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影響視頻會(huì)議系統(tǒng)視音頻效果的因素
 更新時(shí)間:2007-8-24 9:24:26  ( 編輯:隨云 )   

內(nèi)容導(dǎo)航:

二、MCU和終端的性能


  除了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該提供良好的QoS保障機(jī)制外,視頻會(huì)議系統(tǒng)設(shè)備本身也應(yīng)該具有良好的性能才能真正保證會(huì)議的效果。這些性能因素包括系統(tǒng)采用的視音頻編解碼技術(shù)、設(shè)備的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、設(shè)備本身對(duì)惡劣網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的適應(yīng)能力以及其他方面。

  1、視音頻編解碼技術(shù)

  視音頻編碼技術(shù)是視頻會(huì)議系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo),是影響會(huì)議效果的重要因素。目前視頻會(huì)議系統(tǒng)中用到的視頻編碼技術(shù)主要有H.261、H.263、H.264、MPEG-2、MPEG-4等,音頻編碼技術(shù)主要有G.711、G.722、G.728、G.729、MP3等。

  其中,H.264和MPEG-4這兩種視頻編碼技術(shù)能夠在低帶寬下實(shí)現(xiàn)高清晰的動(dòng)態(tài)圖像效果,而且編碼延時(shí)小,作為新一代視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn),其優(yōu)勢(shì)非常明顯。

  而在音頻編碼方面,MP3是一種高效的聲音壓縮算法,其頻響范圍在20Hz到20KHz之間,采樣頻率達(dá)到44.1KHz,而且支持雙聲道編碼,因此正在獲得越來越廣泛的應(yīng)用。

  2、設(shè)備的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

  早期有很多視頻會(huì)議系統(tǒng)中的MCU和終端均采用PC作為硬件結(jié)構(gòu),操作系統(tǒng)則基于Windows。這類設(shè)備在編解碼性能、包轉(zhuǎn)發(fā)效率以及穩(wěn)定性、安全性等方面均存在很大的局限性,導(dǎo)致會(huì)議視音頻質(zhì)量不高、延時(shí)較大。

  作為專業(yè)的會(huì)議室型應(yīng)用,絕大多數(shù)視頻會(huì)議系統(tǒng)現(xiàn)在都選擇基于嵌入式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的MCU和終端設(shè)備。這主要是因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)指令精簡(jiǎn)、實(shí)時(shí)性高,結(jié)合專用的編解碼DSP,可實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)、低延時(shí)的視音頻信號(hào)處理,而且穩(wěn)定性、安全性也高。

  3、設(shè)備對(duì)惡劣網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的適應(yīng)能力

  網(wǎng)絡(luò)的QoS可以在一定程度上保證視頻會(huì)議的傳輸效果,但其作用是很有限的,尤其是在一些較為惡劣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下。視頻會(huì)議系統(tǒng)設(shè)備本身對(duì)惡劣網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的適應(yīng)能力也將對(duì)會(huì)議效果產(chǎn)生較大的影響。這些適應(yīng)能力包括IP優(yōu)先權(quán)設(shè)置、IP包排序、IP包重復(fù)控制、IP包抖動(dòng)控制、丟包重傳以及速率自動(dòng)調(diào)整等。

  1)IP優(yōu)先權(quán)(IP Precedence)

  在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃差分服務(wù)方式的QoS技術(shù)時(shí),可通過多種匹配手段對(duì)進(jìn)入數(shù)據(jù)網(wǎng)的業(yè)務(wù)包進(jìn)行分類,包括IP地址、IP 優(yōu)先權(quán)(IP Precedence)等。

  其中,利用IP包中的IP優(yōu)先權(quán)部分可以對(duì)音頻、視頻和RTCP(Multicast)數(shù)據(jù)流進(jìn)行優(yōu)先級(jí)劃分。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)采用IP Precedence進(jìn)行流量匹配時(shí),可通過視頻設(shè)備發(fā)出的修改過IP Precedence字段信息的視音頻包進(jìn)行入隊(duì)列處理,以保證視頻會(huì)議碼流的優(yōu)先傳送。


  2)IP包排序

  通常,網(wǎng)絡(luò)的盡力傳遞機(jī)制無法保證其轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包的正確次序。對(duì)于H.323視頻會(huì)議系統(tǒng),如果視頻設(shè)備按次序接收IP包,將帶來錯(cuò)序問題,數(shù)據(jù)包的丟失或延遲將導(dǎo)致視頻圖像的凍結(jié)或聲音的中斷或抖動(dòng)。

  可通過視頻設(shè)備支持IP包排序功能解決該問題,當(dāng)IP包到達(dá)時(shí),視頻設(shè)備將對(duì)其次序進(jìn)行驗(yàn)證,無序的包被退回,以維護(hù)發(fā)送給終端用戶的音頻和視頻流的連續(xù)性。


  3)IP包重復(fù)控制

  一個(gè)IP包經(jīng)過承載網(wǎng)時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生多個(gè)重復(fù)的副本,或?yàn)榱诉m應(yīng)惡劣網(wǎng)絡(luò)環(huán)境系統(tǒng)可能采用重傳機(jī)制時(shí)也會(huì)產(chǎn)生多個(gè)重復(fù)的副本,這樣將引起視頻圖像的凍結(jié)或聲音中斷。支持IP包重復(fù)控制的視頻設(shè)備可通過該功能來糾正該錯(cuò)誤,以維護(hù)發(fā)送給終端用戶的音頻和視頻流的連續(xù)性。


  4)抖動(dòng)控制

  當(dāng)音頻和視頻IP包離開發(fā)送端時(shí),按照規(guī)則的間隔均勻的排列。在通過網(wǎng)絡(luò)之后,這一均勻的間隔因不同的延時(shí)大小而遭到破壞,從而產(chǎn)生抖動(dòng)。抖動(dòng)會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)終端上音頻和視頻流的不連貫性。支持抖動(dòng)控制的視頻設(shè)備可通過抖動(dòng)緩存來實(shí)現(xiàn)抖動(dòng)消除,以維護(hù)終端用戶接收到的音頻和視頻流的連貫性。


  5)丟包重傳

  當(dāng)網(wǎng)絡(luò)擁塞嚴(yán)重時(shí),網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如路由器)會(huì)根據(jù)緩存大小并配合相關(guān)處理機(jī)制丟掉一些視頻包,視頻會(huì)議系統(tǒng)中視頻包是采用UDP協(xié)議進(jìn)行傳輸?shù)模鳸DP本身沒有重傳機(jī)制,因此會(huì)導(dǎo)致接收端出現(xiàn)圖像丟幀或馬賽克現(xiàn)象。支持丟包重傳的視頻設(shè)備可通過添加丟包檢測(cè)和重傳的機(jī)制來保證會(huì)議圖像的連貫性。


  6)自動(dòng)速率調(diào)整技術(shù)

  在一些惡劣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,降低會(huì)議碼率將有助于提高視音頻的連貫性和實(shí)際效果。如果視頻設(shè)備支持動(dòng)態(tài)速率調(diào)整技術(shù),可以使終端和MCU能通過檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)上有利和不利的因素來自動(dòng)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的容量和性能,通過動(dòng)態(tài)調(diào)整視頻會(huì)議的碼率,為終端用戶提供盡可能好的視頻質(zhì)量。
視頻設(shè)備的自適應(yīng)帶寬調(diào)整功能主要是通過檢測(cè)數(shù)據(jù)包丟失率來實(shí)現(xiàn)的。如果終端檢測(cè)到數(shù)據(jù)包丟失率超過了指定的閥值,它將自動(dòng)降低視頻會(huì)議碼率,同時(shí)通知其它參會(huì)終端做相同的動(dòng)作,從而提供一個(gè)具有最優(yōu)視音頻效果的會(huì)議碼率。

  7)唇音同步技術(shù)

  視頻會(huì)議系統(tǒng)中視頻信號(hào)和音頻信號(hào)是分別編碼、分別傳輸?shù)模捎贗P優(yōu)先級(jí)和視音頻包大小等因素的影響,會(huì)使視音頻的同步包到達(dá)順序不同,引起唇音不同步。

  影響唇音不同步主要有兩種因素:網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延和視音頻處理時(shí)延不同。

  當(dāng)音頻和視頻包離開發(fā)送端時(shí),音頻包與對(duì)應(yīng)的視頻包保持同步。但是,在通過承載網(wǎng)時(shí),各種隊(duì)列算法會(huì)對(duì)音頻資料包和視頻資料包進(jìn)行不同的處理。這將打亂音頻資料包與相應(yīng)的視頻資料包的同步關(guān)系。最終的結(jié)果導(dǎo)致聲音與口型失去同步。支持唇音同步的視頻設(shè)備可通過使用IP包中的RTP時(shí)間戳信息來糾正這一問題。利用RTP時(shí)間戳,設(shè)備能夠確定哪一音頻包與哪一視頻包對(duì)應(yīng)。進(jìn)一步重新調(diào)整相應(yīng)的視音頻包,以保證聲音與口型的同步。

  在發(fā)送端,處理音頻所花費(fèi)的時(shí)間不同于處理視頻所花費(fèi)的時(shí)間。影響這一問題的因素包括聲速與光速的不同、房間的大小和形狀、音頻和視頻編碼的算法的復(fù)雜性。為了避免時(shí)間差,支持唇音同步的設(shè)備可通過在音頻流的出發(fā)點(diǎn)增加一定的延遲,以獲得聲音與口型的同步;也可在接收端增加或減少音頻延遲,以糾正發(fā)送端不恰當(dāng)?shù)难舆t設(shè)置。這樣就保證遠(yuǎn)程會(huì)場(chǎng)在接收視頻會(huì)議聲音和圖像時(shí),實(shí)現(xiàn)唇音同步。

  4、音頻處理技術(shù)

  1)自動(dòng)回聲抑制

  召開多點(diǎn)視頻會(huì)議時(shí),每一個(gè)會(huì)場(chǎng)的聲音編碼器都將音頻包向MCU傳輸,而MCU將發(fā)言會(huì)場(chǎng)的音頻包向所有其他會(huì)場(chǎng)廣播,當(dāng)視頻會(huì)議終端接收音頻包時(shí),將解碼后的音頻流與本地輸入的音頻流進(jìn)行電平比較,去掉相同的部分,這樣本地的聲音就不會(huì)在自己的會(huì)場(chǎng)揚(yáng)聲器傳出,引起音頻的振蕩,從而避免回聲。

  2)自動(dòng)增益控制

  由于優(yōu)先視頻會(huì)議使全向式麥克風(fēng),放置在會(huì)場(chǎng)的中心位置,這樣每一個(gè)發(fā)言人由于距離麥克風(fēng)的位置不同,麥克風(fēng)接受到的電平也不同。

  為了保證傳向遠(yuǎn)程的音頻電平的平穩(wěn),在進(jìn)行編碼時(shí)要進(jìn)行音頻的增益處理,以保證一定范圍內(nèi)的發(fā)言人以同一個(gè)音調(diào)發(fā)言,這樣遠(yuǎn)程會(huì)場(chǎng)的聲音就不會(huì)忽高忽低。

  3)背景噪音消除

  召開會(huì)議時(shí)不可避免地會(huì)有一些環(huán)境噪音,例如空調(diào)、風(fēng)扇、交流電等電器設(shè)備持續(xù)發(fā)出的環(huán)境噪音,這些聲音嚴(yán)重的影響了會(huì)議的音頻質(zhì)量。

  自動(dòng)噪聲抑制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)音頻的高低、持續(xù)情況,判斷是否為環(huán)境噪音,并且進(jìn)行處理,以達(dá)到良好的聲音會(huì)議效果。


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文章來源:中國投影網(wǎng)          

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