高质量的视频会议

【摘 要】自二十世纪九十年代以来，信息技术革命正在深刻地改变传统的信息传送手段和体系。视频会议技术的出现和发展，逐渐改变了人类的社会活动方式。对于一些紧急性会议，视频会议在争取时间，及时商讨决策、及时取得重要信息等方面，都具有明显的优越性。大力发展和使用视频会议这一先进工具，它将产生不可估量的社会效益和经济效益。

【关键词】视频会议；压缩；多点控制

一、视频会议发展的一些现状

视讯传输的基本模块是视频终端和视频终端的服务控制中心，联系方式为E1、ISDN或IP等通信传输网络。

1.视频终端介绍

视频终端备有实时摄录设备，把录下的模拟视音频信号送给视音频压缩及传输编码器，经压缩和传输编码后，通过E1、ISDN或IP等传输信道传送给视讯系统控制中心或远端视频终端。视讯系统控制中心可以选择收到的任何一路视音频信息以广播方式再以同样的过程传递给视频终端，也可以根据视频终端的需要而安排任何两点之间的信息交流。这是一个概念上的模式，其重要而突出的一点是可视的、实时的信息交流。

2.多点控制单元（MCU）

多点控制单元也叫多点会议控制器，英文名为Multi Control Unit，简称MCU。MCU是多点视频会议系统的关键设备，它的作用相当于一个交换机的作用，它将来自各会议场点的信息流，经过同步分离后，抽取出音频、视频、数据等信息和信令，再将各会议场点的信息和信令，送入同一种处理模块，完成相应的音频混合或切换，视频混合或切换，数据广播和路由选择，定时和会议控制等过程，最后将各会议场点所需的各种信息重新组合起来，送往各相应的终端系统设备。

MCU完成的控制功能主要有以下几个方面：

①组织、管理全网视频终端的联络或分组联络；

②控制人员可选择相关视频终端的任意一路视频源向全网其它站点传送；

③控制人员可任意选择相关视频终端的图像、语音向全网其它站点传送；

④控制人员可在控制室内观察各视频终端的图像信号，并可对视频终端各摄像机或云台进行远距离遥控，全面了解和调整各个视频终端的情况；

⑤各级MCU都可以直接对下级MCU进行控制，各级MCU也可以独立工作；

⑥MCU可根据需要提供多个端口，由各端口级联至下一MCU或视频终端终端设备；

只需一台工作站即可管理所有MCU，实现对所有视频终端的控制。

二、基于MCU控制的视频及音频传输新处理方法

1.基于时间局部性及空间局部性的原理介绍

我们可以大胆地借鉴存储器访问的时间局部性和空间局部性：

存储器访问的时间局部性： 一旦一个存储单元被访问了，则在不久的将来，它可能再次被访问；

存储器访问的空间局部性： 一旦一个存储单元被访问，那么它附近的单元也很有可能在不久的将来被访问。

根据我们对生活中视频会议的观察及了解我们可以相应地得到视频会议中音频信息的时间局部性及视频信息的空间局部性。

音频信息的时间局部性：一个人最近说过的字或词语（音频信息）很有可能在最近的时间内再次说出。

视频信息的空间局部性：一个人的视频信息在最近一段时间内很有可能会不变或者仅仅做少量的移动处理，尤其在视频会议环境里空间环境信息等改动很少。

2.MCU控制的具体实现

1）音频信息处理

根据上面的原理，首先我们应当为每个MCU设置相应的一定容量的存储器以存储最近传送出去和接收到的音频信息（这些信息以字或词为单位），并且设置相应的标志以在适当的时候能够查找并直接取出这些音频信息。

当视频会议开始时，由于每个MCU的存储单元中很少有已经存储好的音频文件，因而需要经过一小段时间的常规处理过程，即通过压缩技术及常规的网络传输将音频文件传输到需要的接收端的MCU及其存储器，并保存在发送端的MCU存储器中，在视频会议过程中保证接收端和发送端的MCU存储器内容一致。

经过一小段时间后，由于已经存储了相当容量的音频信息，因而当再次传输音频信息时，可以首先在发送端的MCU存储器中检查是否有该音频信息，检查过程可以通过相应的软件完成（如今的音频识别软件足以根据声音频率等信息判断同一个人说的两个字是否一样）。

①如果该音频文件在发送端的MCU存储器中，则可认为“命中”。这样由于发送端和接受端的MCU存储器内容一致，便不再需要在网络中传输整个音频文件，而只需传送相应的标识（传输内容很小）让接收端MCU能够正确地判断出音频文件在本地存储器中的具置。这样在网络中便不需要传输该音频文件，而只需通过接受到发送者的标识信息便可以直接在本地进行音频文件的处理。大大降低了网络的通信量。

②如果该音频文件不在发送端的MCU存储器中，则可认为“命中失败”，这时不仅需要通过常规网络传输将这个音频文件写入发送端和接收端的MCU存储器中然后进行处理，而且必要的时候还需要进行MCU存储器中音频文件的替换操作，可以用软件的方法实现类似“LRU算法”的替换算法。这样可以实时更新MCU存储器的内容防止“命中失败”的概率明显增加。

2）视频信息处理

根据上面关于视频信息空间局部性的原理，首先我们根据视频会议具体情况借助软件将视频信息划分为几个相对部分以方便后面的处理（如分为基本上不会变化的背景视频信息，及变化较大的人物信息等）。

当视频会议开始时，首先我们将初始视频信息传送到需要的接收端的MCU及其存储器，并保存在发送端的MCU存储器中。在视频会议进行过程中保证接收端和发送端的MCU存储器内容一致。

初始视频会议信息传送结束后，视频会议进行过程中，通过相应的视频信息检测软件检测视频信息的变化。

①如果在一个相当短的时间dt（可认为是预先设置好的视频信息传输时间间隔）后发送端的视频信息没有变化，那么可以不用再传输视频信息，接收端自动保持视频信息不变；

②如果在这段时间dt后发送端的视频信息变化很小，则可以通过相应的方法只发送很短的几条语句给接收端，然后接收端的视频信息检测软件相应地能知道这些语句代表的视频变化的信息，这样接收端也能处理并得到正确的视频信息；

③如果在这段时间dt后发送端的视频信息变化很大，则只能按照常规的视频信息压缩技术及网络传输将视频信息发送到接收端的MCU及其存储器中，并保存在发送端的MCU存储器中。

第①②种情况可以看做“命中”，此时网络中几乎没有多少传输量；第③种情况可以看做“命中失败”，此时网络中的传输量跟常规传输方式没什么区别。由于本文提到的视频传输局部性，在具体的视频会议中“命中”概率很有可能达到甚至超过90%，这样便能显著降低网络传输量。有效地控制延时和信息拥塞地问题。

3.该方法的优点及有待改进之处

首先这个方法创新性地将视频会议中的信息传输联系到存储器访问的时间局部性和空间局部性，通过给MCU设置一定容量的存储器及相应的软件控制，很好地在理论上解释了这个方法的合理性以及应用在具体视频会议上所带来的优越性。这个方法并不像现今流行的多媒体信息处理技术，是一个很有创意的思想，希望能为将来解决视频会议中网络拥塞和网络延时的问题起到真正的作用。

参考文献：

[1]隆益民. 远程视频会议系统的构建.网络安全技术与应用（刊物）.2006.

[2]贾世杰. 视频会议中视频传输相关技术的研究与实现. 大连海事大学. 2005.

[3]李达兴. 基于IP网络的视频会议系统的研究与实现. 华南理工大学. 2005.

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