软视频会议摄像机的网络兼容性要“硬”
2019-05-11 09:54 百视视讯
软视频会议摄像机的网络兼容性要“硬”
2017-11-21
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：
一，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。
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。如今的主流操作系统(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。
维海德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。
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。
2.2 H.264 SVC 分层编码
维海德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。
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。
三，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。
普通的USB摄像机一般不提供双路码流。维海德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。
四，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维海德的重要原因之一。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。
- 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？
一，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。
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。如今的主流操作系统(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。
维海德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。
二，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。
2.2 H.264 SVC 分层编码
维海德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。
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。
三，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。
普通的USB摄像机一般不提供双路码流。维海德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。
四，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维海德的重要原因之一。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。