商终端，各类线缆的接口各不相同，且都有距离限制。当会议规模较大或需分部门参会时，要求将任意会议室的摄像机信号、电脑信号、音频信号或会商终端的输出信号切换至任意会议室的视频播放设备、音箱设备或会商终端的信号输入端口，此时需要根据会议对视音频信号的播放要求，重新连接每个参会会议室的各类线缆，造成人力成本偏高。每次召开会议均需要根据要求重新布线，耗时耗力，易出错，而且还常常无法实现。

因此急需一套满足复杂结构和多种会议场景，部署灵活，具有高扩展性，控制简单、不易出错的远程多媒体会议控制系统。

1 系统设计与实现

1.1 基本远程多媒体会议系统介绍

一个多媒体会议室一般由电视(或投影、或大屏)、音响、麦克风等设备组成，如果需要召开远程会议则需要增加摄像机和会商终端设备，即构成一个远程多媒体会议室，如图1所示。

图1 远程多媒体会议室结构示意图Fig.1 Structure of remote multimedia conference room

此情况下无法召开远程多媒体会议，因为还需将各个会议室通过网络(IP网络)进行互连，再配备MCU(Multi Control Unit,多点控制单元)、录播服务器、电视墙服务器等设备组成远程会议控制中心，通过MCU进行会议组建、召开和控制，这样即可建成一个基于IP网络的远程多媒体会议系统。但这种远程多媒体会议系统只能通过MCU进行会议控制，无法适用于某些较为复杂的多媒体会议室或远程结构比较复杂、会议控制场景繁多的情况。

1.2 远程多媒体会议控制系统的设计

省级常用的远程会议室有4个，其中会议室一和会议室二均有1套北京总部下发的会商设备(用于参加北京总部会议)和1套省级分部自建的省内会商设备(用于与省内市县部门开会)，会议室三和会议室四各有1套省级分部自建的省内会商设备。

以会议室一为例：会议室一有2台电视和1个拼接大屏用于播放视频、2台电脑播放幻灯片等数字信息、2套会商设备(2台高清会商终端、2台高清摄像机)、1套音响，如图2所示。

图2 会议室一设备连接示意图Fig.2 Equipment connection diagram of conference room I

会议室一主要有本地会议和远程会议两种会议场景，具体如下：

①场景一:本地会议，有多媒体演示发言。

该场景不召开和参加远程多媒体会议，仅用于召开本地多媒体会议，使用幻灯片进行发言。即图2中绿色连接箭头模式，麦克风输入声音直接通过音频设备传输给音响设备，电脑输出的数字信号直接传输给拼接大屏，摄像机输出的视频信号直接传输给电视。

②场景二:作为主会场组织召开省内会议、或作为分会场参加省内会议和北京总部会议。

该场景结合MCU会议控制平台，进行会议组建、召开及会议控制等。即图2中蓝色连接箭头模式，会议室一的麦克风、电脑和摄像机的信号经相关设备传输到会商终端；会商终端通过网络接收北京总部或省内分部的远程双流信号(摄像机视频信号为主流信号，电脑信号为辅流信号，简称为双流信号)和音频信号，传输给会议室一的视频播放设备和音响设备，即一台电视播放远端发送的视频信号，一台电视播放本会场摄像机信号，拼接大屏播放远端发送的电脑信号(数字幻灯片)，实现与北京总部或省内分部的双流互动。

省级其他3个会议室的设备连接和会议场景与会议室一基本相同。省级4个多媒体会议室分布在不同物理位置,再加上北京总部和省内市县分部发送的音频信号和双流信号的情况下，可以将北京总部和省内市县分部发来的双流信号任意切换到省级4个会议室任意一个视频播放设备上，同时可以将省级任意一个会议室的双流信号发送给北京总部和省内市县分部，省级4个会议室的双流信号也可以进行会议室间的任意切换，切换双流信号时声音信号同步联动切换。

在这种多会议室、结构复杂、会议场景需求繁多的情况下，省级多媒体会议室的现有设备和会控系统无法满足会议需求，这里采用分布式网络视频编/解码器解决此问题。

网络视频编/解码器是一种压缩、处理视频数据的专业网络传输设备，由视频压缩编解码器芯片、输入输出通道、网络接口、视频接口、RS485串行接口控制、协议接口控制、系统管理软件等构成，主要提供视频压缩或解压功能，完成图像数据的采集或复原等。关于网络视频编/解码器的具体工作原理在这里不作详述。

如何通过部署网络视频编/解码器对现有的多个远程多媒体会议室及会议控系统进行改造，以满足上述需求呢？具体设计如下：

在每个会议室的视频信号源设备后端加装网络视频编码器，即将摄像机、电脑和会商终端的视频信号输出端用视频线连接到网络视频编码器，网络视频编码器通过网线接入会议专用IP网络，网络视频编码器将前端设备的视频信号编码后，通过网口向会议专用网络广播。

在每个会议室的视频播放设备前端加装网络视频解码器，即将大屏、投影、电视和会商终端的视频信号输入端用视频线连接到网络视频解码器，网络视频解码器通过网线接入会议专用IP网络，网络视频解码器通过网络获取编码后的视频信号，并将其解码还原传输给视频播放设备进行播放。

网络视频编码器的信号发送分为主动发送和被动调用两种方式。主动发送方式即网络视频编码器将视频信号编码后主动向网络广播；被动调用方式即编码后不主动向网络中广播，而是等待网络视频解码器调用。同理，网络视频解码器的信号调用也分为主动调用和被动接收两种方式，主动调用方式即网络视频解码器主动获取相应网络视频编码器的视频编码信号；被动接收方式即网络视频解码器被动接收网络中发给自己的视频编码信号。

网络视频编/解码器安装完成后，需要对其进行参数设置，主要包括IP地址设置、视频信号的编/解码参数设置等。关于网络视频编/解码器的设置，还需注意以下几点：首先，需要根据整个会议系统提前规划设计IP地址，并对相关网络设备进行配置，形成相对独立的会议专用IP网络。其次，需要根据会议网络的复杂程度决定网络视频编/解码器的信号发送和接收方式。例如：网络相对简单或仅一个会议室，网络视频编码器可采用被动调用方式，网络视频解码器可采用主动调用方式；或网络视频编码器可采用主动发送方式，网络视频解码器可采用被动接收方式。如果会议室较多且分布在不同物理地点、网络结构比较复杂、存在跨网段和跨VLAN的情况时，就需要将网络视频编码器的信号发送方式设置为主动发送方式，将网络视频解码器的信号接收方式设置成主动调用方式。

分布式网络视频编/解码器的连接如图3所示。

图3 分布式网络视频编/解码器连接示意图Fig.3 Connection diagram of distributed network video codec

当所有的视频信号都经过编码传输到网络后，每个网络视频解码器又如何知道自己应该解码哪一路信号呢？这样就需要根据所选用的网络视频编/解码器的技术规格，结合会议需求定制开发一套会议控制软件。部署网络视频编/解码器后，能否充分发挥其功能和作用与会议控制软件密切相关，也是分布式远程多媒体会议控制系统实现的关键。

1.3 分布式远程多媒体会议控制系统的实现

分布式远程多媒体会议控制系统软件(以下简称“会控软件”)由视频信号切换软件、音频联动控制软件组成，主要实现各会议室多媒体会议设备的一键开关机、一键会议场景模式切换和音频联动功能。

1.3.1 一键开关机功能的实现 一键开关机功能主要通过安装网络电源时序控制器实现。

首先，将会议室的电视、投影、大屏、摄像机、会商终端、麦克风、音响、网络视频编/解码器、网络数字音频媒体矩阵等设备的电源接入网络电源时序控制器。

然后，在网络电源时序控制器上设置每个电源打开和关闭的顺序以及时间间隔等，用于控制每一个设备的供电，切记不能同时打开所有设备的电源，避免瞬间电流过大。

会议控制中心使用会控软件通过网络向某会议室的网络电源时序控制器发送开关机信号，网络电源时序控制器收到开关机信号后，按照设置好的顺序和时间间隔依次打开或关闭相应设备的电源。或通过会控软件直接发送开关机顺序及时间间隔，网络电源时序控制器按收到顺序信号和时间间隔依次打开或关闭相应设备的电源。一键开关机界面如图4所示。

图4 一键开关机界面Fig.4 One button on / off interface

需要注意的是，通过网络电源时序控制器控制电源的设备均需设置成加电开机状态，以便网络电源时序控制器打开相应设备电源时设备会自动开机。如果视频播放设备可以接入多个信号源时需预先设置开机默认的信号源，摄像机还需设置开机默认预设位。如果会议室使用的是投影幕布，需预先设置一键开机时幕布自动展开、一键关机时幕布自动收纳。

1.3.2 一键会议场景模式切换功能的实现 一键会议场景模式切换功能主要通过在每个会议室部署分布式网络视频编/解码器，以及在会议控制中心部署安装视频信号切换软件实现。

首先，在会议室的摄像机和会商终端的信号输出端前安装网络视频编码器，在视频播放设备和会商终端的信号输入端前安装网络视频解码器，每个网络视频编/解码器都有独立的IP地址，网络视频编码器将摄像机和会商终端的输出信号编码后通过网络向网络视频解码器传输，网络视频解码器收到编码的视频信号后进行解码传到后端的视频播放设备或会商终端的信号输入端。但是现在有多个会议室，各个会议室加起来有多个视频源信号和多个视频播放设备及会商设备，每个网络视频解码器又如何知道该从网络中获取哪一路编码后的视频信号进行解码呢？

这就需要根据网络视频编/解码器的控制方式将每个网络视频编/解码器作为输入/输出信号源写入视频信号切换软件，通过视频信号切换软件向网络视频解码器发送控制信号，告知网络视频解码器获取哪一路编码后的视频信号将其还原输出给视频播放设备或会商终端的信号输入端。这样就可以通过视频信号切换软件将不同会议室的任意摄像机或会商终端输出的视频信号及电脑信号传输给不同会议室的任意视频播放设备。但是有多路视频编码信号，一路一路控制十分复杂。

最后，在视频信号切换软件中将每个会议室的每一个会议场景进行模式定义，即将某个会议室的某一个会议场景所需使用的每一个视频播放设备的网络视频解码器所需获取的视频编码信号定义在一起，也就是该会议场景需要使用几个视频播放设备，每个视频播放设备播放哪一路视频信号，就将每一个视频播放设备的网络视频解码器从网络中获取的每一路视频编码信号组合定义在一起，使用几个视频播放设备就定义组合几路视频编码信号，形成一个会议场景模式。当在会控软件中点击该会议场景模式时，视频信号切换软件就会向该会议室所需使用的视频播放设备的网络视频解码器同时发送控制信号告知每个网络视频解码器应该获取哪一路视频编码信号，从而实现每个会议室每一个会议场景的一键模式切换，如图5所示。

图5 会议场景一键切换界面Fig.5 One key switch interface of conference scene

当会议场景模式一键切换功能实现后，还需要实现每个会议场景模式相应的音频信号的输入输出联动。

1.3.3 音频联动功能的实现 首先，每个会议室都有多个音频信号输入源(麦克风、会商终端输出的音频、电脑输出的音频)和多个音频播放设备(音响、会商终端的音频输入端等)。为了实现会议室会议场景模式切换时音频的联动切换，需在每个会议室部署一台网络数字音频媒体矩阵，将麦克风、音响和会商终端的每一路音频输入、输出信号均接入网络数字音频媒体矩阵。每个会议室的网络数字音频媒体矩阵又通过网络级联在一起，即可以将任意会议室任意一个音频输入信号传输给任意会议室的任意音频播放设备进行播放。

然后，在音频联动控制软件中根据每个会议室的每一个会议场景模式，将该会议场景模式所需要的一路或多路音频输入信号传输给一个或多个音频播放设备定义组合在一起，形成该会议场景模式相对应的音频联动模式。也就是在会控软件中点击某会议室的某个会议场景模式时，音频联动控制软件同时按照该会议场景模式相对应的音频联动模式向该会议室的网络数字音频媒体矩阵发送控制信号，告知网络数字音频媒体矩阵从网络中获取哪些路音频输入信号，以及每一路音频输入信号传输给哪些音频播放设备进行播放，这样即可实现音频联动功能。

2 结果与分析

通过采用分布式网络视频编/解码器，实现了多视频信号任意调用的复杂需求；通过部署网络电源时序控制器实现了一键开关机功能；通过视频信号切换软件实现了每个会议室、每一个会议场景的一键模式切换；通过网络数字音频媒体矩阵和音频联动控制软件实现了每个会议场景模式的音频联动。

分布式远程多媒体会议控制系统的实现，缩短了会议前的调试准备时间，有效降低了会议场景切换操作的繁琐程度。

3 结论

基于IP网络的分布式远程多媒体会议控制系统具有很大的灵活性和可扩展性，不受音视频信号传输距离的局限，理论上可以无限扩展。系统按照实际需求定制开发会议控制软件，根据各类会议场景需求定义相应的会议控制模式，实现不同会议室、不同会商系统、不同会议场景的远程一键式联动控制，解决了多会议室、多会商系统、多会议场景情况下的会议控制困难问题，减少了操作步骤，避免了人为错误，降低了会议控制难度和维护成本，有效保障了各类业务和行政会议的正常召开。