深度觀察--高清視頻通信技術(shù)要求和發(fā)展現(xiàn)實(shí)狀況分析工業(yè)與信息化部電信研究院中國泰爾試驗(yàn)室劉曉紅多年來,越來越多視頻會(huì)議產(chǎn)品廠商推出高清產(chǎn)品和處理方案,技術(shù)進(jìn)步和價(jià)格走低使高清化視頻會(huì)議系統(tǒng)應(yīng)用得到廣泛應(yīng)用成為可能,高清產(chǎn)品深入快速普及,高清市場(chǎng)正在逐步成熟并得到認(rèn)可。高清視頻會(huì)議出現(xiàn)是應(yīng)運(yùn)而生。在很多阻礙傳統(tǒng)視頻會(huì)議行業(yè)發(fā)展原因中,低等級(jí)視頻質(zhì)量、尤其是視頻清楚度不佳使得溝通效果大打折扣,是用戶埋怨首要原因。伴隨網(wǎng)絡(luò)帶寬深入擴(kuò)展,編解碼技術(shù)突破和處理器運(yùn)算能力提升,尤其是H.264編碼協(xié)議普及,使得以更少帶寬傳送更高質(zhì)量圖像成為可能,高清視頻會(huì)議系統(tǒng)得以快速發(fā)展。下面我們從高清視頻概念、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求和特點(diǎn)等層面闡釋什么是高清楚視頻會(huì)議系統(tǒng),并深入分析現(xiàn)有主流高清視頻會(huì)議系統(tǒng)情況以及高清視頻會(huì)議發(fā)展趨勢(shì)。一．高清視頻概念“高清視頻”(HighDefinitionTelevisionVideo)概念是從專業(yè)廣電行業(yè)發(fā)展起來,美國電影電視工程師協(xié)會(huì)(SMPTE)制訂最高等級(jí)高清數(shù)字電視格式為:1920×1080。實(shí)際上,高清楚數(shù)字電視(HDTV)領(lǐng)域要求視頻解析度關(guān)鍵有三種格式,即720P、1080I、1080P(其中“P”為逐行掃描方法,“I”為隔行掃描方法),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(shí)要求能兼容接收其它較低格式信號(hào)。傳統(tǒng)視頻會(huì)議等多媒體視頻應(yīng)用中,常見視頻分辨率為有CIF（352*288）和4CIF（704*576）等,所以4CIF為標(biāo)清視頻會(huì)議最高圖像標(biāo)準(zhǔn)。之前,產(chǎn)品只能達(dá)成4CIF格式。以后,出現(xiàn)支持高清視頻（1280x720像素)會(huì)議電視設(shè)備,并逐步從一般高清(720p)到全高清(1080p)。用來承載高清信號(hào)視頻接口必需是以下接口之一:YPbPr接口YCbCr接口（色差分量接口）、HD-SDI接口、HDMI接口（高清楚度多媒體接口）、DVI接口,其中后三個(gè)接口傳輸是無壓縮轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)。性能最好高清接口是HD-SDI接口,廣泛應(yīng)用于廣電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),而視頻會(huì)議中多使用HDMI和DVI高清接口。

二、高清視頻系統(tǒng)特征不一樣于標(biāo)清視頻會(huì)議系統(tǒng)簡單結(jié)構(gòu),高清視頻會(huì)議系統(tǒng)需要一個(gè)整體高清處理方案作為支持。也就是說,高清系統(tǒng)遠(yuǎn)不止是簡單地提升視頻分辨率,而是能顯著提升整體用戶體驗(yàn),包含語音質(zhì)量、視頻質(zhì)量和內(nèi)容共享能力等;一樣,高清也不是指一款產(chǎn)品,而是一個(gè)系統(tǒng),包含高清視／音頻信號(hào)采集設(shè)備、關(guān)鍵終端本身、網(wǎng)絡(luò)傳輸、以及顯示、麥克等外圍設(shè)備等四個(gè)要素?，F(xiàn)在,市面上各家廠商標(biāo)榜高清標(biāo)準(zhǔn)讓用戶眼花繚亂,價(jià)格也千差萬別,縱觀中國視頻會(huì)議系統(tǒng)市場(chǎng),在上百家廠商中,能實(shí)現(xiàn)高清視頻會(huì)議廠商不算很多,而真正高清系統(tǒng)性能應(yīng)達(dá)成以下基礎(chǔ)要求:高清視／音頻信號(hào)采集設(shè)備是確保視頻信號(hào)高清、音頻信號(hào)高保真基礎(chǔ),外加輸入視頻源也必需是高清播放。高清攝像頭需要支持最少720p分辨率,攝像機(jī)和高清視頻會(huì)議終端往往經(jīng)過HD-SDI接口連接。

關(guān)鍵終端本身

對(duì)于標(biāo)清視頻會(huì)議,通常所使用視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)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(duì)于高清視頻會(huì)議,需支持H.264這一主流標(biāo)準(zhǔn),這是最適合高清應(yīng)用編解碼算法之一。一些增強(qiáng)H.264技術(shù)還包含交互視頻差錯(cuò)隱消算法,即便在網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)過重、不穩(wěn)定或者犯錯(cuò)率高情況下,都能夠確保操作自如,并提供更高品質(zhì)視覺享受。在高清視頻通信中,不能忽略是,用戶同時(shí)期待更清楚、連續(xù)音頻效果。對(duì)于傳統(tǒng)標(biāo)清視頻會(huì)議,通常采取G.711、Ｇ.722、Ｇ.722.1、Ｇ.728等音頻編解碼標(biāo)準(zhǔn),音頻寬度僅有50Hz～7kHz單聲道。而到了高清視頻會(huì)議時(shí)代,系統(tǒng)能提供音頻頻響范圍達(dá)成22kHz,支持雙聲道立體聲回放,帶來了高保真聽覺享受。通常應(yīng)支持支持AAC-LC、AAC-LD等編解碼算法。高清楚數(shù)據(jù)應(yīng)用應(yīng)采取H.239雙流技術(shù),實(shí)現(xiàn)輔助視頻流或數(shù)據(jù)（如ppt、設(shè)計(jì)圖、步驟圖、地圖或者照片等）傳送是高清通訊中不可或缺應(yīng)用。很多終端設(shè)備內(nèi)置了MCU功效,此時(shí)必需支持高清（最少720p）并保持30幀/秒,才能使多點(diǎn)視頻通話達(dá)成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通話效果。一定傳輸帶寬為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量視頻會(huì)議,一定傳輸帶寬是確保高清音視頻包傳輸必需條件,現(xiàn)在能達(dá)成很好高清傳輸帶寬通常在1Mbps以上。網(wǎng)絡(luò)QoS也是必需,它能夠確保視頻會(huì)議進(jìn)行期間穩(wěn)定效果。高清顯示等外圍設(shè)備

清視頻顯示器（液晶、等離子或投影儀）必需支持最低為720p水平分辨率。配有支持高清信號(hào)接口,比如DVI-I數(shù)字接口或者分量輸入接口YPbPr。實(shí)際上,對(duì)于顯示分辨率來講,有可支持分辨率和物理分辨率之分?？芍С址直媛适侵鸽娨晝?nèi)部圖像驅(qū)動(dòng)芯片能夠驅(qū)動(dòng)圖像分辨力;而物理分辨率,是能夠看得到實(shí)物指標(biāo)。高清顯示分辨率關(guān)鍵是看物理分辨率。

總而言之,高清攝像頭、高清編解碼設(shè)備、高清顯示等設(shè)備以及一定網(wǎng)絡(luò)條件組成了高清系統(tǒng),只有高清架構(gòu)才能從根本上提升了系統(tǒng)整體通信質(zhì)量和互操作性。三．高清視頻通信現(xiàn)實(shí)狀況從初高清產(chǎn)品登陸中國到現(xiàn)在,三年多時(shí)間里,高清視頻會(huì)議在中國市場(chǎng)普及速度之快令人始料不及。不管是因?yàn)榧夹g(shù)推進(jìn)力,還是因?yàn)橐曨l廠商急于擺脫傳統(tǒng)視頻市場(chǎng)猛烈競爭,很多大型廠商都已前后推出了自己高清處理方案,圍繞高清概念新一輪市場(chǎng)爭奪就此展開。由此,高清產(chǎn)品從小露崢嶸、逐步成長,到現(xiàn)在全方面開花,形成一股熱潮同時(shí)也深入人心,高清通信已經(jīng)成為了中國企業(yè)用戶首要選擇,整個(gè)行業(yè)正在逐步走向成熟,高清進(jìn)標(biāo)清退已是肯定。在這里,需要深入探討一下不一樣高清產(chǎn)品性能特點(diǎn)、在視音頻質(zhì)量上差異、不一樣高清產(chǎn)品間互通性以及高清和標(biāo)清系統(tǒng)兼容性?，F(xiàn)在,一流高清產(chǎn)品都能夠提供高清等級(jí)視頻質(zhì)量,在1M帶寬條件下傳送720p以上分辨率、25fps幀率視頻、采取22kHz寬頻語音技術(shù)、實(shí)現(xiàn)基于H.239雙流傳輸綜合多媒體應(yīng)用;支持加密;含有內(nèi)置多點(diǎn)功效,且支持多畫面顯示高清分辨率;可與標(biāo)清系統(tǒng)互通;有豐富輸入輸出接口。需要注意是:相關(guān)視頻性能主流產(chǎn)品中,有在1Mbps以上帶寬下能夠達(dá)成720p分辨率,并在此帶寬下確保30fps幀率。有在384kbps以上帶寬下就能夠達(dá)成720p分辨率,但視頻幀率較低。很多產(chǎn)品在圖像質(zhì)量上許可設(shè)置清楚度（sharpness）優(yōu)先方法或運(yùn)動(dòng)性（motion）優(yōu)先方法,在較低帶寬下(<1Mbps)不一樣優(yōu)先級(jí)設(shè)置會(huì)影響呼叫質(zhì)量感受。比如,當(dāng)設(shè)置為sharpness優(yōu)先時(shí),一些系統(tǒng)在384and768kbps使用高清分辨率是以犧牲幀率為代價(jià)（比如:幀率僅為8–10fps）,所以,提議此時(shí)設(shè)置系統(tǒng)為運(yùn)動(dòng)（motion）優(yōu)先方法以確保連續(xù)視頻感受。但有產(chǎn)品在以上低速率下可使用4SIF（4CIF）且達(dá)成25–30fps幀率,相對(duì)于以犧牲幀率為代價(jià)確保高清方案來講,這一點(diǎn)大大提升了用戶感知視頻質(zhì)量。一些系統(tǒng)能夠在任意呼叫速率下總是優(yōu)先提供連續(xù)視頻感受。在一定呼叫帶寬下（比如1152kbps時(shí)）若設(shè)置為清楚度優(yōu)先,則強(qiáng)制系統(tǒng)使用HD720p分辨率,在更高分辨率（如1920kbps）時(shí),系統(tǒng)使用HD720p,同時(shí)也確保幀頻連續(xù)性。一些系統(tǒng)高清性能受限,比如,在高清(1280x720)分辨率下,視頻編解碼能力受限,其解碼幀率只能最多10fps左右。顯然,在低速運(yùn)動(dòng)圖像下,解碼質(zhì)量尚可接收,但對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)圖像時(shí),其質(zhì)量不能接收。嚴(yán)格來講,只有支持1280x720或更高分辨率,同時(shí)達(dá)成一定視頻幀率（比如25fps以上）時(shí),才能稱為含有720p或更高分辨率能力。一些產(chǎn)品麥克風(fēng)輸入信號(hào)不支持立體聲。H.239應(yīng)用在應(yīng)用H.239雙流時(shí),有高清設(shè)備會(huì)留出部分呼叫帶寬給H.239數(shù)據(jù)信道,即H.239數(shù)據(jù)信道帶寬固定;有產(chǎn)品可動(dòng)態(tài)調(diào)整239信道比特率,實(shí)際使用H.239比特率取決于圖像中運(yùn)動(dòng)程度;另外,激活239可能會(huì)引發(fā)主流視頻發(fā)送分辨率下降。一些終端內(nèi)置MCU模塊不能支持多畫面顯示高清分辨率一些產(chǎn)品存在高清輸出接口輸出信號(hào)不一致問題,即在未提議呼叫時(shí),高清視頻輸出接口能夠高清分辨率輸出視頻,但一旦建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)時(shí),其輸出取決于遠(yuǎn)端來話視頻分辨率。換句話說,假如遠(yuǎn)端來話視頻為標(biāo)清信號(hào),則只能以標(biāo)清輸出。這在多點(diǎn)通信時(shí)可能會(huì)帶來部分問題。與顯示器兼容一些系統(tǒng)和顯示器件不兼容,比如,只有一些顯示器才可完全顯示系統(tǒng)提供高清信號(hào)。這與設(shè)備輸出信號(hào)允差和顯示器允差相關(guān)。不一樣高清產(chǎn)品間互通性以及高清和標(biāo)清系統(tǒng)兼容性若某個(gè)（廠家）產(chǎn)品高清能力受限,與另一個(gè)含有高清能力系統(tǒng)互通時(shí)會(huì)出現(xiàn)在低幀率下發(fā)送高清分辨率視頻或者以高幀率發(fā)送較低分辨率情況,或者含有高清能力產(chǎn)品最高只能發(fā)送標(biāo)清視頻。在384and768kbps等較低呼叫帶寬下,,因?yàn)楦骷覍?duì)分辨率和幀頻協(xié)調(diào)策略不一樣,造成雙方看到圖像效果不對(duì)稱。一些不一樣高清產(chǎn)品間只能以窄帶語音通信。以上展現(xiàn)出問題,有些其實(shí)并不是高清階段才出現(xiàn)。我們相信,高清視頻會(huì)議應(yīng)用好處是毋庸置疑,伴隨技術(shù)逐步成熟,高清產(chǎn)品會(huì)日臻完善。（四）高清視頻通信發(fā)展前景清楚流暢畫面質(zhì)量、同時(shí)寬頻音效和低延時(shí)使與會(huì)者取得與傳統(tǒng)視頻會(huì)議完全不一樣體驗(yàn)和享受。高清楚視頻會(huì)議改變不僅僅是視頻會(huì)議視覺效果,更會(huì)對(duì)整個(gè)視頻會(huì)議行業(yè)發(fā)展起到關(guān)鍵催化作用。從高清視頻會(huì)議誕生那一刻起,全部視頻會(huì)議廠商面臨競爭加劇,市場(chǎng)也面臨重新洗牌,視頻會(huì)議終會(huì)全方面進(jìn)入高清時(shí)代,高清將逐步替換傳統(tǒng)視頻會(huì)議市場(chǎng)。從這一場(chǎng)技術(shù)和實(shí)力競爭中,不一樣定位產(chǎn)品也能夠給用戶更多選擇。高清產(chǎn)品形成早期,存在著高清系統(tǒng)總體采購成本過高,尤其是配套產(chǎn)品價(jià)格高問題。伴隨市場(chǎng)競爭加劇和走向普及,現(xiàn)在,高清視頻會(huì)議終端價(jià)格趨勢(shì)在走低,逐步被用戶所接收。尤其是高清與標(biāo)清產(chǎn)品以及周圍產(chǎn)品兼容性,使高清和標(biāo)清用