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高清視頻會議系統
添加時間:2012-3-13    閱讀次數:1395

1.1 高清視頻會議系統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的名詞,這體現在高清視頻會議與標清視頻會議的區別。
      1.1.1 高清視頻會議系統
      在標清視頻會議范疇中,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,然后通過網絡將 視頻以H.263,H.263,H.264方式進行視頻壓縮,將音頻以G.722,G.711,G.728方式進行壓縮,傳輸到遠端視頻會議終端。通過一 個電視機加一個攝像頭,通過網絡連接就可以召開一個視頻會議。
  但是,對于高清視頻會議,可不像標清視頻會議那么簡單。為何要說高清視頻會議系統,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準,只有H.264的高壓縮比,高圖像還原質量的視頻協議標準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準。 
      只有一定的傳輸帶寬才能保證高清音視頻包進行傳輸,目前可以能達到很好的高清傳輸帶寬建議在1M以上。
      后端顯示設備支持: 
      后端的高清圖像編輯,高清電視進行圖像輸出,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,模擬復合接口已經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,即為標清視頻會議通訊。
      1.1.2 高清視頻的顯示格式
  對于普通的標清視頻顯示格式,我們一般以H.263 CIF, H.264 CIF, H.263 4CIF, 作為圖像好壞的標準,并且將H.263 4CIF作為標清視頻會議最高圖像標準。
      CIF的圖像分辨率為 352*288--------------------普通VCD圖像標準
    4CIF圖像分辨率率為 704*576--------------------普通DVD圖像標準
  而對于高清圖像,需要從兩個指標來分析
      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,是指電視內部圖像驅動芯片可以驅動的圖像分辨力;另一種是物理分辨率,是可以看得到的實物指標。
      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,垂直是1080個像素數,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,垂直 720個像素數,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,其像素數為1920*1080,約等于200萬,而對于普通高清,其像素數為1280*720,約等于100W像素數。 從下圖我們可以直觀感覺CIF, 4CIF,SVGA,1080i的區別


      上圖為各種高清制式對于圖象還原度的比較
      從上圖不難發現,1080/50i,圖像質量要遠遠優于720/60p,576/50i的圖像質量。
      B.寬幅比:幅型比即是屏幕的長度與寬度的比例,高清標準要求電視屏幕幅型比為16 :9,而不是傳統電視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:


 
      1.1.3 高清視頻接口介紹和比較
      在討論高清的時候,我們對高清的標準做了初步的解釋。那么,用什么樣的接口標準來承載高清信號呢。我們認為必須具備以下接口之一,才能是真正的高清視頻接口。
      1.1.3.1 各種接口的介紹
      A:HD-SDI接口 
 


      HD-SDI是根據SMPTE(攝影與電視工程師協會)202M,在1.485Gb/s或者1.485Gb/1.001Gb/s的信號速率條件下傳輸的接口規格,該規格規定了數據格式,信道編碼方式,同軸電纜借口的信號規格,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,有效架設距離是100M。
      標準線纜:HD-SDI接口采用同軸電纜,以BNC接口作為線攬標準。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協會EIA-770.2a標準,還有一種接口被稱為YCbCr接口,他們兩者的 區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傳輸的色度信號C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準。
      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5Gbps的數據傳輸帶寬,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行數/?;蛘吣?數轉換,可以保證最高質量的影音信號傳送。
       應用HDMI的好處是:只需要一條HDMI線,便可以同時傳送影音信號,而不像現在需要多條線材來連接;同時,由于無線進行數/?;蛘吣?數轉換,能取得更高的音頻和視頻傳輸質量。HDMI支持5Gbps的數據傳輸率,最遠可傳輸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,數字顯示工作組)推出的接口標準。前的DVI接口分為兩種,一個是DVI-D接口,只能接收數字信號,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 一個轉換接頭才能使用,一般采用這種接口的顯卡都會帶有相關的轉換接頭。 DVI傳輸的是數字信號,數字圖像信息不需經過任何轉換,就會直接被傳送到顯示設備上,因此減少了數字→模擬→數字繁瑣的轉換過程,大大節省了時間,因此 它的速度更快,有效消除拖影現象。但有效距離為5米左右。
      1.1.3.2 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

 無壓縮轉換的數字信號

 模擬信號

 無壓縮轉換的數字信號

 無壓縮轉換的數字信號

 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

 最遠傳輸距離

 100米

 50米

 20米

 20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標準的高清接口。
1.1.4 高清視頻協議
      對于標清視頻會議,一般所使用的視頻壓縮標準為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標準的4ICF(704*576)圖像質量的視頻。
      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已經不能處理如此龐大的數據量,所 以有且只   有H.264才是高清視頻會議的唯一壓縮標準。
      H.264是由ISO/IEC與ITU-T組成的聯合視頻組(JVT)制定的新一代視頻壓縮編碼標準。H.264的主要優點如下:
      1)在相同的重建圖像質量下,H.264比H.263+和MPEG-4(SP)減小 50%碼率。
      2)對信道時延的適應性較強,既可工作于低時延模式以滿足實時業務,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)提高網絡適應性,采用“網絡友好”的結構和語法,加強對誤碼和丟包的處理,提高解碼器的差錯恢復能力。
      4)在編/解碼器中采用復雜度可分級設計,在圖像質量和編碼處理之間可分級,以適應不同復雜度的應用。
      5)相對于先期的視頻壓縮標準,H.264引入了很多先進的技術,包括4×4整數變換、空域內的幀內預測、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測技術等。新技術帶來了較高的壓縮比,同時大大提高了算法的復雜度。
      1.1.5 高清音頻協議
      同視頻協議一樣,對于標清視頻會議,我們一般采用G.711,G.722,G.722.1,G.728等作為標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。
     1.1.6 高清攝像機


      高清視頻會議已經由原先標清視頻會議的設備購買變成高清視頻會議的系統集成,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,任何一環采用的是非高清設備,即使圖像,聲音能夠無錯顯現,但是原來高清質量將會變成標清質量。  
      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??悸塹?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??梢宰畛ご锏劍保埃懊鬃笥?。
      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,還應該能夠夠兼容其他廣電級專業高清攝像機,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米的距離進行信號無損傳輸。且用 BNC頭使得做線非常簡單,無需專業的線纜和接頭,隨便在任一電腦市場和音響商店即可買到。
      目前,大型的國內外廣電設備提供商都有相關高清攝像機的設備,這些設備標準的高清接口都是基于HD-SDI的接口。

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