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            高清视频会议系统
            添加时间:2012-3-13    阅读次数:918

            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.263,H.263,H.264方式进行视频压缩,将音频以G.722,G.711,G.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4 :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
                  A:HD-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。
                  B:YPbPr接口


             
              YPbPr:YPbPr也叫色差分量接口,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色差输出,后者是逐行扫描色差输出。而色差输出将S-Video传输的色度信号C分解为色差Cr和Cb,这样就避免了两路色差混合 解码并再次分离的过程,也保持了色度通道的最大带宽。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。
                  C:HDMI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。
                   D:DVI接口 
             


                  DVI全称为Digital Visual Interface。它是1999年由Silicon 、Image、Intel(英特尔)、Compaq(康柏)、IBM、HP(惠普)、NEC、Fujitsu(富士通)等公司共同组成 DDWG(Digital 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3排8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米

             50米

             20米

             20米


                  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。
            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 以有且只   有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。
                 1.1.6 高清摄像机


                  高清视频会议已经由原先标清视频会议的设备购买变成高清视频会议的系统集成,对于前端视/音频采集,视/音频显示,中期的视频/音频压缩,传输,后期的视 /音频编辑,录制都必须是为围绕高清展开,任何一环采用的是非高清设备,即使图像,声音能够无错显现,但是原来高清质量将会变成标清质量。  
                  同样,对于前端的视频采集,高清摄像机只能是唯一的解决方案,标清摄像头一般的成像器件为1/4CCD ,或者CMOS。像素也就在40-50万之间。而对于高清摄像机,其成像器件一般为3*1/3CCD或者CMOS, 像素在100—200万之间。考虑到 布线因素,高清摄像机和高清视频会议终端往往通过HD-SDI接口连接。可以最长达到100米左右。
                  同样,高清视频会议会议不仅能够接收普通高清摄像头的视频图像,还应该能够够兼容其他广电级专业高清摄像机,高清切换台所传来的图像。所以,如何布线,布 线距离,用什么材料布线是我们必须要考虑的问题。而只有HD-SDI才是我们唯一的解决办法,因为它允许同轴电缆以100米的距离进行信号无损传输。且用 BNC头使得做线非常简单,无需专业的线缆和接头,随便在任一电脑市场和音响商店即可买到。
                  目前,大型的国内外广电设备提供商都有相关高清摄像机的设备,这些设备标准的高清接口都是基于HD-SDI的接口。

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