高清視頻會(huì)議系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程解析

視頻會(huì)議技術(shù)發(fā)展進(jìn)程

視頻會(huì)議技術(shù)發(fā)展進(jìn)程

   視頻會(huì)議是一種典型的多媒體通信應(yīng)用實(shí)例。60年代發(fā)達(dá)國(guó)家就開(kāi)始進(jìn)行視頻會(huì)議的研究，早期的視頻會(huì)議系統(tǒng)以模擬方式傳輸，占用很大的帶寬，其代表有美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室研制的可視電話、英國(guó)BT公司的1MHz帶寬黑白視頻會(huì)議系統(tǒng)。80年代末、90年代初，隨著微電子、計(jì)算機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理及圖像處理技術(shù)的發(fā)展，視頻會(huì)議的理論研究和實(shí)用系統(tǒng)研制方面也得到了迅速發(fā)展。總的說(shuō)來(lái)，其發(fā)展主要經(jīng)歷了模擬視頻會(huì)議、數(shù)字視頻會(huì)議和國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻會(huì)議三個(gè)階段。

   60年代始，世界發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始研究模擬視頻會(huì)議系統(tǒng)，并逐漸商用化。

   60年代末期，在壓縮編碼技術(shù)推動(dòng)下，由模擬系統(tǒng)轉(zhuǎn)向數(shù)字系統(tǒng)。

   80年代初期，研制出2Mbps彩色數(shù)字視頻會(huì)議系統(tǒng)，日本和美國(guó)形成非標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)內(nèi)視頻會(huì)議網(wǎng)。

   80年代中期，大規(guī)模集成電路技術(shù)飛速發(fā)展，圖像編解碼技術(shù)取得突破，信道費(fèi)用降低，為視頻會(huì)議走向?qū)嵱锰峁┝肆己玫陌l(fā)展條件。

   80年代末至今，多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異。CCITT（即現(xiàn)在的ITU-T）形成了H.200系列建議，規(guī)定了統(tǒng)一的視頻輸入輸出標(biāo)準(zhǔn)、算法標(biāo)準(zhǔn)、誤碼校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及一系列互通的模式轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)，解決了不同廠商的設(shè)備互通問(wèn)題，極大地推動(dòng)了視頻會(huì)議的發(fā)展。

   90年代中期以來(lái)，計(jì)算機(jī)互連網(wǎng)的飛速發(fā)展對(duì)電信業(yè)產(chǎn)生了巨大而深刻的影響�；�于包交換網(wǎng)絡(luò)的多媒體通信系統(tǒng)逐漸成為研究人員和電信、網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)廠商關(guān)注的焦點(diǎn)之一。Internet工程任務(wù)組（IETF）也開(kāi)發(fā)出實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議（RTP）、資源預(yù)留協(xié)議（RSVP）等與ITU-T的H.323建議配合，以保證在IP網(wǎng)絡(luò)上傳送實(shí)時(shí)音頻視頻流。

   從視頻會(huì)議技術(shù)發(fā)展的歷史來(lái)看，目前，視頻會(huì)議系統(tǒng)的建立可以依據(jù)ITU-T的兩大框架建議H.323和H.320來(lái)進(jìn)行，從而形成兩種不同的建設(shè)方案。H.320是ITU-T較早期的視頻會(huì)議標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)完全建立在一系列視頻會(huì)議專有的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)之上，而H.323標(biāo)準(zhǔn)建立在通用的、開(kāi)放的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)基礎(chǔ)之上，具有廣闊的發(fā)展前景。自從1996年ITU-T批準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)以來(lái)，視頻會(huì)議的技術(shù)和市場(chǎng)都發(fā)生了革命性的變化。越來(lái)越多的廠家競(jìng)相投入H.323新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，越來(lái)越多的用戶采用H.323技術(shù)和產(chǎn)品構(gòu)造他們自己的視頻會(huì)議系統(tǒng)。這是通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和多媒體技術(shù)飛速發(fā)展和日益融合所帶來(lái)的必然趨勢(shì)。而且，H.323系統(tǒng)在技術(shù)的先進(jìn)性、功能的完善性、操作的方便性、系統(tǒng)的可擴(kuò)充性以及性能價(jià)格比等各方面，都日益顯示出比H.320系統(tǒng)明顯的優(yōu)越性。

高清視頻會(huì)議系統(tǒng)的摧生

   近年來(lái)，視頻會(huì)議系統(tǒng)成為衡量許多單位信息化建設(shè)是否達(dá)標(biāo)的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，而真正應(yīng)用了視頻會(huì)議的單位中，又經(jīng)常聽(tīng)到應(yīng)用效果與預(yù)期有差距的抱怨，我們不禁要問(wèn)，是什么阻礙了視頻會(huì)議的發(fā)展呢？可能許多使用過(guò)傳統(tǒng)會(huì)議設(shè)備的人都有這樣的體會(huì)，開(kāi)會(huì)過(guò)程中與會(huì)者圖像不夠清晰，甚至產(chǎn)生較長(zhǎng)的時(shí)延，發(fā)言者的一個(gè)表情可以在幾秒鐘后才顯示出來(lái)。

   這些問(wèn)題的產(chǎn)生無(wú)疑降低了視頻會(huì)議的效果和開(kāi)會(huì)的效率，甚至?xí)�使與會(huì)者很對(duì)這樣的問(wèn)題的反復(fù)出現(xiàn)產(chǎn)生厭煩感。有調(diào)查顯示，清晰度、時(shí)延、帶寬、穩(wěn)定性、高居不下的價(jià)格以及運(yùn)營(yíng)商的推廣模式等都是阻礙視頻會(huì)議行業(yè)發(fā)展的重要因素。而其中反映最為強(qiáng)烈的問(wèn)題是視頻的清晰度。

   在工作中，有些問(wèn)題不能通過(guò)電話會(huì)議、郵件或即時(shí)消息來(lái)解決，而需要大家面對(duì)面溝通，所以視頻會(huì)議就成為解決這類溝通問(wèn)題的重要甚至是唯一途徑，而傳統(tǒng)的視頻會(huì)議系統(tǒng)的種種弊端，導(dǎo)致不能產(chǎn)生高品質(zhì)的會(huì)議效果，也會(huì)令溝通的效果大打折扣。因此，在強(qiáng)烈的市場(chǎng)需求下催生了高清視頻會(huì)議系統(tǒng)。受傳統(tǒng)會(huì)議系統(tǒng)認(rèn)識(shí)的影響，人們對(duì)高清會(huì)議的認(rèn)識(shí)還不是很全面。

   什么是高清晰度視頻

   大家都熟悉標(biāo)準(zhǔn)清晰度(SD)模擬電視。這是我們所了解并且?guī)资�年�?lái)一直使用的電視。NTSC制式（用于北美及其他一些地區(qū)）水平解像度為525線，每秒30幀畫(huà)面。PAL制式（用于世界上的其他地區(qū)）則為625線，每秒24幀畫(huà)面。先掃描靜止畫(huà)面的奇數(shù)行，然后掃描同一幅圖像信息的偶數(shù)行。這樣一來(lái)，兩幅畫(huà)面會(huì)同時(shí)顯示在顯示器上，也稱為每秒50/60場(chǎng)。這種奇/偶掃描模式被稱為隔行掃描，該技術(shù)被開(kāi)發(fā)用于節(jié)約傳輸寬帶（特定的網(wǎng)絡(luò)連接的數(shù)據(jù)率容量）。這種分辨率被稱為480i，提供由240線不同信息組成的畫(huà)面。用于家用標(biāo)清的寬帶需求為45-90Mbit/s。

   對(duì)于小型視頻顯示器（小于27英寸），標(biāo)清電視看上去相當(dāng)清晰、流暢。但是，如果屏幕超過(guò)27英寸，480i格式的圖像質(zhì)量會(huì)有明顯的下降。還可能看到鋸齒線、輪廓模糊、褪色、視覺(jué)噪聲和間斷的動(dòng)作。

   逐行掃描模式，作為隔行掃描的替代技術(shù)，提高了在大屏幕上的畫(huà)面質(zhì)量。逐行掃描技術(shù)將480線圖像信息行合并為一個(gè)幀，然后自動(dòng)修正畫(huà)面質(zhì)量。逐行掃描減少了大屏幕上的鋸齒畫(huà)面并使畫(huà)面動(dòng)作變得更為流暢。標(biāo)清電視的這種分辨率被稱為480p。

   真正的高清視頻顯示圖像分辨率為1080i或者720p，其他的分辨率則不是真正的高清晰度。高清格式提供的圖像信息量比任何標(biāo)清格式都要多。如果將屏幕分辨率轉(zhuǎn)換為像素，可以清楚地看到高清格式可以提供比480i格式高出至少4倍以上的圖像信息量。

   若要直觀地了解其中的區(qū)別，可將電視屏幕想象為電腦顯示器。想象一下，將640X240（相當(dāng)于480i）的低分辨率數(shù)字圖像拉伸在42英寸的屏幕上將會(huì)是怎樣的效果。圖像將被扭曲，因?yàn)榈头直媛实膱D像中沒(méi)有提供高質(zhì)量視圖所需要的足夠多的圖像信息。高分辨率格式所具備的更高的像素?cái)?shù)可以提升畫(huà)面質(zhì)量，使大屏幕上的畫(huà)面顯得更清晰、流暢。在視頻會(huì)議中，這種技術(shù)可以改善整體的視覺(jué)體驗(yàn)并消除會(huì)議疲勞。顏色也更為鮮明和真實(shí)，動(dòng)作清晰流暢。

   在高清編碼/解碼技術(shù)產(chǎn)生之前，視頻會(huì)議數(shù)據(jù)是基于通用交換格式(CIF)進(jìn)行編碼的。國(guó)際電信聯(lián)盟-電信標(biāo)準(zhǔn)部(ITU-T)制定了視頻標(biāo)準(zhǔn)，稱為H.261和H.263。H.261標(biāo)準(zhǔn)只定義了QCIF和CIF格式。四分之一CIF(QCIF)格式只被用于最低數(shù)據(jù)率（64千位/秒及更低）的會(huì)議，目前已經(jīng)很少使用。

   自從H.263標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布以來(lái)，更多使用“全分辨率”（定義為16CIF）的格式（4CIF和16CIF）逐步被采用。由于采用此類標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，計(jì)算和寬帶的限制，用于全動(dòng)態(tài)視頻會(huì)議的通用分辨率仍然是CIF到4CIF。
 
   ITU-T最近采納了視頻壓縮新標(biāo)準(zhǔn)，該方法減小了整個(gè)視頻文件的大小，從而文件可以更為經(jīng)濟(jì)地通過(guò)容量更小的網(wǎng)絡(luò)連接（更低的數(shù)據(jù)率/寬帶）進(jìn)行傳輸。

   現(xiàn)在，ITU-T建議高清晰度視頻會(huì)議采用H.264視頻標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)比較低的數(shù)據(jù)傳輸率提供高質(zhì)量畫(huà)面�，F(xiàn)在，H.264已成為HD-DVD（高清DVD）以及廣播、有線、視頻會(huì)議和消費(fèi)電子產(chǎn)品的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。

    H.264技術(shù)非常適合視頻會(huì)議。盡管和之前的H.26x算法相比，它需要更高的處理性能，但是自2004年之后生產(chǎn)的大多數(shù)視頻會(huì)議系統(tǒng)都包括H.264。它可提供優(yōu)質(zhì)的視頻傳輸和低延時(shí)的編解碼，從而使視頻流更為流暢、自然。事實(shí)上，H.264的效率是H.263的兩倍，在特定線路速率下的視頻質(zhì)量也要高出一倍。此外，某些增強(qiáng)的H.264技術(shù)還包括交互視頻的差錯(cuò)隱消算法，此技術(shù)可自動(dòng)調(diào)整視頻處理，即便在網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)過(guò)重、不穩(wěn)定或者出錯(cuò)率高的情況下，都可以保證操作自如，并提供更高品質(zhì)的視覺(jué)享受。

   H.264編碼標(biāo)準(zhǔn)提供了更強(qiáng)的靈活性，為不同的開(kāi)發(fā)商提供了互聯(lián)互通的通用平臺(tái)。H.263標(biāo)準(zhǔn)支持眾多不同的版本，而H.264標(biāo)準(zhǔn)只包含極少的壓縮技術(shù)。這樣一來(lái)，可以在不明顯降低視頻質(zhì)量的前提下更輕易地實(shí)現(xiàn)多生產(chǎn)商不同視頻會(huì)議設(shè)備的集成。

   高清視頻會(huì)議和高清電視的區(qū)別

   高清電視是單向廣播，電視網(wǎng)絡(luò)單向傳輸（播放）視頻。高清視頻會(huì)議則是雙向、互動(dòng)的過(guò)程，在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時(shí)、雙向地傳輸音頻和視頻數(shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)高清視頻會(huì)議技術(shù)，會(huì)議中所有的終端都必須支持高清。

   高清電視廣播可以保持固定的信號(hào)質(zhì)量，而視頻會(huì)議的質(zhì)量可能會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拇罅繑?shù)據(jù)而降低。編碼/解碼過(guò)程和通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸大量數(shù)據(jù)信息所消耗的時(shí)間可能造成處理過(guò)程的延時(shí)。過(guò)多的延時(shí)會(huì)增加語(yǔ)音重疊的機(jī)會(huì)，并有可能造成視音頻不同步。長(zhǎng)時(shí)間的延時(shí)可以通過(guò)音頻效果明顯地表現(xiàn)出來(lái)，劣質(zhì)的音效會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)視頻會(huì)議體驗(yàn)的整體質(zhì)量。

   高清視頻會(huì)議需要所有的終端都是高清兼容設(shè)備，從而視頻會(huì)議的所有參與者都可以享受高清視頻。所有的終端都要支持高清數(shù)據(jù)壓縮，除此以外，為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的視頻會(huì)議，網(wǎng)絡(luò)寬帶也是一個(gè)不可或缺的因素。高清互動(dòng)視頻會(huì)議要求最低的數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbit/s。為達(dá)到最好效果，建議數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到或超過(guò)2Mbit/s，通過(guò)增加寬帶，獲得最佳音頻效果以及額外的內(nèi)容共享設(shè)備，例如PC輸入、DVD或高分辨率文本攝像裝置。網(wǎng)絡(luò)QoS也是必須的，它可以保證視頻會(huì)議進(jìn)行期間穩(wěn)定的效果。

   為獲得高分辨率圖像，需要配置16:9標(biāo)準(zhǔn)支持真實(shí)高清（最低720p）的攝像頭。攝像頭與視頻會(huì)議終端設(shè)備最好出自同一制造商。這樣可以保證攝像頭和終端設(shè)備的功能達(dá)到最優(yōu)化，從而獲得最佳的端到端高清視頻會(huì)議體驗(yàn)。

   高清視頻顯示器（液晶、等離子或投影儀）必須支持最低為720p的水平分辨率。另外，顯示器應(yīng)該配有支持最佳高清信號(hào)的接口，例如DVI-I數(shù)字接口或者分量輸入接口YPrPb。超過(guò)5米的DVI電纜線可能引起畫(huà)面質(zhì)量衰減或者無(wú)法預(yù)測(cè)的視頻顯示錯(cuò)誤。購(gòu)買高質(zhì)量的高清顯示器和終端設(shè)備就可以避免此類問(wèn)題。

   選擇了合適的顯示器，而需要與房間的大小以及與會(huì)者離屏幕的平均距離相吻合。

   在大型會(huì)議室中，與會(huì)者離屏幕的距離為3到5米，此種情況下，建議購(gòu)買至少為50英寸的顯示器。在高分辨率多點(diǎn)視頻會(huì)議中，至少有兩組參會(huì)者想從不同的地點(diǎn)（終端）參與會(huì)議，此時(shí)需要高清MCU來(lái)橋接所有的通話。當(dāng)然，MCU必須支持真正的高清（至少720p）并保持30幀/秒，這樣才能使多點(diǎn)視頻通話達(dá)到點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通話效果。我們建議從同一制造商購(gòu)買MCU和視頻會(huì)議終端設(shè)備，這樣才能確保達(dá)到最佳的端到端性能。最后，MCU必須是標(biāo)準(zhǔn)化(H.264)產(chǎn)品，這樣才能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通和可擴(kuò)展性，從而滿足盡可能多的多點(diǎn)通話。