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软视频会议摄像机的网络兼容性要“硬”
作者:admin 发布日期:2018-6-13 关注次数: 二维码分享

网络视频技术的发展带动软视频会议大量应用,产生了微软Skype for business、Zoom等众多的软视频会议品牌,其视频采集使用带USB接口的专用摄像机。USB摄像机图像质量是决定软视频会议效果的关键因素,除了要考虑摄像机的像素、变倍、云台操作和智能图像处理,还要考虑以下网络兼容性问题:


●USB接口和协议,能否满足摄像机即插即用,满足图像无损输出?

●USB摄像机编解码能力,是否满足更好的网络传输效率?

●USB摄像机,能否同时提供双流,同时满足本地和远端不同的显示需求?


幸运的是,最新的USB接口技术、UVC协议、H.264视频编解码等技术逐渐发展完善,既提升了图像传输的效率,又统一了网络传输的兼容性。下面逐项剖析USB会议摄像机的重要的网络特性。



1

USB接口、UVC协议及等时传输


USB技术至今经历了USB1.0/1.1,USB2.0,USB3.0版本。


USB 1.1,理论传输速度为12 Mbps,难以传输视频流;


USB 2.0,理论传输速度为480 Mbps,实际传输大约300Mbps,压缩视频可以很好的传输,较多的USB摄像机支持该类接口;


USB 3.0,理论传输速度为5Gbps,被认为是SuperSpeed USB,是未来USB传输的技术方向,已经有部分设备开始支持USB3.0接口。


视频会议传输


图1 USB技术发展


USB传输模式分为:批量传输,同步传输,中断传输,控制传输。USB存储一般是批量传输;实时音视频数据一般采用USB同步传输模式。


UVC,全称为USB video class 或USB video device class,版本经历了UVC1.0,UVC1.1和UVC1.5。如今的操作系统(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,最新的操作系统支持UVC1.5,也可以升级驱动程序来支持最新的UVC协议。


讯谷USB系列会议摄像机,支持USB3.0接口和UVC1.5协议,并向前兼容USB2.0和UVC协议,支持等时传输模式,从而可以兼容各种主流视频会议平台。对于USB2.0接口摄像机,采用了高端摄像机处理器,可实现最高码率可达24MB/s的等时传输,能够完美传输高质量1080P@30fps的MJPEG图像;市场上一般的处理器,只能做到8MB/s码率,对视频图像效果有一定损伤,如图2。对于USB3.0接口的摄像机,视频等时传输速率又提高了十几倍,就可以输出YUV原始码流视频源,最高可以支持1080P60,满足高品质会议平台对本地超高清显示的需要。


视频会议效果


图2 USB2.0等时传输效果示意



2

软视频必须的H.264分片、分层等技术


H.264视频编解码协议,也是MPEG-4协议的重要部分,通过H.264协议对图像编码,实现在相同的带宽下提供更加优秀的图象质量(DVD质量);同时通过该标准,在同等图像质量的条件下,H.264的压缩比是MPEG-2的2倍以上,是MPEG-4的1.5~2倍。H.264的压缩比达到惊人的100∶1左右。该协议成为视频会议领域最主流的视频编解码协议。


2.1 H.264 Slice分片技术


H.264对视频流每帧图像直接压缩编码,由于数据包较大,遇到网络不稳定的情况下,帧间时间间隔可能较大,严重影响视频的流畅性。采用H.264 Slice技术,就更能适应各种网络情况,可以将编码延时低至100ms以内,使视频更及时传输和流畅显示,如图3。就像小汽车比大卡车更方便在市区行驶一样,更能适应可能拥堵的交通环境,快捷顺利地到达目的地。



视频会议编码


图3  H.264 Slice 视频编码



2.2 H.264 SVC 分层编码


讯谷USB摄像机,不但支持H.264(别名H.264 AVC),还支持H.264 SVC-T(时域分层编码),可以根据需要产生不同的码流或者提取出不同的码流,以适应不同网络带宽、不同的显示屏幕和终端解码能力的应用需求,如图4,显示设备根据业务带宽需求,可以请求不同帧率的码流(譬如,会议室电视机获得1080P30fps视频流,PC获得1080P15fps视频流,远端手机获得1080P7.5fps视频流);同时避免了会议盒子(或PC)的编解码压力,也避免视频会议中MCU系统(或云系统)上复杂而昂贵的转码。


视频会议带宽

图4 H.264 SVC-T 分层编码应用示意图


使用SVC实现一次分层编码比用AVC编码更高效。分层编码有技术优势,新的编码器H.265也使用了分层思想,可以实现灵活的应用,也可提高网络适应性。



3

USB摄像机双码流技术


如果摄像机能够输出双路码流,将极大提升视频会议体验,比如一路YUV或MJPEG码流供本端显示,一路H.264码流供网络传送到远端。另外,大部分安卓盒子性能非常有限,无法支持多路视频同时编解码,如果摄像机输出双码流,本端显示的码流直接通过会议盒子透传输出到显示器,另一路H.264码流由盒子直接发送到网络远端,避免在盒子上进行编解码处理,就能大大减轻会议盒子的压力,确保会议系统整体效果最佳。


视频会议码流


图5 会议摄像机双码流


普通的USB摄像机一般不提供双路码流。讯谷USB会议摄像机支持双路码流,大大提升了视频流的效率和多用性。



4

USB摄像机的硬件配置要高


除了上文提到的网络兼容性,USB会议摄像机的硬件镜头、传感器和图像处理等方面,也要尽量选择硬件高配置、好品质,这也是为什么很多品牌软件平台选择讯谷的重要原因之一。采用的高性能处理器和高效的图像算法,使图像处理和编解码总延时达到业界最佳水平。



小结


各种软视频会议平台都规定了一系列开放性的兼容性协议,USB会议摄像机必须满足,才能够顺利地接入和互通;当前也有些专业软视频会议平台,不一定需要摄像机支持这些兼容性协议,但是假如未来软件平台功能升级,已经购买的高容性强的USB会议摄像机就可以继续可用,从而避免重复投资。


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