王克甫，隋洪毅

（1．河南工程學(xué)院 電氣信息工程系，河南 新鄭451191；2．河南工程學(xué)院 經(jīng)濟(jì)貿(mào)易系，河南 新鄭451191）

音視頻會(huì)議系統(tǒng)是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的虛擬會(huì)議，使在地理上分散的用戶可以共聚一處，通過(guò)圖形、聲音等多種方式交流信息，支持人們遠(yuǎn)距離進(jìn)行實(shí)時(shí)信息交流與共享、開展協(xié)同工作的應(yīng)用系統(tǒng)。音視頻會(huì)議極大地方便了協(xié)作成員之間真實(shí)、直觀的交流，對(duì)于遠(yuǎn)程教學(xué)和會(huì)議也有著舉足輕重的作用。光纖通信技術(shù)以其通信容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、信號(hào)串?dāng)_小、保密性能好、抗電磁干擾、傳輸質(zhì)量佳等多重優(yōu)勢(shì)在通信領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。本文介紹了結(jié)合光纖通信技術(shù)和音視頻處理技術(shù)，成功搭建某醫(yī)院手術(shù)室（以下簡(jiǎn)稱A地）與某大廈會(huì)場(chǎng)（以下簡(jiǎn)稱B地）之間的遠(yuǎn)程音視頻會(huì)議系統(tǒng)。

1 光纖傳輸原理及特性

1．1 光纖的傳輸原理

光獨(dú)立傳播定理認(rèn)為，從不同光源發(fā)出的光線，以不同的方向通過(guò)介質(zhì)某點(diǎn)，各光線彼此互不影響。光的直線傳播和折射、反射定律認(rèn)為，光在各向同性的均勻介質(zhì)（折射率n不變）中按直線傳播。光在傳播中遇到不同介質(zhì)的光滑界面時(shí)，會(huì)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。光纖使用光脈沖沿光線路傳輸信息，以替代使用電脈沖沿電纜傳輸信息。在系統(tǒng)的一端是發(fā)射機(jī)，是信息到光纖線路的起始點(diǎn)。發(fā)射機(jī)接收到的已編碼電子脈沖信息來(lái)自于銅線電纜，然后將信息處理并轉(zhuǎn)換成等效的編碼光脈沖。使用發(fā)光二極管或產(chǎn)生光脈沖，同時(shí)采用透鏡，將光脈沖集中到光纖介質(zhì)，使光脈沖沿線路在光纖介質(zhì)中傳輸。由內(nèi)部全反射原理可知，光脈沖很容易沿光纖線路運(yùn)動(dòng)，光纖內(nèi)部全反射原理說(shuō)明了當(dāng)入射角超過(guò)臨界值時(shí)，光就不能從玻璃中溢出；相反，光纖會(huì)反射回玻璃內(nèi)。應(yīng)用這一原理制作光纖的多芯電纜，使得以光脈沖形式沿光線路傳輸信息成為可能。

1．2 光纖的傳輸特性

光纖傳輸具有衰減小、頻帶寬、抗干擾性強(qiáng)、安全性能高、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，所以在長(zhǎng)距離傳輸和特殊環(huán)境等方面具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。光纖傳輸中的載波是光波，光波是頻率極高的電磁波，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比電波通訊中所使用的頻率高，所以不受干擾。且光纖采用的玻璃材質(zhì)，不導(dǎo)電，不會(huì)因斷路、雷擊等原因產(chǎn)生火花，因此安全性強(qiáng)，在易燃，易爆等場(chǎng)合特別適用。

1．3 光纖線路的選擇

考慮到A地B地距離為25 km左右，而且是臨時(shí)需要，決定采用某公司架設(shè)的備用通信光纖線路。此光纖為玻璃纖芯和玻璃包層光纖（通常稱為SCS光纖，即石英包層的石英光纖），相比其他類型的光纖，其性能最好，切實(shí)符合此次系統(tǒng)建立的需要。

2 系統(tǒng)的建立

2．1 系統(tǒng)原理

本系統(tǒng)首先對(duì)多路音頻、視頻信號(hào)進(jìn)行采集，接著利用現(xiàn)成的設(shè)備進(jìn)行音視頻信號(hào)的處理，以提高聲音和畫面的質(zhì)量，然后對(duì)音視頻信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、錄制、保存，最后通過(guò)控制主機(jī)，利用光端機(jī)進(jìn)行光纖通信，實(shí)現(xiàn)兩地的信號(hào)互傳。從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程會(huì)議的信息互動(dòng)。系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

2．2 系統(tǒng)中央控制室的建立

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，將中控室分為兩部分，音頻部分和視頻部分。這里僅選擇A地展開。B地的中央控制室建立方法與A地類似。

由于為臨時(shí)搭建需要，選擇A地離手術(shù)室現(xiàn)場(chǎng)較近的房間建立中控室。

音頻部分：為方便起見，兩個(gè)手術(shù)室分別采用一部無(wú)線耳麥，另預(yù)留一部備用。放置兩個(gè)大功率音響，接收通過(guò)光纖通信、音頻處理過(guò)的B地會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)的聲音。先將三部無(wú)線設(shè)備進(jìn)行頻率設(shè)定，以防止相互竄擾影響，然后用同軸電纜將無(wú)線接收機(jī)與中控室內(nèi)音頻處理設(shè)備相連接，將大功率音響與調(diào)音臺(tái)相連接，音頻處理設(shè)備包括均衡器、移頻器、功放、調(diào)音臺(tái)、音頻切換矩陣等。另在中控室內(nèi)設(shè)立如圖2所示的A地音頻設(shè)備連接簡(jiǎn)圖。臨時(shí)主持臺(tái)，考慮到距離等因素，采用有線話筒進(jìn)行音頻采集，直接將話筒用同軸電纜連接至音頻處理設(shè)備即可。簡(jiǎn)單的設(shè)備連接圖如圖2所示。

圖2 A地音頻設(shè)備連接簡(jiǎn)圖

視頻部分：A地手術(shù)室現(xiàn)場(chǎng)需要采集的視頻路數(shù)較多，包括兩路手術(shù)室現(xiàn)場(chǎng)攝像信號(hào)，兩路B超信號(hào)，兩路X光CT信號(hào)，兩路胃鏡信號(hào)，一路中控室主持臺(tái)攝像信號(hào)。由于距離較近，直接采用同軸電纜與視頻處理設(shè)備相連接。視頻處理設(shè)備包括視頻分割器、視頻切換矩陣、硬盤錄像機(jī)等。另在兩手術(shù)室內(nèi)分別放置一臺(tái)大屏幕LCD顯示器，以對(duì)B地會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)視頻信號(hào)和A地手術(shù)室內(nèi)醫(yī)療設(shè)備輸出的視頻信號(hào)進(jìn)行多畫面顯示。中控室內(nèi)放置一臺(tái)PC機(jī)，兩臺(tái)大屏幕LCD顯示器，以對(duì)需要監(jiān)控的視頻進(jìn)行多畫面顯示監(jiān)控。簡(jiǎn)單的設(shè)備連接圖如圖3所示。

圖3 A地視頻設(shè)備連接簡(jiǎn)圖

3 系統(tǒng)調(diào)試

3．1 通信光纖的調(diào)試

施工過(guò)程中請(qǐng)某公司相關(guān)工程人員接通了兩條A地與B地之間的通信光纖。一條應(yīng)用于系統(tǒng)，另一條備用。經(jīng)過(guò)儀器測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其中一條通信光纖損耗較小，約為12．6 dB，通信質(zhì)量較高，因此選擇此條線路，另外一條損耗約為13．2 dB，備用。

3．2 音頻部分調(diào)試

分別在A地和B地安排工程人員，首先調(diào)試無(wú)線耳麥設(shè)備，調(diào)節(jié)音頻處理設(shè)備各相關(guān)按鍵或旋鈕，測(cè)試調(diào)音臺(tái)音量控制情況和音頻監(jiān)聽效果，選擇測(cè)試過(guò)程中效果較好的設(shè)備，效果稍差的設(shè)備備用。然后用類似的方法調(diào)試有線話筒設(shè)備。

3．3 視頻部分調(diào)試

類似音頻調(diào)試部分。由于視頻路數(shù)較多，而且醫(yī)療設(shè)備影像對(duì)視頻質(zhì)量要求較高，在用同軸電纜連接各設(shè)備時(shí)要確保BNC視頻接頭焊接規(guī)范，接觸良好。要逐一對(duì)各路視頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)試，確保其視頻效果最好。另外，調(diào)試的過(guò)程中測(cè)試硬盤錄像機(jī)及其他各視頻處理設(shè)備的好壞，例如視頻切換矩陣，要把所有視頻信號(hào)都要切換測(cè)試。對(duì)所用大屏幕LCD顯示器要進(jìn)行多畫面顯示測(cè)試。而且，可配合調(diào)試好的音頻設(shè)備，在A地與B地間測(cè)試音視頻信號(hào)同時(shí)傳輸?shù)男Ч?，確保遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)效果最佳。

另外，需要注意調(diào)試過(guò)程中每一個(gè)音頻或視頻接口處要確保有效連接，如果出現(xiàn)音視頻均很難達(dá)到預(yù)期的情況，要重新對(duì)每一個(gè)設(shè)備環(huán)節(jié)認(rèn)真檢查，最后取得進(jìn)展。

4 結(jié) 論

從應(yīng)用的效果來(lái)看，臨時(shí)搭建的遠(yuǎn)程互動(dòng)會(huì)議系統(tǒng)能夠完全滿足此次會(huì)議的音頻、視頻的傳輸、共享、實(shí)時(shí)監(jiān)控、隨機(jī)保存等需要，為會(huì)議的圓滿召開奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］ 沈其聰，李有根．通信系統(tǒng)教程［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007．

［2］ 石順祥，王學(xué)恩，劉勁松．物理光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)（第二版）［M］．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008．