對視頻會議效果有影響的三大因素

在視頻會議系統的應用中，影響視音頻效果的因素主要集中在三個方面： 1）網絡的服務質量； 2）MCU和終端的性能； 3）會議室的設計。 1、網絡的服務質量（QoS） 目前，視頻會議系統經常使用的網絡主要有E1專線和IP兩種。E1專線基於電路交換和時分複用技術，可以提供端到端的獨享帶寬，所以網絡自己具備完善的傳輸質量保障機制。在絕大多數狀況下，影響E1專線傳輸效果的主要因素就是傳輸設備和傳輸線路的質量。對於這類因素，咱們每每能夠經過更換傳輸設備和下降線路誤碼率進行改善。 而IP網基於統計複用和分組交換技術，在須要同時傳輸語音、數據以及視頻等多種業務時，其傳統的「盡力傳遞」機制暴露出不少問題，其中最重要的一點就是沒法爲每一種業務提供端到端的帶寬保證，會致使較大的傳輸延時和抖動。爲此，咱們必須經過技術手段對IP網進行優化，以減小網絡自己對視頻會議系統效果的影響。這些技術手段目前已經發展爲IP體系中的一個重要分支，就是服務質量（QoS）。 所謂QoS，是指一個網絡經過多種技術爲某一特定的網絡流量提供更好服務的能力，它的主要目的是實現優先權控制，包括帶寬、延時、抖動以及丟包等多個方面。幾乎全部的網絡均可以利用QoS的優點來得到最佳的效率。 QoS技術分爲三類，包括盡力而爲服務、集成服務、差分服務，其中差分服務應用最普遍。在差分服務中，網絡根據每個數據包的QoS標記對數據包進行分類、排隊和管理。這些標記能夠是IP地址、TCP端口號或IP數據包中的特定字段。 在實際的網絡規劃中，就要求網絡設備（如路由器）可以藉助於複雜的流量管理系統，經過多種技術提供QoS保證機制，根據業務類型劃分不一樣的優先等級，好比語音最優、視頻其次、數據最後，而後根據這些優先級別分配網絡資源。 對於視頻會議而言，爲了保證視頻業務的帶寬，路由器必須可以在經過的IP數據流中識別出視頻業務數據包並對其分類，而後再經過擁塞管理機制提供帶寬保證和優先傳遞服務。這樣，在網絡發生擁塞時，就能夠保證語音和視頻業務的傳輸效果了。目前主流路由器廠商都可提供基於分類、標記與擁塞管理的QoS支持。 2、MCU和終端的性能 除了網絡應該提供良好的QoS保障機制外，視頻會議系統設備自己也應該具備良好的性能才能真正保證會議的效果。這些性能因素包括系統採用的視音頻編解碼技術、設備的設計結構、設備自己對惡劣網絡環境的適應能力以及其餘方面。 一、視音頻編解碼技術 視音頻編碼技術是視頻會議系統的關鍵技術指標，是影響會議效果的重要因素。目前視頻會議系統中用到的視頻編碼技術主要有H.26一、H.26三、H.26四、MPEG-二、MPEG-4等，音頻編碼技術主要有G.7十一、G.72二、G.72八、G.72九、MP3等。 其中，H.264和MPEG-4這兩種視頻編碼技術可以在低帶寬下實現高清晰的動態圖像效果，並且編碼延時小，做爲新一代視頻編解碼標準，其優點很是明顯。 而在音頻編碼方面，MP3是一種高效的聲音壓縮算法，其頻響範圍在20Hz到20KHz之間，採樣頻率達到44.1KHz，並且支持雙聲道編碼，所以正在得到愈來愈普遍的應用。 二、設備的設計結構 早期有不少視頻會議系統中的MCU和終端均採用PC做爲硬件結構，操做系統則基於Windows。這類設備在編解碼性能、包轉發效率以及穩定性、安全性等方面均存在很大的侷限性，致使會議視音頻質量不高、延時較大。 做爲專業的會議室型應用，絕大多數視頻會議系統如今都選擇基於嵌入式設計結構的MCU和終端設備。這主要是由於嵌入式系統指令精簡、實時性高，結合專用的編解碼DSP，可實現高品質、低延時的視音頻信號處理，並且穩定性、安全性也高。 三、設備對惡劣網絡環境的適應能力 網絡的QoS能夠在必定程度上保證視頻會議的傳輸效果，但其做用是頗有限的，尤爲是在一些較爲惡劣的網絡環境下。視頻會議系統設備自己對惡劣網絡環境的適應能力也將對會議效果產生較大的影響。這些適應能力包括IP優先權設置、IP包排序、IP包重複控制、IP包抖動控制、丟包重傳以及速率自動調整等。 1）IP優先權（IP Precedence） 在網絡規劃差分服務方式的QoS技術時，可經過多種匹配手段對進入數據網的業務包進行分類，包括IP地址、IP 優先權（IP Precedence）等。 其中，利用IP包中的IP優先權部分能夠對音頻、視頻和RTCP（Multicast）數據流進行優先級劃分。當網絡採用IP Precedence進行流量匹配時，可經過視頻設備發出的修改過IP Precedence字段信息的視音頻包進行入隊列處理，以保證視頻會議碼流的優先傳送。 2）IP包排序 一般，網絡的盡力傳遞機制沒法保證其轉發的數據包的正確次序。對於H.323視頻會議系統，若是視頻設備按次序接收IP包，將帶來錯序問題，數據包的丟失或延遲將致使視頻圖像的凍結或聲音的中斷或抖動。 可經過視頻設備支持IP包排序功能解決該問題，當IP包到達時，視頻設備將對其次序進行驗證，無序的包被退回，以維護髮送給終端用戶的音頻和視頻流的連續性。 3）IP包重複控制 一個IP包通過承載網時可能會產生多個重複的副本，或爲了適應惡劣網絡環境系統可能採用重傳機制時也會產生多個重複的副本，這樣將引發視頻圖像的凍結或聲音中斷。支持IP包重複控制的視頻設備可經過該功能來糾正該錯誤，以維護髮送給終端用戶的音頻和視頻流的連續性。 4）抖動控制 當音頻和視頻IP包離開發送端時，按照規則的間隔均勻的排列。在經過網絡以後，這一均勻的間隔因不一樣的延時大小而遭到破壞，從而產生抖動。抖動會致使目標終端上音頻和視頻流的不連貫性。支持抖動控制的視頻設備可經過抖動緩存來實現抖動消除，以維護終端用戶接收到的音頻和視頻流的連貫性。 5）丟包重傳 當網絡擁塞嚴重時，網絡設備（如路由器）會根據緩存大小並配合相關處理機制丟掉一些視頻包，視頻會議系統中視頻包是採用UDP協議進行傳輸的，而UDP自己沒有重傳機制，所以會致使接收端出現圖像丟幀或馬賽克現象。支持丟包重傳的視頻設備可經過添加丟包檢測和重傳的機制來保證會議圖像的連貫性。 6）自動速率調整技術 在一些惡劣的網絡環境下，下降會議碼率將有助於提升視音頻的連貫性和實際效果。若是視頻設備支持動態速率調整技術，可使終端和MCU能經過檢測網絡上有利和不利的因素來自動適應網絡的容量和性能，經過動態調整視頻會議的碼率，爲終端用戶提供儘量好的視頻質量。 視頻設備的自適應帶寬調整功能主要是經過檢測數據包丟失率來實現的。若是終端檢測到數據包丟失率超過了指定的閥值，它將自動下降視頻會議碼率，同時通知其它參會終端作相同的動做，從而提供一個具備最優視音頻效果的會議碼率。 7）脣音同步技術 視頻會議系統中視頻信號和音頻信號是分別編碼、分別傳輸的，因爲IP優先級和視音頻包大小等因素的影響，會使視音頻的同步包到達順序不一樣，引發脣音不一樣步。 影響脣音不一樣步主要有兩種因素：網絡傳輸時延和視音頻處理時延不一樣。 當音頻和視頻包離開發送端時，音頻包與對應的視頻包保持同步。可是，在經過承載網時，各類隊列算法會對音頻資料包和視頻資料包進行不一樣的處理。這將打亂音頻資料包與相應的視頻資料包的同步關係。最終的結果致使聲音與口型失去同步。支持脣音同步的視頻設備可經過使用IP包中的RTP時間戳信息來糾正這一問題。利用RTP時間戳，設備可以肯定哪一音頻包與哪一視頻包對應。進一步從新調整相應的視音頻包，以保證聲音與口型的同步。 在發送端，處理音頻所花費的時間不一樣於處理視頻所花費的時間。影響這一問題的因素包括聲速與光速的不一樣、房間的大小和形狀、音頻和視頻編碼的算法的複雜性。爲了不時間差，支持脣音同步的設備可經過在音頻流的出發點增長必定的延遲，以得到聲音與口型的同步；也可在接收端增長或減小音頻延遲，以糾正發送端不恰當的延遲設置。這樣就保證遠程會場在接收視頻會議聲音和圖像時，實現脣音同步。 四、音頻處理技術 1）自動回聲抑制 召開多點視頻會議時，每個會場的聲音編碼器都將音頻包向MCU傳輸，而MCU將發言會場的音頻包向全部其餘會場廣播，當視頻會議終端接收音頻包時，將解碼後的音頻流與本地輸入的音頻流進行電平比較，去掉相同的部分，這樣本地的聲音就不會在本身的會場揚聲器傳出，引發音頻的振盪，從而避免回聲。 2）自動增益控制 因爲優先視頻會議使全向式麥克風，放置在會場的中心位置，這樣每個發言人因爲距離麥克風的位置不一樣，麥克風接受到的電平也不一樣。 爲了保證傳向遠程的音頻電平的平穩，在進行編碼時要進行音頻的增益處理，以保證必定範圍內的發言人以同一個音調發言，這樣遠程會場的聲音就不會忽高忽低。 3）背景噪音消除 召開會議時不可避免地會有一些環境噪音，例如空調、風扇、交流電等電器設備持續發出的環境噪音，這些聲音嚴重的影響了會議的音頻質量。 自動噪聲抑制系統會根據音頻的高低、持續狀況，判斷是否爲環境噪音，而且進行處理，以達到良好的聲音會議效果。 3、會議室的設計 會議室的設計也是影響視頻會議效果的重要因素之一，包括會場設備、會場佈局、會場環境等。會議室的設計涉及的內容很是普遍，限於篇幅，咱們下面僅列出部分因素及建議。 會場設備包括攝像機、電視機、話筒以及音響系統等具體的視音頻信號輸入、輸出設備。結合不一樣的會場佈局和裝修條件，這些設備在配置上都應該有所差別，才能真正保證會議效果。好比，會場的擴聲系統必須與會場佈局進行很好的配合才能真正保證其效果，專業的擴聲系統設計依賴於複雜的聲場測試與反覆調試過程。 會場佈局包括整體設計、會場面積、會場裝修等： 1）會場的整體設計要能逼真地反映現場人物和景物，使與會者有臨場感，以達到視覺與語言信息交流的良好效果，會議室中傳送的圖像包括人物、景象、圖表、文字等，應當清晰可辨； 2）會場的面積建議按平均每人2.2平方米計算； 3）爲了防止顏色對人物攝像產生的「奪光」及「反光」效應，故背景牆應具備均勻的淺顏色，一般多采用米色或灰色，以使攝像機鏡頭光圈設置合適，而房間的其餘三面牆壁、地板、天花板等均忌用黑或鮮豔色彩的飽和色，一般採用淺藍色、淺灰色等，每面牆都不適宜用複雜的圖案話或掛複雜的畫幅，以避免攝像機移動或變焦時圖像產生模糊現象，並增長編碼開銷； 4）會議桌布置採用排式。爲減小面部陰影，要求採用淺色桌面或桌布，在麥克風和桌面之間最好加一層軟性材料，以避免形成敲擊桌面時形成太大的響動； 5）儘可能採用溫馨的椅子，同時椅子不要裝小腳輪，限制移動，以防止離開鏡頭； 6）爲了保證聲絕緣，地上應鋪上地毯，天花板應裝消音板，四周牆壁應裝隔音毯，窗子應安裝雙層玻璃，桌子鋪上桌布； 7）燈光照度是視頻會議會議室的一個基本的必要條件，因爲電視會議召開時間具備隨機性，故室內應用人工冷光源避免天然光。會議室的門窗需用深色窗簾遮擋。光源對人眼視覺無不良影響。選擇三基色燈(色溫3500K)較爲適宜。 會場環境包括室內環境和周圍環境： 1）會議室內應安裝空調，以創造穩定的溫度、溼度環境，空調的噪聲應該比較低，如室內空調噪聲過大，就會大大影響該會場的音頻效果。會議室內空氣應流通； 2）會議室應設置在遠離外界嘈雜、喧譁的位置。會議室的設置應符合防止泄密，便於使用和儘可能減小外來噪聲干擾的要求。