10 June 2010

Зал для видеоконференций: опыт создания

IT Infrastructure
Учебный класс, он же зал для видео конференций.
Учебный класс, он же зал для видео конференций.
Класс создавался с нуля как с точки зрения строительства (были голые стены), так и с точки зрения опыта внедрения и использования ВКС (Skype и ему подобные не в счет), в 2007-2008 годах.

Что хотелось получить


  • Учебную аудиторию примерно с 30 компьютерами.
  • Зал для проведения видеоконференций.
Изначально планировалось, что иностранные преподаватели будут читать лекции нашим студентам, будут проводиться различные семинары.
Исходя из этого, были сформулированы требования к оборудованию, его настройке и расположению:
  • Аудитория сильно вытянутая по длине (12 метров), поэтому информация должна отображаться на нескольких экранах.
  • Во время конференции нужно иметь возможность передавать изображение с компьютера.
  • Возможность снимать и докладчика и участников в классе.
  • Возможность использования современных кодеков для передачи видео, для бОльшей степени сжатия и меньшего битрейта (на тот момент у нас был узкий канал выхода в Интернет — 2Мбит на весь университет)
Детально описывать процесс выбора железа, ПО смысла нет – google, форумы, сайты производителей, документация на разные железки.
Главное, что мы достаточно быстро определились с тем, что будем использовать готовое аппаратное решение, а не ПО на обычный компьютер. Дальше станет понятно, какие плюсы мы из этого получили. В качестве ориентира при выборе оборудования выступили зарубежные университеты, в которых такие классы уже были и с которыми мы планировали проводить регулярные видеоконференции, лекции, семинары.

Результат


Про сеть и класс писать не интересно: обычные ПК, сеть Ethernet 100 Mbit; а оборудование для проведения видеоконференций рассмотрим во всех подробностях.
За основу был выбран Polycom VSX 7000e в варианте VSX 7800e Presenter. Кратко что он может (в первую очередь то, что нас интересовало):
  • Поддержка множества стандартов: SIP, H.323, H.239, H.264
  • Подключение до 2-х управляемых камер
  • Вход D-sub для захвата видео с компьютера
  • Вывод изображения на 2 монитора (D-sub и S-video)
  • Передача видео до 704х576
  • Передача данных (изображение с компьютера) до 1024x768
  • Одновременное участие до 4х сторон (многоточечные видеоконференции)

Этот комплект включает в себя: сервер Polycom VSX 7000e, управляемая камера PowerCam, настольный микрофон, ПДУ.

Polycom VSX 7800e Presenter

Про камеру хочется сказать пару слов отдельно: автофокусная, может поворачиваться (±100°), наклоняться (±25°) и имеет 10х оптический зум. Вместе с возможностью сохранения положения камеры это позволяет очень быстро (нажатие 1 кнопки на пульте, скорость поворота камеры 300 град/сек) перевести обзор на нужную часть аудитории. Существует и более продвинутая версия этой камеры: она имеет встроенный микрофон и может сама отслеживать говорящего.
Дополнительно были приобретены: 2 плазменные панели, вторая управляемая камера PowerCam, проектор, радиомикрофон, 2 делителя видео (d-sub), KVM на 2 порта, усилитель звука и акустика монтируемая в подвесной потолок, шкаф 19" настенный 9U, ИБП.

Все оборудование было установлено в шкаф, а сам шкаф был «спрятан» под стол преподавателя и закрыт на ключ. ИБП стоечный на 1500VA, от него питается всё что в шкафу и проектор.

Содержимое шкафа

Позже был добавлен второй радиомикрофон (петличка) и микшер/предусилитель.
Преподавателю доступен только компьютер и KVM переключатель.

Стол преподавателя

Схема подключения на рисунке ниже.

Схема соединений

Все это дело работает в 2х режимах:
  • Обычный компьютерный класс:
    KVM переключается в режим, когда с компьютера видео и аудио сигналы идут (через делитель) на монитор преподавателя и проектор.
  • Проведения видеоконференций:
    Видео с компьютера идет на сервер, через делитель, а выход D-sub сервера на монитор преподавателя и проектор через KVM переключатель.

Как проходит видеоконференция и как ей управлять


До начала конференции основные параметры можно настроить через экранное меню, используя пульт идущий в комплекте (приемник для пульта расположен не только в корпусе сервера – который стоит в шкафу, под столом; но еще и в камерах), либо через веб-интерфейс с любого компьютера.

ПДУ

Вообще пульт – очень нужная штука, все управление во время видеоконференции идет через него:
  • Выполнение вызова и ответ на него
  • Управление своими камерами и, если удаленная сторона разрешает, управление удаленными камерами (выбор камеры, поворот, наклон, зум — PTZ)
  • Управление звуком (вкл/выкл микрофона, громкость,…)
До конференции при помощи пульта задаются основные точки куда будут смотреть камеры (задается положение камеры и фокусное расстояние). Во время конференции нажатием одной кнопки на пульте переключаемся между режимами (как выбор канала на телевизоре). Очень удобно переходить между заранее выбранным зонами в аудитории: например от докладчика к человеку задающему вопрос из зала или от одного говорящего к другому.
Примеры переходов от общих планов к крупным, и между разными точками при крупных планах.



Вид камеры со стороны. Вначале камера перемещается из одной крайней точки в другую с ПДУ: скорость низкая, можно точно навестись; во второй половине ролика – переходы между заранее заданными позициями.



На экран с проектора выводится видео от удаленного участника (либо экран делиться на несколько частей, по числу участников), а на плазменные экраны (они подключены параллельно) – локальное видео. Если конференция многоточечная (т.е. более 2х участников) можно включить режим, когда на весь экран будет автоматически раскрываться видео того участника который сейчас «громко говорит».

Когда удаленный докладчик включает передачу данных (видео с компьютера) — оно выводится на проектор, а изображение удаленного докладчика перемещается на плазмы. Т.е. мы одновременно видим и «презенташку» с компьютера и самого докладчика, а это не плохо усиливает «эффект присутствия».

Микрофон, идущий в комплекте – всенаправленный, но аудитория сильно вытянутая, поэтому дополнительно используется еще и радиомикрофон. Вообще согласно инструкции всенаправленные микрофоны можно каскадировать, но нам это не было нужно. В случае конференции, когда с нашей стороны участвует переводчик, всенаправленные микрофоны и вовсе не нужны – микрофон использует только переводчик.

Для подключения компьютера (не обязательно использовать компьютер преподавателя, иногда бывает нужно подключить ноутбук докладчика) используется вот такая коробочка:

Image share II

Идеальный интерфейс: на ней всего одна кнопка. Нажимаем ее и картинка с компьютера, подключенного к ней, начинает передаваться на удаленную сторону; нажимаем повторно – передача прекращается.

Качество видео и звука


Как было сказано в самом начале, на момент создания, у нас был канал в Интернет шириной 2 Мбит/сек. В рабочее время канал почти всегда был забит на 100%. Поэтому первоначально во время конференций использовались вызовы на скорости 256 или 384 кбит/сек. Потери пакетов (под потерями подразумевается не только действительно потери пакетов, но и значительные их задержки, т.е. когда данные уже не актуальны) периодически бывали больше 10%.
При всем при этом мы получали отличный звук (не было заметно пропаданий звука), и не плохую картинку (7-10 кадров/сек). При таком битрейте была заметна пауза в 1-2 секунды при появлении первого кадра с компьютера. Вначале кадр появлялся с очень сильными артефактами сжатия, и за 1-2 секунды становился полностью четким. Это цифры примерные, на глаз, более того, это сильно зависит от выбранных приоритетов: куда больше будет тратиться битрейт – на видео докладчика или на данные с компьютера.
Понятно, что при пропадании пакетов картинка замирает, но на самом деле удивило отношение к этому замиранию у людей, скажем так, разных профессий. Айтишники «болезненно» реагировали на замирания, отношение к этим замираниям как в анекдоте «не аккуратненько, доктор». В тоже время простые пользователи даже при 256 кбит/сек, с потерями пакетов, периодическим замиранием картинки были в восторге от видеоконференций. Видимо все дело в восприятии: айтишник в первую очередь видит технику, оборудование, технологии, протоколы; а простой пользователь – участвует в видеоконференции и ему не важно то, как это сделано. Хотя может быть дело в том, что айтишников сложнее удивить.

Полученный опыт и выводы


Кто-то скажет: поставили бы софт «XXX» или «YYY» и получили бы тоже самое, но за меньшие деньги (или вообще бесплатно). Я с этим не соглашусь. Обычно такие люди предлагают решения типа Skype, SIP клиентов, но они забывают про несколько очень важных вещей:
  • Стоимость оборудования со сравнимыми характеристиками. Разве не нужно для программной реализации покупать камеры? Нужно. Но почему-то люди забывают что управляемые (PTZ) камеры стоят денег и не малых. А монитор, проектор, акустика?
  • Сложность обслуживания ПО: нужно настроить, каким-то образом скрестить с дополнительно купленным железом.
  • Сложность использования ПО: во время презентации мы обходимся одним пультом дистанционного управления. А как быть с ПО? Выносить клавиатуру и мышь? Подключить пульт (еще одна железка, которую нужно подключить, настроить и скрестить с имеющимся ПО)

Во время изучения этой предметной области не нашлось (может плохо искали) ни одной полностью готовой системы на базе ПО для обычного ПК.
В нашем случае мы получили готовую, законченную систему, которую нужно было по минимуму настроить, а использовать эту систему не сложнее чем телевизор или DVD плеер, т.е. ей может пользоваться любой человек, который умеет обращаться с пультом дистанционного управления.

Опыт эксплуатации этого класса еще раз доказал что мы правильно сделали, когда решили использовать готовое аппаратное решение. Как правило, проблемы на «другой стороне» возникали в случае использования различного ПО, а не аппаратных решений.
На мой взгляд, основным отличием аппаратных решений от программных является их большая продуманность и законченность. Т.е. либо мы покупаем готовое решение и применяем его у себя, либо покупаем кучу кубиков, и как в детском конструкторе пытаемся что-то собрать. Логично что для разговоров 1 на 1, сидя перед компьютером достаточно и простой веб-камеры со skype'ом, для более масштабных проектов этого уже не достаточно.

Если проводить аналогию с серверами, то аппаратное решение это как брендовый сервер HP или IBM в сравнении с самосборным сервером. И то и другое решение имеет право на существование, и то и другое будет работать, но их отличает надежность, продуманность вариантов использования, удобство эксплуатации. А ведь именно из приятных мелочей или наоборот неудобств и складывается общее впечатление о продукте.

А что сейчас?


Если бы этот класс мы собирали в текущем году, то вероятнее всего выбрали бы Polycom с его серией HDX (это продолжение серии VSX, но с возможностью передачи видео в HD качестве), но не из-за того что хочется и нужно HD качество, а из-за того, что предыдущие модели сняты с производства.
Даже спустя несколько лет, нет необходимости менять нашу систему VSX 7000e на что-то из серии HDX, причин две:
  1. Нужен гораздо более широкий канал в Интернет, в значительной степени это чисто российская проблема, у иностранцев с этим проблем меньше.
  2. А с кем общаться в HD качестве? Это не только наша проблема, это общемировая проблема, эра HD видеоконференций еще не наступила, она только приближается.

Об участниках


Проект реализован силами двух программистов: Новиковым Александром (автор статьи) и Губаевым Александром (редактирование статьи), под руководством Курбанова Эльдара Аликрамовича.
Tags:ВКСвидеоконференцияопытPolycom
Hubs: IT Infrastructure
+25
27.9k 55
Comments 43
IT-рекрутер
from 45,000 to 70,000 ₽ITSummaRemote job
IT–рекрутер
from 60,000 to 120,000 ₽HighTeamМоскваRemote job
IT-recruiter / HR
from 50,000 to 70,000 ₽БастионМоскваRemote job
Infrastructure Security Engineer
from 3,000 €ExnessМоскваRemote job
Node.js developer (infrastructure)
from 100,000 to 300,000 ₽ЯндексМосква