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视频会议知识

视频会议系统关键技术解读

时间:2014/2/12 点击:817

      视频会议是企业组织常用的会议形式。视频会议最初的形态可以看作电视和电话会议的结合,通过电视和电话在两个或多个地点的用户之间举行会议,实时传送声音和图像。此外,视频会议还兼备静止图像、文件、传真等信号的传送。

  随着技术的发展,网络元素和软件技术加入进来,大大丰富了视频会议的功能。除了实时的“面对面”交谈,视频会议系统开始具备办公文档共享、多媒体同步以及电脑桌面共享等功能。

  视频会议发展历程回顾

  1964年,视频会议首先在纽约世界博览会露面,但正式服务直到1970年才由AT&T推出。随后,Ericsson向外界展示了横跨大西洋的视频电话,视频会议的价值才被人们重视。

  当时的视频会议基于模拟电视技术,只能实现两点之间黑白图像的传输。再后来,Nippon Telegraph and Telephone于1976年建设东京和大阪之间的视频会议系统,IBM于1982年建设日本公司与美国总部之间的视频会议系统,这两个事件极大地促进了视频会议系统的发展。

  视频会议的发展历程,先后经历了固定式、移动式视频会议系统,PC桌面型以及嵌入式视频会议系统,现如今跟随技术发展潮流出现的云视频会议系统,会议终端也向移动设备延伸。如下图:

                            

 

  视频会议发展历程

  视频会议在发展过程中受到传输带宽的严重制约,然而随着国内外网络运营商对网络环境的建设改造不断进行,随着ISDN、DDN、VPN、xDSL、ATM等技术的应用和推广,视频会议系统的使用环境也变得越来越好。1996年11月,H.323协议的正式发布标志了视频会议进入IP时代,视频会议系统从此有了更大的发展空间。

             

视频会议相关国际标准

  视频会议分类

  视频会议目前分为两大类,即:硬件视频会议系统和软件视频会议系统。硬件视频会议主要是指基于嵌入式架构的视频会议通信方式,根据终端的不同分为会议室型、桌面型、机顶盒型等;基于软件的视频会议系统的原理与硬件视频会议系统基本相同,不同之处在于其MCU和终端都是利用高性能的PC机与服务器结合的软件来实现,分为客户端和网页版两种。

  近年来,随着技术的进步,网络带宽的提升,云计算移动互联网的发展,视频会议逐渐呈现高清化、智能化、移动化的趋势。目前,越来越多的厂商倾向于提供云会议服务,用户可以利用桌面PC、平板电脑、智能手机等随时加入视频会议。

  几种类型的视频会议系统有各自的优缺点。比如,硬件视频会议具有高清化、智能化的特点,提供专业的高清视音频享受,智能终端还能自动跟踪会议中的发言者,带来逼真的用户体验;但硬件视频会议造价高,对会议室环境以及网络要求较高,后期扩展性较差。

  软件视频会议系统基于PC和通用操作系统平台,造价低、部署简单、功能扩展性强;其劣势在于稳定性、安全性较差,会议视音频质量差、人机界面复杂等等。不过,目前技术的进步早就产品的进步,厂商都在努力发挥系统的长处,弥补短板,技术融合,不同视频会议系统的用户体验在慢慢接近。

                            

 

  视频会议系统组成

  一套完整的视频会议系统通常由视频会议终端、多点控制单元 MCU 、网络管理软件、传输网络以及相关附件五大部分构成。

  一、视频会议终端的分类类型

  视频会议终端是用来将视音频数据编码、打包,然后通过网络传送给远端,同时接收远端传送来的数据,进行拆包、解码,将视频、声音信号还原并输出到外设的设备。简而言之,视频会议终端是会议过程中与远端通信的前端设备。主要的视频会议终端有三种:桌面型,机顶盒型,会议室型。

  1. 桌面型终端

  桌面型终端是强大的桌面型或者膝上型电脑与高质量的摄像机(内置或外置), ISDN 卡或网卡和视频会议软件的精巧组合。它能有效地使在办公桌旁的人或者正在旅行的人加入到你的会议中,与你进行面对面的交流。主要应用:桌面型视频会议终端通常配给办公室里特殊的个人或者在外出差工作的人。虽然桌面型视频会议终端支持多点会议(例如会议包含 2 个以上会议站点),但是它多数用于点对点会议(例如一人与另外一人的会议)。

  如今,平板电脑、智能手机等移动终端通过安装专门的应用可以成为移动视频会议终端。

                                     桌面型终端、移动终端

  2. 机顶盒型终端

  机顶盒型终端是以简洁著称。在一个单元内包含了所有的硬件和软件,放置于电视机上。安装简便,设备轻巧。开通视频会议只需要一台普通的电视机和一条 ISDN BRI 线或局域网连接。视频会议终端还可以加载一些外围设备例如文档投影仪和白板设备来增强功能。主要应用:机顶盒型终端通常是各部门之间的共享资源,适用于从跨国公司到小企业等各种规模的机构。也往往是公司购买的第一种 " 会议室型终端 " 。

                                               机顶盒型终端

  3. 会议室型终端

  会议室型终端几乎提供了任何视频会议所需的解决方案,一般集成在一个会议室。会议室型终端通常组合大量的附件,例如音频系统,附加摄像机,文档投影仪,和 PC 协同文件通讯。双屏显示、丰富的通讯接口、图文流选择使终端成为高档的、综合性的产品。主要应用:会议室型终端主要为中、大型企业而设计的。

  MCU是视频会议系统中心控制设备的简称,其全称为Multipoint Control Unit——多点控制单元,也叫多点会议控制器,是多点视频会议系统的关键设备。

  MCU在视频会议中相当于一个“交换机”的作用,它将来自各会议场点的信息流,经过同步分离后,抽取出音频,视频,数据等信息和信令,再将各会议场点的信息和信令,送入同一种处理模块,完成相应的音频混合或切换,视频混合或切换,数据广播和路由选择,定时和会议控制等过程,最后将各会议场点所需的各种信息重新组合起来,送往各相应的终端系统设备。

  MCU主要处理三类数据:

  1. 视频信号 主要由视频处理器完成

  2. 音频信号 主要由音频处理器完成数据信号

  3. 数据信号:主要由数据处理器完成

  此外,MCU结构中网络接口模块和控制处理器也是必不可少的。控制处理器主要负责决定正确的路由选择,混合或切换音频、视频、数据信号,并对会议进行控制。

  MCU发展历程回顾

  1. 第一代MCU

视频会议系统关键技术解读

  基于包交换技术的第一代MCU;定义了视频、音频、数据等标准,可以实现基于H.264编码的CIF/4CIF格式图像传输,同时可以在传输视频的同时支持数据的共享;在MCU处理结构上采用其特点是采用E1、V.35等专线接口,每块板卡对应一个端口,同时采用多种音频、视频和CPU处理器板卡,多块功能不同的板卡共同完成一路音视频的处理,系统集成度低,板卡种类繁多。

  2. 第二代MCU

视频会议系统关键技术解读

  随着IP网络技术的发展,出现了第二代基于IP网络的MCU,其系统集成度进一步提高,一块功能板板卡能够处理多路音频、视频信号以及数据功能。整个系统可以通过单块板卡或多组板卡进行处理,可以实现HD720P质量。

  3. 第三代MCU

  第三代MCU是在二代MCU的基础上发展而来,由于处理芯片技术的发展,原来需要多种板卡共同完成的音视频音视频处理功能,能够由一块板卡实现。根据容量不同可以由机箱总线将单板卡或多板卡进行相关组合达到容量的要求,可以实现HD720P质量,可以通过减少宏块的处理方式实现非对称1080P质量(即上行720P,下行1080),或者通过两组720P芯片处理一路1080P画面实现对称1080P质量。

  4. 第四代MCU

  第四代MCU改变了第三代处理方式,采用先进的分布式处理构架,主要包括中央控制单元、高速数据交换单元、专用数字信号处理单元组成。这一构架将传统MCU的一块CPU板、一块媒体处理板、一块通信接口板及一套备份电源系统整合成一个独立的会议处理平台,实现多点会议的音视频处理。其中CPU板负责系统管理及通信。音视频由专门的DSP媒体板处理。

    媒体板上的多个DSP处理芯片采用分布式处理,资源共享的模式,实现的系统资源的灵活分配。而每个系统又能和其他独立系统配合系统组成多系统的分布式并行处理构架。

  通过分布式并行处理架构可以动态分配资源,实现资源灵活资源处理,配合最新TI6467处理芯片实现单处理芯片实现对称1080P图像传输,第四代MCU编解码算法也较第三代MCU有了显著的提高,H.264High profile编解码算法可以在MCU上良好的应用。

  三、传输网络

  视频会议信号依托网络进行传输,通常有 LAN 接入、 ADSL 接入、 cable modem 接入方式和无线接入等四种方式。随着网络带宽的提升,很多企业通过专线接入,高清视频会议得到广泛应用。移动互联网的发展,使得随时随地的移动会议成为可能。

  四、附属设备

  一套视频会议系统需要哪些附属设备需要看具体应用需求,通常用到的附属设备包括投影仪、监视器 / 电视机、大型扩音器、麦克风、大型摄像机、 DVD 播放机 、录像机、外部遥控器、写字板、中央控制 、记忆卡、放映机、等离子屏、计算机监视器等。

  1. 视频会议摄像机

  视频会议摄像机是视频会议系统终端的一个重要组成部分,视频会议摄像机完成图像的采集、压缩和传输,最终视频信号进入视频会议终端。视频会议摄像机分为高清视频会议摄像机和标清视频会议摄像机。主要参数包括:分辨率,编码格式,PTZ性能、接口等。

  视频会议摄像机

  2. 会议麦克风

  会议麦克风是会议室部署中非常重要的设备,对整个系统的声音效果有着明显的作用。主要参数包括频率响应、灵敏度、阻抗、方向性等。

  会议麦克风

  3. 监视器和投影仪

  视频会议系统中,监视器和投影仪用来显示会议画面,主要参数包括屏幕尺寸和接口配置,很多画面显示功能通过视频会议终端控制。一些专业平板监视器具有电子白板功能,甚至可以实现人机交互,为视频会议系统带来更丰富的功能。

                                               监视器和投影仪

  4. 会议音响

  在视频会议中,会议音响主要是指会议室扩声、放声系统,除了将话筒声音放大,还能播放各类会议所需音频。扩声系统中一般需要安装反馈抑制器,以抑制啸叫的产生。