轉(zhuǎn)碼在視頻會議中的應(yīng)用

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隨著企業(yè)對視頻會議系統(tǒng)的需求越來越大，視頻會議系統(tǒng)將主要向靈活易用性、大眾平民化、家用小型化發(fā)展。

1. 靈活易用性

隨著視頻會議市場的企業(yè)用戶逐年增多，傳統(tǒng)視頻會議產(chǎn)品漸顯弊端，比如：價(jià)格昂貴，又要使用專線或ISDN;軟件產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，使用不方便，加上繁瑣的下載安裝步驟和對帶寬的較高要求，已不能滿足用戶的基本需求。用戶對靈活性和易用性的關(guān)注，說明了視頻會議系統(tǒng)還需進(jìn)一步簡化操作并提高與其他系統(tǒng)的兼容能力：目前的視頻會議系統(tǒng)大多采用分層菜單的方式進(jìn)行控制，操作還是較為復(fù)雜。數(shù)據(jù)共享是指通過視頻會議系統(tǒng)使身處異地的合作者相互了解情況并實(shí)現(xiàn)資源共享 (例如電子白板、共享Windows應(yīng)用等)。近年來，隨著視頻、音頻、數(shù)據(jù)綜合網(wǎng)的發(fā)展，尤其是在遠(yuǎn)程教學(xué)和遠(yuǎn)程醫(yī)療領(lǐng)域，用戶將更加重視數(shù)據(jù)及應(yīng)用共享。

靈活性也是用戶看重的另外一方面，在視頻通訊領(lǐng)域，會議應(yīng)用只是其中的冰山一角：越來越多的用戶希望視頻會議系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程教學(xué)功能并且能夠和辦公自動化系統(tǒng)結(jié)合起來提高管理質(zhì)量。視頻會議系統(tǒng)作為一個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，系統(tǒng)的可塑造性和可維護(hù)性是十分重要的，能夠方便裝卸的高質(zhì)量系統(tǒng)對需要移動和頻繁出差的用戶而言顯得彌足珍貴，在不降低系統(tǒng)性能的前提下，提高系統(tǒng)的便攜性是很有必要的?？傊?，企業(yè)用戶需要更靈活易用的視頻會議系統(tǒng)。

2. 大眾平民化

從視頻編碼，解碼技術(shù)角度來看視頻會議，視頻會議基本有以下三種方案：

-    Mesh 方案，即多個(gè)終端之間兩兩進(jìn)行連接，形成一個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。比如 A、B、C 三個(gè)終端進(jìn)行多對多通信，當(dāng) A 想要共享媒體（比如音頻、視頻）時(shí)，它需要分別向 B 和 C 發(fā)送數(shù)據(jù)。同樣的道理，B 想要共享媒體，就需要分別向 A、C 發(fā)送數(shù)據(jù)，依次類推。這種方案對各終端的帶寬要求比較高。

-    MCU（Multipoint Conferencing Unit）方案，該方案由一個(gè)服務(wù)器和多個(gè)終端組成一個(gè)星形結(jié)構(gòu)。各終端將自己要共享的音視頻流發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器端會將在同一個(gè)房間中的所有終端的音視頻流進(jìn)行混合，最終生成一個(gè)混合后的音視頻流再發(fā)給各個(gè)終端，這樣各終端就可以看到 / 聽到其他終端的音視頻了。實(shí)際上服務(wù)器端就是一個(gè)音視頻混合器，這種方案服務(wù)器的壓力會非常大。

-    SFU（Selective Forwarding Unit）方案，該方案也是由一個(gè)服務(wù)器和多個(gè)終端組成，但與 MCU 不同的是，SFU 不對音視頻進(jìn)行混流，收到某個(gè)終端共享的音視頻流后，就直接將該音視頻流轉(zhuǎn)發(fā)給房間內(nèi)的其他終端。它實(shí)際上就是一個(gè)音視頻路由轉(zhuǎn)發(fā)器。

MCU 方案

MCU 主要的處理邏輯是：接收每個(gè)共享端的音視頻流，經(jīng)過解碼、與其他解碼后的音視頻進(jìn)行混流、重新編碼，之后再將混好的音視頻流發(fā)送給房間里的所有人。MCU 技術(shù)在視頻會議領(lǐng)域出現(xiàn)得非常早，目前技術(shù)也非常成熟，主要用在硬件視頻會議領(lǐng)域。

MCU全編碼全解碼應(yīng)用框圖

MCU 的優(yōu)勢，大致可總結(jié)為如下幾點(diǎn)：

-    技術(shù)非常成熟，在硬件視頻會議中應(yīng)用非常廣泛。

-    作為音視頻網(wǎng)關(guān)，通過解碼、再編碼可以屏蔽不同編解碼設(shè)備的差異化，滿足更多客戶的集成需求，提升用戶體驗(yàn)和產(chǎn)品競爭力。

-    將多路視頻混合成一路，所有參與人看到的是相同的畫面，客戶體驗(yàn)非常好。

MCU 不足，主要表現(xiàn)為：

-    重新解碼、編碼、混流，需要大量的運(yùn)算，對 CPU 資源的消耗很大。

-    重新解碼、編碼、混流還會帶來延遲。

-    由于機(jī)器資源耗費(fèi)很大，所以 MCU 所提供的容量有限，一般十幾路視頻就是上限了

SFU 方案

SFU 像是一個(gè)媒體流路由器，接收終端的音視頻流，根據(jù)需要轉(zhuǎn)發(fā)給其他終端。SFU 在音視頻會議中應(yīng)用非常廣泛，尤其是 WebRTC 普及以后。支持 WebRTC 多方通信的媒體服務(wù)器基本都是 SFU 結(jié)構(gòu)。SFU 的拓?fù)錂C(jī)構(gòu)和功能模型如下圖：

SFU終端側(cè)方案

SFU服務(wù)器方案

SFU 的優(yōu)勢有：

-     數(shù)據(jù)包直接轉(zhuǎn)發(fā)，不需要編碼、解碼，對 CPU 資源消耗很小。

-     直接轉(zhuǎn)發(fā)也極大地降低了延遲，提高了實(shí)時(shí)性。

-     帶來了很大的靈活性，能夠更好地適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)狀況和終端類型。

SFU 不足，主要表現(xiàn)是：

-    由于是數(shù)據(jù)包直接轉(zhuǎn)發(fā)，參與人觀看多路視頻的時(shí)候可能會出現(xiàn)不同步；相同的視頻流，不同的參與人看到的畫面也可能不一致。

-    參與人同時(shí)觀看多路視頻，在多路視頻窗口顯示、渲染等會帶來很多麻煩，尤其對多人實(shí)時(shí)通信進(jìn)行錄制，多路流也會帶來很多回放的困難?？傊w在通用性、一致性方面比較差。

結(jié)論：SFU 是三種架構(gòu)方案中優(yōu)勢最明顯而劣勢又相對較少的一種架構(gòu)方案。無論是從靈活性上，還是音視頻的服務(wù)質(zhì)量、負(fù)載情況等方面上，相較其他兩種方案，SFU 都有明顯的優(yōu)勢，因此這種方案也被大多數(shù)廠商廣泛采用。