高清視頻會(huì)議系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

文/黎亮 王彥昱 黎明

視頻會(huì)議是目前高校、企業(yè)、政府部門等進(jìn)行會(huì)議交流的主要工具，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，視頻會(huì)議使用部門對(duì)視頻的圖像質(zhì)量、畫面?zhèn)鬏數(shù)募皶r(shí)性等方面提出了更高的要求，使得高清視頻會(huì)議逐漸取代了傳統(tǒng)的視頻會(huì)議，主要通過(guò)先進(jìn)的高清視頻編解碼技術(shù)、高清音頻編解碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議技術(shù)、圖像標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻圖像的高清傳輸，打破了傳統(tǒng)人們交流和溝通在時(shí)間及空間上的限制，具有良好的發(fā)展前景，基于此，本文結(jié)合理論實(shí)踐，對(duì)高清視頻會(huì)議系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)做了如下分析。

1 高清視頻會(huì)議系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

高清視頻會(huì)議系統(tǒng)的主要協(xié)議為H.323通信協(xié)議，由MCU多點(diǎn)控制單元、視頻會(huì)議終端、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)閘等結(jié)構(gòu)共同組成，終端通過(guò)MCU進(jìn)行集中交換，從而形成一個(gè)視頻會(huì)議系統(tǒng)，具體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

1.1 MCU多點(diǎn)控制單元

MCU是高清視頻會(huì)議系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，和交換機(jī)的功能類似，主要負(fù)責(zé)圖像、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)信號(hào)之間相互交換，工作速率在64kbps～8Mbps之間。由控制單元、媒體處理單元、接口單元共同組成。可對(duì)視頻信號(hào)直接采集和分配，當(dāng)一個(gè)人在發(fā)言時(shí)，其圖像信號(hào)會(huì)快速傳輸?shù)組CU上，MCU將其切換到其他人終端設(shè)備畫面上。通過(guò)廣播的方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡鋾?huì)議參與人的終端上。在語(yǔ)音信號(hào)處理時(shí)，分為兩種情況，如果只有一個(gè)人發(fā)言，在MCU會(huì)把音頻信號(hào)切換到其他人的終端上。如果在一次會(huì)議上同時(shí)有多個(gè)人員發(fā)言，則MCU會(huì)挑選出電平最高的音頻信號(hào)，切換到其他人員的終端上。

1.2 視頻會(huì)議終端

根據(jù)終端結(jié)構(gòu)和特性的不同，視頻會(huì)議終端可分為兩部：

（1）硬件終端；

（2）軟件終端。

硬件終端主要由視頻編解碼和音頻編解碼組成。軟件終端指的是在計(jì)算機(jī)上直接部署的客戶端軟件，再配置上視頻采集卡、攝像頭、麥克風(fēng)、有源音箱就可以開始視頻會(huì)議。

1.3 網(wǎng)關(guān)

在高清視頻會(huì)議系統(tǒng)中，網(wǎng)關(guān)的主要作用是將不同的設(shè)備連接為一個(gè)整體，在不同的網(wǎng)絡(luò)中也可以進(jìn)行互通互聯(lián)，網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用為不同會(huì)議場(chǎng)景同時(shí)召開會(huì)議提供了基礎(chǔ)條件。

1.4 網(wǎng)閘

雖然網(wǎng)閘是高清視頻會(huì)議系統(tǒng)中一個(gè)可有可無(wú)的設(shè)備，但為提升視頻會(huì)議系統(tǒng)的安全性，仍然有很多視訊設(shè)備生產(chǎn)廠家將其融入高清視頻會(huì)議系統(tǒng)中，具有轉(zhuǎn)換地址、許可控制、寬帶控制的功能。

2 高清視頻會(huì)議系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議技術(shù)

目前高清視頻會(huì)議系統(tǒng)常用的通信協(xié)議有兩種，一種是H.323協(xié)議，另一種SIP協(xié)議。二者的共同點(diǎn)是：都對(duì)IP電話系統(tǒng)信令提出了完整的解決方案，可作為多媒體通信的應(yīng)用層控制協(xié)議，都可通過(guò)RTP作為媒體傳輸協(xié)議。不同之處在于，H.323在應(yīng)用時(shí)采用了傳統(tǒng)的電話信令模式，而SIP則采用了其他互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，屬于一種基于文本的協(xié)議。總而言之，H.323的協(xié)議集比較成熟，并且產(chǎn)品比較豐富，符合高清視頻會(huì)議系統(tǒng)對(duì)多元化通信的需求，可以和傳統(tǒng)的電話網(wǎng)相互連接。而SIP以互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)風(fēng)格比較開放、簡(jiǎn)練，但我國(guó)目前大型組網(wǎng)還不夠成熟，難以大范圍推廣應(yīng)用。相比而言，H.323協(xié)議才能高清視頻會(huì)議系統(tǒng)的主流協(xié)議。

2.2 視頻編解碼技術(shù)

視頻編解碼技術(shù)是高清視頻會(huì)議系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，因?yàn)椋挥懈咝А⒏哔|(zhì)量的視頻編碼器才能提供高清的視頻服務(wù)，目前在高清視頻會(huì)議系統(tǒng)中常用的視頻編解碼技術(shù)也有兩種，一種是MPEG-2，另一種是H.264。二者相比，H.264視頻編解碼包含了MPEG-2視頻編解碼的優(yōu)點(diǎn)，不但可以充分滿足高清視頻會(huì)議對(duì)視頻編解碼的實(shí)際許需求，而且還能視頻中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理，無(wú)論是技術(shù)上，還是應(yīng)用效果上H.264視頻編解碼技術(shù)都有明顯的優(yōu)勢(shì)，目前，高清視頻會(huì)議領(lǐng)域，各大主流廠家都采用H.264視頻編解碼來(lái)研發(fā)高清視頻會(huì)議系統(tǒng)。

2.3 音頻編解碼技術(shù)

圖1：高清視頻會(huì)議系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成圖

在視頻會(huì)議標(biāo)清時(shí)代，主要采用ITU標(biāo)準(zhǔn)作為音頻編解碼技術(shù)，但此項(xiàng)技術(shù)只能進(jìn)行單聲道傳輸。而在高清視頻會(huì)議系統(tǒng)的背景下，為提升參會(huì)人員的收聽效果，需要采用多聲道來(lái)傳輸音頻。采用MPEG標(biāo)準(zhǔn)作為音頻編解碼技術(shù)，同時(shí)還兼容G系類窄頻音頻編碼協(xié)議，可和老設(shè)備實(shí)現(xiàn)互通，為確保能聽到更加清晰的數(shù)字音頻，需要在音頻編解碼中加入AEC技術(shù)、AGC技術(shù)以及ADS技術(shù)等，降低噪音對(duì)高清視頻會(huì)議音頻的影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合理論實(shí)踐，分析高清視頻會(huì)議系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，分析結(jié)果表明，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和視頻技術(shù)愈發(fā)先進(jìn)，為高清視頻會(huì)議系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)條件，高清視頻會(huì)議系統(tǒng)具有很強(qiáng)的技術(shù)性和綜合性，需要網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議技術(shù)、高清視頻編解碼技術(shù)、高清音頻編解碼技術(shù)、圖像標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的支持，才能為參加會(huì)議人員營(yíng)造一種更加清晰、更加舒適、更加便捷的會(huì)議環(huán)境，打破了傳統(tǒng)溝通和交流在空間和時(shí)間上的局限性，為各行各業(yè)的發(fā)展提供了一種方便快捷的溝通方式。