高清視頻會(huì)議系統(tǒng)在高校中的應(yīng)用

宋志

（福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福州 350003）

高清視頻會(huì)議系統(tǒng)在高校中的應(yīng)用

宋志

（福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福州 350003）

隨著遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，其圖像質(zhì)量和系統(tǒng)功能得到不斷的完善，非常適合應(yīng)用于高校的遠(yuǎn)程視頻教學(xué)，從而有效地解決教學(xué)資源異地化帶來(lái)的障礙。福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院高清視頻互動(dòng)教學(xué)合作項(xiàng)目依托現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，采用視頻硬件系統(tǒng)與其他高校視頻系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)施視頻教學(xué)。在網(wǎng)絡(luò)上，系統(tǒng)采用內(nèi)網(wǎng)IP，通過(guò)NAT、Qos等技術(shù)保證系統(tǒng)所需的網(wǎng)絡(luò)帶寬。學(xué)院在實(shí)現(xiàn)兩岸教學(xué)的同時(shí)，還對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行擴(kuò)展，在“校企合作”、院選課等方面也得到了有效應(yīng)用。

視頻會(huì)議；MCU；雙流；視頻標(biāo)準(zhǔn)

0 引言

隨著信息技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用的逐步深入，越來(lái)越多的高校行政和教學(xué)工作引入了網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)技術(shù)。教學(xué)模式也在不斷地發(fā)生變化，由傳統(tǒng)的板書(shū)到現(xiàn)代化多媒體技術(shù)的運(yùn)用、頂崗實(shí)習(xí)、共享課程、MOOC建設(shè)等。而遠(yuǎn)程視頻系統(tǒng)的引入，可突破傳統(tǒng)時(shí)空和地域的限制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程交互式教學(xué)，引入大量其他高校和企業(yè)的優(yōu)質(zhì)資源，從而拓展教學(xué)思路，拓寬師生視野，提高教學(xué)質(zhì)量。

1 遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)的概念

1.1 系統(tǒng)定義

視頻會(huì)議系統(tǒng)[1]是指兩個(gè)或兩個(gè)以上不同地方的個(gè)人或群體，通過(guò)現(xiàn)有的各種電信通訊傳輸媒體，將人物的靜態(tài)動(dòng)態(tài)圖像、語(yǔ)音、文字、圖片等多種資料分送到各個(gè)用戶的計(jì)算機(jī)上，使得在地理上分散的用戶可以通過(guò)圖像、聲音等多種方式交流信息。

1.2 系統(tǒng)組成

視頻會(huì)議系統(tǒng)按照實(shí)現(xiàn)方式不同，可分為軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)。其中，軟件系統(tǒng)一般用于人數(shù)不多、功能簡(jiǎn)單的小型會(huì)議；硬件系統(tǒng)適合大規(guī)模的會(huì)場(chǎng)型會(huì)議，可通過(guò)大屏幕電視和投影機(jī)顯示各會(huì)場(chǎng)的影像和數(shù)據(jù)。對(duì)于硬件系統(tǒng)，一般包括終端設(shè)備、多點(diǎn)控制器（MCU）、傳輸網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)管理軟件和相關(guān)附件。

1.3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

1.3.1 視頻標(biāo)準(zhǔn)[2]及協(xié)議

國(guó)際電信聯(lián)盟ITU規(guī)范了音視頻通訊及其兼容性技術(shù)，制定了一些基本協(xié)議，規(guī)定了語(yǔ)音、視頻、數(shù)字信號(hào)的編碼格式，用戶控制模式等。ITU-T制定的適用于視頻會(huì)議的標(biāo)準(zhǔn)有：H.320協(xié)議、H. 323協(xié)議、H.324、SIP協(xié)議和H.264協(xié)議。其中H. 323協(xié)議為目前的主流協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，SIP協(xié)議是今后的發(fā)展趨勢(shì)，而H.264協(xié)議具有的低碼率、高質(zhì)量圖像、高容錯(cuò)能力、強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性使其成為目前最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)音視頻編解碼技術(shù)。

1.3.2 幀數(shù)、制式、分辨率

幀數(shù)就是在1秒鐘時(shí)間里傳輸?shù)膱D片的張數(shù)，用fps表示。在實(shí)際壓縮時(shí)，會(huì)采取各種算法減少數(shù)據(jù)的容量，其中I幀、P幀、B幀是最常見(jiàn)的。制式主要包括NTSC（正交平衡調(diào)幅制）和PAL（逐行倒像正交平衡調(diào)幅制），前者主要在美國(guó)、加拿大以及中國(guó)臺(tái)灣、韓國(guó)、菲律賓等國(guó)家使用，后者主要在中國(guó)、香港、中東地區(qū)和歐洲一帶使用。分辨率可分為圖像分辨率和物理分辨率，分辨率還可分為CIF、SIF和HDTV。其中CIF又可細(xì)分為QCIF，2CIF，4CIF（D1）；SIF又可細(xì)分為QSIF，2SIF，4SIF；HDTV也可分i和p兩種實(shí)現(xiàn)方式。

2 福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院系統(tǒng)需求

福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院高清視頻互動(dòng)教學(xué)合作項(xiàng)目主要是閩臺(tái)兩校依托高清視頻教學(xué)系統(tǒng)開(kāi)展兩岸師生遠(yuǎn)程面對(duì)面交流、師資共享、公共教學(xué)資源共享、科技項(xiàng)目咨詢與合作開(kāi)發(fā)，通過(guò)高清視頻教學(xué)系統(tǒng)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)跨躍海峽兩岸的異地遠(yuǎn)程視頻互動(dòng)教學(xué)。該項(xiàng)目是福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院與臺(tái)灣技職院校、企業(yè)開(kāi)展多層次、多形式合作，建立穩(wěn)定的校企合作關(guān)系的重要舉措，對(duì)推動(dòng)海峽兩岸教育的發(fā)展，開(kāi)展課堂教學(xué)研究活動(dòng)，拓展與臺(tái)資企業(yè)的合作等有著重要的意義。

2.1 功能需求

本項(xiàng)目建設(shè)遵循先進(jìn)性、實(shí)用性、集成性、可擴(kuò)展性、靈活性、安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性原則[3]。通過(guò)項(xiàng)目建設(shè)，視頻系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)清晰的圖像效果和逼真的聲音效果，給所有與會(huì)人員營(yíng)造一個(gè)良好的現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)氛圍，提高教學(xué)效率，降低各項(xiàng)成本，推進(jìn)教學(xué)信息化水平的提高。以下是各項(xiàng)具體要求。

（1）視頻。學(xué)院高清視頻系統(tǒng)需達(dá)到720PPAL制25幀/秒（NTSC制30幀/秒）、720PPAL制50幀/秒（NTSC制60幀/秒）和1080PPAL制25幀/秒（NTSC制30幀/秒）。

（2）音頻。音頻作為視頻會(huì)議系統(tǒng)的最基礎(chǔ)要求，必須達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境高清（20kHz以上）立體環(huán)繞聲效果，增強(qiáng)教學(xué)感受，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量。

（3）雙流。作為視頻教學(xué)的重要應(yīng)用，雙流成為視頻教學(xué)系統(tǒng)必不可少的會(huì)議功能。學(xué)院高清視頻遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)雙流必須支持XGA或以上分辨率，以清晰顯示雙流內(nèi)容。最好實(shí)現(xiàn)擁有將講師和講義內(nèi)容進(jìn)行合成，呈現(xiàn)給對(duì)端的效果。

（4）兼容性。由于本項(xiàng)目對(duì)接的其他高校現(xiàn)有主要產(chǎn)品為寶利通和騰博產(chǎn)品，所以本項(xiàng)目采購(gòu)的高清視頻遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)必須能同時(shí)與寶利通和騰博產(chǎn)品無(wú)縫兼容進(jìn)行遠(yuǎn)程教學(xué)。同時(shí)考慮到部分企業(yè)沒(méi)有購(gòu)置視頻系統(tǒng)，所以本系統(tǒng)必須提供軟件客戶端，通過(guò)安裝軟件客戶端可以與系統(tǒng)直接連接使用。

2.2 網(wǎng)絡(luò)需求

視頻系統(tǒng)運(yùn)行最好能使用獨(dú)立線路，如若合用校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)線路，可能需要考慮網(wǎng)絡(luò)出口設(shè)備設(shè)置是否支持、網(wǎng)絡(luò)帶寬是否夠用、網(wǎng)絡(luò)帶寬如何保證等因素。另外，涉及到與臺(tái)灣高校的網(wǎng)絡(luò)連接，不同的IPS的提供商提供的網(wǎng)絡(luò)線路性能也不盡相同。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的建設(shè)包含三套視頻設(shè)備，分別分布在學(xué)院的三個(gè)校區(qū)。其中兩套為分會(huì)場(chǎng)配置，所有設(shè)備固定安裝在多媒體教室，網(wǎng)絡(luò)線路單獨(dú)通過(guò)光纖直連各校區(qū)核心交換機(jī)，設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示。另外一套為主會(huì)場(chǎng)配置，采用移動(dòng)安裝模式，所有設(shè)備能方便地移動(dòng)到不同位置，供校區(qū)各個(gè)教室或者會(huì)議室使用。通過(guò)該系統(tǒng)的建設(shè)，可滿足點(diǎn)對(duì)點(diǎn)會(huì)議及多點(diǎn)連接的教學(xué)活動(dòng)和會(huì)議需求。

本系統(tǒng)設(shè)備包含：高清視頻會(huì)議終端（內(nèi)置MCU）、高清視頻會(huì)議終端、高清錄播服務(wù)器、高清攝像機(jī)、全向數(shù)字麥克風(fēng)、視頻會(huì)議專用移動(dòng)推車(chē)（含專用音響）、軟件視頻終端系統(tǒng)、視頻教學(xué)管理系統(tǒng)軟件、高清投影機(jī)、高清電視機(jī)等，可實(shí)現(xiàn)視頻的錄制及播放、直播等功能。

在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)上，本系統(tǒng)既需要在學(xué)院三個(gè)校區(qū)內(nèi)網(wǎng)之間運(yùn)行，也需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與臺(tái)灣高校進(jìn)行互聯(lián)教學(xué)，還需要與省內(nèi)企業(yè)進(jìn)行互動(dòng)，所以本系統(tǒng)設(shè)備使用學(xué)院內(nèi)網(wǎng)IP進(jìn)行架設(shè)。通過(guò)學(xué)院架設(shè)的深信服負(fù)載均衡設(shè)備設(shè)置端口映射，將內(nèi)網(wǎng)IP映射到互聯(lián)網(wǎng)IP進(jìn)行連接使用。同時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備上采用Qos技術(shù)[4]保證視頻會(huì)議系統(tǒng)所需的帶寬。

4 系統(tǒng)應(yīng)用

福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院在校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上通過(guò)該系統(tǒng)多次實(shí)現(xiàn)了與企業(yè)、臺(tái)灣高校的視頻會(huì)議和視頻教學(xué)活動(dòng)，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了跨校區(qū)的院選課程開(kāi)設(shè)。

4.1 為“閩臺(tái)班”兩岸異地教學(xué)提供平臺(tái)，開(kāi)創(chuàng)兩岸教學(xué)新模式

2008年，福建省陸續(xù)推出“校企”閩臺(tái)高校聯(lián)合培養(yǎng)人才項(xiàng)目。通過(guò)視頻會(huì)議系統(tǒng)的建立，福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)現(xiàn)了兩岸同步教學(xué)，兩岸師生可以隨時(shí)隨地開(kāi)展正常教學(xué)活動(dòng)，既擴(kuò)大了師生教學(xué)交流的參與面，也避免了兩岸師生頻繁奔波的辛苦，同時(shí)也節(jié)約了合作雙方的辦學(xué)費(fèi)用。通過(guò)本系統(tǒng)，臺(tái)灣圣約翰大學(xué)教授為福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生開(kāi)設(shè)了一門(mén)商務(wù)英語(yǔ)遠(yuǎn)程視頻課程，教學(xué)效果良好，課堂現(xiàn)場(chǎng)如圖2所示。借助本系統(tǒng)，福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院也多次與臺(tái)灣高校進(jìn)行視頻會(huì)議交流，圖3為學(xué)院與建國(guó)科技大學(xué)的視頻會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)。

圖1 分校區(qū)終端設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

圖2 圣約翰大學(xué)教師遠(yuǎn)程視頻授課現(xiàn)場(chǎng)

圖3 福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院與建國(guó)科大視頻會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)

4.2 拓寬“校企合作”交流渠道，促進(jìn)學(xué)校與企業(yè)的有效溝通

當(dāng)前，福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院正在大力開(kāi)展各種“校企合作”，如引企入校、工學(xué)交替、校企互動(dòng)、“訂單”式合作等。通過(guò)高清視頻教學(xué)系統(tǒng)，教師、學(xué)生、企業(yè)人員三方可以突破地域和時(shí)空的限制，快速有效地開(kāi)展各種交流活動(dòng)，在很大程度上推進(jìn)了“校企合作”的發(fā)展。

4.3 為跨校區(qū)開(kāi)設(shè)選修課提供可能，提高學(xué)院選修課的授課效率

通過(guò)視頻系統(tǒng)的應(yīng)用，福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)現(xiàn)了院選課的跨校區(qū)開(kāi)設(shè)，教師在一個(gè)校區(qū)授課，其他兩個(gè)校區(qū)的學(xué)生可以實(shí)時(shí)參與課堂，實(shí)現(xiàn)了一門(mén)課程針對(duì)全院學(xué)生開(kāi)放選擇，提高了教學(xué)資源的利用率。

當(dāng)然，本系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中也存在一些問(wèn)題，如網(wǎng)絡(luò)有時(shí)不夠穩(wěn)定、系統(tǒng)操作步驟繁雜、應(yīng)用推廣程度不夠等，這些都需要在未來(lái)的使用過(guò)程中逐步進(jìn)行調(diào)整和改善，以最大限度地發(fā)揮系統(tǒng)的功能。

5 結(jié)束語(yǔ)

高清視頻教學(xué)系統(tǒng)的建成，既可實(shí)現(xiàn)福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院“閩臺(tái)班”跨越海峽兩岸異地遠(yuǎn)程視頻互動(dòng)教學(xué)，又可搭建校企之間信息化交流平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)之間生產(chǎn)過(guò)程、工作流程等信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊曨l教學(xué)，還可用于教師對(duì)在企業(yè)實(shí)習(xí)的學(xué)生遠(yuǎn)程授課等，滿足了當(dāng)前高職教學(xué)中新的需求，給教學(xué)改革帶來(lái)新的突破。通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施，既為學(xué)院“閩臺(tái)合作”辦學(xué)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為“校企合作”的開(kāi)展搭建了信息化的平臺(tái)。

［1］劉衛(wèi)宇.視頻會(huì)議系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用［J］.電源技術(shù)應(yīng)用，2014（2）：413.

［2］朱繼鳴.視頻會(huì)議系統(tǒng)在政府行業(yè)中的應(yīng)用［J］.網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2014（2）：37-38.

［3］周慶嶺，渠國(guó)霞.高清視頻會(huì)議系統(tǒng)技術(shù)及組網(wǎng)應(yīng)用［J］.數(shù)據(jù)通信，2013（6）：1-5.

［4］李昭春.海南省氣象信息網(wǎng)絡(luò)IPQoS的實(shí)現(xiàn)［D］.北京.北京郵電大學(xué)，2011.

Application of High-definition VideoCon ference Systemin College

SONG Zhi
（Fujian Polytechnic of Information Technology，F(xiàn)uzhou 350003，China）

Remote videoconferencing systemtechnology has matured，and the image quality and systemfunction are constantly improving，soit is very suitable for remote videoteaching of college，soastoeffectively eliminatethe obstacles derived fromteaching resources allopatry.Fujian Polytechnic of Information Technology builds HD remote videosystem，the professor in Taiwan canteachthe students of FPIT facetoface，which make pointtopoint remote videointeractiveteaching acrossthe Strait cometrue.The project relies onthe existing network platform，jointing videohardware systems with videosystemof Taiwan universitiestorealize videoteaching.Inthe network，the systemuses internal network IP，by NAT，Qos and othertechnologytoensurethe required network bandwidth.Achieving cross-straitteaching，meanwhile，the college alsoextends systemapplications，and makes it useful inthe"school-enterprise cooperation"，elective courses and other aspects.

video conference;MCU;double current;video standard

TN919.8

A

1673-2022（2014）04-0051-03

2014－08－25

宋志（1979-），男，江西豐城人，講師，碩士，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。