高清视频会议系统技术发展进程解析

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视频会议是一种典型的多媒体通信应用实例。60年代发达国家就开始进行视频会议的研究，早期的视频会议系统以模拟方式传输，占用很大的带宽，其代表有美国贝尔实验室研制的可视电话、英国BT公司的1MHz带宽黑白视频会议系统。80年代末、90年代初，随着微电子、计算机、数字信号处理及图像处理技术的发展，视频会议的理论研究和实用系统研制方面也得到了迅速发展。总的说来，其发展主要经历了模拟视频会议、数字视频会议和国际统一标准的数字视频会议三个阶段。

   60年代始，世界发达国家开始研究模拟视频会议系统，并逐渐商用化。

   60年代末期，在压缩编码技术推动下，由模拟系统转向数字系统。

   80年代初期，研制出2Mbps彩色数字视频会议系统，日本和美国形成非标准的国内视频会议网。

   80年代中期，大规模集成电路技术飞速发展，图像编解码技术取得突破，信道费用降低，为视频会议走向实用提供了良好的发展条件。

   80年代末至今，多媒体技术、计算机技术、通信网络技术日新月异。CCITT（即现在的ITU-T）形成了H.200系列建议，规定了统一的视频输入输出标准、算法标准、误码校验标准及一系列互通的模式转换标准，解决了不同厂商的设备互通问题，极大地推动了视频会议的发展。

   90年代中期以来，计算机互连网的飞速发展对电信业产生了巨大而深刻的影响。基于包交换网络的多媒体通信系统逐渐成为研究人员和电信、网络及计算机厂商关注的焦点之一。Internet工程任务组（IETF）也开发出实时传输协议（RTP）、资源预留协议（RSVP）等与ITU-T的H.323建议配合，以保证在IP网络上传送实时音频视频流。

   从视频会议技术发展的历史来看，目前，视频会议系统的建立可以依据ITU-T的两大框架建议H.323和H.320来进行，从而形成两种不同的建设方案。H.320是ITU-T较早期的视频会议标准，该标准完全建立在一系列视频会议专有的技术和标准之上，而H.323标准建立在通用的、开放的计算机网络通信技术基础之上，具有广阔的发展前景。自从1996年ITU-T批准该标准以来，视频会议的技术和市场都发生了革命性的变化。越来越多的厂家竞相投入H.323新产品的开发，越来越多的用户采用H.323技术和产品构造他们自己的视频会议系统。这是通信网络技术、计算机技术和多媒体技术飞速发展和日益融合所带来的必然趋势。而且，H.323系统在技术的先进性、功能的完善性、操作的方便性、系统的可扩充性以及性能价格比等各方面，都日益显示出比H.320系统明显的优越性。





高清视频会议系统的摧生

   近年来，视频会议系统成为衡量许多单位信息化建设是否达标的重要标准之一，而真正应用了视频会议的单位中，又经常听到应用效果与预期有差距的抱怨，我们不禁要问，是什么阻碍了视频会议的发展呢？可能许多使用过传统会议设备的人都有这样的体会，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。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。而其中反映最为强烈的问题是视频的清晰度。

   在工作中，有些问题不能通过电话会议、邮件或即时消息来解决，而需要大家面对面沟通，所以视频会议就成为解决这类沟通问题的重要甚至是唯一途径，而传统的视频会议系统的种种弊端，导致不能产生高品质的会议效果，也会令沟通的效果大打折扣。因此，在强烈的市场需求下催生了高清视频会议系统。受传统会议系统认识的影响，人们对高清会议的认识还不是很全面。

   什么是高清晰度视频

   大家都熟悉标准清晰度(SD)模拟电视。这是我们所了解并且几十年来一直使用的电视。NTSC制式（用于北美及其他一些地区）水平解像度为525线，每秒30帧画面。PAL制式（用于世界上的其他地区）则为625线，每秒24帧画面。先扫描静止画面的奇数行，然后扫描同一幅图像信息的偶数行。这样一来，两幅画面会同时显示在显示器上，也称为每秒50/60场。这种奇/偶扫描模式被称为隔行扫描，该技术被开发用于节约传输宽带（特定的网络连接的数据率容量）。这种分辨率被称为480i，提供由240线不同信息组成的画面。用于家用标清的宽带需求为45-90Mbit/s。

   对于小型视频显示器（小于27英寸），标清电视看上去相当清晰、流畅。但是，如果屏幕超过27英寸，480i格式的图像质量会有明显的下降。还可能看到锯齿线、轮廓模糊、褪色、视觉噪声和间断的动作。

   逐行扫描模式，作为隔行扫描的替代技术，提高了在大屏幕上的画面质量。逐行扫描技术将480线图像信息行合并为一个帧，然后自动修正画面质量。逐行扫描减少了大屏幕上的锯齿画面并使画面动作变得更为流畅。标清电视的这种分辨率被称为480p。

   真正的高清视频显示图像分辨率为1080i或者720p，其他的分辨率则不是真正的高清晰度。高清格式提供的图像信息量比任何标清格式都要多。如果将屏幕分辨率转换为像素，可以清楚地看到高清格式可以提供比480i格式高出至少4倍以上的图像信息量。

   若要直观地了解其中的区别，可将电视屏幕想象为电脑显示器。想象一下，将640X240（相当于480i）的低分辨率数字图像拉伸在42英寸的屏幕上将会是怎样的效果。图像将被扭曲，因为低分辨率的图像中没有提供高质量视图所需要的足够多的图像信息。高分辨率格式所具备的更高的像素数可以提升画面质量，使大屏幕上的画面显得更清晰、流畅。在视频会议中，这种技术可以改善整体的视觉体验并消除会议疲劳。颜色也更为鲜明和真实，动作清晰流畅。


高清晰度视频会议的标准

   在高清编码/解码技术产生之前，视频会议数据是基于通用交换格式(CIF)进行编码的。国际电信联盟-电信标准部(ITU-T)制定了视频标准，称为H.261和H.263。H.261标准只定义了QCIF和CIF格式。四分之一CIF(QCIF)格式只被用于最低数据率（64千位/秒及更低）的会议，目前已经很少使用。

   自从H.263标准发布以来，更多使用“全分辨率”（定义为16CIF）的格式（4CIF和16CIF）逐步被采用。由于采用此类标准时，计算和宽带的限制，用于全动态视频会议的通用分辨率仍然是CIF到4CIF。

   ITU-T最近采纳了视频压缩新标准，该方法减小了整个视频文件的大小，从而文件可以更为经济地通过容量更小的网络连接（更低的数据率/宽带）进行传输。

   现在，ITU-T建议高清晰度视频会议采用H.264视频标准，该标准通过比较低的数据传输率提供高质量画面。现在，H.264已成为HD-DVD（高清DVD）以及广播、有线、视频会议和消费电子产品的强制标准。

    H.264技术非常适合视频会议。尽管和之前的H.26x算法相比，它需要更高的处理性能，但是自2004年之后生产的大多数视频会议系统都包括H.264。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。事实上，H.264的效率是H.263的两倍，在特定线路速率下的视频质量也要高出一倍。此外，某些增强的H.264技术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.264编码标准提供了更强的灵活性，为不同的开发商提供了互联互通的通用平台。H.263标准支持众多不同的版本，而H.264标准只包含极少的压缩技术。这样一来，可以在不明显降低视频质量的前提下更轻易地实现多生产商不同视频会议设备的集成。

   高清视频会议和高清电视的区别

   高清电视是单向广播，电视网络单向传输（播放）视频。高清视频会议则是双向、互动的过程，在网络中实时、双向地传输音频和视频数据。为实现高清视频会议技术，会议中所有的终端都必须支持高清。

   高清电视广播可以保持固定的信号质量，而视频会议的质量可能会因为网络传输的大量数据而降低。编码/解码过程和通过网络传输大量数据信息所消耗的时间可能造成处理过程的延时。过多的延时会增加语音重叠的机会，并有可能造成视音频不同步。长时间的延时可以通过音频效果明显地表现出来，劣质的音效会严重影响整个视频会议体验的整体质量。

高清视频会议的技术要求



   高清视频会议需要所有的终端都是高清兼容设备，从而视频会议的所有参与者都可以享受高清视频。所有的终端都要支持高清数据压缩，除此以外，为实现高质量的视频会议，网络宽带也是一个不可或缺的因素。高清互动视频会议要求最低的数据传输速率为1Mbit/s。为达到最好效果，建议数据传输速率达到或超过2Mbit/s，通过增加宽带，获得最佳音频效果以及额外的内容共享设备，例如PC输入、DVD或高分辨率文本摄像装置。网络QoS也是必须的，它可以保证视频会议进行期间稳定的效果。

   为获得高分辨率图像，需要配置16:9标准支持真实高清（最低720p）的摄像头。摄像头与视频会议终端设备最好出自同一制造商。这样可以保证摄像头和终端设备的功能达到最优化，从而获得最佳的端到端高清视频会议体验。

   高清视频显示器（液晶、等离子或投影仪）必须支持最低为720p的水平分辨率。另外，显示器应该配有支持最佳高清信号的接口，例如DVI-I数字接口或者分量输入接口YPrPb。超过5米的DVI电缆线可能引起画面质量衰减或者无法预测的视频显示错误。购买高质量的高清显示器和终端设备就可以避免此类问题。

   选择了合适的显示器，而需要与房间的大小以及与会者离屏幕的平均距离相吻合。

   在大型会议室中，与会者离屏幕的距离为3到5米，此种情况下，建议购买至少为50英寸的显示器。在高分辨率多点视频会议中，至少有两组参会者想从不同的地点（终端）参与会议，此时需要高清MCU来桥接所有的通话。当然，MCU必须支持真正的高清（至少720p）并保持30帧/秒，这样才能使多点视频通话达到点对点的通话效果。我们建议从同一制造商购买MCU和视频会议终端设备，这样才能确保达到最佳的端到端性能。最后，MCU必须是标准化(H.264)产品，这样才能实现互联互通和可扩展性，从而满足尽可能多的多点通话。

   高清视频会议的优势

   根据统计，在人类的通信与交流当中，有效性信息50%～60%依赖于面对面的视觉效果，随着社会的发展与进步，人们对信息交流的及时性、准确性和全面性不断提出更高要求，高质量的沟通要求使用更为丰富、生动的视讯通信方式。因此，高清视频会议的发展，将会给人们的沟通带来革命性的影响。

   首先，清晰的画面质量、同步音效和最低延时帮助与会者保持注意力并提供高效、高质量的视频会议体验。在高清视频中中展示图像使显示角度更宽，从而让更多的与会者出现在画面中，保证全身心地投入到即将召开的会议中。

   其次，能够以高清晰度显示高分辨率的内容（例如设计图、流程图、地图或者照片），能够给依赖视觉沟通的知识工作者带来极大的好处。例如，高清视频会议可以帮助身处异地的医生进行面对面交流，分析X光片、MRI核磁共振影像、超声检查结果或者ECG心电图结果，从而依据大量的细节做出诊断。在屏幕上显示并阅读PowerPoint幻灯片、Flash演示、软件介绍和其他培训内容可以避免视觉疲劳，提高工作效率、加深印象并使工作充满乐趣。与流畅的动作相结合的清晰图像同样使听力障碍的与会者能够更容易地辨别手语。

   总之，高清技术提升了通话质量，拓宽了可通过视频会议进行交流的信息外延，为商业、远程教育、远程医疗、社区、政府和各种慈善事业提供了一个极具价值的通讯工具。