日前,華為宣稱在跨省、全新互聯網架構的TV高清視頻通信方面取得重大技術突破,并將在“五一”節前搭載“天翼視訊悅盒”(后續簡稱“悅盒”)正式向市場推出“家家聊”業務。”悅盒”接入到中國國際廣播電臺CIBN播控平臺上.目前市場上有不少公司也號稱他們的智能機頂盒能支持高清視頻通話,那華為“家家聊”到底有什么不同,有哪些地方能算得上是重大技術突破?哪些關鍵因素支撐跨省電視高清視頻聊天體驗呢?
下面,我們從視頻編碼、音頻編碼及網絡自適應等關鍵技術,進行深入剖析和一探究竟。
視頻編碼技術
“家家聊”采用了業界主流的H.264/AVC視頻編碼標準和技術規范,同時依托華為智能機頂盒專有的片內SOC(SystemonChip)的模塊(VENC),完成多項核心視頻編碼技術的深度優化和定制,實現1080P與720P及以下分辨率的實時高清視頻編碼。
那為什么“家家聊”暫時只提720P的高清視頻呢?主要考慮的是兩個方面:
1)業界通用USB攝像頭一般采用的都是USB2.0接口,其輸入輸出帶寬只能支持到720P
2)720P至少要求1M以上帶寬,這基本是國內電信運營商的上行帶寬的上限值了
“家家聊”高清版的視頻編碼技術具備以下獨特優勢:
精確的目標碼率控制
目標碼率是客戶根據自身的需求給編碼器設置的一個編碼碼率。VENC控制目標碼率與實際輸出碼率浮動不超過10%。鑒于目標碼率的高低對圖像質量有一定的影響,因此不同分辨率編碼存在一定的合理碼率選擇范圍。所謂“合理的范圍”指的是,如果低于這個范圍,圖像質量看起來會變得不可接受;如果高于這個范圍,則顯得沒有必要,對于網絡資源以及存儲資源來說是一種浪費。VENC可以根據實際編碼的分辨率、實時的網絡情況、實際應用場景配置相應的目標碼率,以達到最優的編碼效果。
適用不同場景、靈活可控的編碼模式
【綁定模式】
VENC支持的一種編碼模式。設置該工作模式,需要在打開編碼器之前給編碼器綁定源。目前支持的源有虛擬屏幕,虛擬窗口和VI。設置綁定模式后,客戶不能再自行給VENC送幀編碼。
【快速編碼模式】
VENC支持的一種編碼模式。一般應用于可視通訊等對實時性要求較高的場景。該模式下,VENC處理會根據用戶配置的輸入輸出幀率做幀率控制外,為了保證畫面的實時性,避免延時的累積,VENC只會編碼最新插入的一幀,緩沖區的其他幀會被扔掉,從而保證總是編碼緩沖區最新的畫面。
【分SLICE編碼】
分SLICE編碼是H264協議規范支持的一種編碼模式。該模式下編碼器會把一幀畫面編碼成多個SLICE,各個SLICE在編碼時相互間保持獨立。在網絡傳輸環境較差的情況下,采用分SLICE編碼可以限制誤碼的擴散,保證傳輸質量。
可控的輸入與輸出幀率
幀率(Framerate)是用于測量顯示幀數的量度,以每秒顯示幀數(FramesperSecond,簡稱:FPS)為單位。VENC具備輸入幀率和輸出幀率兩個參數可供配置,如果兩個參數配置成不同幀率,VENC會自動進行幀率控制。特別需要注意的是:當處于綁定模式下,用戶配置的輸入幀率失效,VENC以內部實際的輸入幀率為基準進行幀率控制,而在非綁定模式下,客戶需要保證輸入幀率的準確可信。
音頻編碼技術篇
互聯網傳送高保真語音數據面臨的核心挑戰來自于三個方面:
1、網絡的時延、丟包、抖動、帶寬變化,如何保證穩定的通話時延及質量
2、低復雜度、低損傷、低帶寬占用訴求下的高清語音編解碼及增強技術
3、多平臺兼容性,提供無差別通話體驗
針對這些互聯網語音通信的關鍵問題,”家家聊”采用華為2012實驗室提供的HME(HuaweiMediaEngine)核心模塊;其完整的高音質,低帶寬HD-VOICE音頻編碼技術,為用戶帶來身臨其境的高保真語音通信服務。”家家聊”的音頻編碼技術具備以下獨特優勢:
采用業界最優的VOIP語音編解碼器OPUS
OPUS編碼器頻譜可根據網絡寬帶自適應,同時在相同帶寬下提供的音質好,延時小,而特有的FEC功能具有強大的抗丟包能力;考慮到通話環境,設備差異等因素,互聯網語音通信極容易產生噪聲,回聲,音量太小或太大,削波等問題,嚴重影響用戶通話體驗;而HME模塊憑借華為在無線通信領域10多年的積累,提供業界領先的ANR/ALC/AEC/ACLP算法,其回聲抵消指標業界領先,讓你隨時隨地暢打無憂。
HMETSM技術在調整語音緩存深度時,通過時域伸縮技術,只改變語速,而不改變語音的音質、基音等其它特性;通過時域拉伸壓縮技術(TSM)實現對緩存深度的平滑動態調整,在AB主觀測試中,86%的測試用戶反饋語音質量明顯提升。
HMEAJB技術實時跟蹤網絡抖動,動態調整緩存深度,保障最佳語音質量及通話時延,無線網絡典型場景平均時延降低150ms以上。
網絡自適應技術篇
相對于TDM(時分復用)網絡,IP分組網絡的丟包與時延更惡劣。當網絡質量劣化,若不能自動調節音視頻編碼的碼率,將會導致高丟包與時延變大,嚴重影響端到端通信的主觀體驗。華為”家家聊”的HME引擎采用專用的NetATE網絡自適應技術,可根據網絡狀態(丟包率、丟包分布、時延),快速改變編碼速率、打包時長、冗余深度適應網絡狀態,保證語音與視頻通信的質量。
NetATE具備如下特點:
a)可適配多種變速率編解碼
b)網絡模型分析(帶寬競爭與帶寬受限)
c)用戶可控帶寬上下限
d)快速調整響應
綜合測試表明,即使網絡丟包達到10%的情況下,華為媒體引擎(HME)的NetATE網絡自適應、ARS自適應碼率選擇、SEC等超強糾錯技術也能夠保障,音、視頻通話清晰流暢。
小結
與市面上現有的視頻通信軟件,諸如Skype和QQHD等相比,”家家聊”在相同碼率下的視音頻編碼主觀質量有明顯優勢,更能輕松實現720P及1080P分辨率的高清視頻編碼;更為重要的是,”家家聊”高清版針對國內家庭寬帶網速進行智能適配,達到視頻質量和流暢度的均衡及綜合體驗最佳;結合“悅盒”的全遙控器操作方式、以易用性為核心的UI/UX設計,必將TV大屏上的、全面領先的視音頻通信體驗帶入千家萬戶。 隨著HME視頻編碼技術向HEVC/H.265平滑演進以及國內運營商光纖網絡提速步伐的加快,不久的將來,”家家聊”高清版將為中國的家庭用戶帶來全高清1080P,甚至是革命性的4K超高清視頻通信體驗。