高清技術開啟視頻會議新局面

文/李超

高清技術開啟視頻會議新局面

文/李超

以業界先進的視音頻技術支撐，高清圖像標準720P（1080P）和寬頻語音技術，實現高清晰度畫質、高保真音質，同時控制網絡延時在較低水平，充分保證視頻會議的高質量。

視頻會議系統是一種通過圖像與聲音進行交流的通訊技術，系統實時傳播視頻、音頻信息，使會議參與者在各自的會議室中，遠距離實現直觀真實的交流。現實生活中的某些情形，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面溝通，視頻會議技術無疑是解決這類問題的一個重要途徑。有研究表明，人們接收的有效信息55%來自于面對面的視覺效果，38%依賴語音，而只有7%依賴于內容，因此優良的視頻會議系統對于會議的效果有著異常重要的作用。然而，傳統的視頻會議系統由于畫面不夠清晰，語音延遲較大，往往會嚴重影響會議效果。

視頻會議步入高清時代

隨著科學技術的不斷發展，尤其是H.323協議的推出，視頻會議系統得到空前地發展，在政府、軍事、金融、電信、教育、企業等領域的應用也越來越廣泛。2006年初，第一款720P高清視頻會議產品問世，拉開了高清視頻會議的序幕；2008年KEDACOM發布首款1080P高清視頻會議系統，標志著視頻會議系統已經進入到了高清時代。與傳統的標清視頻會議系統相比，高清視頻會議系統通過提供更為清晰的畫面質量、更好的聲音效果，提供給與會者高效、高質量的視頻體驗，使與會者能夠更有效地進行會議交流。此外，高清視頻會議系統能夠高清晰度地顯示高分辨度內容，這對于某些特定領域比如醫療、地圖、測繪等是至關重要的。隨著HDTV、HD攝像機等設備的普及，高清視頻會議系統得到了更為廣泛的應用。更多的企業和機構由于認識到信息化建設對于企業的發展起到的至關重要的作用，對高清視頻會議系統有了更多的需求，同時市場上也涌現出多家廠商，積極應用高清視頻會議新技術，不斷開發出新產品，整個高清視頻會議系統產業氛圍已經形成，視頻會議市場已步入高清時代，進而打開高清視頻會議系統的應用新局面。

三大高清視頻技術

傳統的視頻會議系統由于畫面不夠清晰，語音延遲較大，往往會嚴重影響會議效果。隨著科學技術的發展，市場需求的日益增加，高清視頻會議系統得到了越來越廣泛的應用。

高清視頻會議系統的技術主要包括了視頻編碼技術、圖像標準、網絡通信協議等。視頻編碼技術是視頻會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實的互聯網環境下提供視頻服務。

H.264就是一種高性能的視頻編解碼技術，它是由ITU-T和ISO兩個組織聯合組建的數字視頻編碼標準，它既是ITU-T的H.264，又是ISO MPEG-4標準的第10部分。H.264堪稱是當今高清晰多媒體通訊的基石，HD-DVD與藍光DVD均采取H.264作為其制作標準。H.264是在MPEG-4技術的基礎之上建立起來的，采用“回歸基本”的簡潔設計，其最大的優勢是具有很高的數據壓縮比率，且在具有高壓縮比的同時還擁有高質量流暢的圖像。采用H.264的多媒體系統在圖像質量上大大優于傳統系統，H.264比以前H.263和MPEG-4提高編碼效率約50%。同等的圖像質量條件下，H.264的數據壓縮比能比當前DVD系統中使用的MPEG-2高2～3倍，比MPEG-4高1.5～2倍,比H.263高2倍。

視頻會議發展之初，是以CIF（352×288）格式作為視頻會議標準。到了21世紀之初，視頻會議系統提升到4CIF（704 ×576），比原來視頻會議的CIF標準提高4倍分辨率。2006年出現的720P（1280×720）以及2008年的1080P（1920×1080）的圖像更是達到了CIF分辨率的9倍和20倍，這也是是目前流行的數字電視標準的高清。“高清視頻”（High Definition Video簡稱HDV）是由佳能、夏普、索尼、JVC四大廠商推出的一種使用在數碼攝像機上的高清標準，與標清視頻會議使用的視頻標準相比，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議變得更加逼真和現實，可以給與會者更好的會議效果。

在高清視頻會議系統里常用的網絡通訊協議包括ITU-T提出的H.323協議和IETF提出的SIP協議。H.323是一個框架性建設，沿用的是傳統的實現電話信令模式，技術比較成熟，當前市場上已經有了很多支持其標準的產品。H.323集中控制便于計費，對帶寬的管理也比較簡單、有效。但是由于所有參加會議終端都向多點控制單元（MCU）發送控制消息，因此對于大型會議MCU可能會成為其瓶頸，并且H.323不支持信令的組播功能，因此擴展性較差。H.323協議規定，音頻和視頻分組必須被封裝在實時協議RTP中，并通過發送端和接收端的一個UDP的Socket對其進行承載。而實時控制協議RTCP用來評估會話和連接質量，以及在通信方之間提供反饋信息。相應的數據及其支持性的分組可以通過TCP或UDP進行操作。H.323協議還規定，所有的H.323終端都必須帶一個語音編碼器，最低要求是必須支持G.711建議。SIP不定義要建立的會話的類型，只定義應該如何管理會話。SIP消息是基于文本的，因而易于讀取和調試。新服務的編程更加簡單，對于設計人員而言更加直觀。SIP為分布式的呼叫設計，具有分布式的組播功能，便于會議控制，而且簡化了用戶定位、群組邀請等，并且能節約帶寬，具有簡練、開放、兼容和可擴展的特點。

構建高清視頻會議系統

構建高清視頻會議系統，首先要保證所有的終端到顯示設備都是高清兼容設備，都要支持高清數據壓縮解碼以及顯示，以便讓視頻與會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、高清視頻會議終端、高清接入的MCU等。另外，必須要有足夠的網絡帶寬保證，高清視頻會議要求最低的數據傳輸速率為768Kbps，最好帶寬可以達到1～2M。此外，QoS控制也是必須的，它可以保證視頻會議效果的穩定性。下圖為某高校高清視頻會議系統示意圖。

圖 高清視頻會議系統

該視頻會議系統采用業界最通用的H.263編碼和H.264編碼協議，MCU支持720P和1080P的高清晰圖像，以業界先進的視音頻技術支撐，高清圖像標準720P（1080P）和寬頻語音技術，實現高清晰度畫質、高保真音質，同時控制網絡延時在較低水平，充分保證視頻會議的高質量。學校中心節點采用高清MCU，用于媒體交換和信令交互。高清終端20余臺，分布在不同校區以及各個重點實驗室，該終端提供2.5倍的DVD圖像清晰度和高保真音質。

通過CERNET網絡與省廳會議節點以及市局會議節點連接，并積極開展基于IPv6協議的高性能專網建設測試，力爭通過豐富的物理帶寬鏈路和高質量的QoS，保證通訊網絡的穩定，為視頻系統的可靠傳輸提供足夠的帶寬。會議終端和MCU之間具有自動恢復鏈路功能。若會議中發生線路問題造成瞬間終端，有能力在極短時間內恢復。

在系統安全性管理方面，管理員可以通過查詢運行日志隨時了解設備運行狀況并解決問題，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，保證系統不受病毒入侵。

（作者單位為河北大學）