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转码在视频会议中的应用

发布人:topvpu时间:2021-11-12来源:工程师

从www.topvpu.com摘录


随着企业对视频会议系统的需求越来越大,视频会议系统将主要向灵活易用性、大众平民化、家用小型化发展。

1. 灵活易用性

随着视频会议市场的企业用户逐年增多,传统视频会议产品渐显弊端,比如:价格昂贵,又要使用专线或ISDN;软件产品性能不稳定,使用不方便,加上繁琐的下载安装步骤和对带宽的较高要求,已不能满足用户的基本需求。用户对灵活性和易用性的关注,说明了视频会议系统还需进一步简化操作并提高与其他系统的兼容能力:目前的视频会议系统大多采用分层菜单的方式进行控制,操作还是较为复杂。数据共享是指通过视频会议系统使身处异地的合作者相互了解情况并实现资源共享 (例如电子白板、共享Windows应用等)。近年来,随着视频、音频、数据综合网的发展,尤其是在远程教学和远程医疗领域,用户将更加重视数据及应用共享。

灵活性也是用户看重的另外一方面,在视频通讯领域,会议应用只是其中的冰山一角:越来越多的用户希望视频会议系统具有远程教学功能并且能够和办公自动化系统结合起来提高管理质量。视频会议系统作为一个通讯网络系统,系统的可塑造性和可维护性是十分重要的,能够方便装卸的高质量系统对需要移动和频繁出差的用户而言显得弥足珍贵,在不降低系统性能的前提下,提高系统的便携性是很有必要的。总之,企业用户需要更灵活易用的视频会议系统。


2. 大众平民化

电子信息软件业的突破性发展,使得普通用户享受高清晰的视频通信已经不是一个遥不可及的愿望。

如今越来越多的视频会议系统在提高工作效率,增强协作能力,降低公务成本的优势使其成为企事业单位信息交流传递的重要手段。目前,宽带网络越来越普及,一些地市、县、乡镇的网络宽带环境已经接近大型中心城市,这使得在三、四级市场上提供低成本,高质量,专业化的视频会议服务成为可能;同时,电子政务和企业信息化的迅速推进和一些行业一、二级市场视讯系统的成功应用也在加速视频会议市场向三四级城市扩展,视频会议具有潜在的市场优势。资料显示,在这种平民化趋势推动下,整个视频会议市场中政府办公已占全部市场份额的46.6%。而为了改善运营模式、提高工作效率,电信、金融、铁路、电力等行业也在大力发展电视会议系统,他们占据了33.2%的市场份额。

3. 家用小型化

视频会议系统可以让身处异地的用户进行"面对面"式的交流,这无疑给企业提高工作效率和节省会议开支带来颇多好处。以往视频会议系统的主流都是房间式的庞然大物,它们价格昂贵,一直是大公司、大老板们的专属权益,普通企业对它可望不可及。但是,随着互联网以及通信技术的飞速发展,计算机处理能力、网络传输能力都有了很大提高,视频会议系统走向小型化,逐渐到了为大众接受的程度,一时间,中小企业和个人用户成为视频会议领域的最大潜力股。

从视频编码,解码技术角度来看视频会议,视频会议基本有以下三种方案:


-    Mesh 方案,即多个终端之间两两进行连接,形成一个网状结构。比如 A、B、C 三个终端进行多对多通信,当 A 想要共享媒体(比如音频、视频)时,它需要分别向 B 和 C 发送数据。同样的道理,B 想要共享媒体,就需要分别向 A、C 发送数据,依次类推。这种方案对各终端的带宽要求比较高。

-    MCU(Multipoint Conferencing Unit)方案,该方案由一个服务器和多个终端组成一个星形结构。各终端将自己要共享的音视频流发送给服务器,服务器端会将在同一个房间中的所有终端的音视频流进行混合,最终生成一个混合后的音视频流再发给各个终端,这样各终端就可以看到 / 听到其他终端的音视频了。实际上服务器端就是一个音视频混合器,这种方案服务器的压力会非常大。

-    SFU(Selective Forwarding Unit)方案,该方案也是由一个服务器和多个终端组成,但与 MCU 不同的是,SFU 不对音视频进行混流,收到某个终端共享的音视频流后,就直接将该音视频流转发给房间内的其他终端。它实际上就是一个音视频路由转发器。



MCU 方案

MCU 主要的处理逻辑是:接收每个共享端的音视频流,经过解码、与其他解码后的音视频进行混流、重新编码,之后再将混好的音视频流发送给房间里的所有人。MCU 技术在视频会议领域出现得非常早,目前技术也非常成熟,主要用在硬件视频会议领域。


MCU全编码全解码应用框图



MCU 的优势,大致可总结为如下几点:


-    技术非常成熟,在硬件视频会议中应用非常广泛。

-    作为音视频网关,通过解码、再编码可以屏蔽不同编解码设备的差异化,满足更多客户的集成需求,提升用户体验和产品竞争力。

-    将多路视频混合成一路,所有参与人看到的是相同的画面,客户体验非常好。


MCU 不足,主要表现为:

-    重新解码、编码、混流,需要大量的运算,对 CPU 资源的消耗很大。

-    重新解码、编码、混流还会带来延迟。

-    由于机器资源耗费很大,所以 MCU 所提供的容量有限,一般十几路视频就是上限了


SFU 方案

SFU 像是一个媒体流路由器,接收终端的音视频流,根据需要转发给其他终端。SFU 在音视频会议中应用非常广泛,尤其是 WebRTC 普及以后。支持 WebRTC 多方通信的媒体服务器基本都是 SFU 结构。SFU 的拓扑机构和功能模型如下图:

SFU终端侧方案


SFU服务器方案

SFU 的优势有:


-     数据包直接转发,不需要编码、解码,对 CPU 资源消耗很小。

-     直接转发也极大地降低了延迟,提高了实时性。

-     带来了很大的灵活性,能够更好地适应不同的网络状况和终端类型。


SFU 不足,主要表现是:

-    由于是数据包直接转发,参与人观看多路视频的时候可能会出现不同步;相同的视频流,不同的参与人看到的画面也可能不一致。

-    参与人同时观看多路视频,在多路视频窗口显示、渲染等会带来很多麻烦,尤其对多人实时通信进行录制,多路流也会带来很多回放的困难。总之,整体在通用性、一致性方面比较差。


结论:SFU 是三种架构方案中优势最明显而劣势又相对较少的一种架构方案。无论是从灵活性上,还是音视频的服务质量、负载情况等方面上,相较其他两种方案,SFU 都有明显的优势,因此这种方案也被大多数厂商广泛采用。


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