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    高清會議中心AV系統的設計簡介

    隨著社會發展和技術進步,高清會議中心建設越來越多。其方案設計之前,首先要給高清會議室有個功能分析。目前還沒有對高清會議給出個嚴格定義。我們只能用行業認同度大致的確認。高清主要在指視頻部分,國際上高清是說圖像的分辨率比現有的標準清晰度(720×576或720×480)更高的顯示能力和顯示模式。國際上公認的有兩條:視頻垂直分辨率超過720p或1080i;視頻寬縱比為16:9。這里提請注意的是比現有的標準清晰度更高的顯示能力和顯示模式都是高清。這為技術發展留有較為科學的空間。

    即然高清會議系統主要是視頻的標準。大家都知道高清視頻不只是終端設備能力的再現。而是端到端的全過程。它包括節目源及經過路由切換直至輸出顯示。下面是已經完成的某證券公司高清會議室方案設計思路的簡介。

    一、視頻系統的設計

    視頻設計主要目的是使絕大多數人能夠看得清楚,或是全部人看得舒服的主觀感受。但是最終要看的信息是高清視頻。這里有兩層意思;首先是客觀上要看的內容是720p以上分辨率(當然還有其他限定因素)的靜止的或是連續的活動圖像。其次是主觀感受從看的清楚到看得舒服這個應用范圍。主觀的感受一定要轉化成客觀可描述的指標去度量,從而得以實現。

    1)視頻信號

    這里的高清會議系統視頻信號是從“頭”到“尾”?,F在常用的“頭”無外乎高清電視電話會議終端、高清攝像、高清播放器,當然還包括不固定的各種格式計算機。“尾”從高清電視電話會議終端、高清記錄器、各種形式的顯示器等。視頻設計往往是根據對“頭”的應用分析,從“尾”做起。照顧“頭”,保證“尾”。

    常用視頻信號規格及形式的比較(基于類型的參考性比較,不計品牌差別的因素)


      
    所謂分辨率就是指畫面的解析度,由多少象素構成數值越大,圖像也就越清晰。分辨率不僅顯示尺寸有關,還要受顯視器點距、視頻帶寬等因素的影響。

    另外,上述還有一個限定條件;在碼率一定的情況下,分辨率在一定范圍內取值都將是清晰的;同樣地,在分辨率一定的情況下,碼率在一定范圍內取值都將是清晰的。比方說有的個別電視電話會議軟件系統仍可達到一定分辨率,但碼率較低的話就很難達到清晰的高清視頻信號。分辨率和碼率才是影響電影的清晰度,而禎速是影響影片的動作流暢度。每秒的幀數(fps)或者說幀率表示圖形處理器場景時每秒鐘能夠刷新幾次。高的幀率可以得到更流暢、更逼真的動畫。一般來說30fps就是可以接受的,但是將性能提升至50fps、60fps則可以明顯提有逼真感,所以高清攝像機會有1080p/59.94,1080p/50,1080i/59.94,1080i/50,1080p/29.97,1080p/25,720p/59.94,720p/50,720p/29.97,720p/25,640x480p/59.94格式。這里會看到它包含分辨率和幀數的表述。但是一般來說高幀率超過屏幕刷新率只會浪費圖形處理的能力,因為顯示器不能以這么快的速度更新,這樣超過刷新率的幀率就浪費掉了。除非是作為120Hz的3D顯示的特殊應用。

    所以在高清視頻會議中我們不僅考慮分辨率,同時關注幀數和碼率。常常會在電視電話會議中看到如下表述;

    1920×1080(1080p30/fps)或1280X720(720p60/fps)的高清視頻分辨率,

    視頻分辨率
    •1080p/30fps@≥1Mbps

    •720p/60fps@≥832Kbps

    •720p/30fpts@≥512Kbps

    •4SIF/4CIF,60fpts@≥512Kbps
    •4SIF/4CIF,30fpts@≥128Kbps

    基于視頻信號輸入端可能應用格式的需求分析。選擇輸出端一定是非限制瓶頸的最大滿足規格。也就是WUXGA和WXGA是我們常選擇的高清兩個基本格式。但是兩者分辨率相差1.25倍,系統價格相差遠遠大于此倍數。一般會采用功能成本分析法去確定使用的價值。認為設備成本的高低,主要取決于設備用戶對產品必要功能的需求。通過對功能成本的分析,并進行對比,分析功能變動和成本變動的趨勢是否合理,以便控制設計方案的系統成本。

    其公式:功能成本系數=功能系數÷系統成本系數。

    功能系數=某項功能評分÷全部功能總分。

    系統成本系數=關聯設備成本÷設計設備總成本。

    功能成本分析評價運用數理統計方法,進行比較、分析,確定最佳功能成本。該項目經過計算720p的系統成本系數是1080P的系統成本系數的一倍以上。但是這里前提是設備用戶對產品必要功能的需要是決定因素。1080P的全高清230萬像素在電視電話會議單屏幕雙畫面時,主觀效果遠遠大于720p102萬像素的畫質效果。功能成本系數分析有助于我們對系統設計有一個全面合理的認識。而必要功能因素是系統設計的充要條件。

    功能分析及初步設計后,是合理選擇性能標準。同理采用上述法則進行性能成本分析。會很容易的確定采用1080P的3Lcos投影+輔助液晶顯示器模式是性價比最高的選擇。在經過現場勘查,確定空間位置及所處會議室朝向及預測屏幕環境光照度。試算投影機光輸出流明值和選擇屏幕增益,從觀看位置確定屏幕半增益角的選擇。從而追求觀看的舒適度。對會議室座椅及觀看位置提出合理化的建議。在屏前亮度計算中,我們更關心的是色彩投影顯示亮度,而不僅僅是投影機給出的黑白九格檢測的亮度值。通常說的亮度,是屏幕全白時的亮度,而當單芯片的DLP投影機投影彩色圖像時,亮度會下降,影像會變暗。會議應用中很少使用只有黑白字的圖像,實際真實應用都要追求投影有效色彩亮度。不是標稱亮度能夠等比衰耗到適當的有效色彩亮度。這個取決光路(包含鏡頭)的設計。如同汽車標稱功率和實測的輪下功率有著較大差別一樣,輪下功率可能要經過無級變速器的打滑損失和變速比的損失,以及其他配件合理選擇。我們以往的思維誤區是知道黑白亮度值低于彩色亮度值。但是不能正確估計基板投影技術不同的彩色亮度值衰耗的差異??傉J為是一個等量下降關系。其實不然,下面真實的試驗檢測告訴我們,3Lcos要比單DLP彩色亮度下降比率要低得多。換句話說;就是高亮度值的單DLP投影機有可能會低于黑白亮度值低的Lcos投影機得彩色亮度值。

    2)人體視覺工程學的應用

    為了追求從看得見、看得清楚到看得舒服。設計中人們過多的是遵從人體工程學的原理;

    試驗表明,觀看圖像的最佳距離應當是畫面高度的4倍至5倍,這時的總視角約為15度,在這種情況下,可以保證人眼不轉動就能看到完整的畫面。其比值寬高比為4∶3;在高清晰度現實中,普遍認為幅型比取16∶9左右更為適宜。人眼的水平視角約為24°,因此,攝影攝像中使用的各類鏡頭,凡是接近于這一視角的均稱為該系列鏡頭中的標準鏡頭。

    人眼察覺亮度變化的能力是有限的。根據人眼視覺特性,并不要求電視圖象恢復原來景物的亮度,這就給確定圖像的亮度較大的自由度;但是不同的環境亮度要求圖像具有不同的平均亮度,以保證重顯必需的對比度和亮度層次(灰度),使人們長時間觀看時不會過分疲勞。

    視敏角即人眼對被觀察物體剛能分辨出它上面最緊鄰兩黑點或兩白點的視角。人眼日間視覺下的視敏角約為視敏角為1'的眼,其視力為1.0;2'的視力對應于0.5,這與醫學上是相對應的。

    根據實際要求,圖像的最大亮度應大于60~150尼特。根據人眼視覺特性,對主觀感覺來說,重現圖像應與實際景物具有相同的對比度和灰度,這樣,就能給人以真實感覺。通常只要保證景物最大亮度Bmax和最小亮度Bmin的比值C不變;C=Bmin/Bmax稱為對比度。

    在白天環境亮度10,000特時,人眼大約能分辨的亮度范圍為200~20,000尼特,低于200尼特的亮度同感覺為黑色。而夜間環境為30尼特時,可分辨的亮度范圍為1~200尼特,這時100尼特的亮度就引起相當亮的感覺。只有低于1尼特的亮度才引起黑色感覺。

    為了不產生閃爍感覺,其圖像閃爍頻率為fv=48Hz。電視中,采用隔行掃描方式,每幀(幅)畫面用兩場傳送,使場頻(fv=50Hz或60Hz)。

    以上知識是指導我們正確計算屏前亮度,選擇合適觀看角度,選擇合理投影顯示屏幕尺寸以及合適的設備場頻頻率等的依據。這里特別要注意的是,如何正確認識及合理應用的問題。比如會是場地是固定的環境數據。如何選擇最佳距離應當是畫面高度的4倍至5倍。一般凈高度2.7左右矩形會議室,短邊設置主席臺位置時,我們根據計算:

    屏幕底高約為1米,適合選用16:10的120”顯示屏幕。增益1.0以上時,屏幕顯示亮度約300nit,選用LcosWUX4000色彩亮度差為+/-0,色彩亮度(sRGB/色彩優先模式)約計225nit。滿足會議應用環境使用。

    3)路由及切換控制

    會議輸入信號格式紛雜,比如;筆記本計算機信號源;高分寬屏16:101440×900(ThinkPadT4102518A27),臺式機計算機信號源:高分寬屏16:91920×1080惠普Pavilions5335cn,高清攝像機:視頻信號輸出 HD1080i/59.94,1080i/50、720p/59.94SDPAL(CR)、PAL(SQ)、NTSC(CR)、NTSC(SQ)。SDVIDEO(復合視頻)/SVIDEO(亮度、色度分離信號),HDYPBPR(高清視頻分量信號)。雖然顯示端存儲了各種適應的顯示模式,我們在路由中還是要選擇數字、模擬的傳輸形式。就這樣也不能保證日新月異的新端口格式的徹底應用。同時,現階段在數字視頻通信領域存在多種圖像編碼標準,這些標準除語法格式不同外,在壓縮效率、輸出碼率、圖像格式等方面也不完全相同,它們分別適用于不同的環境、解碼器和監視器.當已有的壓縮碼流格式與當前的使用環境或客戶端需要不同時,則要求能夠將已有的碼流無縫地轉換成滿足需要的格式,這就是視頻轉換編碼,簡稱轉碼.。主要包括幀率變換轉碼、圖像分辨率變換轉碼、不同編碼標準之間變換的語法轉碼以及結合幾種轉碼過程的聯合轉碼技術。

    我們常規會設計不同數字和模擬路由關系,同時確定模擬VGA/RGB/YPbPr/V信號,數字DVI/HDMID/HD-SDI信號的切換、分配轉換等功能。新的需求必然會催生新的技術應用。這種路由切換、格式轉換、音頻、集中控制一體化智能會控系統是方案中一個比較使用的心選擇。經濟、靈活、實用是一個普遍高清會議系統的真實需求。有實力的企業不會放過市場的機會。美國AMX公司為此應景的生產出了該類產品,提供了整體的解決方案。推出最新多媒體環境綜合智能控制器DVX-2100HD,它是一個綜合環境的解決方案,不需要把設備分開,是一款集中控系統和多種信號處理于一體的高性能設備。大大減少了安裝的時間和整合的時間,這些將大幅減少成本,簡化安裝節省了時間和金錢;工程施工化繁為簡,由此帶來系統的高度可靠性。

    特別是目前主流設計的DVI-I全信號端口,通過模擬--數字分信號纜,可以將每個輸入輸出端口拆分成數字和模擬信號,分時同端口輸入的應用模式,可以擴展了多端口數量,應用時通過界面確認端口號的輸入格式就會自動切換到該格式應用。

    AMXDVX-2100HD內含AMXNI-2100中控主機的的全部功能,具有3個RS232/RS422/RS485接口、4個IR/單向串行接口、4個I/O接口、4個Relay繼電器接口1個Axlinkt和1個Ethernet接口來對環境和第3方設備進行控制。

    2、其內置功能強大的6x2多格式視頻矩陣,能夠選擇性地管理所有視頻輸入和輸出信號。具有更高視頻處理能力,6路輸入中,4路DVI-I多格式輸入接口可接入的信號類型包括HDMI、DVI、VGA、分量視頻、S-Video、復合視頻;2路雙絞線輸入可接入的信號類型包括VGA、分量視頻、S-Video、復合視頻。2路獨立的輸出端嵌入了帶智能調節的視頻格式轉換器和解析度掃描轉換器,每路輸出都能同時輸出模擬(VGA)和數字(DVI)的RGB信號。尤其重要的是,其具有智能調節到最高的分辨率,能夠自動和連接的顯示終端進行EDID通訊來確定本地設備的輸出分辨率,而且能夠把任何輸入信號的分辨率轉換為高達1920×1200的分辨率輸出。

    3、這款產品還具有音頻處理功能,內置6x1立體聲音頻切換,嵌入4通道的音頻混音、增益、均衡和限幅等數字信號處理、除了線路輸出外,還內置高效D類功放,輸出2路25瓦的功率到8歐姆的音箱。

    4、簡化線纜和安裝的特點,整合了所有的高清視頻會議室所需的所有功能到一個簡單的2U設備當中,當然比使用許多分開的設備具有更強大的功能和更方便的連接的優勢。

    5、產品特征:
    ■自動輸出顯示設備的最佳分辨率、可處理任何分辨率的圖像,并最高到1920*1200輸出
    ■每一個多格式的DVI-I輸入端口的可輸入的信號類型包括DVI(HDMI)、RGB(VGA)、Yprpr(Ycbcr)、S-Video、Video。
    ■嵌入圖像解析度轉換和格式掃描轉換器和智能調節,有選擇地管理所有的視頻輸入和輸出信號
    ■4路DVI-I接口視頻輸入,支持數字DVI/模擬RGBHV/S視頻/復合視頻多種信號輸入
    ■2個RJ45雙絞線輸入接口,接收來自多種格式的UDM面板傳過來的各種格式的音視頻信號,提供50米遠程的A/V連接。
    ■視頻輸出:2個DVI-I接口視頻輸出,提供數字或模擬視頻輸出;1個RJ45接口UMD雙絞線輸出,連接UMD格式VGA接收器,提供300米遠程的A/V連接。
    ■高品質音頻處理,內建話筒混音器和高效的D類功率2*25W/8Ω姆或75瓦/70/100伏功率放大器,并整合了一個7段均衡器
    ■4路平衡音頻立體聲輸入,2路平衡話筒或線路輸入,帶幻象電源,
    ■1路平衡立體聲線路輸出,1路立體聲功率輸出,2*25W/8Ω;DVX-2100HD-T)1*75W/70.100V
    ■3個RS232/RS422/RS485、4個IR/單向串行、4個I/O、4個Relay繼電器1個Axlinkt和Ethernet接口來對環境和第3方設備的控制
    ■前面板4個功能按鍵,操作液晶窗口,實現調節設置功能,看到改變的功能
    ■6個輸入控制按鍵,分別或同時切換音視頻信號源,,從4個本地信號到2個遠端(雙絞線)信號
    ■2個話筒選擇按鍵,選擇話筒輸入的同時或分別混音通道輸出
    ■液晶窗口顯示當前音頻電平,或視音頻菜單和IP地址及版本
    ■1個RJ45網絡端口,用于TCP/IP協議的通訊

    當然,這也不是完全解決所有格式應用的最后方案。也許在特殊的視頻圖像顯示應用中還需要EDID仿真的編輯應用,以面對實時發生的各種視頻應用問題。

    二、音頻系統的設計

    音頻系統設計是依據用戶需求,在特定的建筑聲學環境下,根據功能要求、投資限定、設計計算電聲參數,選取合適擴聲形式及相應設備、優化安裝位置、精選擴聲單元數量。通過計算機模擬軟件或是計算公式求證適用的揚聲器指向性因數Q、揚聲器靈敏度、揚聲器最大聲壓級、揚聲器數量。最終校驗合格的聲學特性指標。設計信號路由傳輸、控制系統。系統保障機制等各單元系統。

    本擴聲系統主要用于多媒體的會議室擴聲。其配置為標準的配置。將會議室分為1-4個物理擴聲區域。桌面話筒分為A、B、C、D四個話筒拾音編組區域。每組話筒進入一個八路自動調音臺。每路接入聲音反饋控制器的一路。然后進入經濟實用的PEAVEYdigitool8X8的媒體矩陣。經過每路得均衡、壓限、噪聲們的數字處理。按照拾音區域不擴聲的原理,經過矩陣切換和分區,盡可能的增加直接擴聲音箱到話筒的距離。從而減少聲音的回授,增大傳聲增益的指標。這些做法都是高端會議室的技術處理方法之一。同時也要求業主盡量采用對建筑聲學有利的裝飾材料和座椅。其他就是可以擴展配有無限領夾話筒便于流動式講解,也可以留有USB口的錄音系統。

    聲學設計關鍵因素包括:
    1)最終用戶所希望的需求
    2)系統要素;同時開通傳聲器的數量、多種信號源、聲學環境、清晰度的最大保證距離、聽眾區的響度。
    3)系統的多種信號源

    通過現場的考察、初步的計算、與用戶的仔細探討,將設計能力與客戶的具體要求相結合的出完美的方案。擴聲系統關注在授話者的聲音對聽話者進行了實時放大的系統。通常授話者和聽話者是在一個聲學環境中。

    成功的擴聲系統必須具備: 
    1)足夠的響度(足夠的聲增益)
    2)足夠的語言清晰度(較低的輔音清晰度損失率)
    3)聽眾區均勻的聲已覆蓋,非聽眾區的不覆蓋

    而傳聲增益是會議系統擴聲的第一難題。我們常規手段是采用動靜結合的陷波器技術、自適應濾波模型法,移頻手段去克服聲反饋的發生。設計中保留工程中聲音的壓縮和限幅處理功能的實現手段以及聲音諧波激勵功能的實現。安裝及音箱及話筒布置時,注意-6dB角應用限制。同時考慮同時打開話筒數量與傳聲增益的關系。

    同樣我們設計中,注重媒體矩陣中的會議功能的選用。如PEAVEYdigitoolMX8x8音頻媒體矩陣中含有獨特的自動調音臺模塊中,同時打開話筒數量模式設置。界面如下;

    利用聲音增益的降低=10LgNOM關系式。選擇合適的增益應用模式。為系統工程調整提供技術手段上的儲備。

    用好設備不如把設備用好。任何合理的設計還需要完美的工程實施和調測的技術保障。所以良好的設計,同樣需要具有技術含量的工程實施的完成。
     

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    北京力創昕業科技發展有限公司現為日本Canon(佳能)3片LCOS高清投影機中國區總代理、美國Christie(科視)LW系列高清投影機中國區總代理、美國Crestaudio(高峰)專業音響產品中國區總代理、美國AMX(安瑪思)智能控制系統中國區核心代理商、美國AMX(安瑪思)Autopatch系列矩陣北方區總代理、美國Peavey(百威)專業音響產品北京地區總代理。公司通過多年的經驗積累和良好的商業信譽,與眾多的廠商建立了良好的合作關系,使公司在新產品應用、技術能力、設計能力和服務能力上長期處于AV集成領域的最前列從強大的工程能力到新技術和新產品應用、推廣,逐漸成為一家具豐富工程經驗和營銷實力的專業顯示解決方案提供商。
     

    作者: 來源: 點擊數: 發布時間:2013年02月05日
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