视频会议音视频采集模块的设计与实现
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说明：
摘 要
随着信息技术事业迅猛发展,传统的表达方式和信息传输方式早已经不能满足人们的社会需求。视频会议和可视电话等一系列新的多媒体技术应运而生. 视频会议系统综合了多媒体技术、计算机技术及端-端网络技术,与Internet、使用者构成一个有机整体,三者之间既相互联系又相互影响,既需要合理有效地利用网络资源以满足视频会议需要,同时应采用拥塞控制,以避免大流量多媒体传输对其他Internet 应用的影响.其中,以多媒体技术为首.而说到视频会议中的多媒体技术,音视频采集当然是首当其冲的. 在多媒体处理中存在数据源与媒体的类型多样性、音视频同步、适应不同用户硬件配置等技术要求 ,而DirectShow的体系结构能有效解决这些问题。本文介绍了一种用USB摄像头来采集音视频数据,利用 DirectShow SDK,完成音视频数据的捕捉及实时回放和压缩存储系统。
关键词：视频会议，多媒体技术，多样性，音视频捕捉，音视频同步
ABSTRACT
With the rapid development in the information technology cause, traditional expression manner and information transmission manner are no more content to the people and social needs. The Internet video conference and Video Phone technology emerges as the times require. The multimedia technology, computer technology and point-to-point network technology is important to the desktop video conference system. The network, the users and the video conference system builds up an organic integer. It must meet there requirements of users by making use of the network resource effectively. At the same time it must avoid the multimedia streams’ impaction with congestion control algorithm, which led to multimedia technology. Talking about videoconferencing and multimedia technology, audio video collection is the first to bear the brunt. Multimedia processing in the presence of data sources and types of media diversity, audio video synchronization, and hardware configuration adapted to different users, such as technical requirements, and the Direct Show architecture to be effective in addressing these problems. This article presents a collection of audio video data to use USB video-catching machine using Direct Show SDK, complete audio and video data capture and real-time repeat compressed storage systems.
Key words: Video conferencing, multimedia technology, diversity, audio & video capture, audio & video synchronization
前 言
随着硬件性能的大幅度提升，IP技术的飞速发展和INTERNET/INTRANET的全球性蔓延，基于IP的与介质无关的视频会议系统已成为方向。这种趋势是具有革命性的。以往的视频会议系统因为太强的专用性(设备，线路，软件)和高昂的费用所以只能在企业内部使用，而视频会议系统因为与介质无关，正被广泛应用到INTRANET/EXTRANET/INTERNET，为大的机构组织召开内部会议、与外围合作伙伴沟通等方面提供了条件。而且，由于IP的开放性，为视频会议的作用有可能迅速扩展到各类终端用户。首先，视频会议可以让地处天南海北的人“坐”在一起开会，为我们的交流打破了空间的限制，使得很多从前不可能的事变成可能。其次，视频会议提供了电话会议无法提供的交流的质量和效率。因此视频会议在远程教育、远程医疗和企事业单位的内部交流等方面已经有了一定的应用。但是传统的视频会议也存在很多不足。首先，视频会议很难支持视频，音频之外的其他形式信息的通信，比如图形、文字信息；其次，视频会议中一般支持的结点比较少，而且一般都是“一对一”或者“一对多”的形式，信息交互的自由性有很大的限制。这些不足都是我们要在全互联视频会议原型系统中要解决的问题。多点全互联视频会议的研究对今后多媒体通信技术的发展和应用都有很重要的意义。
同时在视频会议系统发展的这几十年中，音视频的发展起着不可替代的作用。这也就说明音视频采集模块在视频会议系统中的意义非凡，它是确保视频会议系统正常工作的必要条件，这也就代表我们研究它的意义非凡。
本文通过对视频会议国际标准、相关协议和关键技术的研究，给出给出视频会议系统音视频采集模块的总体设计与实现方案。为使用视频会议系统的用户提供良好的音视频。
1. 本文主要对以下内容进行了研究：
视频会议国际标准H.323的研究。研究H.323视频会议系统的拓扑结构、系统逻辑结构、终端结构。
视频会议系统的软件结构研究。研究系统的整体框架和功能模块层次结构，研究各组成部分的集成方法，使各部分工作既相互独立，又相互配合，提高整体软件的开发和应用效率。
系统良好的开放性和硬件无关性研究。系统可安装在与网络连接的任意一台微机上，用户可根据微机的具体情况和应用情况进行使用。
研究视频、音频采集技术，为用户提供高质量的视频、音频信号。
2．所作工作：
对现有产品和开发工具分析、实验，进行前期方案选择、论证。
运用DirectShow技术，基于Visual Basic 6.0的DirectDraw编程实现预定目的。
本文一共分为四个主要章节，具体内容如下安排：
第一章 视频会议概述。主要概述视频会议系统的情况，视频会议系统概念、发展情况和发展方向。以及研究视频会议系统和其音视频采集模块的重要性，本文研究的主要内容和所做工作。
第二章 音视频采集模块的研究与应用。主要介绍音视频发展的历史与现状，通过对音视频发展历史的介绍让我们了解音视频编码的各项技术，以及这些编码技术在视频会议系统中的应用。
第三章 音视频采集模块的设计。主要讨论该如何设计与实现这次的音视频采集模块，包括实现模块的需求分析、视频模块的设计与编程实现、音频模块的设计与编程实现 ，音视频同步等问题。
前 言1
第一章视频会议概述3
1.1 视频会议系统概念3
1.2 视频会议的发展3
第二章 音视频采集模块的研究与应用6
2.1视频编码技术的历史和现状6
2.2 MPEG系列标准7
2.2.1 MPEG简介7
2.2.2 MPEG视频压缩的特点8
2.2.3 MPEG视频流的分层结构及参数8
2.2.4 视频会议原型系统中视频编码、压缩技术的应用10
2.3 语音编码技术的历史和现状11
2.4 音频信息相关技术的研究与应用13
2.4.1 音频信号编码方法简介13
2.4.2 音频编码的国际标准15
第三章 音视频采集模块的设计16
3.1 视频会议音视频采集模块的需求分析16
3.2 视频模块的设计18
3.2.1 设计18
3.2.2 编程实现19
3.3音频子系统设计23
3.3.1 设计23
3.3.2 语音的采集与回放23
3.4 视音频同步研究24
3.5 音视频采集模块的性能分析25
结论、讨论和建议27
致 谢28
参考文献29
毕业设计小结30
参考文献：
1．陆启明.DirectShow开发指南.清华大学出版社.2003
2．陆启明.DirectShow实务精选.科学出版社,北京科海电子出版社.2004
3．温小明,吴志刚.基于DirectShow的MPEG-4视频传输系统的研究与实现. 东华大学计算机学院
作者点评：
本课题是为了实现一个基于PC的视频会议系统的音视频模块，我们的音视频系统可以和白板很好地配合，实现基本的视频会议需求。目前，我们在多台计算机.上成功的实现了视频会议系统音视频的捕捉和回放，为视频会议系统的用户提供了质量良好的音视频。
关于音视频采集的具体实现，我们己经在前面的章节中进行了详细的介绍；在编程思想上，我们采用广泛流行的DirectShow处理方法，因为它对视频会议的音视频采集有良好的支持，通过基于DirectShow的编程，音视频采集所作的音视频捕获，音视频编码，音视频压缩和音视频回放功能都能够轻松搞定，从而为视频会议系统的用户提供质量良好的音视频。
当今的音视频采集手段和方法日新月异，Direct show技术是目前流行的音视频采集技术，通过对DirectShow的掌握，我们可以轻松的实现音视频采集的各个环节。
通过对视频会议音视频采集模块的研究，我们可以得到一些启示：
视频会议在过去的几十年到现在一直不断大的向前发展，是和音视频采集和编码的技术紧密联系的。像现在H.264标准的提出，将给视频会议系统带来长足的发展，我们可以想象为了的视频会议必将以高清视频呈现在用户面前。
但我们的问题也随之而来，我们的音视频采集的手段和方法是不是也会随之发展和进步呢？
答案是肯定的。随着音视频技术的长足进步，音视频采集的手段和方法将比以往丰富的多。我想主要集中在过得更高质量的音视频方面。视频以高清作为基本的输入和输出方式。而音频则以DTS为基本的输入和输出方式。
视频会议系统实现了人与人之间的相互交流，使人们之间的协同工作变得更加容易，视频/音频信息的传送，大大增加了人们的感知，表达了丰富的信息，共享白板功能的完善和扩展，使得协作编辑得以实现。因此，在视频会议的基础上我们可以进一步构造一个计算机协同工作的环境，实现远程计算机多媒体教学、远程多媒体购物等，这将是一个更具内涵的研究领域。