基于VC++和MODBUS通訊協議的視頻會議導播平臺的設計與實現

陳恒秋

【摘要】本文介紹了視頻會議導播平臺的需求、功能結構與模塊、 軟件設計調試與測試運行，總結了系統實現過程中的疑難問題。

【關鍵詞】VC++；MODBUS；視頻會議；導播平臺

0.引言

隨著互聯網速度的不斷提升，企業接入高寬帶的網絡成本不斷降低，網絡傳輸高可靠性，企業在辦公會議費用的高投入，而視頻會議系統的應用能給企業帶來經濟上、辦公效率方面明顯地改變。因此，大型企業（特別是業務在地域上分布很廣又很散的企業）對于視頻會議系統的建設與應用需求愈發高漲，對視頻會議系統應用的效果要求越來越高，視頻會議召開的頻度越來越高，會議規模也越來越大。對于大規模的視頻會議，議程中會有多人發言或多方討論，會議中不僅發言拾音要無縫轉接，發言人的圖像也要及時導播，甚至多人討論發言時更要及時、無縫、準確地導播。因此，視頻會議導播平臺的應用需求應運而生。導播人員通過導播平臺可以實現對發言人進行圖像自動跟蹤、手動跟蹤和圖像鎖定，對會場全景、主席臺巡航特寫和會場實況巡航直播等功能，極大的滿足視頻會議導播人員的導播需求。

1.系統設計

1.1 系統功能結構與模塊劃分

視頻會議導播平臺采用VC++6.0 + Micro-soft Access 2003集成SerialPort類作為開發平臺。導播平臺通過PC機COM口采集拾音單元識別碼，查詢、分析后，根據導播規則，從COM發出導播指令，指揮攝像系統、視頻矩陣、音頻矩陣作相應動作，從而實現音視頻自動（或手動）導播功能。導播人員可以根據會議議程靈活使用圖像鎖定或穿插會場全景、主席臺巡航特寫和會場實況巡航直播等方式來滿足分會場參會者視頻需求。

導播平臺具有攝像機云臺控制功能，可以在自動跟蹤導播時對圖像中目標人構圖進行微調，優化導播效果。

視頻會議導播平臺劃分為平臺參數設置管理、自動跟蹤導播、手動跟蹤導播、音視頻矩陣切換控制和攝像系統云臺控制共五個功能模塊。

平臺參數設置管理模塊包括分配COM口、配置COM口參數、管理自動跟蹤導播所用的發言單元與取景機位對應表、分配每個攝像機地址與通訊協議及波特率、定義手動跟蹤導播快捷按鈕和定義各種巡航導播快捷按鈕。

自動跟蹤導播模塊包括采集拾音單元識別碼、查詢對應表、分析查詢結果和發出導播指令。

手動跟蹤導播模塊包括選擇自動/手動/混合導播、圖像鎖定和調用手動跟蹤導播快捷指令。

音視頻矩陣切換控制模塊包括音頻矩陣切換控制和視頻矩陣切換控制。

攝像系統云臺控制模塊實現對每一個攝像機精準微調取景功能。

1.2 系統窗口設計

1.2.1 系統初始化

系統首次運行只掃描硬件COM口，列出可用的COM口。用戶此時可以分配COM口并配置端口參數，定義快捷按鈕屬性參數，然后保存。系統再次運行將從數據庫中讀取COM口配置參數和快捷按鈕屬性參數，加載自動跟蹤導播所用的“拾音單元與取景機位對應表”配置文檔（config.mdb）。

1.2.2 系統主窗口模塊設計

系統初始化結束后顯示主窗口。主窗口上可以進行所有的導播操作。采用標簽頁歸類放置功能模塊。平臺參數設置管理模塊單獨使用一個標簽頁；自動跟蹤導播模塊、手動跟蹤導播模塊、音視頻矩陣切換控制模塊和攝像系統云臺控制模塊合用一個標簽頁，每個模塊占據一塊窗口區域。將多功能模塊如此地設計在一個窗口中，目的是為了操作方便，無需反復切換窗口。窗口底部為狀態欄，在狀態欄及時、準確地顯示導播平臺操作記錄和周邊被控制設備的實時狀態。

1.3 軟件設計

1.3.1 軟件實現思路

本系統的軟件實現分為：

①連接數據庫，讀取配置文檔，進行系統初始化。

②進入主窗口界面，進行相應視頻會議導播操作。

1.3.2 人機交互界面設計

系統的界面設計為全中文圖形人機界面，界面友好，操作簡單，所有的功能只需用鼠標點擊按鈕或者列表即可完成。

2.軟件設計調試與測試運行

2.1 軟件設計調試

視頻會議系統包含眾多硬件設備，在軟件設計調試階段不可能隨時使用硬件設備，為了在設計調試時能有效模擬真實的硬件環境，可以在調試主機上擴展COM口或安裝虛擬COM口軟件，COM口的數量和類型與實際硬件環境相同，參數配置也必須相同。調試時可以通過串口通信程序模擬硬件發送識別碼，也可以通過串口通信程序捕獲導播平臺發出的指令碼。通過對比捕獲的指令碼和配置文檔中的指令碼可以確定軟件設計調試的正確性。

2.2 軟件測試運行

導播平臺系統的測試運行要在實際的硬件環境中實施，要對平臺系統的所有功能模塊都進行全面的測試，測試用例要全面覆蓋且具備典型性。

測試過程分為測試用例設計、執行測試活動、測試結果分析和測試評價。根據測試評價報告決定進行系統試運行。系統試運行期間關注系統的可靠性、穩定性和易用性，如需變更則提出變更報告進行設計變更，然后再次測試運行該系統。

3.系統疑難問題的分析

3.1 自動導播的實現

自動導播功能依賴于“拾音單元與取景機位對應表”配置文檔（config.mdb）。配置文檔中定義了一個二維表，二維表存儲每一個拾音單元與取景機位的對應關系，并對每個對應關系列出導播指令。二維表字段包括：拾音單元序號、拾音單元描述、拾音單元識別碼（16進制碼）、取景攝像機序號、取景攝像機描述、取景預置位、導播指令1（調取對應取景機位）、導播指令2（視頻矩陣切換）和導播指令3（音頻矩陣切換）。

3.2 保證MODBUS通訊協議可靠通信的方法

導播平臺系統主機通過RS485COM接口與各攝像機串聯，系統發出指令中包含攝像機地址碼和取景預置位信息，指令在RS485總線上廣播，對應攝像機在獲取指令后作相應動作。由于本視頻會議系統攝像機數量多，位置分散，總線線路較長，信號衰減較多，造成指令傳達失效的情況。經運行實驗，用系統重復兩次發出指令的方法可有效獲得可靠通信。

4.結束語

視頻會議導播平臺系統的核心功能是自動和手動導播。自動導播功能提高了導播切換效率、更加及時地進行導播；手動導播功能增強了導播人員的自主性、豐富了導播的方式方法，最大限度地滿足了分會場的視頻需求。

該系統經過多次視頻會議導播實戰運行，證實系統可靠、穩定、易用和高效，得到導播人員的一致認可。