高清視頻會議全面解析 ————了解什么是真正的高清視頻會議
來源:中國數(shù)字音視網(wǎng) 作者:Tarier 編輯:數(shù)字音視工程 2010-05-12 00:00:00 加入收藏
高清視頻會議系統(tǒng)名詞解釋在談到高清視頻會議的同時,我們必須介紹一下和高清視頻會議有關(guān)的名詞,這體現(xiàn)在高清視頻會議與標(biāo)清視頻會議的區(qū)別。
1 高清視頻會議系統(tǒng)
在標(biāo)清視頻會議范疇中,我們一般將視頻會議連接到一個電視機,通過普通的A/V線,輸出聲音和視頻率,在用一個普通的攝像頭作為視頻輸入,然后通過網(wǎng)絡(luò)將視頻以H.263,H.263,H.264方式進(jìn)行視頻壓縮,將音頻以G.722,G.711,G.728方式進(jìn)行壓縮,傳輸?shù)竭h(yuǎn)端視頻會議終端。通過一個電視機加一個攝像頭,通過網(wǎng)絡(luò)連接就可以召開一個視頻會議。
但是,對于高清視頻會議,可不像標(biāo)清視頻會議那么簡單。為何要說高清視頻會議系統(tǒng),原因在于高清視頻會議需要一種整體的高清解決方案作為支持,它表現(xiàn)在
前端信號采集:
前端的高清圖像采集,需要高清攝像機支持,播放源也需要高清視頻源。
中端編碼傳輸:
有且只有H.264作為高清視頻的壓縮標(biāo)準(zhǔn),只有H.264的高壓縮比,高圖像還原質(zhì)量的視頻協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)才能支持高清視頻會議的通訊。
有且只有44KHz的立體聲作為高清音頻的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。
只有一定的傳輸帶寬才能保證高清音視頻包進(jìn)行傳輸,目前可以能達(dá)到很好的高清傳輸帶寬建議在1M以上。
后端顯示設(shè)備支持:
后端的高清圖像編輯,高清電視進(jìn)行圖像輸出,如果用普通電視機則無法接受,顯示高清圖像。
高清視頻接口的支持,普通的S端子接口,模擬復(fù)合接口已經(jīng)不能滿足高清視頻會議的要求 只有符合以上每一個條件,才能稱的上是真正的高清視頻會議。缺少任一條件,即為標(biāo)清視頻會議通訊。
2 高清視頻的顯示格式
對于普通的標(biāo)清視頻顯示格式,我們一般以H.263 CIF, H.264 CIF, H.263 4CIF, 作為圖像好壞的標(biāo)準(zhǔn),并且將H.263 4CIF作為標(biāo)清視頻會議最高圖像標(biāo)準(zhǔn)。
CIF的圖像分辨率為 352*288--------------------普通VCD圖像標(biāo)準(zhǔn)
4CIF圖像分辨率率為 704*576--------------------普通DVD圖像標(biāo)準(zhǔn)
而對于高清圖像,需要從兩個指標(biāo)來分析
A.分辨率:分辨率有兩種概念,一種是可支持分辨率,它不是平板電視顯示屏幕的實際指標(biāo),是指電視內(nèi)部圖像驅(qū)動芯片可以驅(qū)動的圖像分辨力;另一種是物理分辨率,是可以看得到的實物指標(biāo)。
高清分辨率主要是看物理分辨率。全高清的分辨率是水平1920個像素數(shù),垂直是1080個像素數(shù),一般表示為“分辨力為1920*1080,采用隔行掃描方式,簡寫為1080/50i”, 目前理解成全高清表示為“分辨力為1920*1080,采用逐行掃描方式,簡寫為1080/50P”;普通高清的分辨率是述評1280個像素數(shù),垂直720個像素數(shù),一般表示為“分辨率為1280*720”采用逐行掃描方式,簡寫為720/60p”。
而對于全高清,其像素數(shù)為1920*1080,約等于200萬,而對于普通高清,其像素數(shù)為1280*720,約等于100W像素數(shù)。 從下圖我們可以直觀感覺CIF, 4CIF,SVGA,1080i的區(qū)別
上圖為各種高清制式對于圖象還原度的比較
從上圖不難發(fā)現(xiàn),1080/50i,圖像質(zhì)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于720/60p,576/50i的圖像質(zhì)量。
B.寬幅比:幅型比即是屏幕的長度與寬度的比例,高清標(biāo)準(zhǔn)要求電視屏幕幅型比為16 :9,而不是傳統(tǒng)電視4 :3的比例。這樣更增加了觀看的臨場感和更符合人眼觀看的習(xí)慣,更適合大屏幕的尺寸的顯示屏
如下圖所示4:3和16:9的圖示效果:
3 高清視頻接口介紹和比較
在討論高清的時候,我們對高清的標(biāo)準(zhǔn)做了初步的解釋。那么,用什么樣的接口標(biāo)準(zhǔn)來承載高清信號呢。我們認(rèn)為必須具備以下接口之一,才能是真正的高清視頻接口。
3.1 各種接口的介紹
A:HD-SDI接口
HD-SDI是根據(jù)SMPTE(攝影與電視工程師協(xié)會)202M,在1.485Gb/s或者1.485Gb/1.001Gb/s的信號速率條件下傳輸?shù)慕涌谝?guī)格,該規(guī)格規(guī)定了數(shù)據(jù)格式,信道編碼方式,同軸電纜借口的信號規(guī)格,連接器及電纜類型與光纖接口等。
其最大的好處在于:
架設(shè)距離長:在采用高頻衰減較少的特性組抗75歐姆的專用電纜,有效架設(shè)距離是100M。
標(biāo)準(zhǔn)線纜:HD-SDI接口采用同軸電纜,以BNC接口作為線攬標(biāo)準(zhǔn)。有效距離為100M,超過100M必須使用中繼器。
一根線傳輸:HD-SDI可以使用一根同軸電纜傳輸視頻和音頻信號。即使是立體聲也同樣可以傳輸。而無需像標(biāo)清時代,使用3根A/V線來連接視頻,音頻左聲道,音頻右聲道。
B:YPbPr接口
YPbPr:YPbPr也叫色差分量接口,采用的是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA-770.2a標(biāo)準(zhǔn),還有一種接口被稱為YCbCr接口,他們兩者的區(qū)別在于前者是隔行掃描色差輸出,后者是逐行掃描色差輸出。而色差輸出將S-Video傳輸?shù)纳刃盘朇分解為色差Cr和Cb,這樣就避免了兩路色差混合解碼并再次分離的過程,也保持了色度通道的最大帶寬。而Y即是亮度信號。而YPbPr接口不是數(shù)字接口,仍然定義為是模擬接口。YPbPr的接口可以使用同軸電纜,可以用BNC頭,也可以使用普通蓮花頭作為接口標(biāo)準(zhǔn)。
C:HDMI接口
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。HDMI接口可以提供高達(dá)5Gbps的數(shù)據(jù)傳輸帶寬,可以傳送無壓縮的音頻信號及高分辨率視頻信號。同時無需在信號傳送前進(jìn)行數(shù)/?;蛘吣?數(shù)轉(zhuǎn)換,可以保證最高質(zhì)量的影音信號傳送。
應(yīng)用HDMI的好處是:只需要一條HDMI線,便可以同時傳送影音信號,而不像現(xiàn)在需要多條線材來連接;同時,由于無線進(jìn)行數(shù)/?;蛘吣?數(shù)轉(zhuǎn)換,能取得更高的音頻和視頻傳輸質(zhì)量。HDMI支持5Gbps的數(shù)據(jù)傳輸率,最遠(yuǎn)可傳輸15米。
D:DVI接口
DVI全稱為Digital Visual Interface。它是1999年由Silicon 、Image、Intel(英特爾)、Compaq(康柏)、IBM、HP(惠普)、NEC、Fujitsu(富士通)等公司共同組成DDWG(Digital Display Working Group,數(shù)字顯示工作組)推出的接口標(biāo)準(zhǔn)。前的DVI接口分為兩種,一個是DVI-D接口,只能接收數(shù)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。不兼容模擬信號。
另外一種則是DVI-I接口,可同時兼容模擬和數(shù)字信號。兼容模擬信號并不意味著模擬信號的接口D-Sub接口可以連接在DVI-I接口上,而是必須通過一個轉(zhuǎn)換接頭才能使用,一般采用這種接口的顯卡都會帶有相關(guān)的轉(zhuǎn)換接頭。 DVI傳輸?shù)氖菙?shù)字信號,數(shù)字圖像信息不需經(jīng)過任何轉(zhuǎn)換,就會直接被傳送到顯示設(shè)備上,因此減少了數(shù)字→模擬→數(shù)字繁瑣的轉(zhuǎn)換過程,大大節(jié)省了時間,因此它的速度更快,有效消除拖影現(xiàn)象。但有效距離為5米左右。
3.2 各種接口的比較
綜上所述,我們可以對以上幾種接口做一個簡單的比較。如下表
| HD-SDI | YPbPr | HDMI | DVI |
端口數(shù)量 | 1 | 3 | 1 | 1 |
傳輸格式 | 1080i,1080p,720p | 1080i,1080p,720p | 1080i,1080p,720p | 1080i,1080p,720p |
信號傳輸模式 | 無壓縮轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號 | 模擬信號 | 無壓縮轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號 | 無壓縮轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號 |
同時音頻傳輸 | 支持 | 不支持 | 支持 | 不支持 |
傳輸帶寬 | 1.45Gbps | 30MHz | 5Gbps | 8Gbps |
最遠(yuǎn)傳輸距離 | 100米 | 50米 | 20米 | 5米 |
上表格上分析和接口綜述,最好的高清接口是HD-SDI接口,這接口也是目前廣電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的高清接口。
4 高清視頻協(xié)議
對于標(biāo)清視頻會議,一般所使用的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)為H.261,H.263,H.263+,H.263++,H.264,MPEG-4等幾種。因為其壓縮對象是CIF (352*288)或者是DVD標(biāo)準(zhǔn)的4ICF(704*576)圖像質(zhì)量的視頻。
而對于高清視頻會議,其圖像處理對象不再是CIF或者是4CIF, 而是1280*720,或者更高層的1920*1080,顯然,對于僅能處理CIF,4CIF的H.261,H.263已經(jīng)不能處理如此龐大的數(shù)據(jù)量,所以有且只 有H.264才是高清視頻會議的唯一壓縮標(biāo)準(zhǔn)。
H.264是由ISO/IEC與ITU-T組成的聯(lián)合視頻組(JVT)制定的新一代視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。H.264的主要優(yōu)點如下:
1)在相同的重建圖像質(zhì)量下,H.264比H.263+和MPEG-4(SP)減小 50%碼率。
2)對信道時延的適應(yīng)性較強,既可工作于低時延模式以滿足實時業(yè)務(wù),如會議電視等;又可工作于無時延限制的場合,如視頻存儲等。
3)提高網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性,采用“網(wǎng)絡(luò)友好”的結(jié)構(gòu)和語法,加強對誤碼和丟包的處理,提高解碼器的差錯恢復(fù)能力。
4)在編/解碼器中采用復(fù)雜度可分級設(shè)計,在圖像質(zhì)量和編碼處理之間可分級,以適應(yīng)不同復(fù)雜度的應(yīng)用。
5)相對于先期的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn),H.264引入了很多先進(jìn)的技術(shù),包括4×4整數(shù)變換、空域內(nèi)的幀內(nèi)預(yù)測、1/4象素精度的運動估計、多參考幀與多種大小塊的幀間預(yù)測技術(shù)等。新技術(shù)帶來了較高的壓縮比,同時大大提高了算法的復(fù)雜度。
5 高清音頻協(xié)議
同視頻協(xié)議一樣,對于標(biāo)清視頻會議,我們一般采用G.711,G.722,G.722.1,G.728等作為標(biāo)清視頻會議的音頻邊碼方式,其僅能傳輸單聲道.無論視頻會議背板有多少音頻輸出接口,其僅能傳輸單聲到。而到了高清視頻會議時代,不僅視頻圖像由原來的CIF,4CIF,圖像升級成1080i。原來的單聲道也改進(jìn)成立體聲。所以必須有能處理44KHz立體聲效果的MPEG4 AAC或者其他類似能處理44kHz的立體聲效果的音頻編碼能力作為保證。并且對于回聲抑制的處理,也必須有能處理立體聲回聲抑制。
6 高清攝像機
高清視頻會議已經(jīng)由原先標(biāo)清視頻會議的設(shè)備購買變成高清視頻會議的系統(tǒng)集成,對于前端視/音頻采集,視/音頻顯示,中期的視頻/音頻壓縮,傳輸,后期的視/音頻編輯,錄制都必須是為圍繞高清展開,任何一環(huán)采用的是非高清設(shè)備,即使圖像,聲音能夠無錯顯現(xiàn),但是原來高清質(zhì)量將會變成標(biāo)清質(zhì)量。
同樣,對于前端的視頻采集,高清攝像機只能是唯一的解決方案,標(biāo)清攝像頭一般的成像器件為1/4CCD ,或者CMOS。像素也就在40-50萬之間。而對于高清攝像機,其成像器件一般為3*1/3CCD或者CMOS, 像素在100—200萬之間??紤]到布線因素,高清攝像機和高清視頻會議終端往往通過HD-SDI接口連接??梢宰铋L達(dá)到100米左右。
同樣,高清視頻會議會議不僅能夠接收普通高清攝像頭的視頻圖像,還應(yīng)該能夠夠兼容其他廣電級專業(yè)高清攝像機,高清切換臺所傳來的圖像。所以,如何布線,布線距離,用什么材料布線是我們必須要考慮的問題。而只有HD-SDI才是我們唯一的解決辦法,因為它允許同軸電纜以100米的距離進(jìn)行信號無損傳輸。且用BNC頭使得做線非常簡單,無需專業(yè)的線纜和接頭,隨便在任一電腦市場和音響商店即可買到。
目前,大型的國內(nèi)外廣電設(shè)備提供商都有相關(guān)高清攝像機的設(shè)備,這些設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的高清接口都是基于HD-SDI的接口。
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