网络视频会议系统的应用实现

网络视频会议系统是支持人们远距离进行实时信息交流、开展协同工作的应用系统。网络视频会议系统是利用各种通信网络,在多点之间进行实时双向视频、音频、数据通信的多媒体通用交流平台,会议、医疗、教学等是在这个平台上实现的诸多应用。

1　网络视频会议的发展

1.1　网络视频会议技术

　频通信(Video communication )是多媒体通信的典型应用。视频通信系统(Video communication system)是指两个或两个以上不同地方的个人或群体,通过传输线路及多媒体设备,将声音、影像及文件资料互传,达到即时且互动的沟通,以完成会议目的的系统设备。网络视频通信系统不但节省通信费用,而且节省通信时间。因而视频通信系统广泛应用在政府、军队、教育、金融、交通、能源、医疗、企业等行业。

　12　网络视频会议的视频编解码标准

当前,网络视频会议系统(network video communica-tion system)体系结构标准地制定主要是由国际电信联盟(ITU-T)来完成的。国际电信联盟制定的网络视频会议系统的体系结构标准主要有H.320和H.323两个标准。

　.320标准是基于电路交换的网络视频会议标准,网络结构主要采用主从星型结构,各视频设备之间通过专线或ISDN相连。H.320的有利的方面是传输图像的信道是固定分配的。

　网速较慢的广域网上,能保证视频会议的效果。H.320标准的弊端是:设备之间必需要采用专线连接,对线路要求较高,组网费用高,利用效率低,不够灵活。

H.323标准是基于分组交换的网络视频会议标准。视频设备之间的通信依托于路由器、交换机等构建的网络,每个视频设备通过网络实现互联通信。因而H.323标准中视频会议系统的网络结构是非常灵活,不需要专有信道,组网费用低。

H.323不仅可以提供视频传输,还可以提供视频点播、网上直播、数据会议、桌面可视通话等多种形式的应用。

H.323的弊端是视频业务与数据业务在同一个网上传输,存在争用带宽的问题,因而H.323中所使用的网络设备必须具有较好的拒绝服务机制。由于图片存储容量较大,图片在网络上传递速度较慢,因而出现了多种图像压缩技术。

电信联盟先后推出了电视会议的H.261、H.263、H.263+等建议,国际标准化组织先后推出了运动图像压缩的MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等标准。这些标准和建议的提出,大大促进了图像压缩编码的应用。

H.261、H.263、H.263+、MPEG-1的编码标准占用带宽为64K-2M,只支持352×288,1CIF的图像分辨率,即使今后网络带宽提升,也无法提高图像分辨率。

MPEG-2标准支持704×576(4 CIF)的高分辨率图片,但占用的带宽较高,在低分辨率情况下,至少需要占用2M的带宽,若图片的分辨率达到4CIF则至少需要6M带宽。MPEG-2标准主要应用于视频存储、视频广播和视频流媒体技术中。

　H-4标准相合了MPEG-2高质量图像和H.263低带宽要求的特点,图像压缩比最高,MPEG-4能够在低带宽下传输高质量图像,而且MPEG-4电视会议系统在转换场景情况下具有更好的适应性,可以用最少的数据获得最佳的图像质量,满足了较低码率应用地需求,在1.5Mbps的情况下,图像质量可以达到DVD质量,MPEG-4也逐渐成为网络流媒体的编解码标准。

H.264标准是视频联合工作组制定的新的视频编码标准,该标准用来实现视频的高压缩比、高图像质量、良好的网络适应性等目标。

目前视频联合工作组的标准被国边际标准化组织接纳,称为AVC(Advanced Video Cod-ing)标准,是MPEG-4的第10部分。H.264标准不仅比H.263标准节约了50%的码率,而且对网络传输具有更好的支持功能。

H.264标准引入了面向IP包的编码机制,有利于网络中的分组传输,支持网络中视频的流媒体传输,支持不同网络资源下的分级编码传输,从而获得平稳的图像质量。

1.3　网络视频会议的音频编解码标准

视频会议系统与视频编解码相比,除了需要视频编解码外,还需要实现音频编解码功能。当前,音频编解码标准也主要有ITU-T的G系列(包括G.711、G.722、G.728、G.729 4类)和MP3两大类。G系列是基于传统的电话音质的编码技术,它的频响范围为300Hz-3400Hz,采样频率为8KHz,每路声音占用带宽为8k-64k。其中,G.711为64k,不压缩PCM编码,其它几种都是有损压缩编码。

MP3是用于高保真音乐的高效声音压缩算法,频响范围10Hz到20kHz,采用频率为44.1kHz,而且MP3还支持双声道编码技术,其效果比G系列音质要好得多。但MP3对带宽要求较高。因而在带宽较高的情况下,可以采用MP3编码标准,以使音频效果达到最佳;在带宽较低的情况下,可采用G系列编码标准。

在现阶段的数据带宽中均提供视频与数据业务,在应用网络视频会议时,可根据带宽的实际情况,以及不同时段的带宽占用情况,优先采用MPS双声道编码技术,并根据即时带宽情况进行动态调整,以保证网络视频会议系统中的音质。

　　2　网络视频会议系统组成

　　网络视频会议的建立需要对视音频数据采集压缩,将视音频数据通过网络传输宽带、视音频数据的存储转发、传输时延、纠错机制等技术传送到接收方。

　　因而网络视频会议系统包括视音频数据处理转发设备、多点控制单元(MCU)、视音频数据存储的数据服务器、视音频会议终端、摄像头、话筒以及满足视音频数据实时传输的传输网络等,网络视频会议系统结构如图1所示。

　 　图1　网络视频会议结构组成图

　　3　网络视频会议的应用和扩展功能

　　网络视频会议可以使分散在世界各地的人们模拟现实面对面的交流,使人们的交流更加方便。随着网络视频会议技术的不断发展和成熟,网络视频会议的应用越来越广,它主要应用在远程多媒体教学、远程会商、远程培训实际应用中。网络视频会议的应用示意图如图2所示。

　　 图2　网络视频会议应用示意图

　　网络视频会议的扩展功能如下:

　　(1)双视频流。在进行网络视频会议时,双视频流可以实现更为方便的会议资料传输、远程教学和远程图像展示等功能,第一视频流用来传送会议现场的声音和图像,第二视频流用于于鱙传送计算机桌面、实物展示台、POWERPOINT幻灯片等图像。

　　(2)多画面分割。网络视频会议系统能够实现多画面功能,即在一个显示器上同时分屏显示各上分会场的情景。多画面分割不但可以在MCU上可直接输出分屏模拟图像,而且可以将合成后的分屏图像数字码流传送到各个分会场,由分会场终端解码输出模拟分屏图像。

　　(3)混音。网络视频会议系统可以实现混音功能,以方便多个会场同时发言讨论的效果,同时,混音功能还可实现会前点名功能。

　　(4)数字录像和点播。流媒体服务器系统是一套全数字化的视频点播系统,系统稳定可靠,抗病毒感染,扩展能力强,便于二次开发和应用层的扩展。即可以作为视频会议系统的一个子系统来使用,又可以作为一个独立的系统来使用。

　　4　结束语

　　随着互联网及多媒体通信技术的飞速发展,网络视频会议系统技术也不断地发展和完善,网络视频会议将为政府机关、厂矿、企业、部队、科研机构、医疗机构以及个人进行异地通讯提供方便、快捷的服务,它将成为人们学习、工作、生活中不可缺少的工具。