一种视频源合成器的设计和实现

姜秀红，徐 晗，李广喆，王金宇，孙小芙

（1.国网吉林省电力有限公司信息通信公司，吉林 长春 130000；2.中国移动吉林有限公司网络部网络管理中心，吉林 长春 130000）

0 引 言

随着图像处理水平的提高和现代通信技术的发展，视频会议成为电网系统日常沟通的工具之一。使用视频会议系统召开会议，不仅能及时贯彻落实中央精神、部署各级工作任务，更能在应急抢险、处突维稳等关键时刻发挥效用。这种方式有效地解决了时间、地域受限的问题，实现不同地理位置之间的音视频数据的交流与共享[1]。目前为止，视频会议技术在中国已经有超过十年的应用。用户对视频会议质量的要求越来越高，参会人员对于观感的要求也越来越高。因此，保证视频会议正常召开的同时满足参会人员的观感需求，成为通信运维保障人员的关键任务[2]。

1 电力视频会议系统运维现状

国网公司视频会议系统从原来省/市共10个分会场升级至目前省/市（县）共93个分会场。在召开会议时，只有省公司作为主会场可以观看各分会场的图像画面。各地市公司、直属单位及县公司均作为分会场，在会议中只能观看省公司主席端的画面。

目前，国网吉林省电力有限公司视频会议在会议期间主会场观看轮巡画面时，需在会前调试阶段进行会场轮巡顺序设定，会议期间需对会场数量会进行调整。在使用会议终端进行轮巡各分会场画面时，如分会场出现紧急情况，需将其从轮巡中踢出，此过程需延时数秒，同时轮巡画面会停顿一段时间。会议期间，直属单位和县公司使用华为一体化终端参加会议，市公司使用行政会议系统参加会议。市公司、直属单位及县公司同为分会场。直属单位作为参会单位，只能观看主会场视频画面，地市公司无法直接观看所管辖县公司分会场画面，即无法及时进行管理，影响省公司轮询画面效果。

针对该情况，技术支持团队进行资料查阅和现场调研，分析了人员操作不熟练、设备老旧功能不全、服务器处理速度慢、机房环境差、多点控制器（Multipoint Control Unit，MCU）无法输出多路合成视频等多种因素对同时实现会场轮询和故障实时处置的影响[3-4]，结果表明，MCU仅支持终端申请主席状态时将各会场画面按顺序送到终端中，选择单独观看某一个会场，则轮询停止；若为每个单位配置双终端，一个用来轮询、一个用来观看会场情况，则会造成资源的浪费。因此，需要设计一种视频源合成器，将各分会场画面合成一路后输出到显示器[5]，通过该路视频进行会场轮询，主会场利用主席权限可对参会单位进行调整。该合成器可以有效解决MCU缺少单独输出合成视频源的配套装置的问题。

2 视频源合成器的设计

本文根据视频会议目前的需求设计一种视频源合成器。该合成器可以采集MCU中的多路视频信号进行相关处理，合成一路视频信号再进行压缩存储后进行显示，设计过程如下。

2.1 模块设计

根据需求，为解决多个视频源合成一个完整视频的问题，按照模块化设计理念进行功能模块设计，如图1所示。首先是输入输出接口模块，输入接口与MCU相连，因此设定为网络接口，输出接口采用视频接口，核心功能模块有视频采集模块、视频存储控制模块、视频处理模块、通信模块及数模转换模块。设计采用现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）单板进行程序编辑后输出，利用FPGA内部存储器保证视频输出的完整性，并充分利用FPGA的高速并行性保证视频输出的实时性，实现图像的合成和拼接[6]。

图1 视频源合成器模块化设计图

2.2 视频源合成器外形结构设计

根据现有视频会议系统设备接口类型、机柜尺寸、电源情况，设计符合要求的结构。该合成器为盒子状，如图2所示，包含1路CVBS和1路DVI视频接口。DVI口可以输出VGA，YPbPr，DVI，HDMI制式图像，提供1路RJ-45自适应网口，通过交换机与MCU相连，作为视频码流的输入接口，另有一路电源接口。

图2 视频源合成器外部图

2.3 效果验证

将视频源合成器同时与MCU和视频矩阵相连，由操作人员控制视频矩阵将视频源合成器输出的视频送到显示器。这样可以将分会场图像合成一路并在主会场进行轮询观看，同时，利用终端主席申请单独观看某一单位进行图像调节，成功地解决了画面轮询和故障处理不能同时进行的问题。

3 实验结果及分析

视频源合成器加工成实体后进行使用验证。通过对使用前后的对比发现，会场轮询和故障处置可同时进行，提升了参会者的感官体验，改善效果明显。

对使用视频源合成器的情况进行进一步探索发现，改变预编程中合成视频源数量设定后将其应用在地市分会场，解决了地市公司无法直接观看所管辖县公司分会场画面即无法及时进行管理的问题，提高了会议保障水平。

4 结 语

本文对视频会议系统非主席控制情况下无法轮询的现状进行了优化研究，设计出一种视频源合成器，工具材料简单，安装调试方便，成本低、见效快，提升了参会者的感官体验，方便了视频会议运维人员保障工作，提升了会议保障人员的技术能力和会场参会质量，使会场轮询和画面调整不再冲突，方便地市公司对县公司进行管理，保证了电网视频会议信号传输的有效性，为会议提供了更优质的信号。