高清视频关键技术解读

　　“好孩子”这个品牌，为人父母的一定不会陌生，这家总部位于苏州昆山的公司，目前已经是中国最负盛名的专业儿童用品设计、制造和销售集团。近期该集团宣布，为向全球市场提供更加高效和高品质的服务，该集团已在位于美国、中国和欧洲的多个办事处中，部署了一整套名为LifeSize Room200的1080p高清视频会议系统。

　　汇丰集团(HSBC)则利用思科网真技术建立了专门的内部会议网络，在伦敦、芝加哥、香港、墨西哥、纽约和迪拜六个城市的会议室，实现了“身临其境”会议体验。数据显示，对于一个需要三名员工从香港前往芝加哥参加的会议而言，借助网真的视频和音频协作技术，HSBC一次能节省高达50000美元的差旅成本。

　　“专业高清”

　　通过以上两个案例，可以看出高清视频应用，特别是支持顶级清晰显示效果的1080p技术，已经成为当前的一个热点。高清视频包括720p、1080i和1080p三种，这三种标准都是美国电影电视工程师协会确定的高清标准格式，其中1080p是目前最高级别的显示格式，这种格式在逐行扫描下能够达到1920×1080的分辨率，像素数可以达到207.36万，因此1080p又被业界称为“专业高清”。

　　而与之相近的1080i格式，分辨率也可达到1920×1080，但是隔行扫描，因此在像素数上略逊一筹。二者之间的区别可以直观地看作是将 640 X 240(480i，相当于普通的电脑显示器尺寸图像)的低分辨率数字图像拉伸在 42 英寸的屏幕上的效果。图像将被扭曲，因为低分辨率的图像中没有提供高质量视图所需要的足够多的图像信息。高分辨率格式所具备的更高的像素数可以提升画面质量，使大屏幕上的画面显得更清晰、流畅。在视频会议中，这种技术可以改善整体的视觉体验并消除会议疲劳。颜色也更为鲜明和真实，动作清晰流畅。

　　1080p技术密码

　　传统的高清视频技术令会议和协作成为可能并大幅度地提高员工的工作效率，但仍然无法替代面对面的现场效果，人们希望通过更高清晰度的视频应用系统实现与遍布全球的同事“共处一室”的全新体验。1080p使这一愿望成为可能，但1080p产生的庞大像素数据、更高的传输品质要求和同步语音、数据显示效果，需要有更多、更先进的技术为其“近乎完美的表现”提供支撑。

　　编解码/传输

　　1080p高清视频系统对于带宽的要求要高于标清系统。与标清视频相比，1080p系统的分辨率是1920×1080，而传统的标清视频分辨率是352×288(CIF)或704×576(4CIF)，1080p系统的清晰度是传统系统的5到20倍左右。在高清编解码技术产生之前，视频会议数据是基于通用交换格式 (CIF) 进行的。为了更好地支持高清视频信号在网络上的传输，国际电信联盟的电信标准部(ITU-T)提供了视频压缩的新标准，该方法减小了整个视频文件的大小，从而使文件可以更为经济地通过容量更小的网络连接(更低的数据率/ 宽带)进行传输。现在，ITU-T 建议高清晰度视频会议采用H.264视频标准，该标准通过比较低的数据传输率提供高质量画面。

　　H.264技术非常适合视频会议。其最大的优势是具有更高的数据压缩比率，在同等图像质量的条件下，H.264的压缩比是MPEG-2的2倍，是MPEG-4的1.5～2倍。例如，原始文件的大小如果为88GB，采用MPEG-2压缩标准压缩后为3.5GB，压缩比为25∶1。而采用H.264压缩标准压缩后仅为879MB，压缩比达到102∶1。在传输效率方面，H.264是H.263的两倍，在特定网络速率下的视频质量也要高出一倍。尽管和之前的H.26x算法相比，它需要更高的处理性能，但它可提供优质的视频传输和低延时的编解码，从而使视频流更为流畅、自然。

　　视频压缩技术

　　在视频压缩技术实现上，1080p系统一般采用三种实现方式，一种是单芯片处理技术，利用单颗高性能高清处理芯片完成1080p图像的编码或者解码。单芯片技术最大的特点是功耗小、处理速度快、图像质量高;第二种是多芯片堆叠技术，采用多颗标清DSP芯片堆叠处理，对1080p图像进行切割处理合并的方式来完成高清系统的实现，由于在功耗、时延和稳定性方面的一些先天的不足，这种方案被业界普遍作为过渡方案来使用;第三种是软处理技术，利用X86架构的PC平台配套视频采集卡等辅助设备，依靠CPU的软处理完成视频编解码。

　　苏州科达科技有限公司刘志强告诉记者，在视频流传输、视频优化、QoS、安全和稳定性等方面，高清系统与标清系统的根本差别不大，但大部分厂商会在高清产品上默认加入各种优化技术，比如更高的抗丢包处理性能等，这就提高了1080p高清视频应用的技术门槛。科达在自己的1080p产品中就采用了三重抗丢包技术，以优化网络环境以提高视频流的传输效果。

　　为了抵御传输差错，H.264视频流中的时间同步可以通过采用帧内图像刷新来完成，空间同步由条结构编码(slice?structured?coding)来支持。同时为了便于误码以后的再同步，在一幅图像的视频数据中还提供了一定的重同步点。另外，帧内宏块刷新和多参考宏块允许编码器在决定宏块模式的时候不仅可以考虑编码效率，还可以考虑传输信道的特性。

　　深圳市迪威视讯股份有限公司执行总裁汪伦介绍说，除了利用量化步长的改变来适应信道码率外，还可利用数据分割的方法来应对信道码率的变化。数据分割的概念就是在编码器中生成具有不同优先级的视频数据以支持网络中的服务质量QoS。

　　高清视频信号AD/DA变换技术

　　该技术用来对YPbPr(YPbPr接口是将模拟的Y、PB、PR信号分开，使用三条线缆来独立传输，保障了色彩还原的准确性)的高清模拟视频信号进行数字化，并将解压后的数字信号再变换为模拟分量信号。由于高清视频信号频谱很宽，达30MHz，是标清的5倍，因此模数处理中对电源处理、数字模拟接地系统、视频信号静电保护等方面具有更高的要求，处理不好会造成图像出现纹波干扰或者清晰度下降等问题，影响图像质量，并降低压缩编码效率。

　　智能视频网络的应用

　　与标准的数字视频相比，1080p高清视频需要五倍以上的带宽。因此当前业界趋向于利用智能视频网络，对1080p视频流进行传送。智能视频网络可以感知连接到网络的是哪种设备，因此，网络的使用效率可以进一步提高。例如，在显示效果等同的情况下，iPod屏幕需要的数据量远少于大屏幕等离子电视，智能视频网络能够根据用户的需求调节数据传输速率，从而提供最佳的视频体验。

　　同样，交互水平的高低也依赖于网络。智能视频网络能够根据需要选择内容并简化其操作流程。例如LifeSize的产品中设有 “视频会议”触摸按钮，参会者使用起来就像拨打普通电话那么简单。此外，LifeSize Controll management 软件可以自动检测网络信息，识别相关电话号码，无须做会议规划就能配置点对点和点对多视频电话等。视频网络的智能化，使得其功能更加强大，而且简单易用。

　　Smooth Streaming 技术

　　2008年的北京奥运会上，NBC 在奥运赛场的点播频道中使用了一种名为Smooth Streaming的技术，Smooth Streaming是微软IIS 7中Media Pack的一个安装包，可以实现在不同网络条件下对视频的连续和平滑播放，在目前的web服务器领域， IIS占有率约为33%。微软已宣布将此技术升级，未来用户可以体验到基于网页的1080p高清在线视频服务。

　　LPR技术

　　Lost Package Recovery(丢包恢复)，是业内最先进的高效丢包恢复技术，其目的是最大限度的保护IP视频通话免受网络丢包的影响。这项由宝利通开发的技术采用前向纠错(FEC)方法，这是一种差错恢复方法，由发送方系统为发出的数据流添加冗余数据，使接收方系统可以侦测并纠正错误，而无需请求发送方系统重新传送丢失的信息，从而消除丢包和网络堵塞的影响，可以确保在真实用户网络环境中传送稳定和高品质的图像。

　　G.719全带宽编解码

　　2008年5月ITU-T 批准了新型的G.719全带宽(full-band)编解码器，其依据是 Siren22先进音频技术。Siren22专利算法与早先的超宽频带音频技术相比具有突破性的优势，其覆盖的音频频带达到22KHz，且对带宽的要求低，仅为64Kbps-128Kbps，可留出更多的可用带宽来提高视频质量。在音频和可视化通信应用中，它的CD级音质可以让声音更清晰。而在远程呈现应用中，它先进的立体声能力则可随着讲话人在室内的来回走动，对其声音进行理想的跟踪，让人们更加感到身临其境。

　　HDMI接口

　　HDMI(High-DefinitionMultimediaInterface)又被称为高清晰度多媒体接口，是首个支持在单线缆上传输，不经过压缩的全数字高清晰度、多声道音频和智能格式与控制命令数据的数字接口。传输速率高达1.65GBps。该技术可用来实现终端与高清DVD、高清电视、高清摄像头、高清视频矩阵的连接，完成数字视音频信号传输。

　　SIP协议

　　会话发起协议(SIP)是由IETC定义的一个标准，它是为语音、视频和其他多媒体应用提供通话设置和控制而设计的。由于SIP只负责提供会话连接和会话管理，而与应用无关，因此SIP可给会议市场带来最广泛的互联互通。目前，SIP对视频会议服务的支持目前处于“预标准”阶段。该标准提供了更为自由的应用交互，使用户在部署视频会议解决方案的时候，可以更有针对性地覆盖应用需要。未来从时分复用(TDM)到SIP 将成为自然的演进趋势。

　　支持1080p带来了更多真实感，从而增强了远程呈现的使用体验，同时满足了更多应用。以医疗应用为例，距离遥远的医生可以利用1080p的高真实画面，对X光片、MRI 图像、B超检查结果等进行分析，从而依据大量的数据制定正确的治疗方案。而在企业中，员工可以在屏幕上显示并阅读PowerPoint 幻灯片、进行Flash 演示或参与培训，这将明显有助于提高其工作效率且不会产生疲劳。

　　高清视频技术提升了通信的质量，拓宽了利用统一通信进行交流的信息范畴，为企业、远程教学、远程医疗、社区、政府提供了高价值的通信工具。

　　边看边想：1080p高清视频系统部署备忘录

　　由于1080p的顶级搞清视频效果和高技术需求使其成为目前一些关键行业和关键应用中的“关键系统”，加之目前1080p高昂的成本，因此在采购和部署阶段，详细的研究和推敲是必不可少的。以下几个方面的考虑是在作出实际决策之前需要加以特别重视的：

　　1. 视频会议系统是否具备兼容性，是否可以和其他品牌协同工作

　　要确保所购买的系统具备兼容性，例如桌面型终端能与其他品牌的会议室型终端协同工作，并具有很好的兼容性和可扩展性。

　　2.系统是否遵循通用标准

　　大多数现在视频会议系统遵循H.323标准或基于ISDN标准，但有些采用SIP来工作。虽然基于网络的视频会议仍处在发展阶段，但是选择同时遵循H.323和SIP标准的系统仍是明智的，因为当标准更加成熟、网络连接速度够快的时候，高清视频将向IP迁移。

　　3.系统是否支持多点会议

　　视频会议系统需要与企业一起成长，因此是否具有可扩展性，是否可以与未来的系统和技术集成，如果需要多点连接是否要增加额外的硬件和软件，这些考量就非常必要。

　　4.视频会议系统提供商的服务水平

　　如果设备出现了问题，系统提供商是否会提供备用系统?会在多长时间内派工程师来解决?是否有电话咨询服务?企业网站是否提供在线诊断?供应商提供全球服务支持吗?这些问题在部署和应用中将会非常关键。