室内会议室的音视频系统设计方案.docx

室内会议室的音视频系统设计方案摘要室内会议室是单位或企业召开日常工作会议、布置工作的重要场所之 一，因此对室内会议室的音视频系统的稳定性和可靠性要求极高。室内会 议室召开数字化会议时并发量大，如何保证音视频系统的稳定性和可靠性， 既保证每个参会者都能听得见、听得清、看得见、看得清，这就需要室内 会议室的音视频系统具备的稳定可靠的冗余结构和良好的传输频率特性。 本次研究通过研究室内会议室音视频系统的智能音响扩声系统、会议系统、 视频投影系统和无线智能控制系统的声场不均匀度、传声增益、语言传输 指数和分辨率等高性能指标，阐述了作者对室内会议室音视频系统的设计 方案，以及最终能达到的良好会议效果预期。关键词：室内，会议室，音视频系统，视频第一章引言一、音视频系统的现状室内会议室是集现场会议、视频会议、学术报告、教育培训等于一体 的多功能会议室，对音视频高质量化和系统的高集成化有着较高的技术要 求。由于中国的幅员辽阔，政府和企业等机构庞大，这决定了中国政府或 中国的企业对室内会议室的音视频系统的需求量大且急切。自从20世纪90 年代，智能的远程视频会议系统被引进中国市场以后，政府及大中型企业 迅速推广和普及了这种方便的视频会议系统。随着网络传输技术的飞跃发 展，例如以华为公司为标志的发展的5G技术的成熟，清晰度的视频技术和 解决方案也变得越来越成熟。使用高清系统的价格已经逐渐降低，逐渐接 近传统的视频会议设备且被中小企业所能接受。目前，大量的政府机构和 企业早期设置的视频会议系统的更新换代和新建系统都选择了高清的技术 标准。总体来看，室内会议室的音视频系统的普及已经成为历史发展的必 然结果。二、研究的目的和意义室内会议室是单位或企业召开日常工作会议、布置工作的重要场所之 一，因此对室内会议室的音视频系统的稳定性和可靠性要求极高。室内会 议室召开数字化会议时并发量大，如何保证音视频系统的稳定性和可靠性， 既保证每个参会者都能听得见、听得清、看得见、看得清，这就需要室内 会议室的音视频系统具备的稳定可靠的冗余结构和良好的传输频率特性。为了满足会议活动的高质量服务，室内会议室音视频系统的重新设计 是重要的。一方面，目前的室内会议室音视频系统要进行多种来源信号的 输入和输出，例如语言、音乐、图片、图像等多种媒体的输出，进行室内 会议时要求语言清晰、层次分明，因此需要对室内会议室音视频系统进行 重新设计。另一方面，为了实现声压均匀的覆盖、音视频系统信号的相互 交换、做到各种音频信号清晰，传统技术已经无法满足新的要求，因此将 先进的数字技术和传统技术结合，在室内会议室音视频系统设计之初就重 点考虑扬声器的分布就非常的必要了，只有这样才能真正打造出操作方便、 性能稳定、技术先进的室内会议室音视频系统。二、研究的难点室内会议室是国家政府机构和大型企业领导们讨论议题的重要场所。如何避免演讲者距传声器较远或者头部转动时出现拾音较弱的情况，就是 室内会议室音视频系统设计的难点之一。以往的研究主要通过增加扩音系 统的硬件数量的方式来解决这个问题，这无形中增加了该套系统的硬件经 济成本。例如：某国企的主会议室提出在中央圆桌使用24只阵列传声器， 这样使演讲者可以在较宽的范围内自由发言，但是由于参加会人员多，周 边旁听席都有发声音的可能，无形中增加了主发言人的背景噪音。另外， 该种设计方案如何保证系统可靠性和提高系统传声增益将成为第一个大难 点。由于室内会议室的每个参会者都有发言的可能性，尤其是中央圆桌的 席位演讲时，如何使听者感觉到声音是从演讲者直接过来的，而不是有些 “飘”，实现声像定位的听觉效果，这是室内会议室音视频系统设计的第二 个大难点。如果室内会议室的会场与控制室的距离较远，如何将便携式计算机（例 如笔记本电脑）的高清信号远距离传输在会议室的显示大屏幕上，这是室 内会议室音视频系统设计的第三个难点。作者认为只有从研究室内会议室音视频系统的智能音响扩声系统、会 议系统、视频投影系统和无线智能控制系统4个子系统的协调运作方面入 手，才能达到预期设计目标。预计的处理方案包括：扩声器的选型、扬声 器的选型、扬声器的布局、扬声器的投射角度、扬声器的组合方式、高清 视频系统的选取和多组电信号的传输方式创新等多方面综合设计，才能得 到一套最适合室内会议室音视频系统的设计方案。第二章室内会议室音视频系统的需求分析一、会议室音视频系统的技术要求目前，室内会议室多是一种集现场会议、视频会议、学术报告、教育 培训等于多种功能为一体的综合会议室，因此，必然对音视频的高质量化 和系统的高集成化，都有着较高的技术要求。此次的室内会议室的音频系统按照语言和音乐兼用扩声系统一级指标 进行设计。指标包括了最大的声压级、传输频率特性、传声增益等级、声 压不均匀度、快速传递指数和总噪声级规格。根据我国的GYJ 25-86厅 堂扩声系统声学特性指标的规定，采用以下声学特性指标，具体的声学 特征数值如下所示。： 最大的声压级：1004 000 Hz范围内最大声压级 95 dB； 传输频率特性：1254 000 Hz+/-4 dB； 传声增益等级：1254 000 Hz平均8 dB； 声压不均匀度：中心频率为4000 Hz，区域不均匀度8 d B； 快速传递指数：RASIT： 0. 5 （这里指的是满场的情况下）； 总噪声级规格：dB （A）： 35。二、会议室音视频系统的客户要求室内会议室作为大企业和政府机构普遍大量使用的场地，目前的室内 会议室除了要满足日常较为普通的会议日程安排要求外，而且更重要的是 逼真地反映现场（会议会场）的人物和景物，使长会者有一种身临其境的 临场感，即沉浸式的参会体验，只有这样才能达到会议参与者在视觉与语 言交换的良好效果。由于室内会议室是集现场会议、视频会议、学术报告、教育培训等于 一体的多功能会议室，对音视频高质量化和系统的高集成化有着较高的技 术要求。为此室内会议室应当有会议系统，包括自动跟踪会议子系统和远 程视频会议子系统。室内会议室音视频系统应当可以实现以下目标任务。 及时传送图像能力。包括传输的人物、景物、图表、图文等应当清 晰可辨。可连接远程视频会议系统，提供高品质的语音及图像信号。 会议室的可扩展性。可以根据行业特性扩展成为多样性的会议室系 统，可以实现控制会议室内的影音设备、信号切换、灯光、音量调节等等 效果，满足专业培训教学、讨论发言、各类音视频放映，实现报告会、座 谈会、研讨会、选举表决会、网络视频会议、同声传译等建设要求。 对多种摄像机的兼容性。会议室的音视频系统应当可以支持多种摄 像头协议，并可预先定制协议，实现发言自动跟踪功能。 具有无限智能控制系统。这套音视频系统应当可以自动发言、申请 发言、先入先出、先入后出、声控发言等多种发言模式，以及发言人数限 制、时间限制、自动关闭等管理功能。第三章室内会议室音视频的系统设计一、设计指标室内会议室主要用于企业或政府机构的日常办公。在党中央倡导节约 减排的大形势下，室内会议室的使用极其密集，可以说是满负荷和高负荷 运转，会议工作安排的非常密集，经常一个会议上要与不同部门讨论多个 子议题。因此，这种使用强度就要求室内会议室的音视频系统的硬件设备 必须可靠、设备的适用性必须强，不能因为设备和操作的问题影响整个会 议的进程的顺利推进。本文通过设计室内会议室音视频系统的智能音响扩 声系统、会议系统、视频投影系统和无线智能控制系统，充分保证了设计 指标的高标准、硬件设备的高质量、设备的高可靠性、技术的先进、人机 操作的简单性、后期维护方便等设计指标。二、设计原则室内会议室音视频系统的音频子系统方面，按照室内会议室的建筑声 学设计标准进行设计，主要的设计原则为：合理的混响时间设计，主要满 足会议语言扩声的需求；保证有足够的响度和良好的语言清晰度；声场分 布均匀，并无对音质形成明显的干扰缺陷；背景噪声达到允许标准；消除 室内可能形成的振颤回声等声学缺陷。具体的参数如下。 最大的声压级：1004 000 Hz范围内最大声压级 95 dB； 传输频率特性：1254 000 Hz+/-4 dB； 传声增益等级：1254 000 Hz平均8 dB； 声压不均匀度：中心频率为4000 Hz，区域不均匀度8 d B； 快速传递指数：RASIT： 0. 5 （这里指的是满场的情况下）； 总噪声级规格：dB （A）： 35。室内会议室音视频系统的视频子系统方面，目前还没有明确的国家指 导性标准。随着技术的进步和人民生活水平的日益提高，目前国内外会议 通常要求:室内会议室的会议摄录设备、视频矩阵和显示终端分辨率在720P 以上；并要求显示终端的显示效果不受阳光、灯光、激光笔等环境光线的 明显影响。由于TFT屏幕是目前手机屏幕上最常用也是最常见的一种材质， TFT全称TFT-ThinFilmTransistor薄膜晶体管，是有源矩阵类型液晶显示 器AM- LCD中的一种，TFT在液晶的背部设置特殊光管，可以主动对屏幕 上的各个独立的像素进行控制，这样可以大大地提高反应时间。由于TFT 是主动式矩阵LCD可让液晶的排列方式具有记忆性，不会在电流消失后马 上恢复原状。TFT还改善了 STN闪烁（水波纹）-模糊的现象，有效地提高了 播放动态画面的能力。因此，此次的室内会议室音视频系统的视频子系统 的主要的设计原则就是视频显示终端的分辨率应在在720P以上；显示终端 的材料选用TIF材质的屏幕。室内会议室音视频系统的无线智能控制子系统方面，应要求能对系统 电源、灯光、播放设备、摄像机、显示终端和音频处理器等设备进行集中 管理和控制，支持手机、平板（IOS+安卓等系统）的组合控制。三、系统的子系统室内会议室音视频系统，设计应用的是国际品牌，稳定、清晰、简单、 易用，能够实现直观、可靠、便捷的会议效果，有更好的实时视频率、音 频效果，也有更好的临场感，以及强有力的报告会议控制。同时，为了使 室内会议室音视频系统建设成一流的多媒体智能化会议室，根据高端音视 系统的功能要求，我们将整个系统的子系统功能做如下定位：智能音响扩 声系统、会议系统（自动跟踪会议和远程视频会议）、视频投影系统（即高 清视频显示）和无线智能控制系统4各部分。具体介绍如下文所示。3.2.1智能音响扩声系统智能音响扩声系统是室内会议室音视频系统必不可少的重要组成部 分。智能音响扩声系统应该是高质量、高水平、满足各项使用功能的系统。 对于这样一个重要的音频中的扩声系统，以标准高，功能多，稳定性好， 可靠性高为原则、采用先进的技术，选择优良的设备，确保重要会议、研 讨或各类交流的顺利进行。为了满足会议室声像定位的需要，智能音响扩声系统设计上采用“吸顶 为主，线阵音柱为辅”的思路，首先要确保吸顶扬声器有足够的声压级分区 覆盖有效观众，尤其是中央圆桌上空的吸顶扬声器峰值声压级大，覆盖角 度要小，指向性强，避免过多能量通过桌面和墙反射入射到传声器，既要 在扩声中占据主导，又要利于提高传声增益，由此笔者选择了凯浮蛙（KFW） PW-400会议音响。该套视频会议音箱的适用面积为150-200平方米（图 3-1）。该套系统能在100H20kHz的宽频段范围内提供1处120dB的最高峰 值声压级，同时具备低失真、高清晰度、频率响应和相位响应平滑的特点。专业*BJKHt零虾供W专业瘦买点图3-1会议室智能音响扩音系统示意图3.2.2会议系统会议系统包括自动跟踪会议和远程视频会议两大部分。自动跟踪会议 系统，按目前最先进的第三代无线数字跟踪会议系统设计，智能控制，语 音清晰（图3-2）。图3-2会议室自动跟踪会议系统现场演示示意图自动跟踪会议系统主机内置RTMP直播服务器。单台录播主机支持200 路（720P）直播并发，并支持将会议直播流推送到第三方流媒体服务器，并支 持将直播流推送资源管理平台或第三方流媒体服务器，实现大规模会议直 播服务。该套自动跟踪会议系统集成图像跟踪系统，无需配备额外的跟踪 系统主机即可完成自动跟踪拍摄功能（图3-3）。图3-3会议室自动跟踪会议系统远程视频会议室的功能是实现本地与远端进行虚拟的“面对面”交流。远 程视频会议系统采用华为的视频会议终端TE40系统，可以实现1080P、720P 等视频解析度，该远程视频会议系统套装具有云服务功率能，具备5G远程 视频会议功能（图3-4）。使用华为的设备，可以有效的满足远程视频系统 中对视频显示的画面质量要求较高、普遍采用数字高清传输方式的要求。 也有效的满足了视频的摄录设备、切换设备、处理设备的高要求。避免了 后期老化和性能不足的缺点。图3-4远程视频会议系统）（左：4方组合系统；右：单个远程摄像头）3.3.3视频投影系统视频投影系统，又被称高清视频显示系统，按目前最先进的高清视频 矩阵系统设计，智能控制，无缝切换，图像清晰。由于室内会议室经常需要文字展示和音视频播放，所以会议室形状应 当呈长条形，显示终端应当安装于较长的墙壁上。以后的研究表明观众观 看距离超过20 m以后，为使所有观众能清楚地看到图像，就需要大尺寸的 显示终端。基于最远一位参会者的距离计算，大型会议室的视频投影系统 需要145英寸的高性能显示屏幕。本次室内会议室音视频系统设计的预计 采用的视频投影方式如下。（1）投影机投影的方式。需要高亮度的投影机，但是投影机在会场有 较大的噪声，并且图像受环境光影响很大，并不符合我们的预计设计目标。（2）大尺寸的高性能液晶显示屏幕。目前该类产品的价格非常昂贵，硬件 经济成本超过预算。（3）多屏幕组合拼接方式。此类屏幕对安装工艺要求 比较高，并且图像始终会有拼接缝，不利会议汇报效果的展示。（4）TFT 屏幕，亮度高，不受环境光影响，便于维护，清晰，寿命长，价格合适。通过以上分析和参数比较，本系统最终选择TFT屏幕全彩屏，点间距 2 mm，大屏尺寸5 m x3m，屏幕的物理分辨率高达高清的1 280 x720。显 示器屏幕的亮度可调节，减少了受会议室会场的环境光线的直接影响，基 本满足了此次室内会议室音视频系统中的视频投影子系统的设计核心要 求。3.2.4无线智能控制系统无线智能控制系统，能让我们更快更便捷的操作整个会议室音视频系 统。室内会议室音视频系统的无线智能控制子系统方面，应要求能对系统 电源、灯光、播放设备、摄像机、显示终端和音频处理器等设备进行集中 管理和控制，支持手机、平板（IOS+安卓等系统）的组合控制。本次室内 会议室音视频系统的无线智能控制系统采用小米生态圈的设备，小米自主 研发的小米会议设备，具有使用简单、性能可靠的优点，符合本次会议音 视频系统的设计要求。第四章室内会议室音视频的应用效果通过安装、调试室内会议室音视频的智能音响扩声系统、会议系统、 视频投影系统和无线智能控制系统4个系统，实现了声场均匀度、传声增 益、语言传输指数和分辨率等高性能指标，实现了对室内会议室音视频系 统的预期设计方案，预期最终能达到的良好会议效果。结论室内会议室是单位或企业召开日常工作会议、布置工作的重要场所之 一，因此对室内会议室的音视频系统的稳定性和可靠性要求极高。室内会 议室召开数字化会议时并发量大，如何保证音视频系统的稳定性和可靠性， 既保证每个参会者都能听得见、听得清、看得见、看得清，这就需要室内 会议室的音视频系统具备的稳定可靠的冗余结构和良好的传输频率特性。本次研究通过研究室内会议室音视频系统的智能音响扩声系统、会议 系统、视频投影系统和无线智能控制系统的声场不均匀度、传声增益、语 言传输指数和分辨率等高性能指标，阐述了作者对室内会议室音视频系统 的设计方案。本次研究我们将整个系统的子系统功能做如下定位：智能音响扩声系 统、会议系统（自动跟踪会议和远程视频会议）、视频投影系统（即高清视 频显示）和无线智能控制系统4各部分。室内会议室音视频系统，设计应 用的是国际品牌，稳定、清晰、简单、易用，能够实现直观、可靠、便捷 的会议效果，有更好的实时视频率、音频效果，也有更好的临场感，以及 强有力的报告会议控制。最终实现将室内会议室音视频系统建设成一流的 多媒体智能化会议室的目标。参考文献1 张竞帆.北京大兴国际机场指挥中心音视频系统创新实践J.交通企 业管理,2020,35(01):72-75.2 王诗.智能音视频设备控制及服务管理系统的设计与实现D.郑州 大学,2019.3 颜秀焕.金砖国家峰会主会场音视频系统设计分析J.智能建筑电气 技术,2018,12(04):81-86.4 姚雪锋.现代建筑中音视频技术的应用D.北京工业大学,2017.5 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孙禄明，刘星.浅谈高清视频系统在会议室中的应用和发展趋势J.后记经过四年的时光，回想就像在昨日。在XX大学的这段时光将会成为 我人生中最难忘的四年。昨日的我还是学生，今日的我又将跨越社会的门 槛。感谢各位老师，各位同学对我这四年来给予的帮助和照顾。首先，要感谢我的导师XXX教授，在本论文的课题选择、资料收集、 撰写过程和定稿格式审查中，导师都给予了我悉心指导和热心帮助。特别 是导师严谨的治学态度、为人师表的育人风范都深深感动了我，导师为本 人的学习付出了大量的心血，在此本人深深的感谢导师！在论文完成之际， 疫情所困之下，不能去学校度过这剩下的几个月也会是我的遗憾。但在这 种情况下，老师们依旧坚持在自己的岗位，我的导师XXX老师对我论文的 指导也费劲心思，召开网络视频会议，认真帮我修改论文。辅导员陆迎迎 老师也是积极统计学生在家的情况，做好日常返校的准备，很是辛苦。谢 谢各位老师为我们学生做出的贡献！然后，本文从选题、构思、写作、修改到定稿都得到了导师的悉心指 导和帮助。特别是论文的写作过程中，导师极其耐心的审阅每一个版本的 论文稿，提出许多建设性修改意见，并不断督促我继续完善，我的论文的 每一个字都凝聚着导师的热血。同时我要感谢带我的师兄和师姐，以及他 们对我的论文提出的宝贵的修改意见。最后，我还要感谢我在XX学院学习期间，给予我无私帮助的各位老 师和同学，他们的帮助使我如获重生。感谢大学四年各位授课老师的辛勤 培养和悉心教导。作者衷心感谢各位专家对本人拙作的细心评审和提出的珍贵建议。