分层编码让视频应用更广泛

朱 杰

您是否有过这样的期待?随时随地用随身携带的手机或PDA发起或接入一个公司的多方视频会议,无论是在路上,在咖啡店,还是在机场……这一切在今天看来已经不再遥远。

一部性能卓越的汽车,无论道路崎岖或平坦,无论天气晴好或阴霾,坐在驾驶位上的我们都能随心驾驭,享受驾驶的乐趣。今天,这种感觉我们同样可以在视频通信应用中体会到。全编全解的处理模式,能够确保在任何网络上的任意终端均可获得最优的视音频质量,从而带给我们无可比拟的视频沟通体验,特别是随着一种可分层视频编解码(SVC)技术的大量应用,视频系统即使运行在丢包率高达20%的网络上,仍可呈现完美的性能和质量。

突破网络带宽瓶颈

H.264 SVC是时下流行的H.264视频标准的拓展,允许视频会议设备发送和接收多层视频流媒体,由一个小型的基层与可选的添加层组成。比起传统视频编码,可升级编码的分层功能让视频内容的容差度和质量大大提高,而且无需大量提高带宽水平。此外,单个的多层SVC视频流媒体可以支持多种设备与网络类型。

从定义上说,可分层视频编解码是一种能将视频流分割为多种分辨率、质量和帧速率层的技术,是对当今大多数视频会议设备所采用的H.264视频编解码标准的扩展。这种分层方式可以大大提高误码弹性和视频质量,而且对带宽没有很高的要求。此外,一个多层SVC视频流可以支持多种网络和设备,在3G大量应用的背景下,它让我们可以随时随地用随身携带的手机或PDA发起和接入一个公司的多方视频会议。

那么SVC是否是一种标准呢?从概念上说, SVC是对H.264视频协议的扩展,是一种已获得批准的标准,被称为H.264 SVC。使用H.264 SVC的设备可提高相互通信时的误码弹性。但是,目前在视频通信设备间实现完全互通所需的其他许多组件并没有得到全面标准化,其中包括在SIP信令和RTP传输中支持SVC和如何处理错误保护机制等。这些组件很多正处于设计和审批阶段,因此在其获得批准成为标准之前,各厂商可能会以不同方式实施这些组件。

据记者了解,使用SVC技术举行视频会议的主要优势是提高误码弹性,进而提高在容易发生丢包的网络间传输的视频质量,在可用带宽不能保证的地方或诸如公共互联网、3G等难以管理的网络中,这点显得特别重要。通常情况下,使用无任何错误修正机制的传统H.264标准视频编解码技术,即使只有1%的丢包率,所获得视频流的质量通常也会大大降低。而如果系统采用了诸如LPR等现有错误修正机制,即使丢包率高达5%,也仍可实现较高的视频流质量。

这些机制所使用的误码弹性技术可以分为以下两大类:保护式编码和修正式编码。采用保护式编码技术的编码器(使用标准H.264技术)没有将全部冗余都用在流压缩中,因此提高了丢包弹性,而相应地降低了压缩效率,因此大大降低了视频的质量。而使用修正式编码技术(如前向纠错等)的编码器则可为视频流提供保护,虽然不会降低质量,但是将大大增加所需的带宽和延迟。

对于视频通信系统的用户而言,如果利用分层式编解码架构技术,则可以实现在不增加带宽的情况下,为视频流提供保护,同时保持很高的质量。这样就可以大大提高无管理网络中传输的视频的质量。专业的视频设备供应商RADVISION公司曾经进行过试验,当系统应用SVC时,即使丢包率达到20%,仍可以保持较高的视频质量;即使在丢包率高达50%的网络中,也可以采用H.264 SVC标准来提供较高的视频质量,而只需增加极少的带宽(小于10%)。

优化SVC的部署

在实际应用中,采用SVC技术的视频通信设备不仅可实现与现有设备的全面互通,同时还具有极高的网络误码弹性和对会议室及网真系统的高质量支持等各种优势。此外,SVC还能提高级联MCU之间的连接质量,并允许H.264高级视频编码(AVC)端点利用SVC的这些优势。

RADVISION最新推出的视频解决方案,已经在其MCU设备上大量应用了SVC技术(而不是采用传统网关方式),实现了技术的演进,可在混合视频编码环境中获得可分层视频的优势。RADVISION支持SVC的桌面及视频会议架构可与任何基于标准的端点互通,且不需要配备专用的代码转换网关。

针对市场上对真正能互通并轻松处理传统系统的单个可分层解决方案的需求,利用 SVC方式不仅可保证高质量的体验,而且能与已经安装的现有会议室设备、桌面系统、家庭办公室系统和高端网真系统相连接。很多业内专家认为,在当前环境中引入SVC是一种演进,目前大量的视频系统供应商正在为其基础架构和桌面产品引入可分层视频编解码做准备。H.264 SVC对于视频编码来说是一大进步,就像从H.263到H.264的进步一样。

目前部署SVC的有效方法之一是创建一片SVC“云”,但这也要求系统中的所有设备都支持SVC。为了能与标准设备(如H.264 AVC等)进行互通,可以通过转换网关将企业已有的AVC设备引入到SVC云中。这种方法需要使用网关来连接每台设备,这不仅限制了可扩展性,而且要求标准设备进行两次代码转换—— 一次是在进入SVC云时,另一次是在离开SVC云返回的时候。因此,这种方法不仅降低了视频体验的质量,而且增加了延迟。

那么我们是否能够在不降低现有视频设备(如高清会议室系统和网真等)的视频质量的同时,部署应用SVC技术呢?RADVISION目前采用了一种更优化的策略,其关键是在其统一的平台架构中支持H.264 SVC技术,这样RADVISION公司支持SVC的SCOPIA桌面系统就可以与诸如H.263和H.264等其他标准视频编解码技术互通,可以向同一个会议室接入不同的设备,每台设备根据其性能均可获得最佳的视频编解码质量。不支持H.264 SVC的设备仍可通过H.263或H.264方式进行连接,而支持SVC的设备则能获得SVC的各种优化的性能。

SVC在产品中的应用

RADVISION推出的下一代高清多方会议解决方案SCOPIA Elite 5000 MCU系列产品,不仅采用了最新的DSP芯片技术,更是大量应用了SVC,实现无损的高清质量,提供1080p全高清视频,同时支持网真系统接入、动态资源分配以及针对每位参会者的个性化视频布局。

SCOPIA Elite是业界最早基于标准的MCU产品之一,能在本地支持高级H.264可分层视频编解码技术,其所采用的SVC技术可在3G等无线网络上实现高质量的视频体验,特别适合那些经常外出或在家办公的视频会议用户。这种方式不仅具有较高的容错能力,而且能保持与当前不使用SVC的会议和网真系统的全面互操作性,同时提高质量。此外,采用H.264 SVC互连SCOPIA Elite MCU的分布式网络还大大提高了MCU间连接的灵活性,即使网络路径容易发生错误。H.264 SVC可以保证网络干扰不会影响获得高质量的会议体验。

此外,为了提高易用性和简便性,SCOPIA Elite在设计时采纳了来自若干不同品牌和不同类型终端用户的反馈信息,能兼容任何会议终端的独特分屏技术可显示各种不同的信息,包括:分屏控制、录制和加密指示以及与会人员进出会场的通知等。而且,可以按每位参加会议的人进行个性化分屏,让每位用户都能“看见”会议。

Wainhouse Research高级分析师兼合伙人Ira Weinstein说:“目前最新的视频通信平台不仅可以支持1080p全高清,而且具有更灵活的架构和H.264 SVC功能。凭借其强大的功能、富有吸引力的价格以及对‘有损耗网络上高质量视频会议的支持,我们预期将会有许多企业对视频通信系统产生兴趣。”