高清技術(shù)在視頻會議中的應(yīng)用

【摘要】 隨著通信信息技術(shù)的發(fā)展，人們對于視覺聽覺效果的追求越來越高，高清技術(shù)也逐步地運用到我們的生產(chǎn)生活中并發(fā)揮重要的作用。本文主要介紹了視頻會議的發(fā)展歷史、高清技術(shù)基礎(chǔ)及視頻會議系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，描述了高清技術(shù)在常州供電公司視頻會議系統(tǒng)中的應(yīng)用，揭示了常州供電公司高清視頻會議系統(tǒng)的建設(shè)現(xiàn)狀、發(fā)展規(guī)模和應(yīng)用模式，并進(jìn)一步闡述未來高清視頻技術(shù)的發(fā)展方向及趨勢。

【關(guān)鍵詞】 高清 視頻會議 多點控制單元 組成 應(yīng)用

Abstract： With the development of communication and information technology， people for the visual and auditory effects of the pursuit of has become more and more high， HD technology is gradually applied to and playing an important role in our life and production. This paper mainly introduces the development history of video conference， the composition of video conference technology base， and HD video conference system structure， describes the application of HD technology in video conference system in Changzhou power supply company， reveals the HD video conference system in Changzhou power supply company construction present situation， the development scale and application mode， and further expounds the development direction of future high-definition television video technology and trend.

Key words： HD（High Definition）；video conference；MCU； composition； application

近年來，越來越多的視頻會議產(chǎn)品廠商推出高清產(chǎn)品和解決方案，技術(shù)的進(jìn)步和價格的走低使高清化視頻會議系統(tǒng)應(yīng)用得到廣泛應(yīng)用成為可能，高清產(chǎn)品進(jìn)一步的迅速普及，高清市場正在逐漸成熟并得到認(rèn)可。

高清視頻會議的出現(xiàn)是應(yīng)運而生的。在諸多阻礙傳統(tǒng)視頻會議行業(yè)發(fā)展的因素中，低等級的視頻質(zhì)量、特別是視頻的清晰度不佳使得溝通效果大打折扣，是用戶抱怨的首要因素。隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬的進(jìn)一步擴(kuò)展，編解碼技術(shù)的突破和處理器運算能力的提升，特別是H.264[1]、H.264+，甚至H.265等編碼協(xié)議的越來越普及，使得以更少的帶寬傳送更高質(zhì)量圖像成為可能，高清視頻會議系統(tǒng)得以迅速發(fā)展。

一、視頻會議的發(fā)展歷程及趨勢

1.1 視頻會議的發(fā)展歷程

1960年，第一臺視頻會議設(shè)備誕生，采用私有協(xié)議，隨后逐漸商用。

上世紀(jì)70年代，在壓縮編碼技術(shù)推動下，由模擬系統(tǒng)轉(zhuǎn)向數(shù)字系統(tǒng)。

上世紀(jì)80年代末，CCITT形成H.200系列建議，隨后發(fā)布H.320標(biāo)準(zhǔn)。

1996年，隨著IP網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，ITU-T發(fā)布H.323視訊標(biāo)準(zhǔn)。

21世紀(jì)，多媒體[2]通信視音頻數(shù)據(jù)有機(jī)融合，傳輸方式多樣，視頻業(yè)務(wù)由“貴族化”走向“平民化”。

1.2 視頻會議的發(fā)展趨勢

隨著信息通信技術(shù)的發(fā)展，視頻會議呈現(xiàn)出幾大趨勢，分辨率大大提高，由標(biāo)清4-CIF（704x576）逐漸向720p（1280x720），1080p（1920x1080）甚至更高的4Kx2K（3840x2160）轉(zhuǎn)變；幀率由25幀/s向50幀/s、60幀/s 甚至120幀/s轉(zhuǎn)變；音頻由窄帶音頻（7khz）向?qū)拵б纛l（14、22khz）轉(zhuǎn)變；數(shù)據(jù)應(yīng)用和穩(wěn)定性可靠性[3]要求大大提高，單一產(chǎn)品的堆疊逐漸被整體方案所取代，走出會議室的應(yīng)用越來越多。

二、高清技術(shù)基礎(chǔ)

2.1高清視頻的概念及特征

“高清視頻”[4] （High Definition Television Video）的概念是從專業(yè)廣電行業(yè)發(fā)展起來，美國電影電視工程師協(xié)會（SMPTE）制定的最高等級的高清數(shù)字電視的格式為：1920 ×1080。實際上，高清晰數(shù)字電視（HDTV）領(lǐng)域規(guī)定的視頻解析度主要有三種格式，即720P、1080I、1080P （其中“P”為逐行掃描方式，“I”為隔行掃描方式），屏幕縱橫比為16：9，符合以上條件才能稱之為高清視頻，同時要求能兼容接收其它較低格式的信號。

傳統(tǒng)視頻會議等多媒體視頻應(yīng)用中，常用視頻分辨率為有CIF（352*288）和4CIF（704*576）等，因此4CIF為標(biāo)清視頻會議的最高圖像標(biāo)準(zhǔn)。2006年之前，產(chǎn)品只能達(dá)到4CIF格式。之后，出現(xiàn)支持高清視頻（1280x720像素）的會議電視設(shè)備，并逐步從普通高清（720p）到全高清（1080p），現(xiàn)今更有4Kx2K（3840x2160）高分辨率的視頻出現(xiàn)。

不同于標(biāo)清視頻會議系統(tǒng)的簡單結(jié)構(gòu)，高清視頻會議系統(tǒng)需要一個整體的高清解決方案作為支持。高清視頻應(yīng)滿足以下幾大特征：

1、分辨率。普通高清720p（1280x720），全高清1080p（1920x1080），逐行掃描，智真4Kx2K（3840x2160）。

2、寬高比。支持圖像16：9的屏幕寬高比，兼容4：3屏幕寬高比。

3、幀率。支持每秒25/30幀及以上，30幀/s以上圖像比較流暢，60幀/s圖像明顯提升交互感和逼真感，120幀/s圖像可實現(xiàn)立體交互式享受。

4、聲效。支持22kHz音頻寬帶，高保真立體聲效果。

2.2高清視頻會議技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

對于標(biāo)清視頻會議，一般所使用的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)為H.261、H.263/H.263+/H.263++、H.264、MPEG-4等，用于處理CIF或 4CIF視頻。而對于高清視頻會議，需支持H.264這一主流標(biāo)準(zhǔn)，這是最適合高清應(yīng)用的編解碼算法之一。以下是H.264標(biāo)準(zhǔn)的基本特征：

1、清晰流暢。可提供優(yōu)質(zhì)的視頻傳輸和低延時的編解碼，從而使視頻流更為流暢、自然。

2、低帶寬。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。

3、網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力強(qiáng)。交互視頻的差錯隱消算法，此技術(shù)可自動調(diào)整視頻處理，更加智能化[5]適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬，即便在網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)過重、不穩(wěn)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)的視覺享受。

4、更高的互通性。為不同的開發(fā)商提供了互聯(lián)互通的通用平臺。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，可以在不明顯降低視頻質(zhì)量的前提下更輕易地實現(xiàn)多生產(chǎn)商不同視頻會議設(shè)備的集成。

5、需要更強(qiáng)的硬件支撐。和之前的H.26x算法相比，它需要更高的處理性能。

現(xiàn)今新的視頻壓縮算法H.265已然問世，必將給高清視頻會議領(lǐng)域帶來更大變革和沖擊。H.265可支持如2K、4K、8K視頻信號，壓縮效率比現(xiàn)有的H.264HP再提升一倍，帶寬也可節(jié)省50%。

在高清視頻通信中，不能忽略的是，用戶同時期待更清晰、連續(xù)的音頻效果。對于傳統(tǒng)標(biāo)清視頻會議，一般采用G.711、G.722、G.722.1、G.728等音頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)，音頻帶寬寬僅有50Hz～7kHz單聲道。而到了高清視頻會議時代，系統(tǒng)能提供的音頻頻響范圍達(dá)到22kHz，支持雙聲道立體聲回放，帶來了高保真的聽覺享受。一般應(yīng)支持AAC-LC 、AAC-LD等編解碼算法。

2.3高清音視頻常用接口

2.3.1視頻接口

1、分量視頻接口。分量視頻接口也叫色差輸出/輸入接口，又叫3RCA。分量視頻接口通常采用YPbPr和YCbCr兩種標(biāo)識。Y是亮度，b是藍(lán)色色度，r是紅色色度，傳輸距離一般50米左右衰減較小，是高清的標(biāo)準(zhǔn)接口，所有高清設(shè)備標(biāo)配。

2、DVI接口。DVI全稱為Digital Visual Interface。目前的DVI接口有兩種，一為DVI-D（Digital，所謂純數(shù)字）接口，只能接收數(shù)字信號，接口上只有3排8列共24個針腳，其中右上角的一個針腳為空，其不兼容模擬信號。一為DVI-I（Inteface，通用接口可通過轉(zhuǎn)接頭兼容VGA信號）接口，可同時兼容模擬（其可以通過一個DVI-I轉(zhuǎn)VGA轉(zhuǎn)接頭實現(xiàn)模擬信號的輸出）和數(shù)字信號，目前多數(shù)顯卡、液晶顯示器、投影機(jī)皆采用這種接口。

3、HDMI。HDMI的英文全稱是“High Definition Multimedia”，中文的意思是高清晰度多媒體接口。傳輸距離15米左右，傳輸速率可達(dá)10G，可傳輸1080p高清信號，是常用的高清視頻接口。HDMI連接器共有兩種，即19針的A類連接器和29針的B類連接器。

三、高清技術(shù)在視頻會議系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1視頻會議現(xiàn)有的組成結(jié)構(gòu)

一套完整的視頻會議系統(tǒng)[6]由MCU、會議終端、調(diào)音臺、終端網(wǎng)管控制機(jī)、視頻矩陣、光端機(jī)、攝像頭、麥克等設(shè)備組成。以常州供電公司省-市行政視頻會議系統(tǒng)為例，系統(tǒng)組成圖如圖5。

目前常州公司視頻會議采用標(biāo)清系統(tǒng)，音視頻終端K60和VTEL、AV矩陣、攝像頭、顯示器等均是標(biāo)清的，音頻能力采用G.711A56編解碼協(xié)議，接口類型為RCA接口，視頻能力市公司采用H.264_4GIF（704x576）編解碼協(xié)議，縣公司采用MPEG2編解碼協(xié)議，接口類型為BNC接口。隨著行政視頻會議的日益增多，所承擔(dān)的作用越加明顯，幾乎囊括了80%以上的國網(wǎng)-省-市-縣的會議安排，用戶對于視頻會議的整體效果感受也越來越高，當(dāng)前的標(biāo)清系統(tǒng)已越來越受到各方面的限制，急需改造升級為主流的高清系統(tǒng)。

3.2高清技術(shù)在常州地區(qū)視頻會議系統(tǒng)中的組網(wǎng)應(yīng)用

3.2.1省-市-縣行政高清視頻會議系統(tǒng)[7]

根據(jù)省公司高清會議電視項目安排，省公司對現(xiàn)有行政標(biāo)清視頻會議系統(tǒng)進(jìn)行升級改造。省公司部署互為冗余的2臺高清MCU與13個地市公司相連，相應(yīng)的音視頻終端和音視頻矩陣均應(yīng)改為高清的，13個地市公司根據(jù)自身實際情況將省公司高清音視頻信號送至各自會場。以常州供電公司為例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖6所示：

目前常州公司只配備了一套高清音視頻終端，視頻能力為1080p，視頻接口為色差分量接口，音頻接口為數(shù)字音頻接口，將高清信號分為2路，一路為省公司測試高清畫質(zhì)用，另一路通過高-標(biāo)清轉(zhuǎn)換送至?xí)觯瑫隹吹降漠嬅孢€是標(biāo)清畫面。根據(jù)江蘇一體化會議電視改造方案，市縣公司將于2014年實現(xiàn)高清系統(tǒng)的雙平臺、雙終端方式。目前，常州公司標(biāo)清、高清兩套系統(tǒng)將同時使用，新上的高清系統(tǒng)暫時用于省公司測試使用，待測試達(dá)到高清視頻會議要求之后，再逐步退出標(biāo)清系統(tǒng)。由于該項目時間跨度較大，另一套高清音視頻終端將在后續(xù)的項目實施過程中再配備。

3.2.2 國網(wǎng)應(yīng)急指揮高清視頻會議系統(tǒng)

為提高國網(wǎng)公司在突發(fā)事件下協(xié)調(diào)組織下屬公司的的能力，2013年國網(wǎng)公司在下屬省市公司部署國網(wǎng)應(yīng)急指揮高清視頻會議系統(tǒng)[8]，用于應(yīng)付突發(fā)事件，提高事件協(xié)調(diào)處理的能力。

該系統(tǒng)在國網(wǎng)公司、各省公司及下屬市公司各配置一套高清MCU用于互聯(lián)互通。常州公司配置一套華為高清MCU，用于與省公司相連，同時組織金壇、溧陽兩個縣公司參加國網(wǎng)-省-市會議；通道采用省-市通信數(shù)據(jù)B網(wǎng)全I(xiàn)P方式；一臺高清華為音視頻終端和一套MCU服務(wù)器，用于調(diào)試MCU和現(xiàn)場開會；視頻接口采用HDMI轉(zhuǎn)分量輸出，音頻接口為RCA非平衡接口。

在常州公司會議現(xiàn)場配置了高清調(diào)音臺、高清攝像頭和顯示器，與之前的標(biāo)清系統(tǒng)相比，高清視頻會議更清晰，更逼真，交互更便捷。

3.2.3 國網(wǎng)一體化高清視頻會議系統(tǒng)

國網(wǎng)一體化高清視頻會議系統(tǒng)是2013年國網(wǎng)公司的又一重點工程，應(yīng)急指揮系統(tǒng)主要用于應(yīng)付突發(fā)狀態(tài)下的事件處理，而一體化系統(tǒng)則將成為國網(wǎng)-省-市-縣開會的常態(tài)會議系統(tǒng)。

目前常州供電公司配置有2套寶利通高清會議終端；2套市-縣電視會議系統(tǒng)，其中1套為常州地區(qū)市-縣行政電視會議系統(tǒng)，1套為江蘇電力應(yīng)急指揮中心會議電視系統(tǒng)。市、縣公司各設(shè)置2個電視會議會場，每個會場配置兩套高清視頻會議終端及相關(guān)設(shè)備，按照專線和網(wǎng)絡(luò)雙平臺、雙通道、雙終端的視頻會議模式建設(shè)，使之滿足國網(wǎng)公司對電視會議會場的要求。

在視頻會議接入模式[9]上，常州公司及縣公司新增高清視頻會議終端均利用現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)網(wǎng)B網(wǎng)、視頻會議數(shù)據(jù)網(wǎng)及市-縣傳輸網(wǎng)接入電視會議系統(tǒng)，并結(jié)合帶寬需求和網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀合理組織，優(yōu)化配置。

專線視頻會議高清平臺的MCU利用省-市視頻會議數(shù)據(jù)網(wǎng)構(gòu)建省-市的高清會議電視系統(tǒng)專線傳輸通道，并利用市-縣MSTP設(shè)備內(nèi)嵌的FE板卡，將視頻會議數(shù)據(jù)網(wǎng)延伸至各縣公司。省-市日常狀況下按照4M帶寬設(shè)置，應(yīng)急狀況下可按照8M設(shè)置。市-縣日常狀況下按照2M帶寬設(shè)置。

網(wǎng)絡(luò)視頻會議高清平臺的MCU利用省-市通信數(shù)據(jù)B網(wǎng)及市-縣通信數(shù)據(jù)網(wǎng)構(gòu)建省-市、省-縣的高清會議電視系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺傳輸通道。省-市日常狀況下按照4M帶寬設(shè)置，應(yīng)急狀況下可按照8M設(shè)置。市-縣日常狀況下按照2M帶寬設(shè)置。

該方案實施后，將形成一市兩縣各兩個會場，每個會場配置兩套高清音視頻終端及相關(guān)設(shè)備，用于網(wǎng)絡(luò)、專線兩個平臺。在今后的應(yīng)用模式中，兩個視頻會議平臺互為主備，完全具備獨立的高清視頻會議功能，大大提高了視頻會議的可靠性和靈活性。

四、 結(jié)論

視頻會議作為成熟的通信系統(tǒng)，能夠提供實時、雙向、多網(wǎng)絡(luò)、廣域和保證質(zhì)量的音視頻通信；而高清技術(shù)作為越來越普遍使用的技術(shù)正慢慢走入日常生產(chǎn)生活中來。根據(jù)用戶的需求將二者有機(jī)地組合，大大提高了視頻會議的音視頻質(zhì)量，使視頻會議更上一個新的臺階。本文通過對常州供電公司現(xiàn)有高清視頻會議系統(tǒng)的研究，闡述了高清技術(shù)在電力系統(tǒng)越加重要的作用，在未來的電力行業(yè)，高清視頻會議系統(tǒng)必將成為相互交流、聯(lián)系應(yīng)用最廣泛的工具之一。未來高清技術(shù)必將向著更高分辨率、更高幀率和更高壓縮率的方向發(fā)展，也必將給用戶帶來更高更好更舒適的視覺享受，未來的視頻會議必然是以高清技術(shù)為載體的全新的通信方式。

作者簡介：

吳博科（1983-），男，江蘇常州人，碩士研究生，工程師，主要從事電力系統(tǒng)通信及二次系統(tǒng)維護(hù)管理工作。

注：（作者聯(lián)系方式，手機(jī)：15061146722，固定電話：0519-88192699，電子信箱：360592397@qq.com，通信電址：常州市局前街27號，郵編213000）

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