高清技術在視頻會議中的應用

【摘要】 隨著通信信息技術的發展，人們對于視覺聽覺效果的追求越來越高，高清技術也逐步地運用到我們的生產生活中并發揮重要的作用。本文主要介紹了視頻會議的發展歷史、高清技術基礎及視頻會議系統結構組成，描述了高清技術在常州供電公司視頻會議系統中的應用，揭示了常州供電公司高清視頻會議系統的建設現狀、發展規模和應用模式，并進一步闡述未來高清視頻技術的發展方向及趨勢。

【關鍵詞】 高清 視頻會議 多點控制單元 組成 應用

Abstract： With the development of communication and information technology， people for the visual and auditory effects of the pursuit of has become more and more high， HD technology is gradually applied to and playing an important role in our life and production. This paper mainly introduces the development history of video conference， the composition of video conference technology base， and HD video conference system structure， describes the application of HD technology in video conference system in Changzhou power supply company， reveals the HD video conference system in Changzhou power supply company construction present situation， the development scale and application mode， and further expounds the development direction of future high-definition television video technology and trend.

Key words： HD（High Definition）；video conference；MCU； composition； application

近年來，越來越多的視頻會議產品廠商推出高清產品和解決方案，技術的進步和價格的走低使高清化視頻會議系統應用得到廣泛應用成為可能，高清產品進一步的迅速普及，高清市場正在逐漸成熟并得到認可。

高清視頻會議的出現是應運而生的。在諸多阻礙傳統視頻會議行業發展的因素中，低等級的視頻質量、特別是視頻的清晰度不佳使得溝通效果大打折扣，是用戶抱怨的首要因素。隨著網絡帶寬的進一步擴展，編解碼技術的突破和處理器運算能力的提升，特別是H.264[1]、H.264+，甚至H.265等編碼協議的越來越普及，使得以更少的帶寬傳送更高質量圖像成為可能，高清視頻會議系統得以迅速發展。

一、視頻會議的發展歷程及趨勢

1.1 視頻會議的發展歷程

1960年，第一臺視頻會議設備誕生，采用私有協議，隨后逐漸商用。

上世紀70年代，在壓縮編碼技術推動下，由模擬系統轉向數字系統。

上世紀80年代末，CCITT形成H.200系列建議，隨后發布H.320標準。

1996年，隨著IP網絡的發展，ITU-T發布H.323視訊標準。

21世紀，多媒體[2]通信視音頻數據有機融合，傳輸方式多樣，視頻業務由“貴族化”走向“平民化”。

1.2 視頻會議的發展趨勢

隨著信息通信技術的發展，視頻會議呈現出幾大趨勢，分辨率大大提高，由標清4-CIF（704x576）逐漸向720p（1280x720），1080p（1920x1080）甚至更高的4Kx2K（3840x2160）轉變；幀率由25幀/s向50幀/s、60幀/s 甚至120幀/s轉變；音頻由窄帶音頻（7khz）向寬帶音頻（14、22khz）轉變；數據應用和穩定性可靠性[3]要求大大提高，單一產品的堆疊逐漸被整體方案所取代，走出會議室的應用越來越多。

二、高清技術基礎

2.1高清視頻的概念及特征

“高清視頻”[4] （High Definition Television Video）的概念是從專業廣電行業發展起來，美國電影電視工程師協會（SMPTE）制定的最高等級的高清數字電視的格式為：1920 ×1080。實際上，高清晰數字電視（HDTV）領域規定的視頻解析度主要有三種格式，即720P、1080I、1080P （其中“P”為逐行掃描方式，“I”為隔行掃描方式），屏幕縱橫比為16：9，符合以上條件才能稱之為高清視頻，同時要求能兼容接收其它較低格式的信號。

傳統視頻會議等多媒體視頻應用中，常用視頻分辨率為有CIF（352*288）和4CIF（704*576）等，因此4CIF為標清視頻會議的最高圖像標準。2006年之前，產品只能達到4CIF格式。之后，出現支持高清視頻（1280x720像素）的會議電視設備，并逐步從普通高清（720p）到全高清（1080p），現今更有4Kx2K（3840x2160）高分辨率的視頻出現。

不同于標清視頻會議系統的簡單結構，高清視頻會議系統需要一個整體的高清解決方案作為支持。高清視頻應滿足以下幾大特征：

1、分辨率。普通高清720p（1280x720），全高清1080p（1920x1080），逐行掃描，智真4Kx2K（3840x2160）。

2、寬高比。支持圖像16：9的屏幕寬高比，兼容4：3屏幕寬高比。

3、幀率。支持每秒25/30幀及以上，30幀/s以上圖像比較流暢，60幀/s圖像明顯提升交互感和逼真感，120幀/s圖像可實現立體交互式享受。

4、聲效。支持22kHz音頻寬帶，高保真立體聲效果。

2.2高清視頻會議技術標準

對于標清視頻會議，一般所使用的視頻壓縮標準為H.261、H.263/H.263+/H.263++、H.264、MPEG-4等，用于處理CIF或 4CIF視頻。而對于高清視頻會議，需支持H.264這一主流標準，這是最適合高清應用的編解碼算法之一。以下是H.264標準的基本特征：

1、清晰流暢。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。

2、低帶寬。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。

3、網絡適應能力強。交互視頻的差錯隱消算法，此技術可自動調整視頻處理，更加智能化[5]適應網絡帶寬，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。

4、更高的互通性。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。

5、需要更強的硬件支撐。和之前的H.26x算法相比，它需要更高的處理性能。

現今新的視頻壓縮算法H.265已然問世，必將給高清視頻會議領域帶來更大變革和沖擊。H.265可支持如2K、4K、8K視頻信號，壓縮效率比現有的H.264HP再提升一倍，帶寬也可節省50%。

在高清視頻通信中，不能忽略的是，用戶同時期待更清晰、連續的音頻效果。對于傳統標清視頻會議，一般采用G.711、G.722、G.722.1、G.728等音頻編解碼標準，音頻帶寬寬僅有50Hz～7kHz單聲道。而到了高清視頻會議時代，系統能提供的音頻頻響范圍達到22kHz，支持雙聲道立體聲回放，帶來了高保真的聽覺享受。一般應支持AAC-LC 、AAC-LD等編解碼算法。

2.3高清音視頻常用接口

2.3.1視頻接口

1、分量視頻接口。分量視頻接口也叫色差輸出/輸入接口，又叫3RCA。分量視頻接口通常采用YPbPr和YCbCr兩種標識。Y是亮度，b是藍色色度，r是紅色色度，傳輸距離一般50米左右衰減較小，是高清的標準接口，所有高清設備標配。

2、DVI接口。DVI全稱為Digital Visual Interface。目前的DVI接口有兩種，一為DVI-D（Digital，所謂純數字）接口，只能接收數字信號，接口上只有3排8列共24個針腳，其中右上角的一個針腳為空，其不兼容模擬信號。一為DVI-I（Inteface，通用接口可通過轉接頭兼容VGA信號）接口，可同時兼容模擬（其可以通過一個DVI-I轉VGA轉接頭實現模擬信號的輸出）和數字信號，目前多數顯卡、液晶顯示器、投影機皆采用這種接口。

3、HDMI。HDMI的英文全稱是“High Definition Multimedia”，中文的意思是高清晰度多媒體接口。傳輸距離15米左右，傳輸速率可達10G，可傳輸1080p高清信號，是常用的高清視頻接口。HDMI連接器共有兩種，即19針的A類連接器和29針的B類連接器。

三、高清技術在視頻會議系統中的應用

3.1視頻會議現有的組成結構

一套完整的視頻會議系統[6]由MCU、會議終端、調音臺、終端網管控制機、視頻矩陣、光端機、攝像頭、麥克等設備組成。以常州供電公司省-市行政視頻會議系統為例，系統組成圖如圖5。

目前常州公司視頻會議采用標清系統，音視頻終端K60和VTEL、AV矩陣、攝像頭、顯示器等均是標清的，音頻能力采用G.711A56編解碼協議，接口類型為RCA接口，視頻能力市公司采用H.264_4GIF（704x576）編解碼協議，縣公司采用MPEG2編解碼協議，接口類型為BNC接口。隨著行政視頻會議的日益增多，所承擔的作用越加明顯，幾乎囊括了80%以上的國網-省-市-縣的會議安排，用戶對于視頻會議的整體效果感受也越來越高，當前的標清系統已越來越受到各方面的限制，急需改造升級為主流的高清系統。

3.2高清技術在常州地區視頻會議系統中的組網應用

3.2.1省-市-縣行政高清視頻會議系統[7]

根據省公司高清會議電視項目安排，省公司對現有行政標清視頻會議系統進行升級改造。省公司部署互為冗余的2臺高清MCU與13個地市公司相連，相應的音視頻終端和音視頻矩陣均應改為高清的，13個地市公司根據自身實際情況將省公司高清音視頻信號送至各自會場。以常州供電公司為例的系統結構圖如圖6所示：

目前常州公司只配備了一套高清音視頻終端，視頻能力為1080p，視頻接口為色差分量接口，音頻接口為數字音頻接口，將高清信號分為2路，一路為省公司測試高清畫質用，另一路通過高-標清轉換送至會場，會場看到的畫面還是標清畫面。根據江蘇一體化會議電視改造方案，市縣公司將于2014年實現高清系統的雙平臺、雙終端方式。目前，常州公司標清、高清兩套系統將同時使用，新上的高清系統暫時用于省公司測試使用，待測試達到高清視頻會議要求之后，再逐步退出標清系統。由于該項目時間跨度較大，另一套高清音視頻終端將在后續的項目實施過程中再配備。

3.2.2 國網應急指揮高清視頻會議系統

為提高國網公司在突發事件下協調組織下屬公司的的能力，2013年國網公司在下屬省市公司部署國網應急指揮高清視頻會議系統[8]，用于應付突發事件，提高事件協調處理的能力。

該系統在國網公司、各省公司及下屬市公司各配置一套高清MCU用于互聯互通。常州公司配置一套華為高清MCU，用于與省公司相連，同時組織金壇、溧陽兩個縣公司參加國網-省-市會議；通道采用省-市通信數據B網全IP方式；一臺高清華為音視頻終端和一套MCU服務器，用于調試MCU和現場開會；視頻接口采用HDMI轉分量輸出，音頻接口為RCA非平衡接口。

在常州公司會議現場配置了高清調音臺、高清攝像頭和顯示器，與之前的標清系統相比，高清視頻會議更清晰，更逼真，交互更便捷。

3.2.3 國網一體化高清視頻會議系統

國網一體化高清視頻會議系統是2013年國網公司的又一重點工程，應急指揮系統主要用于應付突發狀態下的事件處理，而一體化系統則將成為國網-省-市-縣開會的常態會議系統。

目前常州供電公司配置有2套寶利通高清會議終端；2套市-縣電視會議系統，其中1套為常州地區市-縣行政電視會議系統，1套為江蘇電力應急指揮中心會議電視系統。市、縣公司各設置2個電視會議會場，每個會場配置兩套高清視頻會議終端及相關設備，按照專線和網絡雙平臺、雙通道、雙終端的視頻會議模式建設，使之滿足國網公司對電視會議會場的要求。

在視頻會議接入模式[9]上，常州公司及縣公司新增高清視頻會議終端均利用現有通信網絡及數據網B網、視頻會議數據網及市-縣傳輸網接入電視會議系統，并結合帶寬需求和網絡現狀合理組織，優化配置。

專線視頻會議高清平臺的MCU利用省-市視頻會議數據網構建省-市的高清會議電視系統專線傳輸通道，并利用市-縣MSTP設備內嵌的FE板卡，將視頻會議數據網延伸至各縣公司。省-市日常狀況下按照4M帶寬設置，應急狀況下可按照8M設置。市-縣日常狀況下按照2M帶寬設置。

網絡視頻會議高清平臺的MCU利用省-市通信數據B網及市-縣通信數據網構建省-市、省-縣的高清會議電視系統網絡平臺傳輸通道。省-市日常狀況下按照4M帶寬設置，應急狀況下可按照8M設置。市-縣日常狀況下按照2M帶寬設置。

該方案實施后，將形成一市兩縣各兩個會場，每個會場配置兩套高清音視頻終端及相關設備，用于網絡、專線兩個平臺。在今后的應用模式中，兩個視頻會議平臺互為主備，完全具備獨立的高清視頻會議功能，大大提高了視頻會議的可靠性和靈活性。

四、 結論

視頻會議作為成熟的通信系統，能夠提供實時、雙向、多網絡、廣域和保證質量的音視頻通信；而高清技術作為越來越普遍使用的技術正慢慢走入日常生產生活中來。根據用戶的需求將二者有機地組合，大大提高了視頻會議的音視頻質量，使視頻會議更上一個新的臺階。本文通過對常州供電公司現有高清視頻會議系統的研究，闡述了高清技術在電力系統越加重要的作用，在未來的電力行業，高清視頻會議系統必將成為相互交流、聯系應用最廣泛的工具之一。未來高清技術必將向著更高分辨率、更高幀率和更高壓縮率的方向發展，也必將給用戶帶來更高更好更舒適的視覺享受，未來的視頻會議必然是以高清技術為載體的全新的通信方式。

作者簡介：

吳博科（1983-），男，江蘇常州人，碩士研究生，工程師，主要從事電力系統通信及二次系統維護管理工作。

注：（作者聯系方式，手機：15061146722，固定電話：0519-88192699，電子信箱：360592397@qq.com，通信電址：常州市局前街27號，郵編213000）

參 考 文 獻

[1] 畢厚杰. 《新一代視頻壓縮編碼標準——H.264/AVC（第

二版）》[M] 人民郵電出版社 2009-11-1.

[2] 段霞霞. 《多媒體會議系統設計技術與應用》[M]. 中國建筑工業出版社 2009-8-1.

[3] 周堃，景棟盛，顧楊青. 電力企業高可靠性視頻會議系統 [J]. 計算機與現代化. 2014（03）.

[4] 李超，柴文磊，劉勁松. 高清視頻會議系統技術淺析[J]. 信息安全與技術. 2010（08）.

[5] 施碧雄，管鋒. 智能會議系統的關鍵技術研究[J]. 視聽界（廣播電視技術）. 2004（03）.

[6] 丘奕林，林鋼. 淺談視頻會議系統及其在佛山供電局的應用[J]. 中國電業（技術版）. 2013（11） .

[7] 宋立范. 高清視頻會議系統的研究[J]. 硅谷. 2011（01）.

[8] 周慶嶺，渠國霞. 高清視頻會議系統技術及組網應用[J]. 數據通信. 2013（06）.

[9] 陳子毅. 高清視頻會議系統設計及實施要點分析[J]. 科技傳播. 2014（05）.