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底層技術(shù)發(fā)展驅動(dòng)視頻會(huì )議系統可用性增強

視頻會(huì )議系統 admin 2024-02-29 18:46 0 289

視頻會(huì )議的發(fā)展是建立在一系列的底層應用技術(shù)的支撐上,底層技術(shù)視音頻壓 縮技術(shù)、視頻會(huì )議協(xié)議標準等的不斷發(fā)展,使得視頻會(huì )議可用性、互聯(lián)性不斷增強。

視音頻編解碼指通過(guò)視音頻編解碼算法對視音頻信息進(jìn)行數據壓縮和解壓縮。 在進(jìn)行圖像初始采集后,視音頻數據往往有大量的冗余信息,不利于網(wǎng)絡(luò )傳輸、存 儲和處理。通過(guò)視音頻編碼算法進(jìn)行壓縮/解壓縮可以提高傳輸效率。

視頻壓縮標準 主要有 ITU定義的專(zhuān)用于低比特率視頻電話(huà)的標準,包括 H.261/2/3/5;國際標準化 組織 ISO 針對消費類(lèi)應用對運動(dòng)圖像壓縮定義 MPEG 標準,包括 MPEG1/2/4;由 ITU 與 ISO 聯(lián)合視頻小組JVT 定義的 H.264 編解碼技術(shù)

底層技術(shù)發(fā)展驅動(dòng)視頻會(huì )議系統可用性增強 第1張

視頻壓縮標準可以從實(shí)現成本、編碼性能、網(wǎng)絡(luò )支持、應用支持范圍和未來(lái)潛 力等 5 個(gè)方面來(lái)進(jìn)行打分,從而得到比較直觀(guān)的結果。

實(shí)現成本:包括算法實(shí)現的復雜度和資源占有程度,技術(shù)獲取的難度和代價(jià), 以及其最終體現在產(chǎn)品中的成本高低;

編碼性能:主要體現在同等主、客觀(guān)視覺(jué)質(zhì)量情況下,壓縮后所得到的碼流 大小,此對于網(wǎng)絡(luò )傳輸和存儲都非常關(guān)鍵;

網(wǎng)絡(luò )支持:主要取決于對網(wǎng)絡(luò )丟包和出錯的容錯能力與支持網(wǎng)絡(luò )的自適應能 力;

應用支持范圍:視頻監控領(lǐng)域的應用需求千變萬(wàn)化,平臺對不同需求的支持 能力非常重要;

未來(lái)潛力:一個(gè)標準的潛力大小體現在未來(lái)被行業(yè)接受的廣泛程度,在相關(guān) 應用上轉化的平滑程度,和對互聯(lián)互通的支持程度等方面。

H.264 編解碼技術(shù)整體效果較好,成為過(guò)去數年廣為采用的標準。從編碼性能 上看,H.264 要遠優(yōu)于 MPEG4,平均節約 39%的傳輸碼流,可在低于 1Mbps 的速 度實(shí)現標清數字圖像傳送,支持更加廣泛和多變的應用環(huán)境,在視頻監控領(lǐng)域已經(jīng) 成為主流標準之一。2007 年推出的 H.264 SVC 標準是 H.264 標準的附錄 G,利用了 AVC 編解碼器的各種高效算法工具,支持具有分級特性的碼流,可以通過(guò)一次編碼 產(chǎn)生具有不同幀率、分辨率的視頻壓縮碼流,以適應不同網(wǎng)絡(luò )帶寬、不同的顯示屏 幕和終端解碼能力的應用需求,從而有效地避免了視頻會(huì )議系統中 MCU 上復雜而 昂貴的轉碼,是云視頻會(huì )議采用的主要協(xié)議。2012 年發(fā)布的 H.265 標準比 H.264 僅需原先的一半帶寬即可播放相同質(zhì)量的視頻,同時(shí)支持 4K、8K。

在視頻會(huì )議中,通常會(huì )有多對多的語(yǔ)音對話(huà),實(shí)現該功能主要通過(guò)語(yǔ)音采集、 編碼、傳送、解碼、語(yǔ)音重現等步驟來(lái)實(shí)現。音頻編碼技術(shù)可以縮小占用的帶寬, 在實(shí)際的語(yǔ)音通話(huà)應用中不可或缺。目前行業(yè)內主要的音頻編解碼標準包括 G.711、 G.722、G.728、G.723.1、G.729、G722.1、AAC_LD 等,其中 AAC 支持采樣率 48K, 達到高保真 CD 音質(zhì)效果;在編碼延時(shí)上,AAC 編解碼為 20ms,效果較好。

視頻會(huì )議的呈現還依賴(lài)視頻的分辨率,高清晰度是視頻技術(shù)發(fā)展的主線(xiàn)之一。 視頻技術(shù)的分辨率實(shí)際是指圖片的分辨率,一個(gè)視頻是由無(wú)數的相同分辨率圖片組 成,分辨率大小決定了視頻的清晰度,分辨率越高,視頻的質(zhì)量也越高。但同時(shí), 分辨率的增加需求更高的視頻流碼率,會(huì )要求更高的網(wǎng)絡(luò )傳輸帶寬和速度。視頻技 術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了 CIF 格式、480P、720P、1080P、2K、4K。目前,高清晰度(4K) 是視頻發(fā)展的主流趨勢。2019 年工信部等聯(lián)合發(fā)布的《超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計 劃》提出了到 2022 年我國超高清視頻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標,在政策引導和各方資源積 極投入下,產(chǎn)業(yè)總體規模有望超過(guò) 4 萬(wàn)億元,超高清視頻用戶(hù)數達到 2 億,4K 產(chǎn) 業(yè)生態(tài)體系基本完善,8K關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得突破,形成技術(shù)、產(chǎn)品、 服務(wù)和應用協(xié)調發(fā)展的良好格局。

視頻會(huì )議的發(fā)展離不開(kāi)國際標準的制定,國際標準的重要性在于解決了不同廠(chǎng) 商產(chǎn)品的互通和兼容性問(wèn)題,從而實(shí)現了真正的互聯(lián)互通,保護了用戶(hù)的利益;同 時(shí)降低了廠(chǎng)商研發(fā)和用戶(hù)建網(wǎng)成本,使得視頻會(huì )議真正推廣開(kāi)來(lái)。視頻通信的組網(wǎng) 協(xié)議從 1960 年代的各公司專(zhuān)用系統發(fā)展到如今的SIP 協(xié)議,極大促進(jìn)了行業(yè)發(fā)展。 目前國際標準有 H.320、H.323(ITU)和 SIP(IETF)3 個(gè)標準集,其中 H.323 是 目前的主流標準,SIP 將會(huì )是下一代標準。

H323 標準是 ITU-T 組織于 1996 年在 h.320 的基礎上建立起來(lái)的基于寬帶 IP 網(wǎng)的視訊會(huì )議系統系列協(xié)議的集合,涵蓋了音頻、視頻及數據在以 IP 包為基礎的網(wǎng) 絡(luò )上的通訊,允許不同廠(chǎng)商的多媒體產(chǎn)品和應用能夠互操作。SIP(會(huì )話(huà)初始協(xié)議) 是 IETF 于 1999 年提出的在 IP 網(wǎng)上進(jìn)行多媒體通信的應用層控制協(xié)議,是 IETF 標 準進(jìn)程的一部分。SIP 協(xié)議則更為簡(jiǎn)單、開(kāi)放、靈活,目前的大部分主流網(wǎng)絡(luò )視訊 產(chǎn)品均支持 H.323,并可兼容 SIP 協(xié)議以適應未來(lái)發(fā)展。

從標準的完備性而言, H.323 是關(guān)于在IP環(huán)境中實(shí)時(shí)多媒體應用的完整標準族, 對于呼叫的建立、管理以及所傳輸媒體格式等各個(gè)方面都有完善而嚴格的規定;而 sip 標準嚴格意義上講是一個(gè)實(shí)現實(shí)時(shí)多媒體應用的信令標準,自身不支持多點(diǎn)的會(huì ) 議功能以及管理和控制功能,而是要依賴(lài)于別的協(xié)議實(shí)現,如 ITU-T SG16 小組提 出的 sip 運用規范,影響了系統的完備性。

從系統實(shí)現的難易性而言,h.323 標準的信令信息是采用符合 asn.1 per 的二進(jìn) 制編碼,并且在連接實(shí)現全過(guò)程都要嚴格標準的定義,系統的自由度小,如要實(shí)現大規模的應用,需要對整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的各個(gè)環(huán)節進(jìn)行規劃。SIP 標準建立在 SMTP(簡(jiǎn) 單郵件傳送協(xié)議)和 HTTP(超文本傳送協(xié)議)的基礎之上,信令信息是基于文本 的,采用符合 iso10646 的 utf-8 編碼,全系統的構造結構相對靈活,終端和服務(wù)器 的實(shí)現也相對容易成本也較低,從網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商的角度考慮,構造一個(gè)大規模視頻通 訊網(wǎng)絡(luò ),采用 sip 系統的成本要廉價(jià)許多,而且也更具有可實(shí)現性。

從組網(wǎng)結構而言,H.323 協(xié)議傾向于嚴謹的層次化結構,由多點(diǎn)控制單元(MCU) 集中執行會(huì )議控制功能,所有參加會(huì )議終端都向 MCU 發(fā)送控制消息,不支持信令 的組播功能,限制了可擴展性,降低了可靠性;而 SIP 設計上就為分布式的呼叫模 型,具有分布式的組播功能,其組播功能不僅便于會(huì )議控制,而且簡(jiǎn)化了用戶(hù)定位、 群組邀請等,并且能節約帶寬。

視頻會(huì )議的使用環(huán)境復雜,光照、天氣、音場(chǎng)等因素都有可能極大地影響視音 頻的表現效果,產(chǎn)生模糊、回聲、昏暗等情形,因此視音頻處理技術(shù)也會(huì )影響產(chǎn)品 的體檢效果。視頻的處理主要包括圖像降噪、低照度轉換、白平衡、寬動(dòng)態(tài)等功能, 音頻的處理則主要包括回聲抵消、語(yǔ)音降噪、嘯叫抑制等功能。主流企業(yè)技術(shù)水平 高低主要區別在算法處理速度和處理效果方面。


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