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摘要：貴廣網(wǎng)絡在廣電智能機頂盒平臺上研發(fā)了一款視訊軟件，并適配USB攝像頭，滿足了業(yè)務需要，為貴廣網(wǎng)絡向社會拓展視訊業(yè)務提供了有力的支撐，并節(jié)約了寶貴的資金。

關(guān)鍵詞：智能機頂盒；會議電視軟件APK；五級視頻會議模式；USB攝像頭；ARM芯片；分辨率

1智能機頂盒會議電視軟件APK的需求

貴廣網(wǎng)絡向社會提供的省、市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村的五級視頻會議模式（圖1），較好地滿足了社會各階層對高清視頻的服務需求。省委組織部時代前沿專題報告會、新時代大講堂、遠程醫(yī)療、雪亮工程等一大批會議電視業(yè)務也隨之發(fā)展，會議電視終端的需求也大幅增加。在視頻終端設(shè)備的選型部署上，對于省、市、縣可以采用各級的專業(yè)終端部署，鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村級的需求數(shù)量較大，采用專業(yè)終端進行部署不僅成本較大，而且由于村級用戶的實際情況，專業(yè)設(shè)備使用上會產(chǎn)生諸多的困難，不適合村級會場的實際應用。需要基于智能機頂盒的視頻客戶端研發(fā)一款會議電視通訊軟件APK，搭配USB攝像頭，使用機頂盒遙控器就可以參會，這款軟件在視頻效果、成本、實施和維護等方面都是最佳的方案，易于向社會大規(guī)模推廣。

2基于機頂盒的視頻會議軟硬件開發(fā)

針對市場的需求，貴廣網(wǎng)絡于2016年開始了基于機頂盒的會議電視軟件APK的研發(fā)，歷經(jīng)三個階段，最后完善運用。

2.1機頂盒研發(fā)初期階段（APK軟編軟解）

隨著視頻技術(shù)的不斷發(fā)展，基于ARM芯片的智能機頂盒發(fā)展迅猛，貴州廣電基于ARM芯片技術(shù)研發(fā)了一款安卓系統(tǒng)的智能機頂盒，該款機頂盒無論在成本、技術(shù)和運用上都可以廣泛地部署在農(nóng)村。在智能機頂盒上研發(fā)一款視頻會議APK軟件，外掛適配選型的USB攝像頭作鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村級會議及視頻業(yè)務使用，將極大地節(jié)約成本，滿足各項視頻業(yè)務的需要。經(jīng)過不斷研究適配，終于完成第一版的視頻通信軟件，此軟件基于開源手機版的視頻會議軟件進行開發(fā)，采用視頻軟編碼和機頂盒播放軟件進行解碼，所以只支持通過機頂盒的CPU進行編碼和解碼，由于機頂盒的芯片同智能手機相比能力差距較大，只能勉強達到720p分辨率，但幀率較低，480p的分辨率運行較為流暢，但是在TV大屏上480p的畫質(zhì)顯然不能達到需求，且通過普通USB攝像頭，圖像質(zhì)量、色彩、亮度都欠佳，聲音效果較差。

2.2智能機頂盒視頻軟件研發(fā)第二階段（硬編軟解）

由于初期研發(fā)的視頻會議軟件利用機頂盒CPU軟編軟解，視頻效果僅達720p6~10幀/s，圖像會產(chǎn)生不流暢、延遲抖動，動作不連貫等各種問題，雖然經(jīng)過多次修改，仍較難達到市場運用的目標。經(jīng)過技術(shù)分析，要想獲得較好的效果，需直接驅(qū)動機頂盒硬件芯片進行編碼，才能在最大程度上發(fā)揮機頂盒的性能。采用機頂盒芯片編解碼，需在會議軟件APK中對部分參數(shù)進行調(diào)整，特別是控制機頂盒芯片進行編碼，圖2是各關(guān)鍵參數(shù)的調(diào)整，這是正式硬件編碼的準備工作。編解碼的處理過程如下。（1）增設(shè)使用MediaFoundation，因為其硬件編解碼能力符合APK使用需要；MediaFoundation硬件編碼器采用異步模型。（2）由于很多攝像頭輸出的是YUV、RGB24，需要進行轉(zhuǎn)碼，使用libyuv開源庫調(diào)用CoTaskMemFree進行內(nèi)存釋放。（3）要解鎖硬件編碼器，需設(shè)置屬性MF_TRANSFORM_ASYNC_UNLOCK為TRUE，將硬件編碼器的輸入視頻格式設(shè)置為MFVideoFormat_NV12。（4）為了保證高清視頻的質(zhì)量，需要設(shè)置相應參數(shù)為高質(zhì)量。（5）為了設(shè)置低時延，需要設(shè)置CODECAPI_AVLowLatencyMode屬性為VARIANT_TRUE。（6）初始化事件生成器，由于硬件編碼是異步的，因此我們需要獲取異步事件，必須要先初始化異步事件生成器。（7）發(fā)送兩個初始化消息給MFT。經(jīng)過再次研發(fā)，廣電精靈智能機頂盒的視頻會議軟件通過直接驅(qū)動Mstar9380芯片進行圖像的編解碼，最終能夠達到編碼13幀，解碼20幀以上的效果，整體體驗有大幅度的提升，經(jīng)過這次的調(diào)整，通話體驗效果經(jīng)過多方試用，基本得到了用戶的初步認可，具備開展集客業(yè)務的條件，但是需要使用市面上價位較高的攝像頭，攝像頭對使用環(huán)境要求高，否則難以聽清楚對方的講話。

2.3機頂盒研發(fā)第三階段（硬編硬解階段）

經(jīng)過初期和第二階段不斷地摸索、研究，我們發(fā)現(xiàn)第二階段研發(fā)的視頻會議軟件的編解碼的幀率和分辨率主要是受MSTAR9380CPU的利用率限制，如果使用ARMMALI-450MP23DGPU芯片來編碼和解碼時，會使CPU利用率提高，導致幀率很難提升，影響視頻的效果。經(jīng)過與攝像頭生產(chǎn)廠家的技術(shù)分析討論，技術(shù)上認為通過用攝像頭芯片實現(xiàn)視頻編碼，用廣電精靈智能機頂盒的CPU芯片做視頻解碼，能降低CPU，從而提升整體視頻效果。但是市場銷售的USB攝像頭，都不具備編碼能力，基本都是為桌面設(shè)計的，顯著的特點是大廣角、自動聚焦、帶全向麥克風；而基于電視的視頻會議，一般距離電視會在3m左右，采用為桌面設(shè)計的攝像頭，會導致聚焦不準確，3m外的人像顯得較小，專業(yè)性不夠。考慮到村級房間的光照水平，采用低流明的定焦攝像頭，只通過電視機亮度就能正常工作，大大提升成像素質(zhì)。定制成一款具備視頻編碼能力的攝像頭，在軟件上進行修改后利用了攝像頭的編碼能力，機頂盒芯片只用來解碼，大大降低了機頂盒CPU利用率，從而使視頻效果上升到了720p30幀，且圖像非常的穩(wěn)定流暢，接近專業(yè)終端的效果。機頂盒搭配上USB攝像頭，直接成本只有專業(yè)終端幾十分之一，而且從使用上、維護上體現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢，使得搭配機頂盒方案的視頻會議方案形成了省、市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村、家庭的六級方案，直接比市場上的競爭對手多了村和家庭的互動方案，成為業(yè)務推廣的殺手锏。另外，聲音上采用了攝像頭定制搭配的定向麥克風，聲音品質(zhì)也得到了大幅度提升，基本不受環(huán)境影響。根據(jù)各種實際的業(yè)務需求，還可以更改鏡頭的角度，以滿足近距離工作的需求，同時根據(jù)不同的環(huán)境，可以提供不帶麥克風的USB攝像頭，方便外接USB麥克風，提升專業(yè)級別的音視頻效果。考慮到未來的機頂盒終端數(shù)量巨大，如果全部以機頂盒作為會議終端參會將占用大量的系統(tǒng)資源，為了系統(tǒng)資源的合理利用，讓資源用在最需要的地方，在研發(fā)視頻會議軟件的第三階段，根據(jù)任務需求，新研發(fā)了觀看會議視頻直播的功能，讓機頂盒終端在不占用會議系統(tǒng)資源的情況下參加會議，并能在需要會議互動的時候一鍵參與互動對話。此外，在視頻會議軟件方面，優(yōu)化程序為多線程編碼和封包，大幅提升程序處理效率。優(yōu)化編解碼算法，提供多種編解碼方式，以適應多種平臺的需求。經(jīng)過多次的測試和調(diào)整，視頻會議APK適配了多款高清攝像頭，通過高清攝像頭芯片進行視頻編碼，機頂盒芯片進行解碼，可以使視頻編解碼都達到720p30幀的效果，根據(jù)不同的場景使用不同的攝像頭和麥克風，完全能適應各種環(huán)境下對會議終端的需求。

3總結(jié)

通過不斷的研發(fā)、測試，解決了基于廣電智能機頂盒平臺的APK軟件視頻卡頓和音、視頻不同步的問題，達到了專業(yè)終端的技術(shù)要求，滿足了貴廣網(wǎng)絡高速發(fā)展的視訊業(yè)務的需要，滿足了廣大鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村級的終端參會交流的需要，為貴廣網(wǎng)絡向社會拓展視訊業(yè)務提供了有力的支撐，并節(jié)約了寶貴的資金。

參考文獻

[1]鄧天平.視頻技術(shù)基礎(chǔ)[M].機械工業(yè)出版社,2016.

[2]陳靖,劉京,曹喜信.深入理解視頻編解碼技術(shù):基于H.264標準及參考模型[M].北京航天航空大學出版社,2012.

作者：陳龍軍 陽旭 趙向前 單位：貴州省廣播電視信息網(wǎng)絡股份有限公司