高清技術(shù)開(kāi)啟視頻會(huì)議新局面

文/李超

高清技術(shù)開(kāi)啟視頻會(huì)議新局面

文/李超

以業(yè)界先進(jìn)的視音頻技術(shù)支撐，高清圖像標(biāo)準(zhǔn)720P（1080P）和寬頻語(yǔ)音技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高清晰度畫質(zhì)、高保真音質(zhì)，同時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)延時(shí)在較低水平，充分保證視頻會(huì)議的高質(zhì)量。

視頻會(huì)議系統(tǒng)是一種通過(guò)圖像與聲音進(jìn)行交流的通訊技術(shù)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳播視頻、音頻信息，使會(huì)議參與者在各自的會(huì)議室中，遠(yuǎn)距離實(shí)現(xiàn)直觀真實(shí)的交流?，F(xiàn)實(shí)生活中的某些情形，采用電話或者郵件的方式是行不通的，而必須要求人們面對(duì)面溝通，視頻會(huì)議技術(shù)無(wú)疑是解決這類問(wèn)題的一個(gè)重要途徑。有研究表明，人們接收的有效信息55%來(lái)自于面對(duì)面的視覺(jué)效果，38%依賴語(yǔ)音，而只有7%依賴于內(nèi)容，因此優(yōu)良的視頻會(huì)議系統(tǒng)對(duì)于會(huì)議的效果有著異常重要的作用。然而，傳統(tǒng)的視頻會(huì)議系統(tǒng)由于畫面不夠清晰，語(yǔ)音延遲較大，往往會(huì)嚴(yán)重影響會(huì)議效果。

視頻會(huì)議步入高清時(shí)代

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是H.323協(xié)議的推出，視頻會(huì)議系統(tǒng)得到空前地發(fā)展，在政府、軍事、金融、電信、教育、企業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。2006年初，第一款720P高清視頻會(huì)議產(chǎn)品問(wèn)世，拉開(kāi)了高清視頻會(huì)議的序幕；2008年KEDACOM發(fā)布首款1080P高清視頻會(huì)議系統(tǒng)，標(biāo)志著視頻會(huì)議系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入到了高清時(shí)代。與傳統(tǒng)的標(biāo)清視頻會(huì)議系統(tǒng)相比，高清視頻會(huì)議系統(tǒng)通過(guò)提供更為清晰的畫面質(zhì)量、更好的聲音效果，提供給與會(huì)者高效、高質(zhì)量的視頻體驗(yàn)，使與會(huì)者能夠更有效地進(jìn)行會(huì)議交流。此外，高清視頻會(huì)議系統(tǒng)能夠高清晰度地顯示高分辨度內(nèi)容，這對(duì)于某些特定領(lǐng)域比如醫(yī)療、地圖、測(cè)繪等是至關(guān)重要的。隨著HDTV、HD攝像機(jī)等設(shè)備的普及，高清視頻會(huì)議系統(tǒng)得到了更為廣泛的應(yīng)用。更多的企業(yè)和機(jī)構(gòu)由于認(rèn)識(shí)到信息化建設(shè)對(duì)于企業(yè)的發(fā)展起到的至關(guān)重要的作用，對(duì)高清視頻會(huì)議系統(tǒng)有了更多的需求，同時(shí)市場(chǎng)上也涌現(xiàn)出多家廠商，積極應(yīng)用高清視頻會(huì)議新技術(shù)，不斷開(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品，整個(gè)高清視頻會(huì)議系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)氛圍已經(jīng)形成，視頻會(huì)議市場(chǎng)已步入高清時(shí)代，進(jìn)而打開(kāi)高清視頻會(huì)議系統(tǒng)的應(yīng)用新局面。

三大高清視頻技術(shù)

傳統(tǒng)的視頻會(huì)議系統(tǒng)由于畫面不夠清晰，語(yǔ)音延遲較大，往往會(huì)嚴(yán)重影響會(huì)議效果。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)需求的日益增加，高清視頻會(huì)議系統(tǒng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

高清視頻會(huì)議系統(tǒng)的技術(shù)主要包括了視頻編碼技術(shù)、圖像標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議等。視頻編碼技術(shù)是視頻會(huì)議的最基本的條件之一，只有高效的視頻編碼才能保證在現(xiàn)實(shí)的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下提供視頻服務(wù)。

H.264就是一種高性能的視頻編解碼技術(shù)，它是由ITU-T和ISO兩個(gè)組織聯(lián)合組建的數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，它既是ITU-T的H.264，又是ISO MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的第10部分。H.264堪稱是當(dāng)今高清晰多媒體通訊的基石，HD-DVD與藍(lán)光DVD均采取H.264作為其制作標(biāo)準(zhǔn)。H.264是在MPEG-4技術(shù)的基礎(chǔ)之上建立起來(lái)的，采用“回歸基本”的簡(jiǎn)潔設(shè)計(jì)，其最大的優(yōu)勢(shì)是具有很高的數(shù)據(jù)壓縮比率，且在具有高壓縮比的同時(shí)還擁有高質(zhì)量流暢的圖像。采用H.264的多媒體系統(tǒng)在圖像質(zhì)量上大大優(yōu)于傳統(tǒng)系統(tǒng)，H.264比以前H.263和MPEG-4提高編碼效率約50%。同等的圖像質(zhì)量條件下，H.264的數(shù)據(jù)壓縮比能比當(dāng)前DVD系統(tǒng)中使用的MPEG-2高2～3倍，比MPEG-4高1.5～2倍,比H.263高2倍。

視頻會(huì)議發(fā)展之初，是以CIF（352×288）格式作為視頻會(huì)議標(biāo)準(zhǔn)。到了21世紀(jì)之初，視頻會(huì)議系統(tǒng)提升到4CIF（704 ×576），比原來(lái)視頻會(huì)議的CIF標(biāo)準(zhǔn)提高4倍分辨率。2006年出現(xiàn)的720P（1280×720）以及2008年的1080P（1920×1080）的圖像更是達(dá)到了CIF分辨率的9倍和20倍，這也是是目前流行的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的高清?！案咔逡曨l”（High Definition Video簡(jiǎn)稱HDV）是由佳能、夏普、索尼、JVC四大廠商推出的一種使用在數(shù)碼攝像機(jī)上的高清標(biāo)準(zhǔn)，與標(biāo)清視頻會(huì)議使用的視頻標(biāo)準(zhǔn)相比，具有十倍以上的分辨率和更清晰的畫面。其視頻比例一定為16：9且分辨率高于或等于1280*720。顯然，高清視頻使得視頻會(huì)議變得更加逼真和現(xiàn)實(shí)，可以給與會(huì)者更好的會(huì)議效果。

在高清視頻會(huì)議系統(tǒng)里常用的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議包括ITU-T提出的H.323協(xié)議和IETF提出的SIP協(xié)議。H.323是一個(gè)框架性建設(shè)，沿用的是傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)電話信令模式，技術(shù)比較成熟，當(dāng)前市場(chǎng)上已經(jīng)有了很多支持其標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。H.323集中控制便于計(jì)費(fèi)，對(duì)帶寬的管理也比較簡(jiǎn)單、有效。但是由于所有參加會(huì)議終端都向多點(diǎn)控制單元（MCU）發(fā)送控制消息，因此對(duì)于大型會(huì)議MCU可能會(huì)成為其瓶頸，并且H.323不支持信令的組播功能，因此擴(kuò)展性較差。H.323協(xié)議規(guī)定，音頻和視頻分組必須被封裝在實(shí)時(shí)協(xié)議RTP中，并通過(guò)發(fā)送端和接收端的一個(gè)UDP的Socket對(duì)其進(jìn)行承載。而實(shí)時(shí)控制協(xié)議RTCP用來(lái)評(píng)估會(huì)話和連接質(zhì)量，以及在通信方之間提供反饋信息。相應(yīng)的數(shù)據(jù)及其支持性的分組可以通過(guò)TCP或UDP進(jìn)行操作。H.323協(xié)議還規(guī)定，所有的H.323終端都必須帶一個(gè)語(yǔ)音編碼器，最低要求是必須支持G.711建議。SIP不定義要建立的會(huì)話的類型，只定義應(yīng)該如何管理會(huì)話。SIP消息是基于文本的，因而易于讀取和調(diào)試。新服務(wù)的編程更加簡(jiǎn)單，對(duì)于設(shè)計(jì)人員而言更加直觀。SIP為分布式的呼叫設(shè)計(jì)，具有分布式的組播功能，便于會(huì)議控制，而且簡(jiǎn)化了用戶定位、群組邀請(qǐng)等，并且能節(jié)約帶寬，具有簡(jiǎn)練、開(kāi)放、兼容和可擴(kuò)展的特點(diǎn)。

構(gòu)建高清視頻會(huì)議系統(tǒng)

構(gòu)建高清視頻會(huì)議系統(tǒng)，首先要保證所有的終端到顯示設(shè)備都是高清兼容設(shè)備，都要支持高清數(shù)據(jù)壓縮解碼以及顯示，以便讓視頻與會(huì)者都可以享受高清視頻。這些終端包括攝像頭、高清視頻顯示器（液晶、等離子或投影儀）、高保真音響系統(tǒng)、高清視頻會(huì)議終端、高清接入的MCU等。另外，必須要有足夠的網(wǎng)絡(luò)帶寬保證，高清視頻會(huì)議要求最低的數(shù)據(jù)傳輸速率為768Kbps，最好帶寬可以達(dá)到1～2M。此外，QoS控制也是必須的，它可以保證視頻會(huì)議效果的穩(wěn)定性。下圖為某高校高清視頻會(huì)議系統(tǒng)示意圖。

圖 高清視頻會(huì)議系統(tǒng)

該視頻會(huì)議系統(tǒng)采用業(yè)界最通用的H.263編碼和H.264編碼協(xié)議，MCU支持720P和1080P的高清晰圖像，以業(yè)界先進(jìn)的視音頻技術(shù)支撐，高清圖像標(biāo)準(zhǔn)720P（1080P）和寬頻語(yǔ)音技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高清晰度畫質(zhì)、高保真音質(zhì)，同時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)延時(shí)在較低水平，充分保證視頻會(huì)議的高質(zhì)量。學(xué)校中心節(jié)點(diǎn)采用高清MCU，用于媒體交換和信令交互。高清終端20余臺(tái)，分布在不同校區(qū)以及各個(gè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，該終端提供2.5倍的DVD圖像清晰度和高保真音質(zhì)。

通過(guò)CERNET網(wǎng)絡(luò)與省廳會(huì)議節(jié)點(diǎn)以及市局會(huì)議節(jié)點(diǎn)連接，并積極開(kāi)展基于IPv6協(xié)議的高性能專網(wǎng)建設(shè)測(cè)試，力爭(zhēng)通過(guò)豐富的物理帶寬鏈路和高質(zhì)量的QoS，保證通訊網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定，為視頻系統(tǒng)的可靠傳輸提供足夠的帶寬。會(huì)議終端和MCU之間具有自動(dòng)恢復(fù)鏈路功能。若會(huì)議中發(fā)生線路問(wèn)題造成瞬間終端，有能力在極短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)。

在系統(tǒng)安全性管理方面，管理員可以通過(guò)查詢運(yùn)行日志隨時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀況并解決問(wèn)題，采用H.235信令加密，媒體流采用AES加密及雙流加密，采用Vxwork嵌入式操作系統(tǒng)，保證系統(tǒng)不受病毒入侵。

（作者單位為河北大學(xué)）