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高清时代:网络视频会议如此简单

来源:中国数字音视网     作者:子莘    编辑:数字音视工程    2010-03-29 00:00:00     加入收藏

高清时代:网络视频会议如此简单

  有调查显示,清晰度、时延、带宽、稳定性、高居不下的价格以及运营商的推广模式等都是阻碍视频会议行业发展的重要因素。很多企业部署完视频会议系统后,一般都会出现某些问题,例如:开会过程中与会者图像不够清晰,甚至产生较长的时延,发言者的一个表情可以在几秒钟后才显示出来。这些问题的产生无疑降低了视频会议的效果和开会的效率,甚至会使与会者很对这样的问题的反复出现产生厌烦感。

  视频会议—你的网络准备好了吗?

  今天 ,我们看到的是越来越多的企业为节约总成本,提高生产力而开始或已经部署视频会议系统。为此,IT部门不得不考虑,在网络繁忙的时候视频会议的质量能否得到保障,企业是否应该为视频会议建设专网,以及如何在不损失性能和可靠性的前提下,处理好同时包含视频会议和数据的流量传输。

  为了确保能够做好应用视频会议的万全准备,企业首先应该对广域网应用流量有一个整体全面的认识。否则将导致网络管理员无法明确判断企业网络是否适合于视频会议流量,以及当广域网带宽不足时是否应该通过升级网路带宽来避免性能问题。倘若网络管理员能够清晰了解应用需要占用多少带宽,优化跨越广域网的视频会议流量需要消耗多少带宽,以及应用层中的流量各占多大比例。他们就可将那些重要的应用流量分离出来,控制和遏制其中非必需的应用流量,或者在已经改善了视频会议服务质量的基础上适当增加带宽,从而满足企业需求。

  在使用传统路由器对网络边缘进行管理时,MPLS(多协议标签交换)在监控本地网络内应用流量和采取适当的流量控制方面有一定的局限性,并可能导致网络边缘成为关键性视频会议和数据传输的堵塞点。但是对此并非无计可施,优秀的应用交付技术应该能够针对MPLS在自己的设备上或与边缘路由器相结合,采用在视频会议和数据应用流量中加入适当的标记的方式,提前对那些位于网络边缘的流量进行优化。这恰恰能够排除网络管理人员对MPLS局限性的顾虑,该技术能够最大限度地将视频会议和数据流量发生拥塞情况的次数降到最低,实现服务水平协议(Service Level Agreement ,SLA)目标。同时,应用交付网络解决方案还应该能够借助智能压缩技术,根据流量类型对数据应用进行压缩,协助企业削减带宽消耗,并确保那些需要高质量保证的语音视频流量不会被压缩。

  随着视频会议质量的提升和成本削减的突显,视频会议备受分布式企业的青睐。然而局域网和广域网之间的交界处,成为了导致网络阻塞和影响会议质量的主要位置。当我们明确了带宽需求并获得了对所有应用的可见性后,不得不进一步考虑延迟、时延抖动和数据包丢失这三个可能严重影响会议质量的问题。

  对于视频会议,尤其是对双向会议而言,迟延会导致用户体验的下降。但仅仅保证视频会议数据包在等候进入网络时能够获得较其它流量更高的优先权显然是不足够的,因为这就像拥挤的高速公路上,排在第一的位置并不代表着可以很快地到达目的地。真正应该做的是更加严格和智能的将所有与视频会议相关的协议进行分类,保证能够为每一个流量类型分配适当的带宽。

  相较于延迟的交流滞后和发言冲突,时延抖动是由每一个视频会议数据包在传送过程中所遭遇的各种不可预测的延迟所造成的。通常借助抖动缓冲器或列队,来临时地保存然后“平滑输出”语音视频数据包时,要求抖动不可超过100ms,否则将导致问题更加恶化。如果能够在传统方法的基础上加入更多智能和基于策略的带宽控制策略,针对数据流量和语音、视频流量分别分配并维持一定的速度和质量,就可令这一问迎刃而解。

  视频会议还时常面临丢包现象,当丢包率达到或超过3%时,会议听众方将明显感觉到会议断断续续,甚至是掉线。解决这一问题的最佳途径是智能控制IP网络,将现有广域网联路中的IP堵塞和不可预测性最小化,将应用的性能最大化,进而实现无与伦比的流量控制和性能优化。

  此外,视频会议也会时时影响网络和应用性能,因为所采用的不同协议在网络中运作的方式各不相同,随机性更强的交互应用令数据类型和所需带宽更难事先预测。更多的企业开始寄希望于智能化的解决方案,而应用交付技术所具备的可见性、控制力和加速功能无疑为这种智能化提供了有力的支持。

  综上所述,优秀的应用交付解决方案可以针对视频会议应用,很好地解决网络堵塞和由此产生的延迟、抖动和数据包丢失问题,借此来避免位于局域网和广域网交界处的视频会议质量受到损失。

  高清与标清的区别

  1、所谓标清与高清是由广播电视行业发展中引用过来的,在广播电视行业中,标清的概念是原有的NTSC制、PAL制和SECAM电视信号所能代表的清晰度,从模拟角度衡量时,视频的带宽在5MHZ左右(PAL制和SECAM制),NTSC制的模拟宽带在4MHZ左右。按照带宽与扫描线能分辨的对应关系,每1MHZ带宽能对应80条扫描线左右,所在广电行业也有一种标准,是按扫描线分清晰度,如广播级的摄像设备等,至少要求能达到350线到400线,这是按模拟方式分的,当转入数字视频时,由于广电的标准是8bit.4:2:2,对应每一行正程的信号,用13.5MHZ采样,其有效的像素点可采集到704点左右(52.2μs×13.5MHZ=704.7),因此,按数字视频的分类方式,PAL制与SECAM制的分辨率能达到704×576,而NTSC制的分辨率为704×476,这就和我们一般的IT行业中的分辨率对应上了。因此,对图像信号而言,我们认为704×576(或704×476)隔行扫描是标清的标准。随着电视行业的发展,出现了高清电视,其采用的是按数字的分辨率方式表现,如720p指的是1280×720逐行扫描,1080i指的是1920×1080隔行扫描,1080p指的是1920×1080逐行扫描。当然,对应CRT显示方式,576p(704×576)(或476p)也算是高清,但我们一般不去理会它。

  结论1:电视行业的标清是704×576(或704×476隔行扫描),而高清的标准是720p,1080i和1080p等。

  2、在视频会议应用领域,由于原来的技术发展和网络条件的限制,按通讯行业的标准,只能提供1CIF的图像通道,其对应的分辨率是352×288(704×576的1/4左右),逐行扫描,这种分辨率比较低,也就能达到VCD一级的水平,现在随着压缩技术的发展,网络的建设也提供了高带宽的通讯的基础,因此出现了高清视讯的概念,其标准是至少4CIF。其分辨率能达到704×576,就是电视行业中的标清的标准,但是逐行扫描的,清晰度能达到DVD的标准,这是高清视讯当初的水平,目前的状态是,图像可达到8-9CIF,至少能达到720p的标准,从设备本身而言,能达到1080i和1080p,但在应用中要看网络能提供多少带宽了,当前有些用户,包括工程人员,以为视讯会议的高清是与广电行业的高清一致的,这多少是个误区,以目前看,视讯行业能达到720p就已经不错了,实际上576p就已经算是高清了,因此在与客户沟通中和方案设计时要心中有数,不过所幸的是,目前各种设备的指标都在向1080p靠拢,只要带宽能保障,提高分辨率是可行的。

  结论2:视讯的高清标准与广电的不同,其清晰度一方面取决于设备,更重要的是取决于网络。

  各种压缩算法介绍

  视频图像变成数字化的图像后,在标清的情况下,码流能达到270Mb/s(10bit4:2:2格式,其中10bit是由于8bit并行数据转换为串行数据时经过的最小非归零编码方式的8bit到10bit的转换,因此为13.5M×10bit×2=270 Mb/s,对应广电的1/2D1格式),在网络中输入,不可能占用如此的带宽,因此要对图像进行压缩。

  压缩从简单理解的角度上看,就是将图像中一些有规律的像素用最小的数据量代表,如一张“白”纸中,大面积都是“白”,只是“白”的程度上有一定的区别,因此我们可以传一像素点的“白”的真实数值,周围的“白”只要显示有多少点“白”点,每个点的“白”与基点相比差了多少就可以了,这样可以大量地节省数据量,如果单用一幅画的内容相关进行压缩,称为“静态压缩(JPEG)”,但图像是连续的,连续帧之间的图像相关也很大,比如一个人在讲演,除了人在运动之外,其它的背景是基本不动的,因此很大一部分数据在相当长的时间内是不变化的,如果我们只给出不变化的时间,那这一部分的数据大体上为“0”了,这将极大地压缩数据量当然也可以将某些帧的数据不传,即每秒不是25帧而是比如20帧或更少,这种图像是“动态”的不是实时的,利用运动图画的帧间相关进行压缩的算法称为“动态压缩”(MPEG),动态压缩经历了十几年的发展,由最早的MPEG到MPEG2、MPEG4等发展,另外,考虑到数据的通讯传输,针对邮电行业也推出了一系列的压缩算法,如H.32X系列,H.26X系列,几年前,大量的视讯终端所采用的压缩标准H.263标准,目前,H.264标准是较新的应用标准,压缩算法越好,在同样带宽的情况下,图像的质量就越好,如MPEG4,基本上就是DVD中有一种所谓DVD9的格式相似,(能在一张DVD盘中装几部到十几部电影),而且图像质量大致看上去没有太大问题,只要不过于强调细节的话,是完全可以应用的,MPEG4和H.263的水平基本相当。

  因此,一、二年前出的许多视讯终端产品采用的往往是MPEG4或H.263的标准,大家可以适当留心一下,目前采用的算法是H.264,它能在同样分辨率和图像效果的情况下,将占用带宽压缩一半(与H.263和MPEG4相比)或者在同样带宽情况下,H.264的图像清晰度比H.263和MPEG4好一倍。

  视讯设备当前的状态

  几年前的设备以H.263压缩标准为主,在同等带宽的情况下,图像质量略差,近一两年来新出现的设备以H.264标准为主,并且国内厂家的产品采用H.264标准的居多,发展上也比国外产品感觉上要好一些,至少应该是同等档次,如原有的许多国外产品支持512Kbit/s的H.264水平时,国内的水平已经达到760Kb/s H.264水平。随后又能达到2Mb/s H.264的水平,当然现在又出现了支持8Mb/s H.264水平,内置有多点MCU的视讯终端设备。有一个经验数据,据说在384 Kb/s左右时,一般的图像就可以连续地,主观上没有什么大缺陷地实时传递了,或者也就是说,在保证384 Kb/s的带宽时,应该能达到实时的高清(576p)的图像质量了。

  作为一套高清的视讯会议系统,压缩算法和网速是最主要的指标,但要达到高清的效果,周边设备如摄像机、显示设备以及信号通道传输设备等都要求达到高清的水平,如果选用标准的(广电行业标准)的摄像机,其分辨率能达到576i的水平,那么想达到高清(视讯行业标准)576p或更高的水平就显得不够了,应该选用高清的摄像机,而摄像机的输出如果采用复合视频方式,其模拟带宽也就是5MHz(PAL、SECAM制)左右,不能满足高清的要求,因此应采用HD—SDI、DVI或HDMI等方式输出,至少应是YPbPr方式,这给后续应用造成了许多不便,我们后续的文章中将继续介绍。显示设备目前没有大问题了,想找到支持720p以上甚至1080p的平板电视、投影机都不是难的,信号通道设备中,切换、分配、传输设备达到1080p已经没有问题,图像处理器也能支持甚至1080p的图像输入,因此高清视讯系统的应用在设备层面的障碍不存在。

  但高清信号由于历史的变化,存在许多种格式,后续我们将介绍各种格式和信号的大致情况以及应用中的问题。

  高清HD IP网络视频会议系统

  全高清HD(1920X1080P)IP网络视频会议系统,不但实现了HD(5倍于DVD)的高清网络远程视频会议功能,还在网络摄像机内嵌4~8方在线实时网络音、视频通讯。


  KINHAM远程视频会议系统能够为政府部门提供现代化的管理方式。运用KINHAM远程视频会议召开各种工作会议,将国家的政策和上级的指示等及时上传下达到各地区、各部门,并及时与各地区、各部门的人员沟通,将上级的决策与指令及时准确地下达到各个部门,不论整个地区有多大、有多远都如同在一个办公室进行沟通交流。


  安装在监控系统中的每台摄像机都可通过IP网络实现远程监看、控制,对监控区域发生的紧急事件可通过IP网络实时传输至政府、消防及有关部门,组成应急指挥视频会议系统,以便对事发现场进行及时指挥、处理。

  KINHAM远程视频会议系统同时支持4~8方在线实时网络视频通讯,能够实现进行视频对话的同时播放PPT演示,或将自己电脑上的音、视频文件、图表数据文件与对方分享,这样就为法庭审判、公安办案、远程取证(异地询问、证人出庭、专家鉴定)等多种不能到庭人员提供实时出庭参与法庭审判和公安办案,提高了工作效率,减小了办案风险,节省大笔差旅费用。同时支持网络多点远程实况直播,可实现英特网络实时直播法庭审判。

  高清视频会议能否突破应用瓶颈

  在6月12日-13日的第7届中国国际多媒体视讯高峰论坛暨产品展示会中,针对统一通信及高清视频会议的应用问题,RADVISION中国区总经理李平提出了显明的看法:目前统一通信的主要驱动力量包括企业软件提供商、IP 电话提供商、即时消息供应商,以及3G 运营商,但不管是从哪个角度切入统一通信,其产品要想做到真正完美的无缝融合,远非把网络和应用融合在一起这么简单,其背后涉及到软件、硬件、移动设备、固定设备的标准和协议的融合。而这些,只有那些真正具备统一底层协议和标准的厂商才能做到。

  李平指出了当前视频会议应用的一个关键点:网络设备需要跟视频会议标准协议相融合。

  现在,我们已经步入了高清视频会议时代,H.323协议已经成为比较流行的标准。新协议采用了全新的编解码技术标准,它可提供优质的视频传输和低延时的编解码,从而使视频流更为流畅、自然。此外,H.323还包括交互视频的差错隐消算法,此技术可自动调整视频处理,即便在网络负担过重、不稳定或者出错率高的情况下,都可以保证操作自如,并提供更高品质的视觉享受。

  H.323协议如何有效利用?

  现在的问题是:有了好的协议,就能解决视频会议的应用问题么?

  其实,这还需要跟具体的网络硬件相融合才行。

  我们以RADVISION为例,RADVISION作为H.323协议的发起者,SIP、H.324M、IMS协议的主要倡导者,承担起了这方面的重任。据了解,RADVISION从自己最擅长的视频及底层协议作为突破口,实现多种媒体方式的统一通信。在其UCS统一通信业务平台上,可以实现视频会议、桌面应用、IP电话、3G移动视频应用、视频监控、视频存储等六个方面进行融合和协同。

  手机上网也能进行视频会议?

  目前,RADVISION的视频会议系统开始得到了不少应用,据李平称,在新协议的视频会议系统下,甚至用手机上网都可以进行视频会议。

  今年年初的雪灾以及“5。12汶川大地震”,让人们看到了应急指挥平台建设的重要性及急迫性,因而如何建设基于视频的应急指挥平台系统也是本次大会上的一个热门的话题。在条件复杂,环境艰苦的现场环境,如何进行应急处理,确保能把灾区的第一手资料及时反映到决策层,使决策层能够根据实际情况作用正确的判断与决策,同时还要确保决策层的信息能第一时间传达到灾区,指导抗灾抢险,稳定群众情绪,使灾害所造成的损失降到最低。在这种情况下,应急指挥平台就发挥了非常重要的作用。RADVISION结合自己在应急指挥领域深厚的积累,开拓出了统一通信在应急指挥领域的成熟应用,受到与会人士的高度关注与好评。

  李平还表示,基于强大的标准性和兼容性,RADVISION所提供业界领先统一通信解决方案,已经成为了多媒体通信领域的基础“构件”,在世界范围内广泛应用于电信运营商、政府、大型企事业单位以及远程教育和远程医疗等领域。而RADVISION在中国的目标是要推动统一通信与高清视频的普及化进程。
 

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