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超媒體技術(shù)將視頻通信融入日常辦公

趙衛東 2004/04/02


　　1 引言

　　視頻通信是指在現有的公共或專(zhuān)用通信網(wǎng)絡(luò )上承載以視頻為主，包括語(yǔ)音、數據等多媒體信息傳輸的通信系統。在發(fā)展初期，它主要用于各級政府的遠程行政會(huì )議，因而人們習慣上稱(chēng)之為“會(huì )議電視”或“視頻會(huì )議”。但是，隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，視頻通信的功能遠不是如此“單一”，它逐漸發(fā)展成為支持超媒體技術(shù)的通信系統，滿(mǎn)足人們對一體化網(wǎng)絡(luò )和一體化辦公的要求，正融入到人們的日常工作和生活中。

　　2 頻通信應用發(fā)展回顧

　　1990年，ITU-T的前身CCITT通過(guò)了H.320系列視頻通信框架標準，繼而出現了第一個(gè)實(shí)用的數字視頻通信產(chǎn)品。H.320系列標準中采用H.261 CIF/QCIF視頻格式和G.711/G.722/G.728音頻格式，支持ISDN BRI/PRI和DDN/E1通信網(wǎng)絡(luò )，具有良好的視頻，音頻質(zhì)量和較強的穩定性和安全性。但其局限性也很明顯，如功能單一、對電路要求高、電路運營(yíng)費用高等，妨礙了視頻通信技術(shù)的普及和推廣。

　　1996年，ITU-T通過(guò)了基于包交換網(wǎng)絡(luò )的H.323系列標準，它的全稱(chēng)是“不保證服務(wù)質(zhì)量的局域網(wǎng)上的視音頻系統”。H.323標準的推出使得視頻通信的應用在1998年后取得了較快的發(fā)展。H.323的應用也逐漸超過(guò)了H.320，成為市場(chǎng)的主流。但是H.323與H.320一樣。主要支持視音頻的傳輸，仍顯得功能唯一，另外，它不保證服務(wù)質(zhì)量的弱點(diǎn)，使得在對穩定性、安全性要求較高的領(lǐng)域不被采用。

　　在視頻通信（會(huì )議電視）技術(shù)誕生至今的20余年中，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )與通信技術(shù)及其相關(guān)標準的不斷發(fā)展，市場(chǎng)對于視頻通信應用的需求也發(fā)生了巨大的變化。

　　在視頻通信發(fā)展初期，能夠在異地看到對方的圖像，聽(tīng)到對方的聲音，已經(jīng)是很令人驚奇的事情了。因此，早期的視頻通信主要是“可視電話(huà)”或“會(huì )議電視”的功能，它滿(mǎn)足了人們渴望獲取圖像信息的要求。

　　隨著(zhù)會(huì )議電視的普及，人們開(kāi)始考慮視頻通信技術(shù)能否用于需要遠程通信的其它領(lǐng)域，如遠程教學(xué)和遠程醫療。H.323的出現滿(mǎn)足了基于IP的校園網(wǎng)傳輸視頻的要求，特別是基于T.120的電子白板等數據應用滿(mǎn)足了遠程教學(xué)中的白板討論，播放幻燈片、傳送教師講義等需求。在這期間，中國第一個(gè)全國遠程教學(xué)網(wǎng)在北京郵電大學(xué)建成。

　　隨著(zhù)視頻通信應用的不斷深入，不同行業(yè)的用戶(hù)越來(lái)越感覺(jué)到功能單一的“會(huì )議電視”不能滿(mǎn)足他們的需求。例如：政府應用在大力推廣電子政務(wù)的前提下，越來(lái)越強調“遠程辦公”、遠程查看、共享或修改辦公文檔和數據報表；運營(yíng)商則希望將應用推廣到個(gè)人，在視音頻通信的同時(shí)支持網(wǎng)上聊天，從而擴大其增值業(yè)務(wù)的收入；氣象、水利行業(yè)需要支持傳輸高清晰度衛星云圖，作為遠程會(huì )商的基礎；遠程教學(xué)的用戶(hù)希望能加入流媒體功能，支持授課內容的廣播、存儲和點(diǎn)播回放；遠程醫療的用戶(hù)需要傳送各種高清晰醫學(xué)圖片，并能結合各種醫療儀器遠程獲取病人的各種信息；而對于中小型企業(yè)用戶(hù)，更是不希望視頻通信只用于顯示上層經(jīng)理的形象，他們更希望能用于產(chǎn)品設計討論、產(chǎn)品發(fā)布、員工培訓……這些需求顯然是以往“會(huì )議電視”所不能滿(mǎn)足的。

　　視頻通信技術(shù)未能廣泛普及的重要原因就在于傳統的功能單一的“會(huì )議電視”不能滿(mǎn)足各個(gè)領(lǐng)域用戶(hù)的專(zhuān)業(yè)化需求。值得慶幸的是，隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，包括視音頻信息編碼技術(shù)、多媒體技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)等在內的綜合技術(shù)的發(fā)展，滿(mǎn)足上述用戶(hù)專(zhuān)業(yè)化需求的愿望正在成為現實(shí)。我們稱(chēng)這一綜合技術(shù)為“超媒體技術(shù)”等在內的綜合技術(shù)的發(fā)展。超媒體技術(shù)能夠真正滿(mǎn)足用戶(hù)對一體化網(wǎng)絡(luò )的需求。

　　3 超媒體通信技術(shù)

　　超媒體通信技術(shù)是傳統視頻通信技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物，主要包括7個(gè)方面的內容。

　　3.1 支持ITU-T H.320/H.323標準的多媒體通信系統

　　視頻通信區別于個(gè)人計算機應用的最主要的一點(diǎn)在于它是滿(mǎn)足ITU-T標準的通信系統。標準性保障了區內、國內或國際通信的互通性和互控性，就像打電話(huà)時(shí)用戶(hù)不需要考慮交換機和對端電話(huà)機的型號一樣，因為是基于通信標準的，所以H.320/H.323標準仍將是超媒體通信技術(shù)的基礎。

　　3.2 視頻編碼技術(shù)

　　視頻編碼需要將100 Mbit/s的圖像數據壓縮到2Mbit/s甚至更低，這樣視頻通信技術(shù)才能夠使用。1976年，陳文雄博士提出了基于離散余弦變換（DCT）實(shí)現數字視頻編碼的算法，奠定了視頻編碼技術(shù)的基礎。而1990年ITU-T通過(guò)的H.261標準則成為視頻編碼的經(jīng)典技術(shù)標準，這一點(diǎn)從1990年至今視頻編碼技術(shù)的演進(jìn)情況就能看出。

　　·1990年，H.261：幀間預測編碼和幀內DCT的混合編碼方法。

　　·1995年，H.263：是H.261的發(fā)展，重點(diǎn)在于改善了低碼率（<384 kbit/s）下的圖像編碼質(zhì)量，尤其是減少了低碼率下圖像出現拖影或馬賽克的情況。H.263在結構上仍沿用H.261的幀間預測編碼和幀內DCT的混合編碼方法，改進(jìn)之處在于半像素精度的運動(dòng)補償、優(yōu)化的可變長(cháng)編碼表（VLC）以及更好的運動(dòng)矢量預測。同時(shí)，H.263還提供了無(wú)限制運動(dòng)質(zhì)量模式（Annex D）、高級預測模式（Annex F）、PB幀模式（Annex G）以及基于句法的算術(shù)編碼模式（SAC）（Annex E）選項。但對于高碼率（>384kbit/s），H.263的圖像編碼質(zhì)量則與H.261的圖像編碼質(zhì)量判別不明顯。

　　·1998年，H.263+（H.263版本2）：是H.263的增強版，提出了16個(gè)可選項（Annex I，J，K，L……），通過(guò)提高編碼的效率和靈活性、支持編碼質(zhì)量可擴展性及提高容錯和抗誤碼性，從而改進(jìn)了編碼的質(zhì)量和效率。

　　·H.263++：常談到的H.263++并不是ITU-T標準的名稱(chēng)，而是對H.263+在增加了Annex U（增強的參考圖像選擇）、Annex V（數據分割）、Annex W（增強的補充信息）選項后的通稱(chēng)。H.263+/H.263++提出的眾多選項往往令使用者無(wú)所適從，因此目前市場(chǎng)上的產(chǎn)品也都是根據需要實(shí)現其中的部分選項。

　　·2003年，H.264：與以前的標準一樣，H.264也是采用幀間預測編碼和幀間變換編碼的混合編碼方式。H.264標準的亮點(diǎn)在于高精度、多模式的運動(dòng)估計、4×4塊的整數變換、統一的VLC、幀內預測以及容錯性和抗誤碼能力。理論上，H.264的編碼效率應比H.263的編碼效率高50％，但實(shí)際產(chǎn)品中圖像質(zhì)量的改善量目前并不樂(lè )觀(guān)，權威估計在15％～40％之間。從另一方面講，H.264性能的改進(jìn)是以增加復雜性為代價(jià)而獲得的，而且目前市場(chǎng)上新推出的產(chǎn)品還沒(méi)有經(jīng)過(guò)兼容性、穩定性等實(shí)際應用的考驗。綜合以往新標準、新產(chǎn)品投入市場(chǎng)應用實(shí)際的經(jīng)驗，到2005年，H.264的應用會(huì )逐步發(fā)展起來(lái)并趨向成熟。

　　3.3 語(yǔ)音編碼技術(shù)

　　在H.320/H.323體系結構下，目前語(yǔ)音編碼采用的是G.711/G.722/G.728編碼算法，能夠較好地滿(mǎn)足語(yǔ)音傳輸的要求。對于H.323中新推出的G.723和G.729，因為語(yǔ)音質(zhì)量較差，所以更多地應用于Internet的個(gè)人通信，而未被企業(yè)型應用采用。

　　3.4 T.120數據應用

　　H.320/H.323體系結構下數據應用標準T.120，可以支持T.126交互式電子白板、文件傳輸、應用程序共享。它的優(yōu)點(diǎn)在于：數據傳輸無(wú)失真，從而可以保證傳輸白板或圖片的高清晰度；支持交互式操作（能夠實(shí)現遠程協(xié)作功能，如對文檔的共享、查看和修改等），這對于遠程教學(xué)和遠程討論是非常重要的。

　　3.5 遠程協(xié)作技術(shù)

　　在遠程辦公應用中，用戶(hù)往往需要通過(guò)遠程協(xié)作實(shí)現對文檔的共亨、查看或修改。遠程協(xié)作技術(shù)支持常用的辦公軟什，如MS Word、Excel、PowerPoint文檔的遠程共享，支持共享桌面（Desktop Sharing），支持Internet瀏覽、Web會(huì )議、論壇或者聊天室應用。遠程協(xié)作將會(huì )真正使人們能夠實(shí)現異地辦公或遠程教學(xué)。

　　3.6 流媒體技術(shù)

　　流媒體技術(shù)簡(jiǎn)單、易實(shí)現和易擴展等特性，使得它在計算機網(wǎng)絡(luò )得到了廣泛的應用。在視頻通信中，結合流媒體技術(shù)，利用單播（Unicast）或組描（Multieast）等網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，更容易將交互式的視頻內容單向廣播到辦公局域網(wǎng)或校園網(wǎng)，使更多的人非常方便地接收到視頻通信的內容。另一方面，它還可以把實(shí)時(shí)的視頻通信的內容進(jìn)行非實(shí)叫的存儲、點(diǎn)播或回放。

　　3.7 多媒體信息傳輸

　　在人們交流的過(guò)程中，單純音視頻之外的信息占的比例越來(lái)越大，如教師的電子課件、氣象部門(mén)的動(dòng)態(tài)氣象云圖、醫生的醫學(xué)圖片等。因此，在視頻通信中需要全面地支持各種多媒體信息的傳輸，包括多媒體視頻擂放，支持常見(jiàn)的MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和RM、AVI、MOV等視頻格式；多媒體音頻的播放，支持WAV、MIDI、MP3等音頻格式；支持BMP、GIF、JPEC像素格式的圖像，支持Visio、Flash、CG等矢量格式的圖形；支持超文本的共享，如ASCII／PDF／HTML等文本格式。

　　4 視頻技術(shù)和應用的發(fā)展趨勢

　　首先，標準化問(wèn)題仍然是視頻通信廠(chǎng)商，尤其是國內/商在技術(shù)發(fā)展過(guò)程中需要特別注意和解決的問(wèn)題。符合ITU-T利國家相互通信標準，旨在保證設備的互通和互控性。雖然H.320/H.323還不完善或存在技術(shù)瓶頸，但在可預見(jiàn)的二三年內，仍然會(huì )是電路交換/包交換網(wǎng)絡(luò )上的視頻通信框架標準，而標準化的產(chǎn)品才能確保市場(chǎng)應用的普及和推廣。

　　其次，作為視頻通信技術(shù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，信息壓縮技術(shù)在近兩年內會(huì )緩慢發(fā)展。員然它的目標是在盡可能低的碼率下獲得盡可能好的圖像質(zhì)量，但以目前的技術(shù)水平和通用CPU處理能力，基于軟件的音視頻編碼器還很難滿(mǎn)足企業(yè)、尤其是專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域用戶(hù)的需求。所以，軟，硬件結合的產(chǎn)品仍將是上流。

　　再次，超媒體應用技術(shù)的普及將為未來(lái)視頻通信應用的迅速推廣奠定基礎。視頻通信技術(shù)要跳出傳統的“會(huì )議電視”。超媒體技術(shù)將解決“會(huì )議電視”功能單一的問(wèn)題，實(shí)現遠程教學(xué)、遠程醫療、遠程辦公、氣象、電力、水利和企業(yè)等專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域對于視頻通信豐富的應用需求。

　　另外，從市場(chǎng)應用細分的角度來(lái)看，視頻通信的專(zhuān)業(yè)應用仍將是主流。它通過(guò)專(zhuān)用的DSP完成高質(zhì)量的視音頻編碼，同時(shí)通過(guò)軟件支持超媒體技術(shù)應用。個(gè)人視頻通信應用范圍將逐漸擴大，純軟件或類(lèi)似可視電話(huà)的簡(jiǎn)單、易用、低價(jià)產(chǎn)品在未來(lái)將會(huì )逐漸得到普及，方便人們的溝通、交流和娛樂(lè )。

　　總而言之，技術(shù)發(fā)展是永無(wú)止境的，但是技術(shù)不是為了技術(shù)本身而存在和發(fā)展，現代通信技術(shù)發(fā)展的目的是滿(mǎn)足每個(gè)人在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)的獲取和表達各種信息的要求。所以視頻通信技術(shù)的發(fā)展方向在于突破傳統的功能單一的“會(huì )議電視”，實(shí)現滿(mǎn)足專(zhuān)業(yè)需求的“超媒體”應用，真正地融入到人們的日常工作、生活中。這將是視頻通信應用取得發(fā)展、業(yè)內廠(chǎng)商得以在市場(chǎng)立足的必然趨勢。

中國電信網(wǎng)


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