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超媒體技術(shù)將視頻通信融入日常辦公

趙衛(wèi)東 2004/04/02

　　1 引言

　　視頻通信是指在現(xiàn)有的公共或?qū)Ｓ猛ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)上承載以視頻為主，包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)等多媒體信息傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)。在發(fā)展初期，它主要用于各級(jí)政府的遠(yuǎn)程行政會(huì)議，因而人們習(xí)慣上稱之為“會(huì)議電視”或“視頻會(huì)議”。但是，隨著技術(shù)的發(fā)展，視頻通信的功能遠(yuǎn)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(tǒng)，滿足人們對(duì)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)，繼而出現(xiàn)了第一個(gè)實(shí)用的數(shù)字視頻通信產(chǎn)品。H.320系列標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)的穩(wěn)定性和安全性。但其局限性也很明顯，如功能單一、對(duì)電路要求高、電路運(yùn)營(yíng)費(fèi)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(biāo)準(zhǔn)，它的全稱是“不保證服務(wù)質(zhì)量的局域網(wǎng)上的視音頻系統(tǒng)”。H.323標(biāo)準(zhǔn)的推出使得視頻通信的應(yīng)用在1998年后取得了較快的發(fā)展。H.323的應(yīng)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(duì)穩(wěn)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，隨著網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)于視頻通信應(yīng)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(duì)方的圖像，聽(tīng)到對(duì)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”或“會(huì)議電視”的功能，它滿足了人們渴望獲取圖像信息的要求。

　　隨著會(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(yuǎn)程通信的其它領(lǐng)域，如遠(yuǎn)程教學(xué)和遠(yuǎn)程醫(yī)療。H.323的出現(xiàn)滿足了基于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(shù)據(jù)應(yīng)用滿足了遠(yuǎn)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(guó)第一個(gè)全國(guó)遠(yuǎn)程教學(xué)網(wǎng)在北京郵電大學(xué)建成。

　　隨著視頻通信應(yīng)用的不斷深入，不同行業(yè)的用戶越來(lái)越感覺(jué)到功能單一的“會(huì)議電視”不能滿足他們的需求。例如：政府應(yīng)用在大力推廣電子政務(wù)的前提下，越來(lái)越強(qiáng)調(diào)“遠(yuǎn)程辦公”、遠(yuǎn)程查看、共享或修改辦公文檔和數(shù)據(jù)報(bào)表；運(yùn)營(yíng)商則希望將應(yīng)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(kuò)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(wèi)星云圖，作為遠(yuǎn)程會(huì)商的基礎(chǔ)；遠(yuǎn)程教學(xué)的用戶希望能加入流媒體功能，支持授課內(nèi)容的廣播、存儲(chǔ)和點(diǎn)播回放；遠(yuǎn)程醫(yī)療的用戶需要傳送各種高清晰醫(yī)學(xué)圖片，并能結(jié)合各種醫(yī)療儀器遠(yuǎn)程獲取病人的各種信息；而對(duì)于中小型企業(yè)用戶，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(shè)計(jì)討論、產(chǎn)品發(fā)布、員工培訓(xùn)……這些需求顯然是以往“會(huì)議電視”所不能滿足的。

　　視頻通信技術(shù)未能廣泛普及的重要原因就在于傳統(tǒng)的功能單一的“會(huì)議電視”不能滿足各個(gè)領(lǐng)域用戶的專業(yè)化需求。值得慶幸的是，隨著技術(shù)的發(fā)展，包括視音頻信息編碼技術(shù)、多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等在內(nèi)的綜合技術(shù)的發(fā)展，滿足上述用戶專業(yè)化需求的愿望正在成為現(xiàn)實(shí)。我們稱這一綜合技術(shù)為“超媒體技術(shù)”等在內(nèi)的綜合技術(shù)的發(fā)展。超媒體技術(shù)能夠真正滿足用戶對(duì)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(tǒng)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(nèi)容。

　　3.1 支持ITU-T H.320/H.323標(biāo)準(zhǔn)的多媒體通信系統(tǒng)

　　視頻通信區(qū)別于個(gè)人計(jì)算機(jī)應(yīng)用的最主要的一點(diǎn)在于它是滿足ITU-T標(biāo)準(zhǔn)的通信系統(tǒng)。標(biāo)準(zhǔn)性保障了區(qū)內(nèi)、國(guó)內(nèi)或國(guó)際通信的互通性和互控性，就像打電話時(shí)用戶不需要考慮交換機(jī)和對(duì)端電話機(jī)的型號(hào)一樣，因?yàn)槭腔谕ㄐ艠?biāo)準(zhǔn)的，所以H.320/H.323標(biāo)準(zhǔn)仍將是超媒體通信技術(shù)的基礎(chǔ)。

　　3.2 視頻編碼技術(shù)

　　視頻編碼需要將100 Mbit/s的圖像數(shù)據(jù)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(xiàn)數(shù)字視頻編碼的算法，奠定了視頻編碼技術(shù)的基礎(chǔ)。而1990年ITU-T通過(guò)的H.261標(biāo)準(zhǔn)則成為視頻編碼的經(jīng)典技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，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(yù)測(cè)編碼和幀內(nèi)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(xiàn)拖影或馬賽克的情況。H.263在結(jié)構(gòu)上仍沿用H.261的幀間預(yù)測(cè)編碼和幀內(nèi)DCT的混合編碼方法，改進(jìn)之處在于半像素精度的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、優(yōu)化的可變長(zhǎng)編碼表（VLC）以及更好的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)。同時(shí)，H.263還提供了無(wú)限制運(yùn)動(dòng)質(zhì)量模式（Annex D）、高級(jí)預(yù)測(cè)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(xiàng)。但對(duì)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(qiáng)版，提出了16個(gè)可選項(xiàng)（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(kuò)展性及提高容錯(cuò)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(biāo)準(zhǔn)的名稱，而是對(duì)H.263+在增加了Annex U（增強(qiáng)的參考圖像選擇）、Annex V（數(shù)據(jù)分割）、Annex W（增強(qiáng)的補(bǔ)充信息）選項(xiàng)后的通稱。H.263+/H.263++提出的眾多選項(xiàng)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(jù)需要實(shí)現(xiàn)其中的部分選項(xiàng)。

　　·2003年，H.264：與以前的標(biāo)準(zhǔn)一樣，H.264也是采用幀間預(yù)測(cè)編碼和幀間變換編碼的混合編碼方式。H.264標(biāo)準(zhǔn)的亮點(diǎn)在于高精度、多模式的運(yùn)動(dòng)估計(jì)、4×4塊的整數(shù)變換、統(tǒng)一的VLC、幀內(nèi)預(yù)測(cè)以及容錯(cuò)性和抗誤碼能力。理論上，H.264的編碼效率應(yīng)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，權(quán)威估計(jì)在15％～40％之間。從另一方面講，H.264性能的改進(jìn)是以增加復(fù)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(wěn)定性等實(shí)際應(yīng)用的考驗(yàn)。綜合以往新標(biāo)準(zhǔn)、新產(chǎn)品投入市場(chǎng)應(yīng)用實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，到2005年，H.264的應(yīng)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(jié)構(gòu)下，目前語(yǔ)音編碼采用的是G.711/G.722/G.728編碼算法，能夠較好地滿足語(yǔ)音傳輸?shù)囊蟆?duì)于H.323中新推出的G.723和G.729，因?yàn)檎Z(yǔ)音質(zhì)量較差，所以更多地應(yīng)用于Internet的個(gè)人通信，而未被企業(yè)型應(yīng)用采用。

　　3.4 T.120數(shù)據(jù)應(yīng)用

　　H.320/H.323體系結(jié)構(gòu)下數(shù)據(jù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)T.120，可以支持T.126交互式電子白板、文件傳輸、應(yīng)用程序共享。它的優(yōu)點(diǎn)在于：數(shù)據(jù)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?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)作功能，如對(duì)文檔的共享、查看和修改等），這對(duì)于遠(yuǎn)程教學(xué)和遠(yuǎn)程討論是非常重要的。

　　3.5 遠(yuǎn)程協(xié)作技術(shù)

　　在遠(yuǎn)程辦公應(yīng)用中，用戶往往需要通過(guò)遠(yuǎn)程協(xié)作實(shí)現(xiàn)對(duì)文檔的共亨、查看或修改。遠(yuǎn)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(yuǎn)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(yīng)用。遠(yuǎn)程協(xié)作將會(huì)真正使人們能夠?qū)崿F(xiàn)異地辦公或遠(yuǎn)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(xiàn)和易擴(kuò)展等特性，使得它在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)得到了廣泛的應(yīng)用。在視頻通信中，結(jié)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(nèi)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(nèi)容。另一方面，它還可以把實(shí)時(shí)的視頻通信的內(nèi)容進(jìn)行非實(shí)叫的存儲(chǔ)、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、氣象部門的動(dòng)態(tài)氣象云圖、醫(yī)生的醫(yī)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(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)

　　首先，標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題仍然是視頻通信廠商，尤其是國(guó)內(nèi)/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(guó)家相互通信標(biāo)準(zhǔn)，旨在保證設(shè)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(yù)見(jiàn)的二三年內(nèi)，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(biāo)準(zhǔn)，而標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品才能確保市場(chǎng)應(yīng)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(nèi)會(huì)緩慢發(fā)展。員然它的目標(biāo)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足企業(yè)、尤其是專業(yè)領(lǐng)域用戶的需求。所以，軟，硬件結(jié)合的產(chǎn)品仍將是上流。

　　再次，超媒體應(yīng)用技術(shù)的普及將為未來(lái)視頻通信應(yīng)用的迅速推廣奠定基礎(chǔ)。視頻通信技術(shù)要跳出傳統(tǒng)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(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程辦公、氣象、電力、水利和企業(yè)等專業(yè)領(lǐng)域?qū)τ谝曨l通信豐富的應(yīng)用需求。

　　另外，從市場(chǎng)應(yīng)用細(xì)分的角度來(lái)看，視頻通信的專業(yè)應(yīng)用仍將是主流。它通過(guò)專用的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(yīng)用。個(gè)人視頻通信應(yīng)用范圍將逐漸擴(kuò)大，純軟件或類似可視電話的簡(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(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展的目的是滿足每個(gè)人在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)的獲取和表達(dá)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(tǒng)的功能單一的“會(huì)議電視”，實(shí)現(xiàn)滿足專業(yè)需求的“超媒體”應(yīng)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(yīng)用取得發(fā)展、業(yè)內(nèi)廠商得以在市場(chǎng)立足的必然趨勢(shì)。

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