影響視頻會(huì)議系統(tǒng)視音頻效果的因素

在視頻會(huì)議系統(tǒng)的應(yīng)用中，影響視音頻效果的因素主要集中在三個(gè)方面：

1）網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量；

太原網(wǎng)絡(luò)會(huì)議電話(huà) 

2）軟件的性能；

3）會(huì)議室的設(shè)計(jì)。

一、網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量（QoS）

目前，視頻會(huì)議系統(tǒng)常用的網(wǎng)絡(luò)主要有E1專(zhuān)線(xiàn)和IP兩種。E1專(zhuān)線(xiàn)基于電路交換和時(shí)分復(fù)用技術(shù)，能夠提供端到端的獨(dú)享帶寬，因此網(wǎng)絡(luò)本身具有完善的傳輸質(zhì)量保障機(jī)制。在絕大多數(shù)情況下，影響E1專(zhuān)線(xiàn)傳輸效果的主要因素就是傳輸設(shè)備和傳輸線(xiàn)路的質(zhì)量。對(duì)于這類(lèi)因素，我們往往可以通過(guò)更換傳輸設(shè)備和降低線(xiàn)路誤碼率進(jìn)行改善。

而IP網(wǎng)基于統(tǒng)計(jì)復(fù)用和分組交換技術(shù)，在需要同時(shí)傳輸語(yǔ)音、數(shù)據(jù)以及視頻等多種業(yè)務(wù)時(shí)，其傳統(tǒng)的“盡力傳遞”機(jī)制暴露出很多問(wèn)題，其中最重要的一點(diǎn)就是無(wú)法為每一種業(yè)務(wù)提供端到端的帶寬保證，會(huì)導(dǎo)致較大的傳輸延時(shí)和抖動(dòng)。為此，我們必須通過(guò)技術(shù)手段對(duì)IP網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，以減少網(wǎng)絡(luò)本身對(duì)視頻會(huì)議系統(tǒng)效果的影響。這些技術(shù)手段目前已經(jīng)發(fā)展為IP體系中的一個(gè)重要分支，就是服務(wù)質(zhì)量（QoS）。

所謂QoS，是指一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)多種技術(shù)為某一特定的網(wǎng)絡(luò)流量提供更好服務(wù)的能力，它的主要目的是實(shí)現(xiàn)優(yōu)先權(quán)控制，包括帶寬、延時(shí)、抖動(dòng)以及丟包等多個(gè)方面。幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)都可以利用QoS的優(yōu)勢(shì)來(lái)獲得最佳的效率。

QoS技術(shù)分為三類(lèi)，包括盡力而為服務(wù)、集成服務(wù)、差分服務(wù)，其中差分服務(wù)應(yīng)用最廣泛。在差分服務(wù)中，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)每一個(gè)數(shù)據(jù)包的QoS標(biāo)記對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行分類(lèi)、排隊(duì)和管理。這些標(biāo)記可以是IP地址、TCP端口號(hào)或IP數(shù)據(jù)包中的特定字段。

網(wǎng)絡(luò)會(huì)議電話(huà) 

在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，就要求網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如路由器）能夠借助于復(fù)雜的流量管理系統(tǒng)，通過(guò)多種技術(shù)提供QoS保證機(jī)制，根據(jù)業(yè)務(wù)類(lèi)型劃分不同的優(yōu)先等級(jí)，比如語(yǔ)音最優(yōu)、視頻其次、數(shù)據(jù)最后，然后根據(jù)這些優(yōu)先級(jí)別分配網(wǎng)絡(luò)資源。

對(duì)于視頻會(huì)議而言，為了保證視頻業(yè)務(wù)的帶寬，路由器必須能夠在通過(guò)的IP數(shù)據(jù)流中識(shí)別出視頻業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包并對(duì)其分類(lèi)，然后再通過(guò)擁塞管理機(jī)制提供帶寬保證和優(yōu)先傳遞服務(wù)。這樣，在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)，就可以保證語(yǔ)音和視頻業(yè)務(wù)的傳輸效果了。目前主流路由器廠(chǎng)商均可提供基于分類(lèi)、標(biāo)記與擁塞管理的QoS支持。

網(wǎng)會(huì)科技 

二、軟件的性能

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(lái)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(lèi)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(zhuān)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(zhuān)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(guò)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(lèi)，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(guò)視頻設(shè)備發(fā)出的修改過(guò)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(wú)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(lái)錯(cuò)序問(wèn)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(guò)視頻設(shè)備支持IP包排序功能解決該問(wèn)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(wú)序的包被退回，以維護(hù)發(fā)送給終端用戶(hù)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(guò)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(guò)該功能來(lái)糾正該錯(cuò)誤，以維護(hù)發(fā)送給終端用戶(hù)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(kāi)發(fā)送端時(shí)，按照規(guī)則的間隔均勻的排列。在通過(guò)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(guò)抖動(dòng)緩存來(lái)實(shí)現(xiàn)抖動(dòng)消除，以維護(hù)終端用戶(hù)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(méi)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(guò)添加丟包檢測(cè)和重傳的機(jī)制來(lái)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(guò)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)上有利和不利的因素來(lái)自動(dòng)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的容量和性能，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整視頻會(huì)議的碼率，為終端用戶(hù)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(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)包丟失率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如果終端檢測(cè)到數(shù)據(jù)包丟失率超過(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)使用IP包中的RTP時(shí)間戳信息來(lái)糾正這一問(wèn)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(wèn)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(guò)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(kāi)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。

3） 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。

4） 背景噪音消除

召開(kāi)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。

三、會(huì)議室的設(shè)計(jì)

會(huì)議室的設(shè)計(jì)也是影響視頻會(huì)議效果的重要因素之一，包括會(huì)場(chǎng)設(shè)備、會(huì)場(chǎng)布局、會(huì)場(chǎng)環(huán)境等。會(huì)議室的設(shè)計(jì)涉及的內(nèi)容非常廣泛，限于篇幅，我們下面僅列出部分因素及建議。

會(huì)場(chǎng)設(shè)備包括攝像機(jī)、電視機(jī)、話(huà)筒以及音響系統(tǒng)等具體的視音頻信號(hào)輸入、輸出設(shè)備。結(jié)合不同的會(huì)場(chǎng)布局和裝修條件，這些設(shè)備在配置上都應(yīng)該有所差異，才能真正保證會(huì)議效果。比如，會(huì)場(chǎng)的擴(kuò)聲系統(tǒng)必須與會(huì)場(chǎng)布局進(jìn)行很好的配合才能真正保證其效果，專(zhuān)業(yè)的擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)依賴(lài)于復(fù)雜的聲場(chǎng)測(cè)試與反復(fù)調(diào)試過(guò)程。  

會(huì)場(chǎng)布局包括總體設(shè)計(jì)、會(huì)場(chǎng)面積、會(huì)場(chǎng)裝修等：

1）會(huì)場(chǎng)的總體設(shè)計(jì)要能逼真地反映現(xiàn)場(chǎng)人物和景物，使與會(huì)者有臨場(chǎng)感，以達(dá)到視覺(jué)與語(yǔ)言信息交流的良好效果，會(huì)議室中傳送的圖像包括人物、景象、圖表、文字等，應(yīng)當(dāng)清晰可辨；

2）會(huì)場(chǎng)的面積建議按平均每人2.2平方米計(jì)算；

3）為了防止顏色對(duì)人物攝像產(chǎn)生的“奪光”及“反光”效應(yīng)，故背景墻應(yīng)具有均勻的淺顏色，通常多采用米色或灰色，以使攝像機(jī)鏡頭光圈設(shè)置合適，而房間的其他三面墻壁、地板、天花板等均忌用黑或鮮艷色彩的飽和色，通常采用淺藍(lán)色、淺灰色等，每面墻都不適宜用復(fù)雜的圖案話(huà)或掛復(fù)雜的畫(huà)幅，以免攝像機(jī)移動(dòng)或變焦時(shí)圖像產(chǎn)生模糊現(xiàn)象，并增加編碼開(kāi)銷(xiāo)；  

4）會(huì)議桌布置采用排式。為減少面部陰影，要求采用淺色桌面或桌布，在麥克風(fēng)和桌面之間最好加一層軟性材料，以免造成敲擊桌面時(shí)造成太大的響動(dòng)；

5）盡量采用舒適的椅子，同時(shí)椅子不要裝小腳輪，限制移動(dòng)，以防止離開(kāi)鏡頭；

6）為了保證聲絕緣，地上應(yīng)鋪上地毯，天花板應(yīng)裝消音板，四周墻壁應(yīng)裝隔音毯，窗子應(yīng)安裝雙層玻璃，桌子鋪上桌布；

7）燈光照度是視頻會(huì)議會(huì)議室的一個(gè)基本的必要條件，由于電視會(huì)議召開(kāi)時(shí)間具有隨機(jī)性，故室內(nèi)應(yīng)用人工冷光源避免自然光。會(huì)議室的門(mén)窗需用深色窗簾遮擋。光源對(duì)人眼視覺(jué)無(wú)不良影響。選擇三基色燈(色溫3500K)較為適宜。

會(huì)場(chǎng)環(huán)境包括室內(nèi)環(huán)境和周?chē)h(huán)境：

1）會(huì)議室內(nèi)應(yīng)安裝空調(diào)，以創(chuàng)造穩(wěn)定的溫度、濕度環(huán)境，空調(diào)的噪聲應(yīng)該比較低，如室內(nèi)空調(diào)噪聲過(guò)大，就會(huì)大大影響該會(huì)場(chǎng)的音頻效果。會(huì)議室內(nèi)空氣應(yīng)流通；

2）會(huì)議室應(yīng)設(shè)置在遠(yuǎn)離外界嘈雜、喧嘩的位置。會(huì)議室的設(shè)置應(yīng)符合防止泄密，便于使用和盡量減少外來(lái)噪聲干擾的要求。

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