軟視頻會議攝像機的網絡兼容性要“硬”

2018年01月04日 08:47 來源：中國數字視聽網字體【大中小】

【中國數字視聽網訊】網絡視頻技術的發展帶動軟視頻會議大量應用，產生了微軟Skype for business、Zoom等眾多的軟視頻會議品牌,其視頻采集使用帶USB接口的專用攝像機。USB攝像機圖像質量是決定軟視頻會議效果的關鍵因素，除了要考慮攝像機的像素、變倍、云臺操作和智能圖像處理，還要考慮以下網絡兼容性問題：

USB接口和協議，能否滿足攝像機即插即用，滿足圖像無損輸出?

USB攝像機編解碼能力，是否滿足更好的網絡傳輸效率?

USB攝像機，能否同時提供雙流，同時滿足本地和遠端不同的顯示需求?

幸運的是，最新的USB接口技術、UVC協議、H.264視頻編解碼等技術逐漸發展完善，既提升了圖像傳輸的效率，又統一了網絡傳輸的兼容性。下面逐項剖析USB會議攝像機的重要的網絡特性。

一，USB接口、UVC協議及等時傳輸

USB技術至今經歷了USB1.0/1.1,USB2.0,USB3.0版本。USB 1.1，理論傳輸速度為12 Mbps，難以傳輸視頻流;USB 2.0，理論傳輸速度為480 Mbps，實際傳輸大約300Mbps，壓縮視頻可以很好的傳輸，較多的USB攝像機支持該類接口;USB 3.0，理論傳輸速度為5Gbps，被認為是SuperSpeed USB，是未來USB傳輸的技術方向，已經有部分設備開始支持USB3.0接口。

圖1 USB技術發展

USB傳輸模式分為：批量傳輸，同步傳輸，中斷傳輸，控制傳輸。USB存儲一般是批量傳輸;實時音視頻數據一般采用USB同步傳輸模式。

UVC，全稱為USB video class 或USB video device class，版本經歷了UVC1.0，UVC1.1和UVC1.5。如今的主流操作系統(如Windows XP SP2 and later, Linux 2.4.6 and later, MacOS 10.5 and later)都已提供UVC1.0、1.1版本，最新的操作系統支持UVC1.5，也可以升級驅動程序來支持最新的UVC協議。

維海德USB系列會議攝像機，支持USB3.0接口和UVC1.5協議，并向前兼容USB2.0和UVC協議，支持等時傳輸模式，從而可以兼容各種主流視頻會議平臺。對于USB2.0接口攝像機，采用了高端攝像機處理器，可實現最高碼率可達24MB/s的等時傳輸，能夠完美傳輸高質量1080P@30fps的MJPEG圖像;市場上一般的處理器，只能做到8MB/s碼率，對視頻圖像效果有一定損傷，如圖2。對于USB3.0接口的攝像機，視頻等時傳輸速率又提高了十幾倍，就可以輸出YUV原始碼流視頻源，最高可以支持1080P60，滿足高品質會議平臺對本地超高清顯示的需要。

圖2 USB2.0等時傳輸效果示意

二，軟視頻必須的H.264分片、分層等技術

H.264視頻編解碼協議，也是MPEG-4協議的重要部分，通過H.264協議對圖像編碼，實現在相同的帶寬下提供更加優秀的圖象質量(DVD質量);同時通過該標準，在同等圖像質量的條件下，H.264的壓縮比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。H.264的壓縮比達到驚人的100∶1左右。該協議成為視頻會議領域最主流的視頻編解碼協議。

2.1 H.264 Slice分片技術

H.264對視頻流每幀圖像直接壓縮編碼，由于數據包較大，遇到網絡不穩定的情況下，幀間時間間隔可能較大，嚴重影響視頻的流暢性。采用H.264 Slice技術，就更能適應各種網絡情況，可以將編碼延時低至100ms以內，使視頻更及時傳輸和流暢顯示，如圖3。就像小汽車比大卡車更方便在市區行駛一樣，更能適應可能擁堵的交通環境，快捷順利地到達目的地。

圖3 H.264 Slice 視頻編碼

2.2 H.264 SVC 分層編碼

維海德USB攝像機，不但支持H.264(別名H.264 AVC)，還支持H.264 SVC-T(時域分層編碼)，可以根據需要產生不同的碼流或者提取出不同的碼流，以適應不同網絡帶寬、不同的顯示屏幕和終端解碼能力的應用需求，如圖4，顯示設備根據業務帶寬需求，可以請求不同幀率的碼流(譬如，會議室電視機獲得1080P30fps視頻流，PC獲得1080P15fps視頻流，遠端手機獲得1080P7.5fps視頻流);同時避免了會議盒子(或PC)的編解碼壓力，也避免視頻會議中MCU系統(或云系統)上復雜而昂貴的轉碼。

圖4 H.264 SVC-T 分層編碼應用示意圖

使用SVC實現一次分層編碼比用AVC編碼更高效。分層編碼有技術優勢，新的編碼器H.265也使用了分層思想，可以實現靈活的應用，也可提高網絡適應性。

三，USB攝像機雙碼流技術

如果攝像機能夠輸出雙路碼流，將極大提升視頻會議體驗，比如一路YUV或MJPEG碼流供本端顯示，一路H.264碼流供網絡傳送到遠端。另外，大部分安卓盒子性能非常有限，無法支持多路視頻同時編解碼，如果攝像機輸出雙碼流，本端顯示的碼流直接通過會議盒子透傳輸出到顯示器，另一路H.264碼流由盒子直接發送到網絡遠端，避免在盒子上進行編解碼處理，就能大大減輕會議盒子的壓力，確保會議系統整體效果最佳。