高等院校高清视频直播系统的构建

王志献 薛宗珑 部洪超 薛瑞 叶红

【摘要】视频直播在高等院校中的发挥着越来越重要的作用，因此，构建一套适合学校需要的高清视频直播系统至关重要，本文介绍了利用组播技术和虚拟机技术构建校园高清视频直播系统的方法。

【关键词】高清 视频直播 构建

随着网络技术的快速发展，高等院校已经普遍实现了主干千兆百兆到桌面，甚至是万兆主干，千兆到桌面的高速网络。视频具有形象直观，表现力强，是其他媒体无法替代的。所以，利用先进的流媒体技术来开展网络视频教学，网络电视，视频会议等应用，具有非常大的实用价值，也是数字化校园建设不可或缺的组成部分。视频直播在教学中可以将教学名师的现场讲授传送到其他教室或和个人电脑终端，使更多人的不受空间的限制，却能一起听同一堂课。可以将学术报告通过视频直播，传送到千万个电脑终端，使更多的人，聆听专家的报告。

一、现状分析

我校在2004年购入一套商业化视频直播软件，但因为当时的技术水平限制，图像分辨率是标清，图像清晰度差，对网络要求高，运行不稳定。随着技术电子技术、网络技术和视频编码技术的发展，原有的系统已经远远不能满足新时代对图像清晰度的需要。所以急需一套图像清晰度高，能满足大带宽，高并发的适应学校需要的系统。

二、高清视频直播系统的构成

高清直播系统主要由视频采集端、编码器和视频服务器组成，如图1所示。

采集端有摄像机、话筒、视频切换台、调音台以及灯光等设备组成。摄像机拍摄到的图像信号，通过视频切换台，进行镜头的切换和选择，话筒采集到的音频信号送到调音台进行声音的混合和放大等处理。调音台输出的视频信号和调音台输出的音频信号一起送到编码器。编码器是一种将视频信号和音频信号转换为流媒体的软硬件设备，既有硬件的编码器，也有通过采集卡、电脑和相应的编码软件组成的编码器。相对来说，后一种方式更经济和灵活。编码器输出的流媒体数据流，通过网络推送到服务器，由服务器进行发布和为用户提供视频服务。用户通过服务器提供的链接就能看到直播现场的图像了。

三、高清视频直播系统的设备选型

摄像机应该配置3到4台，选用具有HD-SDI接口的专业摄像机，SDI是数字分量串行接口的首字母缩写，这种接口具有连接简单，传输距离远，图像质量好的优点。而HD-SDI接口是一种广播级的高清数字输入和输出端口，其中HD表示高清信号。HD-SDI接口采用同轴电缆，以BNC接口作为线缆标准，有效距离为100M。

视频切换台，我们选用了索尼公司的无线传播工作站AWS-750，它包括视频切换台、流媒体编码器、录像机、调音台、字幕机、遥控摄像机控制器并支持多个监视器。使用内部 SSD 可以录制长达十小时的视频和音频，创建图形元素并将其添加到图像中，控制连接的遥控 PTZ 摄像机（平移、俯仰和变焦），执行多种效果和划像以增强制作功能，并通过Internet即时串流输出。此外，还提供全功能六声道调音台，以制作独立的音频混合。

话筒我们选用了索尼公司的无线套装UWP-D11，具有性能稳定，音质好，传输距离远，而且具有LINE音频传输功能，简化了操作，方便了工作。

编码器采用具有HD-SDI接口的USB高清视频采集卡，笔记本电脑安装编码软件，来实现视音频信号到流媒体的转换。

四、服务器的安装和调试

本系统的安装和调试主要是编码器和服务器。服务器使用windows操作系统的主机上，安装虚拟化软件，我们采用的是Vmware。新建虚拟机打开新建虚拟机向导，配置类型类型选择“典型”，安装来源选择“稍后安装操作系统”。客户机操作系统选择Windows server 2008 x64。

然后点击自定义自定义硬件，内存和处理器，可以根据需要设置。这里我们内存设为2G，处理器设置为使用2个核心。点击确定，这样虚拟机就设置好了。

添加发布点。右键点击发布点，打开发布点添加向导，为发布点起一个名字，添加一个广播发布点，内容类型选择编码器。编码器URL填写Push：*，意思是编码器推流传递。这样服务器就设置完成了，等到编码器安装调试好以后，推送成功后，再运行公告向导，完成web页面的生成。

五、编码器的安装和调试

我们利用windows media编码器和windows media services配合完成高清视频的直播。在笔记本上安装USB高清视频采集卡的驱动程序，然后安装Windows media编码器，安装完成后，打开编码器，新建一个会话，选择广播实况事件。在设备选项选择视频采集卡和声卡，然后配置视频采集卡，根据需要调节图像分辨率和帧率，配置声卡，选择音频输入端口和调节输入信号的强弱。广播方法选择推送到服务器，在服务器和发布点填写视频服务器的IP地址和端口，以及发布点的名称。在编码选项里，根据需要选择视频的分辨率和编码的码率，点击完成，这样编码器就设置好了。

六、結语

这套高清视频直播系统经过2年多的使用，运行稳定，图像清晰，在学校110周年校庆、开学典礼、毕业典礼和各种学术报告会中发挥了重要作用。但它只支持微软的系统，不能在安卓手机和苹果手机上进行收看，具有一定的局限性。今后，我们会继续研究和探索，构建一套能够满足桌面和移动终端的高清视频直播系统，来更好地为学校的教学、科研服务。

参考文献：

[1]余英龙，张桂力.无限传播工作站在高清电视直播中的应用研究，新闻研究导刊[J]，2016，7（12）：37-38.

[2]孙文昌，张琳。基于组播技术的校园网高清电视直播系统，科学技术创新[J]，2016（27）：49-49.