高清手术直播关键技术专项方案间.doc

高清手术直播系统
（AVA REN-III）

目录
第一章 需求分析 2
第二章 设计方案 4
§2.1 设计原则 4
§2.2 系统选型 5
2.2.1 录播系统 5
2.2.2 高清摄像机 5
§2.3 系统构造示意图 6
§2.4 系统功能 7
2.4.1 手术直播功能 7
2.4.2 同步录制 8
2.4.3 播放软件 8
§2.5 典型应用 9
2.5.1 手术过程录制与直播 9
2.5.2 远程医疗（协助医疗） 9
2.5.3 医疗记录 10
2.5.4 医疗教学与培训 10
第三章 录播主机简介 11
§3.1 1、录播主机（放于中心机房） 11
§3.2 2、高清视音频服务器（SEN－1HD）技术指标 12

第一章 需求分析
远程医疗（Telemedicine）是网络科技与医疗技术结合产物，它普通涉及：远程诊断、专家会诊、信息服务、在线检查和远程交流等几种重要某些，它以计算机和网络通信为基本， 实现对医学资料 (涉及数据、文本、图片和声像资料) 和远程视频、音频信息传播、存储、查询、比较、显示及共享。
1、远程医疗发呈现状
远程医疗在欧美等发达国家早已是家喻户晓医疗手段。当前美国绝大多数州已经实行了远程医疗工程。它们系统总体框架重要是以跨全美计算机网络为基本，通过高质量摄像机和解决能力较高计算机、工作站等设施把大 型医疗中心和小型医院、诊断点及病人家庭联系起来，形成某些各具不同规模远程医疗网络。在欧洲，如德国、挪威等某些国家，对远程医疗都进行了相称限度研究，针对某些特殊病例在不同地区开通了相应远程诊断项目，并在大学、医院建立了某些实验性网络。
国内在这方面研究工作起步较晚，诸多工作仅仅是在建立计算机网络基本上开展某些应用项目，如提供医学信息查询、访问和门诊预约等，这重要是由于受到国内医疗体制限制，以及全面技术状况和基本设施水平（重要是网络传播速率）欠缺，因而当前国内远程医疗网络在有些方面尚不十提成熟，尚有待逐渐进行改造、完善与提高。 但随着国内宽带网络全面发展和迅速普及，各个医疗机构宽带接入也正被提到议事日程中来了，这就为各个医疗机构之间进行大数据量信息交流，特别是高质量视音频传播提供了必要条件。可以预见，将来一两年内，国内远程医疗工程一定会得到迅速实行和迅速发展。
2、远程医疗系统构成和实现
远程医疗系统由网络通信系统和远程医疗应用系统两大某些构成。网络通信系统可以是卫星网络、无线网络，电话网络和以光纤通信为基本宽带网络。远程医疗应用系统涉及：远程诊断、专家会诊、信息服务、在线检查、远程交流以及系统管理等几种子系统。其中系统管理子系统是远程医疗应用系统核心，由它负责对各个其他子系统流程、运作、建库等进行统一协调与安排，普通采用Web技术实现。
远程医疗应用系统其他子系统实现办法诸多，在宽带网络到迅速发展今天，采用高质量视音频传播方式实现其中某些功能是非常自然事，这将使得远程诊断和远程交流变得非常直接和以便。
3、医疗设备使用
1）、基于电脑解决医疗数据：由于当前大多医疗设备，如X光机、CT机均拥有网络接口并支持，由计算机通过网络即可采集医疗设备中影像，并采用VGA编码器采集计算机中CR或DR片、CT片、演示文献（PPT、WORD、EXCEL）；
2）、基于视频解决医疗数据采集图像、监护仪、DVD中播放医学类影片、培训室现场等等；
3）、现场采集视音频数据：通过高清晰摄像机采集手术过程图像实例、医生解说内容；
4）、远程手术中使用视音频通讯设备，用于手术医疗人员与远程协助医疗专家交流使用，达到远程医疗目。
4、建设需求
建立1套手术直播/远程医疗/观摩室/管理中心；管理中心管理所有手术直播/录制视音频交互监视等等功能。
第二章 设计方案
§2.1 设计原则
我公司在设计系统时遵循高可靠、开放、实用、先进、安全和可扩展设计理念。
1. 系统高可靠性：高可靠性是本系统首要原则，设备选型一方面能满足长时间持续（24小时不间断）运营规定；
2. 系统先进性：有关产品应具备当今先进技术水平；在整个系统生命周期内，可以不断完善、扩充、更新，使功能愈来愈丰富，性能愈来愈完善，使用愈来愈以便，而不至于过早地被裁减；
3. 系统开放性：系统构造设计必要符合国际开放系统原则，是真正开放式系统；系统使用硬件平台和软件平台均要符合开放式原则；硬件平台开放性，重要涉及设备互连性和可互换性；软件平台开放性，涉及操作系统、图形顾客界面、通讯合同等符合国际统一原则；开放性规定目在于，应用软件可移植性，硬件平台可互换性。
4. 系统实用性：适合项目单位现场实际状况，可以满足强化管理手段，提高管理水平，同步为教师教务管理工作提供强有力支持；设备不盲目追求高档，而是在高可靠、先进前提下实用，要可以切实地解决实际问题。
5. 系统可扩展性：整体系统具备良好可扩展性和可扩充性；当系统规模扩大，还可以通过增长恰当模块或相应设备，就可以适应规定，达到良好效果不会导致挥霍。
6. 系统兼容性：系统设计充分考虑了系统兼容性，能与原有系统构成完整系统。
§2.2 系统选型
2.2.1 录播系统
AVA推出全新REN-III高清录播系统，该产品设计构造精简，数据采集、数据解决集合在一起，可以实时同步直播、录制等功能。数据采集可同步进行高清2路视频，1路高清VGA信号，不但丰富了数据采集内容，并且给导播人员现场视频控制带来了极大以便。数据采集每一路信号都使用独立硬件芯片进行采集解决，保证了强大解决能力，提高视频和VGA采集质量。使用了嵌入式操作系统，稳定可靠，性能更高。独一无二导播技术使管理人员在办公室就可以轻松完毕现场视频控制工作，无需人员亲临现场进行录制工作。观看端只需要使用PC、通过IP网络连接到录播主机，就可以观看直播。

REN-III高清录播系统
2.2.2 高清摄像机

采用百万像素逐行扫描图像传感器，支持YPbPr高清模仿输出，清晰度可以达到720TVL广播级图像画质。支持30帧/秒实时720P。

§2.3 系统构造示意图

AVA这款REN-III高清录播系统放置在管理中心或者网络机房；前端视音频设备安装在手术室中，涉及了VGA接口/YPbPr分量接口高清服务器，这些设备与医疗仪器相连接，采集医疗数据；前端采集信号后通过IP网络传至REN-III高清录播系统进行录制、直播、监视等等。
AVA高清视频医疗系统扩展性强，一种系统可以连接16个手术室。
§2.4 系统功能
AVA高清视频医疗系统在记录高清视频同步可以进行高清直播。高清输入支持2路720P视频、1024X768VGA信号，一路混合音频。高清记录可以同步记录这三路高清信号，生成一种独立文献，支持后期导出其中某一路视音频信号或多路视音频信号。高清直播，直播延时不大于1秒，使用原则IP网络进行发布，观看者使用PC即可观看。
2.4.1 手术直播功能
一、多流技术(术野视频/视野视频)
视频、VGA同步传播，每一路视频、VGA信息都传播时各自独立，互不干扰。观看端有各种显示模式可选：可以保持三路信号同在一种屏幕中显示；浮动窗口叠加显示（画中画模式）；或单独将一路视频或VGA全屏显示。
多流技术使用重要体当前，多路视频独立解决，视频与视频之间没有画面覆盖状况，可以最大化地完整记录各路视频信息。每一路视频都是独立，在后期解决中可以以便把其中某一路视频导出，可用于源素材资料。

(观看端画面效果)
如上图：右面是视野视频；
左上面是术野视频；
左下面是监护等视频；
可以同一屏幕显示三路图像；也可以把每一路图像以全屏方式清晰显示。
录播系统主机内置直播服务器功能，远程顾客通过IE方式登录录播系统主机，即可观看到直播节目。远程顾客收看直播节目，软件允许无数量限制。
l 单播功能
系统支持单播功能，合用于普通应用。
l 组播功能
支持组播模式，可以把直播发给更多顾客。组播功能可以大大扩展直播数量；组播只占用一路带宽，对有大量收看端场合特别合用。
远程医疗方案设计中配备高清视频医疗系统可以满足顾客对于手术过程实时直播功能：
通过远程医疗系统，顾客手术过程、培训、调度等活动实况可以实现实时监控手术室内部状况。
详细实现方式(术野视频/视野视频连接)：
通过AVA高清视频医疗系统前置视音频服务器，可以每一种手术室支持2路高清视频、1路VGA输入、多路音频和通讯控制线路，分别连接：
1）、如X光机、CT机均拥有网络接口并支持，由计算机通过网络即可采集医疗设备中影像，并采用VGA编码器采集计算机中CR或DR片、CT片、演示文献（PPT、WORD、EXCEL）；
2）、基于视频解决医疗数据采集图像、监护仪、DVD中播放医学类影片、培训室现场等等；
3）、现场采集视音频数据：通过高清晰摄像机采集手术过程图像实例、医生解说内容；
4）、远程手术中使用视音频通讯设备，用于手术医疗人员与远程协助医疗专家交流使用，达到远程医疗目。
录播主机从手术室内采集到视音频信号（如上面列举），进行实时编码和压缩，即可进行网络直播/同步录制，其他各个系统客户端通过网络，使用播放器就能观摩。客户端程序将服务器传送来视音频和数据信号进行解压缩和解码并在本地计算机上显示出来。
2.4.2 同步录制
录播设备能实现多流模式录制，录制内容直接记录在本地存储器中，内置500GB存储空间；此外，还支持录制完毕后自动上传至指定FTP服务器中。
录制内容与直播内容保持一致，录制之后文献为多流，文献格式为ASF。
直播/录制保持视音频同步。录制码流可调，范畴64kbps～8Mbps，既可适应Internet传播、也可以适合教材、培训高清晰录制。
2.4.3 播放软件
1、使用AVA PLAYER专用播放器

播放器界面
使用AVAPLAYER播放器有两某些长处：
AVA PLAYER播放器对播放文献画质做了大量优化工作，更好还原真实画质。
AVA PLAYER在直播中延时更短，比其她常用播放器缓冲时间大大缩短。
§2.5 典型应用
2.5.1 手术过程录制与直播
录播系统可配合医疗仪器、摄像机、计算机，可实现远程医疗中视音频和数据 （计算机内数据及医疗仪器采集有关病人生理特性数据）内容同步录制、直播。录播系统最多支持两路视音频和一路计算机屏幕内容同步录制，可将手术中视频信息、医疗仪器采集生理特性数据、远程手术图像和数据内容进行同步录制，可以轻松实现对医疗过程全面录制，轻松实现手术过程完整直播并且可以同步录制，在寻常医疗教学中得到充分运用。
2.5.2 远程医疗（协助医疗）
远程诊断、专家会诊、信息 服务、在线检查和远程交流等几种重要某些，它以计算机和网络通信为基本，实现对医学资料 (涉及数据、文本、图片和声像资料) 和远程视频、音频信息传播、存储、查询、比较、显示及共享。
手术室可以通过视音频交互系统连接各种分会场或者各种远程专家组进行视音频交互、手术互动/协助等；可以顺利展开手术直播/远程手术/医疗协助活动。
每一种医疗现场都可以把远端医疗协助人员加入到现场医疗手术过程中来，并且可以进行医疗信息共享、视音频交互活动，交互活动管理在医疗现场中控制。
2.5.3 医疗记录
系统可以将录制生成文献通过手工或自动方式上传到点播报务器，并在后台管理系统中生成点播列表。通过授权终端顾客通过IE浏览登录到系统平台，便可依照需要相应记录，从主线上扩展了教学/会议/培训。
2.5.4 医疗教学与培训
录播系统可进行本地/远程医疗教学与培训录制。直播教学或培训时，可在自己PC机（或者在多媒体会议室中）上使用播放器接受教学内容，传播方式可以通过组播或单播等方式连接（组播需要网络支持）。
第三章 录播主机简介
此录播系统由系统前端和中心主机构成。中心主机可同步对16间课室进行制和直播。中心主机放置在中心机房或其她网络连通管理室，系统前端放置在教室/会议室现场。

REN-III高清录播主机
§3.1 1、录播主机（放于中心机房）
（一）功能特点：
ü *支持1路VGA、2路高清视频和1路混合音频多流各种组合方式，录制、直播均可保持同步，后期制作对每个视频流均应支持导出为独立文献。
ü *实时性极好，系统非网络直播延时<1秒。
ü *支持多路“节目”方式，每个节目中可以有一路VGA高清晰信号和1-2路720P高清视频信号同步录制及直播。最多支持16路“节目”
ü 支持浮动窗口方式或分割窗口方式；支持多显示功能，可以用各种投影或各种显示屏播放。
ü 采用画面消锯齿技术，播放画面清晰细腻。
ü *硬件视频压缩编码，支持全速720P@25/30fps。
ü *硬件VGA压缩编码，支持全速1024X768@30fps。
ü 传播带宽低，单路720P视频码流48kbps～8MMb/s。支持跨路由，支持广域网传播。
ü 支持远程摄像机云台控制和音量、音调控制。
ü *支持顾客、节目分级别管理功能，顾客认证后才干观看相应级别直播节目。
ü 直接生成asf流媒体格式文献，可直接用于微软多媒体视频点播服务。
ü 视频文献管理功能。
ü 节目直播和记录方式灵活：主讲人启动方式和管理员启动方式。
ü *支持FTP自动上传功能。
ü *支持教师端启动/停止节目直播录制。
ü *在线点播VOD，支持直播、录制、点播同步启用。

（二）技术指标：
ü *视频扩展：可扩展至16套节目输入，每套节目可包括1路VGA和1-2路视音频。
ü *高清视频辨别率：1280X720.
ü 帧率： PAL 25fps，NTSC 30fps。
ü *视音频码流：48kbps-8Mbps可调，H.264/MPEG4硬件编码
ü *VGA采样编码1024X768/800X600，30fps可调
ü 网络接口：IEEE 802.3u/802.3ab 100/1000Base-T
ü 直播支持路数：输入单路2Mbps码流时，单播支持>=250路。
ü 2U高度。

§3.2 2、高清视音频服务器（SEN－1HD）技术指标
ü *输入接口：1路高清视频分量YPbPr；1路原则VGA接口，DB15
ü *视频辨别率：720P （1280X720）；VGA辨别率：1024X768，800X600
ü *帧率： 25fps（PAL），30fps（NTSC）。
ü 音频输入：1组线路输入接口；一种麦克风输入接口。
ü *码流：48kbps-8Mbps可调，H.264/MPEG4硬件编码
ü 网络接口：IEEE 802.3u/802.3ab 100Base-T
ü 云台控制接口：RS232和RS485复用。

高清视音频服务器（SEN－1HD）