視頻會議技術發展進程

視頻會議技術發展進程

   視頻會議是一種典型的多媒體通信應用實例。60年代發達國家就開始進行視頻會議的研究，早期的視頻會議系統以模擬方式傳輸，占用很大的帶寬，其代表有美國貝爾實驗室研制的可視電話、英國BT公司的1MHz帶寬黑白視頻會議系統。80年代末、90年代初，隨著微電子、計算機、數字信號處理及圖像處理技術的發展，視頻會議的理論研究和實用系統研制方面也得到了迅速發展。總的說來，其發展主要經歷了模擬視頻會議、數字視頻會議和國際統一標準的數字視頻會議三個階段。

   60年代始，世界發達國家開始研究模擬視頻會議系統，并逐漸商用化。

   60年代末期，在壓縮編碼技術推動下，由模擬系統轉向數字系統。

   80年代初期，研制出2Mbps彩色數字視頻會議系統，日本和美國形成非標準的國內視頻會議網。

   80年代中期，大規模集成電路技術飛速發展，圖像編解碼技術取得突破，信道費用降低，為視頻會議走向實用提供了良好的發展條件。

   80年代末至今，多媒體技術、計算機技術、通信網絡技術日新月異。CCITT（即現在的ITU-T）形成了H.200系列建議，規定了統一的視頻輸入輸出標準、算法標準、誤碼校驗標準及一系列互通的模式轉換標準，解決了不同廠商的設備互通問題，極大地推動了視頻會議的發展。

   90年代中期以來，計算機互連網的飛速發展對電信業產生了巨大而深刻的影響。基于包交換網絡的多媒體通信系統逐漸成為研究人員和電信、網絡及計算機廠商關注的焦點之一。Internet工程任務組（IETF）也開發出實時傳輸協議（RTP）、資源預留協議（RSVP）等與ITU-T的H.323建議配合，以保證在IP網絡上傳送實時音頻視頻流。

   從視頻會議技術發展的歷史來看，目前，視頻會議系統的建立可以依據ITU-T的兩大框架建議H.323和H.320來進行，從而形成兩種不同的建設方案。H.320是ITU-T較早期的視頻會議標準，該標準完全建立在一系列視頻會議專有的技術和標準之上，而H.323標準建立在通用的、開放的計算機網絡通信技術基礎之上，具有廣闊的發展前景。自從1996年ITU-T批準該標準以來，視頻會議的技術和市場都發生了革命性的變化。越來越多的廠家競相投入H.323新產品的開發，越來越多的用戶采用H.323技術和產品構造他們自己的視頻會議系統。這是通信網絡技術、計算機技術和多媒體技術飛速發展和日益融合所帶來的必然趨勢。而且，H.323系統在技術的先進性、功能的完善性、操作的方便性、系統的可擴充性以及性能價格比等各方面，都日益顯示出比H.320系統明顯的優越性。

高清視頻會議系統的摧生

   近年來，視頻會議系統成為衡量許多單位信息化建設是否達標的重要標準之一，而真正應用了視頻會議的單位中，又經常聽到應用效果與預期有差距的抱怨，我們不禁要問，是什么阻礙了視頻會議的發展呢？可能許多使用過傳統會議設備的人都有這樣的體會，開會過程中與會者圖像不夠清晰，甚至產生較長的時延，發言者的一個表情可以在幾秒鐘后才顯示出來。

   這些問題的產生無疑降低了視頻會議的效果和開會的效率，甚至會使與會者很對這樣的問題的反復出現產生厭煩感。有調查顯示，清晰度、時延、帶寬、穩定性、高居不下的價格以及運營商的推廣模式等都是阻礙視頻會議行業發展的重要因素。而其中反映最為強烈的問題是視頻的清晰度。

   在工作中，有些問題不能通過電話會議、郵件或即時消息來解決，而需要大家面對面溝通，所以視頻會議就成為解決這類溝通問題的重要甚至是唯一途徑，而傳統的視頻會議系統的種種弊端，導致不能產生高品質的會議效果，也會令溝通的效果大打折扣。因此，在強烈的市場需求下催生了高清視頻會議系統。受傳統會議系統認識的影響，人們對高清會議的認識還不是很全面。

   什么是高清晰度視頻

   大家都熟悉標準清晰度(SD)模擬電視。這是我們所了解并且幾十年來一直使用的電視。NTSC制式（用于北美及其他一些地區）水平解像度為525線，每秒30幀畫面。PAL制式（用于世界上的其他地區）則為625線，每秒24幀畫面。先掃描靜止畫面的奇數行，然后掃描同一幅圖像信息的偶數行。這樣一來，兩幅畫面會同時顯示在顯示器上，也稱為每秒50/60場。這種奇/偶掃描模式被稱為隔行掃描，該技術被開發用于節約傳輸寬帶（特定的網絡連接的數據率容量）。這種分辨率被稱為480i，提供由240線不同信息組成的畫面。用于家用標清的寬帶需求為45-90Mbit/s。

   對于小型視頻顯示器（小于27英寸），標清電視看上去相當清晰、流暢。但是，如果屏幕超過27英寸，480i格式的圖像質量會有明顯的下降。還可能看到鋸齒線、輪廓模糊、褪色、視覺噪聲和間斷的動作。

   逐行掃描模式，作為隔行掃描的替代技術，提高了在大屏幕上的畫面質量。逐行掃描技術將480線圖像信息行合并為一個幀，然后自動修正畫面質量。逐行掃描減少了大屏幕上的鋸齒畫面并使畫面動作變得更為流暢。標清電視的這種分辨率被稱為480p。

   真正的高清視頻顯示圖像分辨率為1080i或者720p，其他的分辨率則不是真正的高清晰度。高清格式提供的圖像信息量比任何標清格式都要多。如果將屏幕分辨率轉換為像素，可以清楚地看到高清格式可以提供比480i格式高出至少4倍以上的圖像信息量。

   若要直觀地了解其中的區別，可將電視屏幕想象為電腦顯示器。想象一下，將640X240（相當于480i）的低分辨率數字圖像拉伸在42英寸的屏幕上將會是怎樣的效果。圖像將被扭曲，因為低分辨率的圖像中沒有提供高質量視圖所需要的足夠多的圖像信息。高分辨率格式所具備的更高的像素數可以提升畫面質量，使大屏幕上的畫面顯得更清晰、流暢。在視頻會議中，這種技術可以改善整體的視覺體驗并消除會議疲勞。顏色也更為鮮明和真實，動作清晰流暢。

   在高清編碼/解碼技術產生之前，視頻會議數據是基于通用交換格式(CIF)進行編碼的。國際電信聯盟-電信標準部(ITU-T)制定了視頻標準，稱為H.261和H.263。H.261標準只定義了QCIF和CIF格式。四分之一CIF(QCIF)格式只被用于最低數據率（64千位/秒及更低）的會議，目前已經很少使用。

   自從H.263標準發布以來，更多使用“全分辨率”（定義為16CIF）的格式（4CIF和16CIF）逐步被采用。由于采用此類標準時，計算和寬帶的限制，用于全動態視頻會議的通用分辨率仍然是CIF到4CIF。
 
   ITU-T最近采納了視頻壓縮新標準，該方法減小了整個視頻文件的大小，從而文件可以更為經濟地通過容量更小的網絡連接（更低的數據率/寬帶）進行傳輸。

   現在，ITU-T建議高清晰度視頻會議采用H.264視頻標準，該標準通過比較低的數據傳輸率提供高質量畫面。現在，H.264已成為HD-DVD（高清DVD）以及廣播、有線、視頻會議和消費電子產品的強制標準。

    H.264技術非常適合視頻會議。盡管和之前的H.26x算法相比，它需要更高的處理性能，但是自2004年之后生產的大多數視頻會議系統都包括H.264。它可提供優質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。事實上，H.264的效率是H.263的兩倍，在特定線路速率下的視頻質量也要高出一倍。此外，某些增強的H.264技術還包括交互視頻的差錯隱消算法，此技術可自動調整視頻處理，即便在網絡負擔過重、不穩定或者出錯率高的情況下，都可以保證操作自如，并提供更高品質的視覺享受。

   H.264編碼標準提供了更強的靈活性，為不同的開發商提供了互聯互通的通用平臺。H.263標準支持眾多不同的版本，而H.264標準只包含極少的壓縮技術。這樣一來，可以在不明顯降低視頻質量的前提下更輕易地實現多生產商不同視頻會議設備的集成。

   高清視頻會議和高清電視的區別

   高清電視是單向廣播，電視網絡單向傳輸（播放）視頻。高清視頻會議則是雙向、互動的過程，在網絡中實時、雙向地傳輸音頻和視頻數據。為實現高清視頻會議技術，會議中所有的終端都必須支持高清。

   高清電視廣播可以保持固定的信號質量，而視頻會議的質量可能會因為網絡傳輸的大量數據而降低。編碼/解碼過程和通過網絡傳輸大量數據信息所消耗的時間可能造成處理過程的延時。過多的延時會增加語音重疊的機會，并有可能造成視音頻不同步。長時間的延時可以通過音頻效果明顯地表現出來，劣質的音效會嚴重影響整個視頻會議體驗的整體質量。

   高清視頻會議需要所有的終端都是高清兼容設備，從而視頻會議的所有參與者都可以享受高清視頻。所有的終端都要支持高清數據壓縮，除此以外，為實現高質量的視頻會議，網絡寬帶也是一個不可或缺的因素。高清互動視頻會議要求最低的數據傳輸速率為1Mbit/s。為達到最好效果，建議數據傳輸速率達到或超過2Mbit/s，通過增加寬帶，獲得最佳音頻效果以及額外的內容共享設備，例如PC輸入、DVD或高分辨率文本攝像裝置。網絡QoS也是必須的，它可以保證視頻會議進行期間穩定的效果。

   為獲得高分辨率圖像，需要配置16:9標準支持真實高清（最低720p）的攝像頭。攝像頭與視頻會議終端設備最好出自同一制造商。這樣可以保證攝像頭和終端設備的功能達到最優化，從而獲得最佳的端到端高清視頻會議體驗。

   高清視頻顯示器（液晶、等離子或投影儀）必須支持最低為720p的水平分辨率。另外，顯示器應該配有支持最佳高清信號的接口，例如DVI-I數字接口或者分量輸入接口YPrPb。超過5米的DVI電纜線可能引起畫面質量衰減或者無法預測的視頻顯示錯誤。購買高質量的高清顯示器和終端設備就可以避免此類問題。

   選擇了合適的顯示器，而需要與房間的大小以及與會者離屏幕的平均距離相吻合。

   在大型會議室中，與會者離屏幕的距離為3到5米，此種情況下，建議購買至少為50英寸的顯示器。在高分辨率多點視頻會議中，至少有兩組參會者想從不同的地點（終端）參與會議，此時需要高清MCU來橋接所有的通話。當然，MCU必須支持真正的高清（至少720p）并保持30幀/秒，這樣才能使多點視頻通話達到點對點的通話效果。我們建議從同一制造商購買MCU和視頻會議終端設備，這樣才能確保達到最佳的端到端性能。最后，MCU必須是標準化(H.264)產品，這樣才能實現互聯互通和可擴展性，從而滿足盡可能多的多點通話。