溝通更真實(shí)--高清視頻會(huì )議系統解析
2008/08/13
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用實(shí)例。60年代發(fā)達國家就開(kāi)始進(jìn)行視頻會(huì )議的研究，早期的視頻會(huì )議系統以模擬方式傳輸，占用很大的帶寬，其代表有美國貝爾實(shí)驗室研制的可視電話(huà)、英國B(niǎo)T公司的1MHz帶寬黑白視頻會(huì )議系統。80年代末、90年代初，隨著(zhù)微電子、計算機、數字信號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、數字視頻會(huì )議和國際統一標準的數字視頻會(huì )議三個(gè)階段。
60年代始，世界發(fā)達國家開(kāi)始研究模擬視頻會(huì )議系統，并逐漸商用化。
60年代末期，在壓縮編碼技術(shù)推動(dòng)下，由模擬系統轉向數字系統。
80年代初期，研制出2Mbps彩色數字視頻會(huì )議系統，日本和美國形成非標準的國內視頻會(huì )議網(wǎng)。
80年代中期，大規模集成電路技術(shù)飛速發(fā)展，圖像編解碼技術(shù)取得突破，信道費用降低，為視頻會(huì )議走向實(shí)用提供了良好的發(fā)展條件。
80年代末至今，多媒體技術(shù)、計算機技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò )技術(shù)日新月異。CCITT（即現在的ITU-T）形成了H.200系列建議，規定了統一的視頻輸入輸出標準、算法標準、誤碼校驗標準及一系列互通的模式轉換標準，解決了不同廠(chǎng)商的設備互通問(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)，計算機互連網(wǎng)的飛速發(fā)展對電信業(yè)產(chǎn)生了巨大而深刻的影響。基于包交換網(wǎng)絡(luò )的多媒體通信系統逐漸成為研究人員和電信、網(wǎng)絡(luò )及計算機廠(chǎng)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 )議系統的建立可以依據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方案。H.320是ITU-T較早期的視頻會(huì )議標準，該標準完全建立在一系列視頻會(huì )議專(zhuān)有的技術(shù)和標準之上，而H.323標準建立在通用的、開(kāi)放的計算機網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)基礎之上，具有廣闊的發(fā)展前景。自從1996年ITU-T批準該標準以來(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(chǎng)家競相投入H.323新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，越來(lái)越多的用戶(hù)采用H.323技術(shù)和產(chǎn)品構造他們自己的視頻會(huì )議系統。這是通信網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、計算機技術(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。而且，H.323系統在技術(shù)的先進(jìn)性、功能的完善性、操作的方便性、系統的可擴充性以及性能價(jià)格比等各方面，都日益顯示出比H.320系統明顯的優(yōu)越性。
高清視頻會(huì )議系統的摧生
近年來(lái)，視頻會(huì )議系統成為衡量許多單位信息化建設是否達標的重要標準之一，而真正應用了視頻會(huì )議的單位中，又經(jīng)常聽(tīng)到應用效果與預期有差距的抱怨，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)傳統會(huì )議設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(cháng)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，甚至會(huì )使與會(huì )者很對這樣的問(wèn)題的反復出現產(chǎn)生厭煩感。有調查顯示，清晰度、時(shí)延、帶寬、穩定性、高居不下的價(jià)格以及運營(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(huà)會(huì )議、郵件或即時(shí)消息來(lái)解決，而需要大家面對面溝通，所以視頻會(huì )議就成為解決這類(lèi)溝通問(wèn)題的重要甚至是唯一途徑，而傳統的視頻會(huì )議系統的種種弊端，導致不能產(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，在強烈的市場(chǎng)需求下催生了高清視頻會(huì )議系統。受傳統會(huì )議系統認識的影響，人們對高清會(huì )議的認識還不是很全面。
什么是高清晰度視頻
大家都熟悉標準清晰度(SD)模擬電視。這是我們所了解并且幾十年來(lái)一直使用的電視。NTSC制式（用于北美及其他一些地區）水平解像度為525線(xiàn)，每秒30幀畫(huà)面。PAL制式（用于世界上的其他地區）則為625線(xiàn)，每秒24幀畫(huà)面。先掃描靜止畫(huà)面的奇數行，然后掃描同一幅圖像信息的偶數行。這樣一來(lái)，兩幅畫(huà)面會(huì )同時(shí)顯示在顯示器上，也稱(chēng)為每秒50/60場(chǎng)。這種奇/偶掃描模式被稱(chēng)為隔行掃描，該技術(shù)被開(kāi)發(fā)用于節約傳輸寬帶（特定的網(wǎng)絡(luò )連接的數據率容量）。這種分辨率被稱(chēng)為480i，提供由240線(xiàn)不同信息組成的畫(huà)面。用于家用標清的寬帶需求為45-90Mbit/s。
對于小型視頻顯示器（小于27英寸），標清電視看上去相當清晰、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(xiàn)、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(xiàn)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。標清電視的這種分辨率被稱(chēng)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清格式都要多。如果將屏幕分辨率轉換為像素，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(guān)地了解其中的區別，可將電視屏幕想象為電腦顯示器。想象一下，將640X240（相當于480i）的低分辨率數字圖像拉伸在42英寸的屏幕上將會(huì )是怎樣的效果。圖像將被扭曲，因為低分辨率的圖像中沒(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數可以提升畫(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。
高清晰度視頻會(huì )議的標準
在高清編碼/解碼技術(shù)產(chǎn)生之前，視頻會(huì )議數據是基于通用交換格式(CIF)進(jìn)行編碼的。國際電信聯(lián)盟-電信標準部(ITU-T)制定了視頻標準，稱(chēng)為H.261和H.263。H.261標準只定義了QCIF和CIF格式。四分之一CIF(QCIF)格式只被用于最低數據率（64千位/秒及更低）的會(huì )議，目前已經(jīng)很少使用。自從H.263標準發(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(lèi)標準時(shí)，計算和寬帶的限制，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準，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)濟地通過(guò)容量更小的網(wǎng)絡(luò )連接（更低的數據率/寬帶）進(jìn)行傳輸。
現在，ITU-T建議高清晰度視頻會(huì )議采用H.264視頻標準，該標準通過(guò)比較低的數據傳輸率提供高質(zhì)量畫(huà)面。現在，H.264已成為HD-DVD（高清DVD）以及廣播、有線(xiàn)、視頻會(huì )議和消費電子產(chǎn)品的強制標準。
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)的大多數視頻會(huì )議系統都包括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(xiàn)路速率下的視頻質(zhì)量也要高出一倍。此外，某些增強的H.264技術(shù)還包括交互視頻的差錯隱消算法，此技術(shù)可自動(dòng)調整視頻處理，即便在網(wǎng)絡(luò )負擔過(guò)重、不穩定或者出錯率高的情況下，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編碼標準提供了更強的靈活性，為不同的開(kāi)發(fā)商提供了互聯(lián)互通的通用平臺。H.263標準支持眾多不同的版本，而H.264標準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)現多生產(chǎn)商不同視頻會(huì )議設備的集成。
高清視頻會(huì )議和高清電視的區別
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據。為實(shí)現高清視頻會(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質(zhì)量，而視頻會(huì )議的質(zhì)量可能會(huì )因為網(wǎng)絡(luò )傳輸的大量數據而降低。編碼/解碼過(guò)程和通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸大量數據信息所消耗的時(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)音重疊的機會(huì )，并有可能造成視音頻不同步。長(cháng)時(shí)間的延時(shí)可以通過(guò)音頻效果明顯地表現出來(lái)，劣質(zhì)的音效會(huì )嚴重影響整個(gè)視頻會(huì )議體驗的整體質(zhì)量。
高清視頻會(huì )議的技術(shù)要求
高清視頻會(huì )議需要所有的終端都是高清兼容設備，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據壓縮，除此以外，為實(shí)現高質(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 )議要求最低的數據傳輸速率為1Mbit/s。為達到最好效果，建議數據傳輸速率達到或超過(guò)2Mbit/s，通過(guò)增加寬帶，獲得最佳音頻效果以及額外的內容共享設備，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)行期間穩定的效果。
為獲得高分辨率圖像，需要配置16:9標準支持真實(shí)高清（最低720p）的攝像頭。攝像頭與視頻會(huì )議終端設備最好出自同一制造商。這樣可以保證攝像頭和終端設備的功能達到最優(yōu)化，從而獲得最佳的端到端高清視頻會(huì )議體驗。
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，顯示器應該配有支持最佳高清信號的接口，例如DVI-I數字接口或者分量輸入接口YPrPb。超過(guò)5米的DVI電纜線(xiàn)可能引起畫(huà)面質(zhì)量衰減或者無(wú)法預測的視頻顯示錯誤。購買(mǎi)高質(zhì)量的高清顯示器和終端設備就可以避免此類(lèi)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，建議購買(mǎi)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(huà)。當然，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(huà)達到點(diǎn)對點(diǎn)的通話(huà)效果。我們建議從同一制造商購買(mǎi)MCU和視頻會(huì )議終端設備，這樣才能確保達到最佳的端到端性能。最后，MCU必須是標準化(H.264)產(chǎn)品，這樣才能實(shí)現互聯(lián)互通和可擴展性，從而滿(mǎn)足盡可能多的多點(diǎn)通話(huà)。
高清視頻會(huì )議的優(yōu)勢
根據統計，在人類(lèi)的通信與交流當中，有效性信息50%～60%依賴(lài)于面對面的視覺(jué)效果，隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展與進(jìn)步，人們對信息交流的及時(shí)性、準確性和全面性不斷提出更高要求，高質(zhì)量的溝通要求使用更為豐富、生動(dòng)的視訊通信方式。因此，高清視頻會(huì )議的發(fā)展，將會(huì )給人們的溝通帶來(lái)革命性的影響。
首先，清晰的畫(huà)面質(zhì)量、同步音效和最低延時(shí)幫助與會(huì )者保持注意力并提供高效、高質(zhì)量的視頻會(huì )議體驗。在高清視頻中中展示圖像使顯示角度更寬，從而讓更多的與會(huì )者出現在畫(huà)面中，保證全身心地投入到即將召開(kāi)的會(huì )議中。
其次，能夠以高清晰度顯示高分辨率的內容（例如設計圖、流程圖、地圖或者照片），能夠給依賴(lài)視覺(jué)溝通的知識工作者帶來(lái)極大的好處。例如，高清視頻會(huì )議可以幫助身處異地的醫生進(jìn)行面對面交流，分析X光片、MRI核磁共振影像、超聲檢查結果或者ECG心電圖結果，從而依據大量的細節做出診斷。在屏幕上顯示并閱讀PowerPoint幻燈片、Flash演示、軟件介紹和其他培訓內容可以避免視覺(jué)疲勞，提高工作效率、加深印象并使工作充滿(mǎn)樂(lè )趣。與流暢的動(dòng)作相結合的清晰圖像同樣使聽(tīng)力障礙的與會(huì )者能夠更容易地辨別手語(yǔ)。
總之，高清技術(shù)提升了通話(huà)質(zhì)量，拓寬了可通過(guò)視頻會(huì )議進(jìn)行交流的信息外延，為商業(yè)、遠程教育、遠程醫療、社區、政府和各種慈善事業(yè)提供了一個(gè)極具價(jià)值的通訊工具。
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