遠程視頻會議系統(tǒng)的五大技術(shù)
來源:中國數(shù)字音視網(wǎng) 作者:cofee 編輯:數(shù)字音視工程 2010-07-01 00:00:00 加入收藏
據(jù)市場咨詢公司W(wǎng)inter Green Research預(yù)測,統(tǒng)一通信市場發(fā)展周期即將步入健康成長和快速應(yīng)用階段,而視頻在企業(yè)級統(tǒng)一通信部署中將成為不折不扣的黑馬。傳統(tǒng)的企業(yè)視頻技術(shù)包括:MCU、H.323、幀中繼等,而基于IP承載網(wǎng)的視頻應(yīng)用,將把更豐富的功能推到用戶的面前。但要順利使用這些功能,用戶需要對一些新的技術(shù)熱點給與更多的關(guān)注。
一 、LPR:獲得穩(wěn)定的視頻流
統(tǒng)一通信使企業(yè)的視頻應(yīng)用和語音、數(shù)據(jù)同步承載在IP網(wǎng)絡(luò)上,以視頻數(shù)據(jù)包的形式傳輸,這不可避免地會遇到網(wǎng)絡(luò)丟包的問題。丟包會造成視頻圖像馬賽克;圖像局部變形、屏幕頻繁刷新或閃爍;視音頻不同步;幀率下降和圖像靜止等問題。而在統(tǒng)一通信的環(huán)境下,由于視頻、語音和數(shù)據(jù)流是同步傳輸?shù)?,因此丟包還會造成總體音頻失真、間斷或間歇噪音,以及對內(nèi)容演示質(zhì)量的下降,如模糊變形的幻燈片或者翻頁速度變慢等。這些問題將在很大程度上影響使用者的應(yīng)用感受。如果網(wǎng)絡(luò)丟包率過大或者過于頻繁,還將會使視頻通信過度延遲,甚至造成通信中斷。
丟包是由企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)擁塞或外部網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先級流量沖突等原因引起的。要避免丟包,首先要確定承載網(wǎng)的丟包率、丟包隨時間的分布情況,以及視頻通話中各個終端和設(shè)備的性能。
LPR (丟包恢復(fù))技術(shù)是當前解決視頻傳輸丟包問題最有效的方法之一,該技術(shù)基于寶利通公司開發(fā)的一種新算法,其目的是保護IP視頻通話免受網(wǎng)絡(luò)丟包的影響。事實上,LPR是一種采用前向糾錯(FEC)方法對丟失數(shù)據(jù)包實施覆蓋的機制。由發(fā)送方系統(tǒng)為發(fā)出的數(shù)據(jù)流添加冗余數(shù)據(jù),使接收方系統(tǒng)可以偵測并糾正錯誤,而無須請求發(fā)送方系統(tǒng)重新傳送丟失的信息。這種無須等待網(wǎng)絡(luò)傳送就有了進行糾錯的能力,使得FEC非常適合于實時通信,如電視廣播,IP電話以及IP視頻會議。
LPR的工作原理是通過視頻終端監(jiān)控所有正在進行的通話呼入丟包信息。一但檢測到丟包,終端就會采用三種手段來保證通話質(zhì)量:丟包恢復(fù)(LPR),動態(tài)帶寬分配(DBA),以及在不支持LPR的情況下,采用傳統(tǒng)的視頻差錯隱消(PVEC)技術(shù)。
不同于大多數(shù)差錯隱消或規(guī)避算法只介入接收丟包信息系統(tǒng)的方式,LPR會介入到視頻通話中的各級系統(tǒng)中,通過臨時將一部分通話帶寬分配給一個數(shù)據(jù)通道,從而用于發(fā)送FEC數(shù)據(jù)給接收系統(tǒng)來發(fā)揮作用。在網(wǎng)絡(luò)傳輸發(fā)生丟包時,通過上述的一個循環(huán)處理,LPR就會增加或減少FEC數(shù)據(jù)通道的大小,直到找到必須分配給FEC數(shù)據(jù)通道的最小帶寬,從而使得接收系統(tǒng)能夠恢復(fù)所有丟失的數(shù)據(jù)包。
當FEC數(shù)據(jù)通道的大小超過標準值時,系統(tǒng)將反復(fù)檢測是否可以減少FEC數(shù)據(jù)通道的大小,從而為音頻、視頻和內(nèi)容數(shù)據(jù)提供更多可用的通話帶寬。由于LPR只在檢測到丟包時才會占用帶寬,這一特點使得LPR非常適合隨機的或突發(fā)性的丟包環(huán)境。
而針對丟包率相對固定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,動態(tài)帶寬分配(DBA)功能可以與LPR相配合。DBA也是一種算法,可以在視頻通話過程中自動且動態(tài)地調(diào)整視頻碼率,以消除或避免丟包。例如,在一個384 kbps的視頻通話中檢測到一個穩(wěn)定在10%的丟包率,DBA就會降低約10%視頻碼率,由320kbps降到288kbps左右,然后重新采樣信號,觀察是否還存在丟包現(xiàn)象。如果有必要,DBA可以進一步降低視頻碼率,直到在數(shù)秒內(nèi)不再出現(xiàn)丟包為止。
在降低碼率后,如果DBA測定丟包為暫時現(xiàn)象,DBA將會逐步增加視頻碼率。相反,如果DBA持續(xù)檢測到丟包現(xiàn)象,它就不再調(diào)整視頻碼率,而是將通話繼續(xù)進行下去。因此DBA適用于由網(wǎng)絡(luò)過度使用或吞吐量問題引起的丟包環(huán)境。
在參與通話的各方系統(tǒng)都不支持LPR的情況下,可以使用視頻差錯隱消 (PVEC) 功能。PVEC是一種用于IP視頻服務(wù)質(zhì)量(QOS)的算法,它可以對由丟包所造成的影響進行補償。它通過利用相鄰的宏塊、前幀和后幀來估算出當前視頻幀的內(nèi)容。與LPR恢復(fù)丟失的數(shù)據(jù)包和DBA的避免丟包技術(shù)不同,PVEC的作用是掩蓋丟包造成的影響。
在此基礎(chǔ)上,LPR使用戶可以在誤碼率較高的IP網(wǎng)絡(luò)上(DSL、有線、衛(wèi)星、高沖突LAN/WAN等)進行高質(zhì)量的視頻通話,而無須忍受丟包帶來的影響。通過對正在進行通話的碼率進行臨時調(diào)整,LPR可以保護視頻通話免受短時間網(wǎng)絡(luò)問題的影響。一旦網(wǎng)絡(luò)問題解決,LPR會根據(jù)發(fā)起通話速率或當前的帶寬可用性,自動將碼率回調(diào)到最高水平。這就使網(wǎng)絡(luò)的帶寬可以得到充分的利用,實現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)包的恢復(fù)和傳輸?shù)膶崟r重建,使音視頻數(shù)據(jù)流通暢,排除等待、斷續(xù)、噪音或信息混亂等問題,更能夠減少動態(tài)抖動緩沖區(qū)空間以及相關(guān)的延時。
但使用LPR會生成FEC通道帶寬,這使用于視頻通話自身的可用帶寬減小。在低連接速率的情況下,可能會引起暫時性幀率降低或分辨率的降低。
二、還原現(xiàn)場:面對面的體驗
使用者對于視頻影像的清晰、真實要求是沒有上限的,這直接導致了以思科網(wǎng)真、北電遠真和惠普Halo的誕生,以這些產(chǎn)品為代表,企業(yè)視頻應(yīng)用將利用超高清技術(shù),實現(xiàn)還原現(xiàn)場的體驗效果。
與傳統(tǒng)的視頻會議系統(tǒng)相比,這些產(chǎn)品最明顯的特點是其超高清的分辨率。據(jù)介紹,網(wǎng)真系統(tǒng)采用三塊高清等離子顯示器,每屏的分辨率可以達到1080×1080p,比現(xiàn)行國際標準的高清分辨率(1280×720p)高一倍,是普通電視機分辨率的10倍。能提供6人同時“虛擬會議”的網(wǎng)真3000,每個等離子屏所需的帶寬在2~4Mbps之間,3屏共需要10Mbps左右的帶寬,普通的ADSL已經(jīng)不可能承載,因此需要專門的專線接入或光纖接入。超高的圖像表現(xiàn)能力配合高保真音響,以及符合人體工學的環(huán)境設(shè)計,使思科網(wǎng)真會議系統(tǒng)能夠真實表現(xiàn)交流中的每個細節(jié),如“清晰的眼白,皮膚上的汗毛,以及溝通中對方略帶羞澀的神情”等。據(jù)悉網(wǎng)真的售價是7.9~29.9萬美元,目前已在AMD、百事、GE等大型企業(yè)中得到應(yīng)用。
惠普的Halo工作室系統(tǒng)強調(diào)可用于企業(yè)遠程模擬面對面業(yè)務(wù)會議。通過Halo連接,每個Halo工作室可支持會議桌前排六人,第二排三至六人,最多12人的會議規(guī)模。每個工作室有三臺等離子顯示器,參會人員能夠看到與本人同樣大小的圖像。另外,參會者還可使用一個安裝在等離子顯示器上方的50英寸的協(xié)作屏幕,與其他Halo工作室中的人員共享其筆記本電腦中的文件與數(shù)據(jù)。工作室還包括一個高清圖文攝像機,可用于拍攝桌上的物品并顯示在協(xié)作顯示器上,真實呈現(xiàn)色彩、陰影與細微之處。同時配備的電話讓與會者可以與Halo工作室外的人員聯(lián)系。工作室配備了廣播質(zhì)量的音頻與照明設(shè)施,參會者可以使用屏幕上簡便的用戶界面,通過點擊鼠標開始協(xié)作。一個復(fù)雜的軟件控制系統(tǒng)將確保各個Halo工作室輕松、無縫地協(xié)同工作。
惠普Halo采用高帶寬、獨立連接的專門視頻交換網(wǎng)絡(luò)HVEN提供全動視頻體驗,這使得全球的Halo工作室之間的音頻或視頻延遲不會被人們感知。為了確保全天候24×7連接,惠普提供了包括:網(wǎng)絡(luò)運行與管理、遠程故障診斷與排除、安全保護、設(shè)備保修與后續(xù)維護及維修等服務(wù)。用戶無須管理Halo工作室的運行和維護,目前惠普已在全球18個國家建立了60多個這樣的工作室。
據(jù)介紹,惠普Halo協(xié)同工作室整套房間的售價是39.9萬美金,外加每月2.4萬~2.5萬美元的服務(wù)費用。而目前,Halo的用戶已經(jīng)包括夢工廠、諾華、AIG金融產(chǎn)品、必和必拓(BHP Billiton)、佳能等著名公司。
北電的極致遠真(Telepresence)系統(tǒng)則充分體現(xiàn)了通信“呈現(xiàn)”的意味,真人大小的屏幕、高清的無縫視頻效果和StereoSurround音效、多媒體內(nèi)容協(xié)同展現(xiàn)、視頻多點控制技術(shù)(MCU)錄制、存檔、流媒體以及高清支持服務(wù)。更為優(yōu)化的是這種體驗可以按需定制,從兩個人的小型會議,到能夠容納28人的大型會議室,用戶可實現(xiàn)高清視頻通信并同時無縫地展現(xiàn)膠片、數(shù)據(jù)表格和其他格式文檔內(nèi)容的協(xié)同,相當于完全虛擬了人們在會議室中能夠完成所有活動。而整個過程完全基于異地的遠真會議環(huán)境實現(xiàn)?! O致遠真系統(tǒng)的設(shè)計突出體現(xiàn)了模塊化特點;演播室級燈光;專業(yè)的聲學處理;沒有遙控器和人機交互控制;隱藏式攝像頭;麥克風和擴音系統(tǒng)。每一個元素都被設(shè)計集成在一起,充分體現(xiàn)了技術(shù)的無縫透明以及與物理環(huán)境有機融合,形成一個統(tǒng)一的音視頻專業(yè)會議環(huán)境。除了不能握手,幾乎和面對面地召開會議已經(jīng)沒有什么區(qū)別。
北電遠真是標準的交鑰匙工程,北電提供了整套的服務(wù)。包括現(xiàn)場勘查、網(wǎng)絡(luò)評估、項目管理、開通服務(wù)、7×24小時支持,以及專門針對高清系統(tǒng)的MNOC多媒體服務(wù),既全天候會議預(yù)約、主動遠程監(jiān)控、會議建立、確認和月度遠程報告等服務(wù)。
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