H.264 SVC與網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)
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1 視頻會(huì)議部署面臨的網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)問(wèn)題
隨著3G、衛(wèi)星網(wǎng)、IP固網(wǎng)的發(fā)展和普及，人們開(kāi)始希望在不同的網(wǎng)絡(luò)中，將大小形態(tài)不同、能力不同、接入方式不同的多種終端設(shè)備，隨時(shí)隨地地接入到視頻會(huì)議系統(tǒng)中，從而真正實(shí)現(xiàn)可跨越空間、時(shí)間的全方位協(xié)作會(huì)議。
要實(shí)現(xiàn)真正跨空間、時(shí)間的全方法協(xié)作會(huì)議，要求視頻會(huì)議系統(tǒng)的部署必須解決好各種具有不同帶寬的網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)問(wèn)題。這種網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)：首先具有多種不同網(wǎng)絡(luò)帶寬的視頻會(huì)議用戶，需要接受不同質(zhì)量的視頻，有足夠的帶寬時(shí)，會(huì)接受具有較高的幀率、分辨率、圖像質(zhì)量的視頻；帶寬不夠時(shí)，會(huì)選擇接受具有較低的幀率、分辨率、圖像質(zhì)量的視頻；其次，即使物理上具備相同的網(wǎng)絡(luò)帶寬、受限終端設(shè)備的解碼和顯示能力，具有不同視頻解碼能力和視頻呈現(xiàn)能力的用戶也會(huì)請(qǐng)求不同幀率和分辨率的視頻。為止，不同用戶采用了不同的數(shù)據(jù)帶寬，也構(gòu)成了用戶（網(wǎng)絡(luò)）異構(gòu)。
在通信行業(yè)，解決網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)的傳統(tǒng)方法是：在視頻會(huì)議系統(tǒng)的MCU上針對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)帶寬和用戶需求對(duì)原始大小視頻流進(jìn)行轉(zhuǎn)碼壓縮。但由于轉(zhuǎn)碼壓縮的復(fù)雜性需要額外的硬件投資，成本很高。而且，隨著異構(gòu)環(huán)境的不斷復(fù)雜化，這種轉(zhuǎn)碼的方法也將無(wú)法完全勝任。
2 H.264 SVC在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的編碼技術(shù)優(yōu)勢(shì)
H.264 SVC（H.264可分級(jí)編碼）作為H.264標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)擴(kuò)展最初由JVT在2004年開(kāi)始制定，并于2007年7月獲得ITU批準(zhǔn)。H.264 SVC以H.264 AVC視頻編解碼器標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，利用了AVC編解碼器的各種高效算法工具，在編碼產(chǎn)生的編碼視頻時(shí)間上（幀率）、空間上（分辨率）可擴(kuò)展，并且是在視頻質(zhì)量方面可擴(kuò)展的，可產(chǎn)生不同幀速率、分辨率或質(zhì)量等級(jí)的解碼視頻。
H.264 SVC通過(guò)在GOP（編碼圖像組）中設(shè)置可丟棄的參考幀實(shí)現(xiàn)時(shí)間上的可分級(jí)。如圖1所示：0-16視頻幀構(gòu)成全幀率視頻，除T3標(biāo)志外的所有視頻幀構(gòu)成了半幀率視頻，所有 T0標(biāo)志和T2標(biāo)志的視頻幀構(gòu)成了1/3幀率視頻，所有 只是T0標(biāo)志的視頻幀構(gòu)成了1/4幀率視頻。
圖1 SVC 時(shí)間可分級(jí)
圖2 SVC 空間可分級(jí)
H.264 SVC通過(guò)在在編碼碼流嵌入具有相關(guān)性的多個(gè)不同分辨率的子流實(shí)現(xiàn)空間上的可分級(jí)。上層所有的視頻幀構(gòu)成了高分辨率視頻，下層所有的視頻幀構(gòu)成了低分辨率視頻（如圖2所示）。
為此，具備H.264 SVC編碼的視頻會(huì)議系統(tǒng)，在保證高效的視頻壓縮性能的基礎(chǔ)上，視頻廣播端可以通過(guò)一次編碼產(chǎn)生具有不同幀率、分辨率的視頻壓縮碼流，以適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)帶寬、不同的顯示屏幕和終端解碼能力的應(yīng)用需求，從而有效地避免了視頻會(huì)議系統(tǒng)中MCU上復(fù)雜而昂貴的轉(zhuǎn)碼。
3 采用H.264 SVC在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中部署視頻會(huì)議
H.264 SVC技術(shù)出來(lái)已經(jīng)有幾年了，但由于實(shí)際應(yīng)用有一定的難度，目前采用該技術(shù)的公司和產(chǎn)品都不多。
上海華平信息技術(shù)股份有限公司是為數(shù)不多，采用H.264 SVC技術(shù)的視頻會(huì)議廠家之一。在面向異構(gòu)承載網(wǎng)絡(luò)的AVCON高清視頻會(huì)議系統(tǒng)采用了H.264 SVC壓縮編碼，通過(guò)SVC時(shí)間可分級(jí)和空間可分級(jí)編碼技術(shù)，產(chǎn)生幀率可變和分辨率可變的視頻傳輸碼流，可以根據(jù)不同的或是不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)帶寬和不同的終端設(shè)備（主要是解碼能力和顯示能力）智能選擇發(fā)送不同分辨率和幀率的視頻流，有效地解決了基于不同終端（PC、手機(jī)、會(huì)議終端）、不同網(wǎng)絡(luò)（專網(wǎng)、局域網(wǎng)、因特網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)）組成的視頻會(huì)議系統(tǒng)的不同網(wǎng)絡(luò)帶寬、不同屏幕大小和不同終端解碼能力的異構(gòu)問(wèn)題。
基于SVC編碼的視頻會(huì)議系統(tǒng)視頻廣播端通過(guò)一次編碼產(chǎn)生多種速率視頻，智能適應(yīng)系統(tǒng)中不同與會(huì)終端的帶寬需求。（如圖3所示）
圖3基于H.264 SVC編碼的會(huì)議終端智能適配
圖4基于H.264 SVC編碼的網(wǎng)絡(luò)帶寬智能適配
基于H.264 SVC編碼的網(wǎng)絡(luò)帶寬智能適配，可通過(guò)視頻會(huì)議系統(tǒng)MCU，根據(jù)與會(huì)者不同的網(wǎng)絡(luò)帶寬進(jìn)行智能選擇轉(zhuǎn)發(fā)（而不是轉(zhuǎn)碼）不同速率的視頻流。實(shí)現(xiàn)在帶寬變動(dòng)的時(shí)候，MCU可以針對(duì)不同的用戶分別進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整，根據(jù)帶寬的實(shí)際變化而動(dòng)態(tài)的決定是否隔幀丟幀或降低分辨率。例如，A用戶帶寬很好，可以進(jìn)行全幀率傳輸，而B(niǎo)用戶帶寬發(fā)生抖動(dòng)的時(shí)候，MCU可以丟棄一半的幀來(lái)確保傳輸?shù)募皶r(shí)性，避免產(chǎn)生擁塞，縮短延時(shí)。其幀率可分級(jí)編碼的功能,不僅支持1/2分級(jí)，而且支持1/3,1/4,...1/n幀率視頻分級(jí)傳輸.即，當(dāng)編碼端與MCU間帶寬不夠時(shí)，可以視情況選擇1/n幀率上傳；當(dāng)MCU與某個(gè)客戶端間帶寬不夠時(shí)，也可視情況選擇1/n幀率轉(zhuǎn)發(fā)。從而實(shí)現(xiàn)視頻會(huì)議系統(tǒng)中任意網(wǎng)絡(luò)帶寬的智能適配。
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