視頻會(huì)議系統(tǒng)傳輸?shù)氖嵌嗝襟w數(shù)據(jù)，聲音和動(dòng)態(tài)圖像的源信號(hào)的數(shù)據(jù)量較大，無(wú)法在一般條件的數(shù)字線路上傳輸。同時(shí)，基于對(duì)實(shí)際使用效果的要求，要求傳輸?shù)穆曇簟D像信號(hào)連續(xù)平滑，其他輔助功能易于使用。因此，對(duì)系統(tǒng)在聲音/圖像壓縮、通訊線路條件、數(shù)據(jù)/應(yīng)用程序共享等方面都有很高的技術(shù)要求。本文將從目前視頻會(huì)議的主要技術(shù)、解決方案及未來(lái)技術(shù)趨勢(shì)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方面進(jìn)行探討，希望為該領(lǐng)域的研發(fā)人員提供參考。
視頻會(huì)議系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
1）多媒體信息處理技術(shù)
多媒體信息處理技術(shù)主要是針對(duì)各種媒體信息進(jìn)行壓縮和處理。視頻會(huì)議的發(fā)展過(guò)程也反映出信息處理技術(shù)特別是視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展歷程。目前新的理論、算法不斷推進(jìn)多媒體信息處理技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)著視頻會(huì)議技術(shù)的發(fā)展。特別是在網(wǎng)絡(luò)帶寬不富裕的條件下，多媒體信息壓縮技術(shù)已成為視頻會(huì)議最關(guān)鍵的問(wèn)題之一。
與基于PC機(jī)的CPU技術(shù)、基于專(zhuān)用芯片組技術(shù)相比較，媒體處理器因?yàn)榫哂刑赜械臄?shù)字視音頻輸入輸出接口、多媒體協(xié)處理器等使應(yīng)用變得更加簡(jiǎn)單，而且設(shè)備廠家可以根據(jù)市場(chǎng)變化隨時(shí)進(jìn)行軟件應(yīng)用的調(diào)整，及時(shí)適應(yīng)市場(chǎng)需求，而不會(huì)受制于專(zhuān)用芯片組本身的技術(shù)限制。媒體處理器支持的嵌入式操作系統(tǒng)以及軟件優(yōu)化，使視頻會(huì)議系統(tǒng)更加高效、穩(wěn)定、可靠。媒體處理器技術(shù)事實(shí)上已經(jīng)成為視頻會(huì)議的核心芯片技術(shù)，將來(lái)還將服務(wù)于3G可視手機(jī)等終端產(chǎn)品。
在視頻會(huì)議系統(tǒng)中，目前的媒體處理器主要有：Philip公司的TriMedia系列及新品PNX1500、美國(guó)ESS公司的LVP、 ADI公司的ADSP2106X器件及Blackfin處理器、TI公司的C6X、C8X以及新推出的DM642多媒體DSP芯片，這些媒體處理器高速的運(yùn)算能力可以實(shí)現(xiàn)適合不同協(xié)議的視頻會(huì)議通信終端。采用這些芯片可以很方便地實(shí)現(xiàn)MPEG視頻和音頻處理、H.263視頻處理，還可以實(shí)現(xiàn)其它的多媒體應(yīng)用如DVD、數(shù)字機(jī)頂盒、數(shù)字電視等。
2）寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正在迅速發(fā)展的IP網(wǎng)絡(luò)，由于它是面向非連接的網(wǎng)絡(luò)，因而對(duì)傳輸實(shí)時(shí)的多媒體信息而言是不適合的，但TCP/IP協(xié)議對(duì)多媒體數(shù)據(jù)的傳輸并沒(méi)有根本性的限制。目前世界主要的標(biāo)準(zhǔn)化組織、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、各大公司都在對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)上的傳輸協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)，并已取得初步成效，如 RTP/RTCP、RSVP、IPv6等協(xié)議。為在IP網(wǎng)絡(luò)上大力發(fā)展諸如視頻會(huì)議之類(lèi)的多媒體業(yè)務(wù)打下了良好的基礎(chǔ)。據(jù)預(yù)測(cè)，IP網(wǎng)上的視頻會(huì)議業(yè)務(wù)將會(huì)大大超過(guò)電路交換網(wǎng)上的視頻會(huì)議業(yè)務(wù)。
Internet的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和用戶(hù)數(shù)量迅猛發(fā)展，如何進(jìn)一步擴(kuò)展網(wǎng)上運(yùn)行的業(yè)務(wù)種類(lèi)并提高網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量是目前人們最關(guān)心的問(wèn)題。由于 IP協(xié)議是無(wú)連接協(xié)議，Internet網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有服務(wù)質(zhì)量的概念，不能保證有足夠的吞吐量和符合要求的傳送時(shí)延，只是盡最大努力(Best- effort)來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)的需要，所以如果不采取新的方法改善目前的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，就無(wú)法大規(guī)模發(fā)展新業(yè)務(wù)。
在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，從支持QoS的角度來(lái)看，ATM作為繼IP之后迅速發(fā)展起來(lái)的一種快速分組交換技術(shù)具有得天獨(dú)厚的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。因此 ATM曾一度被認(rèn)為是一種處處適用的技術(shù)，人們最終將建立通過(guò)網(wǎng)絡(luò)核心便可到達(dá)另一個(gè)桌面終端的純ATM網(wǎng)絡(luò)。但是，實(shí)踐證明這種想法是錯(cuò)誤的。首先，純 ATM網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)過(guò)于復(fù)雜，導(dǎo)致應(yīng)用價(jià)格高，難被大眾所接受。其次，在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的同時(shí)，相應(yīng)的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)沒(méi)有跟上，導(dǎo)致目前ATM的發(fā)展舉步維艱。第三，雖然ATM交換機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)的骨干節(jié)點(diǎn)已經(jīng)被廣泛使用，但ATM信元到桌面的業(yè)務(wù)發(fā)展卻十分緩慢。
由于IP技術(shù)和ATM技術(shù)在各自的發(fā)展領(lǐng)域中都遇到了實(shí)際困難，彼此都需要借助對(duì)方以求得進(jìn)一步發(fā)展，所以這兩種技術(shù)的結(jié)合存在必然性。多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)技術(shù)就是為了綜合利用網(wǎng)絡(luò)核心的交換技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)邊緣的IP路由技術(shù)各自的優(yōu)點(diǎn)而產(chǎn)生的。其特點(diǎn)如下：
(1) 基于單一的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，可在同一網(wǎng)內(nèi)同時(shí)支持多種業(yè)務(wù)類(lèi)型的轉(zhuǎn)發(fā)；
(2)通過(guò)短小固定的標(biāo)簽，采用精確匹配尋徑方式取代傳統(tǒng)路由器的最長(zhǎng)匹配尋徑方式；
(3)通過(guò)集成鏈路層(ATM、幀中繼)與網(wǎng)絡(luò)層路由技術(shù)，解決了Internet擴(kuò)展、保證IP QoS傳輸?shù)膯?wèn)題；
(4)利用顯式路由功能同時(shí)通過(guò)帶有QoS參數(shù)的信令協(xié)議建立受限標(biāo)簽交換路徑(CR-LSP)，因而能夠有效地實(shí)施面向全國(guó)的流量工程。目前MPLS技術(shù)在QoS標(biāo)簽分配信令、解決VC合并、傳輸分類(lèi)業(yè)務(wù)等許多方面還存在很多難點(diǎn)，需要進(jìn)一步完善。
5）分布式處理技術(shù)視頻會(huì)議實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、多點(diǎn)之間的實(shí)時(shí)同步交互通信。視頻會(huì)議系統(tǒng)要求不同媒體、不同位置的終端的收發(fā)同步協(xié)調(diào)，多點(diǎn)控制單元(MCU)有效地統(tǒng)一控制，使與會(huì)終端數(shù)據(jù)共享，有效協(xié)調(diào)各種媒體的同步傳輸，使系統(tǒng)更具有人性化的信息交流和處理方式。通信、合作、協(xié)調(diào)正是分布式處理的要求，也是交互式多媒體協(xié)同工作系統(tǒng)(CSCW)的基本內(nèi)涵。因此從這個(gè)意義上說(shuō)，視頻會(huì)議系統(tǒng)是CSCW主要的群件系統(tǒng)之一。
主流媒體處理器解決方案
隨著多媒體技術(shù)的廣泛應(yīng)用，采用DSP芯片設(shè)計(jì)多媒體設(shè)備，成為人們關(guān)注的方向。但是，對(duì)于可編程的媒體處理器的需求也很高。因?yàn)槎嗝襟w信號(hào)處理技術(shù)處于一個(gè)高速發(fā)展的階段，各種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)共存，新標(biāo)準(zhǔn)不斷涌現(xiàn)。例如，僅視頻壓縮編碼，就有多種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：H.261、H.263、MPEG1、 MPEG2、MPEG4和新的H.264等。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)目赡苁嵌喾N不同標(biāo)準(zhǔn)的碼流，而且對(duì)于一個(gè)設(shè)備而言，也要不斷更新視頻編碼技術(shù)。
例如一個(gè)早期的視頻會(huì)議設(shè)備采用H.261編碼視頻，在H.263出現(xiàn)后，最好是改用H.263標(biāo)準(zhǔn)，而且也許很快就會(huì)采用H.264 作為視頻會(huì)議的編碼標(biāo)準(zhǔn)。這就存在兩個(gè)要求，一是設(shè)備的更新?lián)Q代，二是多種標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換。對(duì)于用固定的專(zhuān)用芯片實(shí)現(xiàn)的設(shè)備，這兩條都難以達(dá)到。但如果采用 DSP作為核心處理器，只需更新軟件就可以達(dá)到第一個(gè)要求，增加部分功能軟件，可以適度滿(mǎn)足第二個(gè)要求。
正是考慮這種需要，一種新型的DSP芯片-媒體處理器(Media Processor)應(yīng)運(yùn)而生，并很快得到業(yè)界的廣泛關(guān)注。飛利浦、ADI、TI等半導(dǎo)體供應(yīng)商都十分看好媒體處理器市場(chǎng)，并推出了具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。高處理能力芯片的出現(xiàn)給視頻會(huì)議帶來(lái)更小的延遲和更高的幀頻。例如TI公司的TMS320 DM642、飛利浦的Trimedia和Equator的MAPCA，它們集成了豐富的多媒體信號(hào)接口，針對(duì)多媒體信號(hào)的特點(diǎn)優(yōu)化了處理器結(jié)構(gòu)，甚至內(nèi)嵌了特殊協(xié)處理器用于進(jìn)行專(zhuān)門(mén)操作，緩解通用處理器的壓力，例如視頻編碼中的變長(zhǎng)編解碼(LC/VLD)。
媒體處理器提供了完全可編程的多媒體設(shè)備的實(shí)現(xiàn)工具。媒體處理器繼承了通用DSP芯片的特點(diǎn)，針對(duì)多媒體應(yīng)用擴(kuò)充了各種接口功能，優(yōu)化了中央處理器結(jié)構(gòu)。盡管媒體處理器出現(xiàn)的時(shí)間不長(zhǎng)，但已得到廣泛關(guān)注，可以預(yù)見(jiàn)媒體處理器將會(huì)快速應(yīng)用到多媒體設(shè)備制造業(yè)中。
未來(lái)視頻會(huì)議的技術(shù)趨勢(shì)
隨著時(shí)延問(wèn)題被IETF技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)(如組播技術(shù)、帶寬預(yù)留協(xié)議和實(shí)時(shí)控制協(xié)議)逐步解決，基于IP的視頻會(huì)議方案把終端互操作性和高傳輸性能結(jié)合了起來(lái)。就標(biāo)準(zhǔn)而言，資源預(yù)留協(xié)議(RSVP)有助于避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，保證了視頻會(huì)議的傳輸質(zhì)量；實(shí)時(shí)傳送協(xié)議(RTP)雖然不能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾裕芾脮r(shí)間戳方法處理好定時(shí)關(guān)系，使傳輸過(guò)程中的數(shù)據(jù)順序不被打亂。視頻通信將會(huì)變得更容易，費(fèi)用會(huì)更低，傳統(tǒng)的會(huì)議模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的需求。而視頻會(huì)議系統(tǒng)作為支持人們遠(yuǎn)距離進(jìn)行實(shí)時(shí)信息交流、開(kāi)展協(xié)同工作的應(yīng)用系統(tǒng)，使協(xié)作成員可以遠(yuǎn)距離進(jìn)行直觀、真實(shí)的視/音頻交流。
ADI公司軟件和系統(tǒng)技術(shù)部產(chǎn)品行銷(xiāo)經(jīng)理Dan Ivanciw認(rèn)為，視頻會(huì)議的技術(shù)趨勢(shì)之一是需要更高壓縮率的視頻編解碼技術(shù)；還有在服務(wù)質(zhì)量和安全方面有所改進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)；今天功能固定的、不靈活的視頻會(huì)議產(chǎn)品需要加以替換，或者采取昂貴的硬件升級(jí)去兼容，或者在將來(lái)利用這些變化和改良。另一趨勢(shì)是基于IP的視頻服務(wù)與VoIP產(chǎn)品融合。第三種普遍趨勢(shì)是：服務(wù)供應(yīng)商給更廣泛的住戶(hù)和商業(yè)客戶(hù)提供IP視頻增值服務(wù)。這種情況也存在于大多數(shù)產(chǎn)品領(lǐng)域，用戶(hù)總是希望增加更多功能，例如三方或多方音視頻會(huì)議。附加的功能需要終端設(shè)備具有更強(qiáng)大的處理能力，但是通過(guò)把一些性能融進(jìn)終端設(shè)備中可以減少基礎(chǔ)架構(gòu)方面的需求。
飛利浦半導(dǎo)體公司的Jan Koene也認(rèn)為，視頻會(huì)議的主要趨勢(shì)是更先進(jìn)的編解碼技術(shù)，例如符合H.264標(biāo)準(zhǔn)；另一個(gè)趨勢(shì)是基于POTS(PSTN)的視頻會(huì)議系統(tǒng)將會(huì)轉(zhuǎn)變到基于IP的系統(tǒng)；第三個(gè)趨勢(shì)是分辨率將從現(xiàn)有的CIF級(jí)增加到SD級(jí)，甚至HD級(jí)。
中星微電子的俞青則表示，除了需要適合視頻會(huì)議終端的高質(zhì)量/低碼率的視頻壓縮技術(shù)以外，視頻會(huì)議應(yīng)用層的抗誤碼技術(shù)和視頻會(huì)議服務(wù)器端的QoS控制技術(shù)也是視頻會(huì)議重要的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。
中興通訊視訊系統(tǒng)部工程師王亮將視頻會(huì)議的發(fā)展趨勢(shì)總結(jié)為“四化”建設(shè)：
1.系統(tǒng)功能多元化具有圖文同傳功能：除視音頻外，可以方便地傳送和顯示電腦文檔用于培訓(xùn)、匯報(bào)、交流；視頻會(huì)議與電話系統(tǒng)渾然一體：可方便接入會(huì)議電話系統(tǒng)，通過(guò)電話、手機(jī)也可加入會(huì)議；視頻會(huì)議和辦公自動(dòng)化(OA)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)以下功能：OA網(wǎng)上進(jìn)行會(huì)議組織、會(huì)議郵件通知、會(huì)議控制、系統(tǒng)維護(hù)和升級(jí)；OA網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)個(gè)人可視通話及多方會(huì)議；OA網(wǎng)上只用普通PC即可在任何時(shí)間學(xué)習(xí)會(huì)議或培訓(xùn)內(nèi)容；集中指揮、遠(yuǎn)程調(diào)度-電視墻顯示統(tǒng)覽全局，接入電話遠(yuǎn)程指揮。
2.系統(tǒng)組網(wǎng)多樣化
有網(wǎng)絡(luò)就能開(kāi)會(huì)，通過(guò)專(zhuān)線、ISDN、IP(ADSL、LAN接入)、電話等現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)接入各種多媒體終端。
3.圖像清晰化
視頻會(huì)議需要更優(yōu)異、更清晰、更成熟的圖像編解碼技術(shù)。
4.使用、維護(hù)簡(jiǎn)捷化
易于使用，可自行組織、控制會(huì)議；進(jìn)行遠(yuǎn)程管理、遠(yuǎn)程維護(hù)、升級(jí)，降低維護(hù)成本；更新設(shè)計(jì)，大幅提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。
華為公司多媒體產(chǎn)品線營(yíng)銷(xiāo)工程部部長(zhǎng)陳崇軍指出，視頻會(huì)議未來(lái)的發(fā)展首先需要更為先進(jìn)的音視頻編解碼技術(shù)和更專(zhuān)業(yè)的圖像及語(yǔ)音前后端處理技術(shù)；其次還要能與下一代網(wǎng)絡(luò)相融合，例如支持IPv6等；第三需要集成度更高、處理能力更強(qiáng)的終端技術(shù)。他進(jìn)一步說(shuō)明，視頻編解碼技術(shù)會(huì)向H.264發(fā)展，語(yǔ)音技術(shù)向高保真、低帶寬發(fā)展；MCU向交換機(jī)和路由器融合；隨著網(wǎng)絡(luò)寬帶化，視頻會(huì)議終端也將智能化，其發(fā)展方向是小型化、全信息化家庭網(wǎng)絡(luò)中心寬帶智能終端，將通訊、娛樂(lè)、信息等各種功能融合在一起。
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)視頻會(huì)議發(fā)展
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定為多媒體應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。H.323協(xié)議是IP網(wǎng)絡(luò)多媒體通信標(biāo)準(zhǔn)，解決各廠商設(shè)備的互通互控問(wèn)題。H.264的出臺(tái)，使得視頻會(huì)議能以更低的成本提供更高質(zhì)量的視頻效果，以前由于資金和技術(shù)問(wèn)題無(wú)法實(shí)現(xiàn)的視頻應(yīng)用也有望成為現(xiàn)實(shí)。就像網(wǎng)絡(luò)日志(Weblogs)、即時(shí)消息等在過(guò)去幾年成為重要的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用一樣，H.264技術(shù)將有力地推動(dòng)新的視頻應(yīng)用不斷誕生。
采用H.264技術(shù)的MPEG-4在低碼率視頻傳輸上取得了突破性的進(jìn)展。據(jù)悉，Tandberg和Polycom已經(jīng)生產(chǎn)出支持H.264的產(chǎn)品，華為將在今年底公布H.264的產(chǎn)品，鼎視通在遠(yuǎn)航系列產(chǎn)品中也宣布支持該標(biāo)準(zhǔn)。
2003年7月，ITU批準(zhǔn)了H.239標(biāo)準(zhǔn)，基于此項(xiàng)技術(shù)，視頻用戶(hù)可以得到雙流視頻服務(wù)。據(jù)Polycom公司技術(shù)總監(jiān)余寶生介紹， Polycom的人物+內(nèi)容(People+Content)雙流技術(shù)允許主機(jī)在一個(gè)視頻會(huì)議中同時(shí)發(fā)送視頻和內(nèi)容(PowerPoint、瀏覽器屏幕內(nèi)容等)。
另外，該標(biāo)準(zhǔn)所提供的方案同時(shí)適用于基于信令的H.320和H.245系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)在會(huì)議系統(tǒng)中同時(shí)傳送和顯示多路視頻信息。 RADVISION、Sony和VCON等公司也都宣布支持H.239，并生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品。Tandberg的Duo Video也可以實(shí)現(xiàn)該功能。
隨著各種技術(shù)的不斷發(fā)展和一系列國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，視頻會(huì)議技術(shù)及其設(shè)備由少數(shù)大公司一統(tǒng)天下的局面被打破了，逐漸發(fā)展成為由外商(如： Polycom、Tandberg、VTEL、VCON等)和中國(guó)本土企業(yè)(如：中興、華為、中太、瑞福特等)共同分爭(zhēng)視頻會(huì)議市場(chǎng)的格局。高速I(mǎi)P網(wǎng)絡(luò)及互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，使視頻會(huì)議的應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)期。視訊技術(shù)在未來(lái)的幾年內(nèi)將會(huì)越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，成為信息社會(huì)的主流應(yīng)用之一。
