高清视频会议系统概述

    1.1 高清视频会议系统名词解释在谈到高清视频会议的同时,我们必须介绍一下和高清视频会议有关的名词,这体现在高清视频会议与标清视频会议的区别。
1.1.1 高清视频会议系统
    在标清视频会议范畴中,我们一般将视频会议连接到一个电视机,通过普通的A/V线,输出声音和视频率,在用一个普通的摄像头作为视频输入,然后通过网络将 视频以H.263H.263H.264方式进行视频压缩,将音频以G.722G.711G.728方式进行压缩,传输到远端视频会议终端。通过一 个电视机加一个摄像头,通过网络连接就可以召开一个视频会议。
  但是,对于高清视频会议,可不像标清视频会议那么简单。为何要说高清视频会议系统,原因在于高清视频会议需要一种整体的高清解决方案作为支持,它表现在
    前端信号采集:
前端的高清图像采集,需要高清摄像机支持,播放源也需要高清视频源。
    中端编码传输:
有且只有H.264作为高清视频的压缩标准,只有H.264的高压缩比,高图像还原质量的视频协议标准才能支持高清视频会议的通讯。
有且只有44KHz的立体声作为高清音频的压缩标准。
只有一定的传输带宽才能保证高清音视频包进行传输,目前可以能达到很好的高清传输带宽建议在1M以上。
    后端显示设备支持:
后端的高清图像编辑,高清电视进行图像输出,如果用普通电视机则无法接受,显示高清图像。
高清视频接口的支持,普通的S端子接口,模拟复合接口已经不能满足高清视频会议的要求 只有符合以上每一个条件,才能称的上是真正的高清视频会议。缺少任一条件,即为标清视频会议通讯。
1.1.2 高清视频的显示格式
  对于普通的标清视频显示格式,我们一般以H.263 CIF, H.264 CIF, H.263 4CIF, 作为图像好坏的标准,并且将H.263 4CIF作为标清视频会议最高图像标准。
    CIF的图像分辨率为 352*288--------------------普通VCD图像标准
   4CIF图像分辨率率为 704*576--------------------普通DVD图像标准
  而对于高清图像,需要从两个指标来分析
    A.分辨率:分辨率有两种概念,一种是可支持分辨率,它不是平板电视显示屏幕的实际指标,是指电视内部图像驱动芯片可以驱动的图像分辨力;另一种是物理分辨率,是可以看得到的实物指标。
    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个像素数,垂直是1080个像素数,一般表示为“分辨力为1920*1080,采用隔行扫描 方式,简写为1080/50i”, 目前理解成全高清表示为“分辨力为1920*1080,采用逐行扫描方式,简写为1080/50P”;普通高清的分辨率是述评1280个像素数,垂直 720个像素数,一般表示为“分辨率为1280*720采用逐行扫描方式,简写为720/60p”。
    而对于全高清,其像素数为1920*1080,约等于200万,而对于普通高清,其像素数为1280*720,约等于100W像素数。 从下图我们可以直观感觉CIF, 4CIF,SVGA,1080i的区别
    上图为各种高清制式对于图象还原度的比较
    从上图不难发现,1080/50i,图像质量要远远优于720/60p,576/50i的图像质量。
    B.宽幅比:幅型比即是屏幕的长度与宽度的比例,高清标准要求电视屏幕幅型比为16 9,而不是传统电视3的比例。这样更增加了观看的临场感和更符合人眼观看的习惯,更适合大屏幕的尺寸的显示屏
    如下图所示4:3和16:9的图示效果:
1.1.3 高清视频接口介绍和比较
    在讨论高清的时候,我们对高清的标准做了初步的解释。那么,用什么样的接口标准来承载高清信号呢。我们认为必须具备以下接口之一,才能是真正的高清视频接口。
1.1.3.1 各种接口的介绍
    AHD-SDI接口
    HD-SDI是根据SMPTE(摄影与电视工程师协会)202M,在1.485Gb/s或者1.485Gb/1.001Gb/s的信号速率条件下传输的接口规格,该规格规定了数据格式,信道编码方式,同轴电缆借口的信号规格,连接器及电缆类型与光纤接口等。
  其最大的好处在于:
架设距离长:在采用高频衰减较少的特性组抗75欧姆的专用电缆,有效架设距离是100M
标准线缆:HD-SDI接口采用同轴电缆,以BNC接口作为线揽标准。有效距离为100M,超过100M必须使用中继器。
一根线传输:HD-SDI可以使用一根同轴电缆传输视频和音频信号。即使是立体声也同样
可以传输。而无需像标清时代,使用3根A/V线来连接视频,音频左声道,音频右声道。
    BYPbPr接口
  YPbPrYPbPr也叫差分量接口,采用的是美国电子工业协会EIA-770.2a标准,还有一种接口被称为YCbCr接口,他们两者的 区别在于前者是隔行扫描差输出,后者是逐行扫描差输出。而差输出将S-Video传输的度信号C分解为差CrCb,这样就避免了两路差混合 解码并再次分离的过程,也保持了度通道的最大带宽。而Y即是亮度信号。而YPbPr接口不是数字接口,仍然定义为是模拟接口。YPbPr的接口可以使用 同轴电缆,可以用BNC头,也可以使用普通莲花头作为接口标准。
    CHDMI接口
  HDMI的英文全称是High  Definition Multimedia”,中文的意思是高清晰度多媒体接口。HDMI接口可以提供高达5Gbps的数据传输带宽,可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频 信号。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换,可以保证最高质量的影音信号传送。
  应用HDMI的好处是:只需要一条HDMI线,便可以同时传送影音信号,而不像现在需要多条线材来连接;同时,由于无线进行数/模或者模/数转换,能取得更高的音频和视频传输质量。HDMI支持5Gbps的数据传输率,最远可传输15米。
    DDVI接口
    DVI全称为Digital Visual Interface。它是1999年由Silicon ImageIntel(英特尔)、Compaq(康柏)、IBMHP(惠普)、NECFujitsu(富士通)等公司共同组成 DDWGDigital Display Working Group,数字显示工作组)推出的接口标准。前的DVI接口分为两种,一个是DVI-D接口,只能接收数字信号,接口上只有38列共24个针脚,其中 右上角的一个针脚为空。不兼容模拟信号。
    另外一种则是DVI-I接口,可同时兼容模拟和数字信号。兼容模拟信号并不意味着模拟信
号的接口D-Sub接口可以连接在DVI-I接口上,而是必须通过 一个转换接头才能使用,一般采用这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。 DVI传输的是数字信号,数字图像信息不需经过任何转换,就会直接被传送到显示设备上,因此减少了数字模拟数字繁琐的转换过程,大大节省了时间,因此 它的速度更快,有效消除拖影现象。但有效距离为5米左右。
1.1.3.2 各种接口的比较 
    综上所述,我们可以对以上几种接口做一个简单的比较。如下表
       
HD-SDI
YPbPr
HDMI
DVI
端口数量
1
3
1
1
传输格式
1080i,1080p,720p
1080i,1080p,720p
1080i,1080p,720p
1080i,1080p,720p
信号传输模式
无压缩转换的数字信号
模拟信号
无压缩转换的数字信号
无压缩转换的数字信号
同时音频传输
支持
不支持
支持
不支持
传输带宽
1.45Gbps
30MHz
5Gbps
8Gbps
最远传输距离
100
50
20
5
    上表格上分析和接口综述,最好的高清接口是HD-SDI接口,这接口也是目前广电行业标准的高清接口。
数字高清网络摄像机
1.1.4 高清视频协议
    对于标清视频会议,一般所使用的视频压缩标准为H.261,H.263,H.263+,H.263++,H.264,MPEG-4等几种。因为其压缩对象是CIF (352*288)或者是DVD标准的4ICF(704*576)图像质量的视频。
    而对于高清视频会议,其图像处理对象不再是CIF或者是4CIF, 而是1280*720,或者更高层的1920*1080,显然,对于仅能处理CIF,4CIF的H.261,H.263已经不能处理如此庞大的数据量,所 以有且  H.264才是高清视频会议的唯一压缩标准。
    H.264是由ISO/IEC与ITU-T组成的联合视频组(JVT)制定的新一代视频压缩编码标准。H.264的主要优点如下:
    1)在相同的重建图像质量下,H.264比H.263+和MPEG-4(SP)减小 50%码率。
    2)对信道时延的适应性较强,既可工作于低时延模式以满足实时业务,如会议电视等;又可工作于无时延限制的场合,如视频存储等。
    3)提高网络适应性,采用“网络友好”的结构和语法,加强对误码和丢包的处理,提高解码器的差错恢复能力。
    4)在编/解码器中采用复杂度可分级设计,在图像质量和编码处理之间可分级,以适应不同复杂度的应用。
    5)相对于先期的视频压缩标准,H.264引入了很多先进的技术,包括4×4整数变换、空域内的帧内预测、1/4象素精度的运动估计、多参考帧与多种大小块的帧间预测技术等。新技术带来了较高的压缩比,同时大大提高了算法的复杂度。
1.1.5 高清音频协议
    同视频协议一样,对于标清视频会议,我们一般采用G.711,G.722,G.722.1,G.728等作为标清视频会议的音频边码方式,其仅能传输单声 道.无论视频会议背板有多少音频输出接口,其仅能传输单声到。而到了高清视频会议时代,不仅视
频图像由原来的CIF,4CIF,图像升级成1080i。原 来的单声道也改进成立体声。所以必须有能处理44KHz立体声效果的MPEG4 AAC或者其他类似能处理44kHz的立体声效果的音频编码能力作为保证。并且对于回声抑制的处理,也必须有能处理立体声回声抑制。

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