醫(yī)療應(yīng)用中的視頻直播點(diǎn)播一體化系統(tǒng)
隨著醫(yī)療體制改革的進(jìn)行,醫(yī)療質(zhì)量和信息透明正在成為各大醫(yī)院構(gòu)建核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。而為解決這一問(wèn)題正在進(jìn)行的醫(yī)療信息化建設(shè)就是醫(yī)院整體建設(shè)中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。目前,大部分醫(yī)院的信息化建設(shè)中已有各種信息管理軟件系統(tǒng)在高效、有機(jī)地管理著文本信息、圖像信息,如臨床信息系統(tǒng)(CIS)、電子病歷(EPR)、醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)(PACS)等。然而各種重點(diǎn)演示性手術(shù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景以及學(xué)術(shù)、行政、教學(xué)等會(huì)議的音視頻信息,在現(xiàn)階段還沒(méi)有得到很好的維護(hù)和管理,甚至是根本沒(méi)有保存。
隨著醫(yī)療水平與醫(yī)療信息化建設(shè)水平的不斷深化,在醫(yī)院的實(shí)際運(yùn)作與管理過(guò)程中,越來(lái)越多的醫(yī)療工作者開(kāi)始發(fā)現(xiàn)這些海量的現(xiàn)場(chǎng)音視頻信息的重要性和必須性。傳統(tǒng)的以文字展示醫(yī)療信息的方式已經(jīng)不足以滿(mǎn)足醫(yī)院內(nèi)部學(xué)術(shù)交流與溝通的需求,也無(wú)法滿(mǎn)足病患對(duì)醫(yī)療信息透明化的需求。為此,如何對(duì)這些音視頻信息進(jìn)行有效的數(shù)字化管理,構(gòu)建醫(yī)院音視頻信息化平臺(tái),正在成為醫(yī)院信息化建設(shè)中的一個(gè)重要課題。
為滿(mǎn)足醫(yī)院信息化建設(shè)系統(tǒng)中對(duì)于音視頻信息系統(tǒng)的建設(shè)需求,我們?cè)诖私榻B一套基于以太網(wǎng)的視頻點(diǎn)播與視頻直播一體化系統(tǒng),如圖1。該系統(tǒng)以拓目科技的TML系列網(wǎng)絡(luò)視頻直播機(jī)與TMSS網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器共同構(gòu)建,可對(duì)外提供音視頻信息采集、音視頻壓縮、網(wǎng)絡(luò)傳輸、存儲(chǔ)、管理以及針對(duì)終端用戶(hù)的點(diǎn)播與直播一體化服務(wù),提供電視、電腦、手機(jī)“三屏合一”的全方位用戶(hù)體驗(yàn)。
圖1,視頻點(diǎn)播與視頻直播一體化系統(tǒng)示意圖
通過(guò)使用拓目科技的醫(yī)院視頻時(shí)移直播點(diǎn)播系統(tǒng),醫(yī)院管理者可以方便的對(duì)各種會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)的音視頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)發(fā)布與統(tǒng)一的存儲(chǔ)管理;同時(shí),醫(yī)務(wù)人員可通過(guò)院內(nèi)的大屏幕電視,內(nèi)網(wǎng)上的計(jì)算機(jī),或者手機(jī)移動(dòng)終端收看正在直播的院內(nèi)各種會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)或手術(shù)演示現(xiàn)場(chǎng),也可以通過(guò)點(diǎn)播方式觀看之前的系統(tǒng)中存儲(chǔ)的海量音視頻信息資料。為了豐富系統(tǒng)的視頻資源,系統(tǒng)還允許添加另外的視頻信息,從而構(gòu)建一個(gè)節(jié)目豐富的醫(yī)院內(nèi)視頻信息化平臺(tái)。
視頻直播點(diǎn)播一體化系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)由攝像機(jī)、手術(shù)成像設(shè)備、嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻直播機(jī)、流媒體服務(wù)器以及客戶(hù)端組成。
現(xiàn)就系統(tǒng)的各個(gè)組成部分介紹如下:
(一) 攝像機(jī)等視頻源:
該視頻時(shí)移直播點(diǎn)播系統(tǒng)可以支持各種接口類(lèi)型的視頻源信號(hào),可以兼容傳統(tǒng)的BNC接口的模擬攝像機(jī),可以兼容HDMI數(shù)字高清攝錄一體機(jī),可以兼容手術(shù)導(dǎo)航設(shè)備輸出的VGA視頻信號(hào),可以兼容WOLF、STORZ等主流內(nèi)窺鏡系統(tǒng)輸出的DVI視頻信號(hào)或者是HD-SDI信號(hào),甚至包括廣電機(jī)頂盒輸出的電視信號(hào)。
二) 嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻直播機(jī):
嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻直播機(jī)完成視頻的采集、壓縮編碼、傳輸。嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻直播機(jī)的主要功能:
●將會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)采集到的視頻信息進(jìn)行H.264壓縮;
●將壓縮完成的視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于本地硬盤(pán);
●將壓縮完成的視頻數(shù)據(jù)傳送給流媒體服務(wù)器。
(三) 中心系統(tǒng)服務(wù)器:
中心系統(tǒng)服務(wù)器可以采用普通的塔式服務(wù)器,服務(wù)器安裝有流媒體軟件和系統(tǒng)管理軟件。
流媒體軟件:主要是解決網(wǎng)絡(luò)帶寬不足下的音視頻傳輸問(wèn)題,即在有限的帶寬下,如何實(shí)現(xiàn)音視頻流的穩(wěn)定和有效傳輸,如何實(shí)現(xiàn)媒體數(shù)據(jù)在不同網(wǎng)段之間的轉(zhuǎn)發(fā),保證被轉(zhuǎn)發(fā)媒體位置的透明性。流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器軟件的多級(jí)設(shè)置可提高響應(yīng)訪問(wèn)的效率,可以合理規(guī)劃流媒體管理軟件模塊的設(shè)置,以求更少的時(shí)間代價(jià)換取更高的帶寬利用率。
系統(tǒng)管理軟件:系統(tǒng)管理軟件用以實(shí)現(xiàn)多節(jié)目源選擇、分布式存儲(chǔ)、多界面支持、多種播放方式和靈活自主的分類(lèi)管理,提高并發(fā)流數(shù)。同時(shí),可以對(duì)用戶(hù)使用情況進(jìn)行監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)、管理。
(四) 客戶(hù)端:
考慮到終端用戶(hù)的方便性,該系統(tǒng)支持絕大多數(shù)主流音視頻播放載體,真正做到電視、電腦、手機(jī)三屏合一。我們的客戶(hù)端支持如下的播放終端:
●電腦,兼容各種主流瀏覽器(Internet Explorer、Mozilla Firefox、Google Chrome等);
●移動(dòng)終端(iphone、ipad、Android、上網(wǎng)本等);
●大屏幕電視,會(huì)議電視墻。
視頻直播點(diǎn)播一體化系統(tǒng)工作流程
從圖2的視頻直播點(diǎn)播一體化系統(tǒng)流程圖可以反映出整個(gè)系統(tǒng)的工作流程,可以分為音視頻源采集、網(wǎng)絡(luò)直播機(jī)轉(zhuǎn)換、流媒體服務(wù)器發(fā)布、客戶(hù)端收看四個(gè)部分。
圖2,視頻直播點(diǎn)播一體化系統(tǒng)流程圖
(一) 音視頻源獲取:
作為整個(gè)系統(tǒng)的起點(diǎn),我們可以使用攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)聲卡與顯卡、機(jī)頂盒等設(shè)備獲取標(biāo)準(zhǔn)原始音視頻流,使之成為整個(gè)視頻直播點(diǎn)播一體化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源。
(二) 網(wǎng)絡(luò)直播機(jī)轉(zhuǎn)換:
在此流程中,我們使用TML系列網(wǎng)絡(luò)直播機(jī)將原始音視頻源的高帶寬音視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為適合在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)牡蛶捯粢曨l網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),并通過(guò)醫(yī)院現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絋MSS流媒體服務(wù)器,為進(jìn)一步的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布做準(zhǔn)備。
(三) 流媒體服務(wù)器發(fā)布:
在此流程中,TMSS流媒體服務(wù)器可以從TML網(wǎng)絡(luò)視頻直播機(jī)獲取推送過(guò)來(lái)的音視頻網(wǎng)絡(luò)流,將其進(jìn)行轉(zhuǎn)換,分別包裝成適合電腦或者移動(dòng)終端查看的流媒體格式,從而對(duì)外提供流媒體直播或點(diǎn)播服務(wù)。此外,還可以將TML網(wǎng)絡(luò)視頻直播機(jī)推送過(guò)來(lái)的音視頻網(wǎng)絡(luò)流進(jìn)行本地存儲(chǔ),從而使得用戶(hù)可以在未來(lái)的某個(gè)時(shí)間段重新點(diǎn)播該視頻內(nèi)容。
(四) 客戶(hù)端收看:
在此流程中,用戶(hù)可通過(guò)查看電腦的瀏覽器或者移動(dòng)終端訪問(wèn)流媒體服務(wù)器提供的音視頻播放地址,觀看直播或點(diǎn)播的音視頻資料。TMSS流媒體服務(wù)器提供了流媒體內(nèi)容管理功能,當(dāng)有多個(gè)音視頻源同時(shí)直播時(shí),用戶(hù)可以選擇不同的音視頻播放鏈接進(jìn)行查看。
本系統(tǒng)另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是支持時(shí)移直播,如果用戶(hù)在觀看直播節(jié)目時(shí),想要觀看已經(jīng)播放過(guò)的場(chǎng)景,可以把進(jìn)度條拖動(dòng)到所拍攝場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的時(shí)間,然后繼續(xù)觀看。已經(jīng)完成直播的視頻會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)變成點(diǎn)播信號(hào)源,所以用戶(hù)可以通過(guò)點(diǎn)播窗口來(lái)對(duì)觀看歷史視頻信息。
視頻直播點(diǎn)播一體化系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)
(一) 支持視頻實(shí)時(shí)直播服務(wù):
網(wǎng)絡(luò)視頻直播系統(tǒng),關(guān)鍵是保證圖像傳輸?shù)馁|(zhì)量與實(shí)時(shí)性控制,與傳統(tǒng)單純的網(wǎng)絡(luò)下載相比較,具有明顯的優(yōu)點(diǎn):
●快速便捷,用戶(hù)可以在手術(shù)或會(huì)議發(fā)生的同時(shí)觀看到現(xiàn)場(chǎng)的音視頻信息;
●互動(dòng)性強(qiáng),用戶(hù)可以在觀看音視頻直播的同時(shí)直接與活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行交互,增強(qiáng)了用戶(hù)的參與度;
●不需要將全部數(shù)據(jù)下載,因此等待時(shí)間可以大大縮短;
●用戶(hù)不需要將全部流文件下載到硬盤(pán),從而節(jié)省了大量的磁盤(pán)空間;
●采用實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議,更加適合畫(huà)、音視頻在網(wǎng)上的實(shí)時(shí)傳輸。
(二) 系統(tǒng)簡(jiǎn)潔,利于實(shí)施:
拓目科技的視頻直播點(diǎn)播一體化系統(tǒng)采用了TML網(wǎng)絡(luò)視頻直播機(jī)作為源端設(shè)備,整個(gè)系統(tǒng)非常的簡(jiǎn)潔。只需一臺(tái)設(shè)備,即可完成音視頻采集、編碼、傳輸?shù)裙δ?,一個(gè)設(shè)備完成了傳統(tǒng)視頻直播中3、4臺(tái)設(shè)備才能做到的事情,大大降低了系統(tǒng)復(fù)雜度,提高了系統(tǒng)的可實(shí)施性。
拓目科技的TML網(wǎng)絡(luò)視頻直播機(jī)不僅可以兼容模擬攝像機(jī)和數(shù)字高清攝錄一體機(jī),還可以兼容各種手術(shù)成像設(shè)備輸出的視頻信號(hào),比如手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng),內(nèi)窺鏡系統(tǒng),從而能將手術(shù)室中的更多信息通過(guò)視頻的方式直播出去,為手術(shù)示教,手術(shù)會(huì)診提供更豐富的信息。
拓目科技的TML網(wǎng)絡(luò)視頻直播機(jī)除了具有傳統(tǒng)的以太網(wǎng)接口,還有無(wú)線WIFI接口,TML網(wǎng)絡(luò)視頻直播機(jī)除了可以采用適配器供電,7 x 24小時(shí)持續(xù)工作外,還可以用電池供電,持續(xù)工作超過(guò)12個(gè)小時(shí)。因此在直播不同的場(chǎng)景視音頻時(shí),非常容易搬遷TML網(wǎng)絡(luò)視頻直播機(jī),不會(huì)受到線纜的限制和約束,同時(shí)能為手術(shù)室提供更干凈的環(huán)境。
(三) 支持時(shí)移直播:
傳統(tǒng)的視頻直播系統(tǒng)沒(méi)有時(shí)移直播功能,一個(gè)手術(shù)直播尚未結(jié)束時(shí),用戶(hù)無(wú)法觀看剛剛播放過(guò)的手術(shù)場(chǎng)景,在一場(chǎng)手術(shù)過(guò)程中,專(zhuān)家在觀看手術(shù)視頻時(shí),往往會(huì)對(duì)某些場(chǎng)景比較感興趣,有時(shí)候需要針對(duì)某個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行集體討論,這些要求對(duì)于傳統(tǒng)的視頻直播系統(tǒng)來(lái)說(shuō),是無(wú)法承載的。
拓目科技的視頻直播點(diǎn)播一體化系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的時(shí)移直播功能,系統(tǒng)提供暫停和后退播放的按鈕,用戶(hù)在觀看視頻直播的同時(shí),可以隨時(shí)回到過(guò)去的場(chǎng)景中進(jìn)行觀看,也可以切回當(dāng)前正在進(jìn)行的場(chǎng)景,這就為專(zhuān)家進(jìn)行手術(shù)會(huì)診提供了更豐富的信息。
(四) 支持實(shí)時(shí)存儲(chǔ)與點(diǎn)播:
用戶(hù)通過(guò)TML網(wǎng)絡(luò)視頻直播機(jī)上傳的內(nèi)容,可以實(shí)時(shí)的TMSS流媒體服務(wù)器存儲(chǔ)下來(lái),在直播結(jié)束后直接轉(zhuǎn)換為點(diǎn)播資源,供用戶(hù)事后點(diǎn)播,從而使得錯(cuò)過(guò)了手術(shù)演示或者會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)的用戶(hù)可以隨時(shí)隨地回來(lái)查看之前的音視頻資料。
TMSS流媒體服務(wù)器還支持外部文件點(diǎn)播功能,用戶(hù)可以隨時(shí)上傳文件到TMSS流媒體管理系統(tǒng),供其他用戶(hù)進(jìn)行在線點(diǎn)播觀看。
(五) 支持三屏合一,多種終端觀看
隨著音視頻技術(shù)的發(fā)展,用戶(hù)觀看音視頻的終端載體越來(lái)越豐富,包括PC主機(jī)、大型會(huì)議電視墻、大屏幕液晶電視、手機(jī)、IPad等等。拓目科技的視頻直播點(diǎn)播一體化系統(tǒng)的一個(gè)重要特點(diǎn)就是支持三屏合一,用戶(hù)可以選擇通過(guò)以上的各種方式查看TMSS流媒體服務(wù)器提供的音視頻資料,做到跨終端,跨平臺(tái)的用戶(hù)體驗(yàn)。
(六) 支持多種帶寬模式,方便互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)觀看
隨著醫(yī)療信息化建設(shè)的推進(jìn),醫(yī)院內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不再是封閉的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò),往往也會(huì)提供一些資源供互聯(lián)網(wǎng)上的用戶(hù)進(jìn)行查閱。拓目科技的視頻直播點(diǎn)播一體化系統(tǒng)針對(duì)這樣的需求,提供了專(zhuān)門(mén)為互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)優(yōu)化的低碼率音視頻直播服務(wù),從而保障互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)可以通過(guò)外網(wǎng),流暢的觀看醫(yī)院提供的會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)直播或手術(shù)示教資料,為遠(yuǎn)程會(huì)診以及遠(yuǎn)程醫(yī)療協(xié)助提供了可能。