Tipps zum Vergleich von Leistungsdaten bei Desktop Videokonferenzsystemen!

26.11.2002
Welches Desktop-Videokonferenzsystem ist das Richtige?

Als zukünftiger Anwender eines Videokommunikationssystems (evtl. ohne vorherigen Kontakt zu der Materie) steht man oftmals vor dem Problem, die verschiedensten Angebote und Modelle miteinander zu vergleichen.

Auf was kommt es an, was kann welches Desktop-System? Mit dieser Liste versuchen wir, Ihnen beim Vergleich von ISDN-Desktopsystemen eine kleine Hilfestellung zu geben.

Videoqualität:

Bei einem "Video"-Konferenzsystem spielt die Bildqualität natürlich eine entscheidende Rolle. Bei der Bewertung der Datenblätter unterschiedlicher Systeme sollte man, abhängig von dem geplanten zukünftigen Einsatz auf folgende Punkte sein Augenmerk legen:

Der erste Punkt in der Checkliste lautet also:

Mit welcher Auflösung arbeitet das System grundsätzlich, und wie groß kann man die Bilder darstellen?

Auflösung:

In der Videokommunikation sind folgende Bildauflösungen gebräuchlich:

  • SQCIF mit 128 * 96 Pixel (Sub-QCIF)
  • QCIF mit 176 * 144 Pixel (Quarter-CIF)
  • CIF mit 352 * 288 Pixel (manchmal auch als FCIF = Full-CIF bezeichnet)
  • 4CIF mit 704 * 576 Pixel (4fach-CIF)
  • 16CIF mit 1408 * 1152 Pixel (16fach-CIF)

CIF steht dabei für "Common Intermediate Format", wobei beim ISDN-Standard H.320 nur die ersten drei Formate (SQCIF, QCIF und FCIF) zur Anwendung kommen. Wichtig ist auch, ob die Darstellung des Videobildes auf dem Computermonitor auf diese Pixel-Größe beschränkt ist, oder ob man das Bild unter gewissem zwangsläufigem Verlust von Schärfe auf eine beliebige Größe verändern kann.

Der zweite Checklistenpunkt heißt:

Mit welcher Bildwiederholrate abhängig von der Auflösung arbeitet das System?Bildwiederholrate:

Die Geschwindigkeit, mit der ein Bewegtbild durch die Darstellung von schnell aufeinander folgenden Einzelbildern erzeugt wird, nennt man Bildwiederholrate und hat die Einheit fps (frames per second). Je höher die Bildwiederholrate, um so weniger flackert das Bild bzw. um so flüssiger laufen Bewegungen ab.
Zum Vergleich: Stummfilme im Kino arbeiten mit 16 Bildern pro Sekunde, Tonfilme (nur aufgrund des Frequenzumfangs der Tonspur) mit 24 Bildern pro Sekunde, und Fernsehen (aufgrund der historisch bedingten netzspannungsabhängigen Abtastrate) mit 25 Bildern pro Sekunde bei PAL, und 30 Bildern pro Sekunde bei NTSC. Der eingesetzte CODEC (Kodierer/Dekodierer) eines Videokommunikationssystems hat natürlich umso mehr zu leisten, je mehr Bilddaten er pro Sekunde auf den Bildschirm bringen muss, abhängig von der verwendeten Auflösung (also QCIF oder FCIF).

Gebräuchliche Daten in der Videokommunikation sind 15 fps bei FCIF und 30 fps bei QCIF. Ein CODEC, der in der Lage ist, 30 fps bei FCIF-Auflösung zu verarbeiten, gehört zur absoluten Spitzenklasse und benötigt dazu gewöhnlich eine höhere Bandbreite (z.B. 6 ISDN-B-Kanäle = 384 kbps).

 

Der dritte Checklistenpunkt:

Mit welcher Farbtiefe arbeitet das System unter welcher Auflösung und Geschwindigkeit?

Farbtiefe:

PC-basierende Videokommunikationssysteme senden ihr Bild über die Grafikkarte an den Monitor des Rechners. Unabhängig von den Darstellungsmöglichkeiten der Grafikkarte selbst kommt es jedoch auch darauf an, mit wie vielen Farben ein Videobild verarbeitet, kodiert und zum Empfänger übertragen wird. Je höher die Anzahl der Farben, um so leistungsfähiger muss ein System sein, um das Videobild in der entsprechenden Auflösung und Geschwindigkeit zu übertragen und darzustellen.

Hier einige gebräuchliche Werte:

 

  • 8 Bit = 256 Farben
  • 12 Bit = 4096 Farben
  • 15 Bit = ca. 32000 Farben
  • 16 Bit = ca. 65000 Farben
  • 20 Bit = ca. 1 Mill. Farben
  • 24 Bit = ca. 16 Mill. Farben (auch "True Color" genannt)

Die vom Videokommunikationssystem verarbeitete Anzahl von Farben muss natürlich auch von der jeweiligen Grafikkarte dargestellt werden können.

Vierter Punkt der Checkliste:

Welcher Kompressionsalgorithmus, welche Bandbreite und welcher CODEC wird von dem Videokonferenzsystem verwendet?

Kompression, Bandbreite und CODEC Es gibt unterschiedliche mathematische Verfahren, Bewegtbilddaten zu komprimieren und anschließend für eine Übertragung zu kodieren, die in entsprechenden Standards festgelegt sind (z.B. H.261 oder H.263).

Es ist hier anzumerken, das die Standards nicht vorschreiben, wie Video kodiert wird, sondern nur das Format der gesendeten Daten sowie die Methode des Dekodierens. So kann es vorkommen, daß zwei Systeme, die beide den gleichen Kompressionsalgorithmus verwenden, trotzdem eine unterschiedliche Videoqualität beim Kodieren der Bilder aufweisen.
Ein von der Kamera an den CODEC übermitteltes Videobild wird in Blöcke von 8 * 8 Pixel zerlegt, die vom CODEC getrennt betrachtet werden. Nur Blöcke, die sich zum vorhergehenden "frame" vom Inhalt her verändert haben, werden neu berechnet.

Steht nicht genügend Zeit zur Berechnung zur Verfügung (z.B. weil nicht genügend Übertragungsbandbreite vorhanden ist, oder weil sich im Bildinhalt zuviel zur gleichen Zeit bewegt, oder - bei einem Software-CODEC - weil der Prozessor des Computers anderweitig ausgelastet ist), dann tritt diese Blockbildung stärker in Erscheinung. Dies äußert sich dann in einem gröberen ("blockigerem") Bild. Eine Erhöhung der Bandbreite, ein besserer Kompressionsalgorithmus oder die Verwendung eines anderen CODECs verbessern die Videoqualität.

 

Punkt Fünf der Checkliste:

Welcher Audiostandard wird von dem System Audiostandard wird von dem System verwendet?Audioqualität

Bei einem Zusammentreffen von Menschen (einer "Besprechung") wird der größte Teil der Information durch die Sprache übermittelt. Es liegt also nahe, der Fähigkeit eines Videokommunikationssystems die menschliche Sprache möglichst natürlich und verlustfrei zu übertragen, großen Stellenwert beizumessen.

Dazu gehören die folgenden Faktoren:Audiobandbreite:

Das menschliche Gehör ist in der Lage, bestenfalls (altersabhängig) Töne im Bereich von etwa 16 Hz (sehr tiefe Töne) bis 20 kHz (sehr hohe Töne) wahrzunehmen - bei 60jährigen ist die obere Hörgrenze schon auf 5 kHz abgesunken.

Folgende Audiostandards sind bei ISDN-Videokommunikationssystemen (H.320) definiert:

 

  • G.711 = 3 kHz Audio bei 56 und 64 kbps
  • G.728 = 3 kHz Audio bei 16 kbps
  • G.722 = 7 kHz Audio bei 48 bis 64 kbps
  • PT724 = 7 kHz Audio bei 24 kbps (PictureTel proprietär)

Die Frequenzbandbreite, die in etwa der Fernsehtonqualität entspricht, beträgt 7 kHz. 3 kHz entspricht in etwa der normalen Telefonqualität. Zur Videokommunikation muss das Sprachsignal auch komprimiert und kodiert werden, und benötigt entsprechende Übertragungsbandbreite. Wir erläutern dies am Beispiel von G.711: von den 128 kbps (Euro-ISDN) bzw. 112 kbps (ISDN z.B. in USA) der zwei B-Kanäle fällt bei diesem Standard ein kompletter Kanal (56 kbps bzw. 64 kbps) allein schon für die Übermittlung von 3 kHz Audiobereich weg.

Somit bleibt für Video und Daten nur noch der andere Kanal übrig. Je weniger Übertragungsbandbreite bei optimaler Audioqualität verbraucht wird, umso mehr bleibt für die Qualität des Videobildes und für die Geschwindigkeit der Datenübertragung.

Sechster Punkt auf der Liste:

Welche Audio-Zusatzfunktionalitäten bietet das System?Weitere Funktionalitäten:

Zu einer mit technischen Hilfsmitteln nachgebildeten natürlichen Besprechungsumgebung gehört auch die Möglichkeit, "frei" sprechen zu können. Viele Videokommunikationssysteme bieten diese Funktionalität an. Schließlich sind beim gemeinsamen Arbeiten am PC die Hände mit der Tastatur beschäftigt, nicht mit dem Halten eines Telefonhörers.

Folgende Zusatzfunktionalitäten ermöglichen eine natürliche Konversation:

 

  • Freisprecheinrichtung

    • mit Rauschunterdrückung
    • automatischer Verstärkungsregelung
    • Echounterdrückung

  • Voll-Duplex (echte Zweiwege-Kommunikation: hören und sprechen zur gleichen Zeit)
  • Hörer oder Kopfhörer/Mikrofon-Kombination
  • (nur für Gespräche, bei denen Zuhörer im Raum unerwünscht sind)
  • Mute (die Möglichkeit, das eigene Mikrofon stumm zu schalten)

Es gibt natürlich noch weitere Erweiterungen, die den Möglichkeiten moderner Telefonsysteme nicht nachstehen. Welche davon benötigt werden, kommt auf den geplanten Einsatzbereich des Systems an.

Der siebte Punkt der Checkliste:

Hat das System T.120 Information-Sharing welche Funktionen werden (auch herstellerübergreifend) angeboten? Datenübertragung:

Der nutzbringendste Sinn und Zweck eines Desktop-, also PC-basierenden- Videokommunikationssystems besteht darin, mit einem entfernten Gesprächspartner gemeinsam zu arbeiten. Das heißt, das die Möglichkeiten eines Computers als Werkzeug gemeinsam und auch auf große Distanz genutzt werden können. Der Sichtkontakt tritt dann während dem Zusammenarbeiten z.B. an einem Projektplan eher in den Hintergrund, während die Qualität der Sprache und die Übermittlung der Computerdaten höchste Priorität erhalten.

Ein Anwender mag zum Beispiel folgende Funktionen seines Computers mit seinem Gesprächspartner teilen, um effektiv, ohne unnötige Reisen und Zeitverlust, zu arbeiten:

 

  • Gemeinsames Arbeiten im gleichen Programm (Application Sharing)
  • Dateienübertragung (File Transfer)
  • Zeichentafel (Whiteboard)
  • schriftlicher Nachrichtenaustausch (Message Pad)
  • Fernsteuerung des entfernten Rechners (Remote Control)
  • Übertragung hochauflösender Standbilder (Snapshot)

In vielen Fällen ist es erforderlich, das mehrere Teilnehmer einer Videokonferenz mit Ihren PCs zusammenarbeiten. In diesem Fall müssen die Applikationen der Datenübertragung "Multipoint"-fähig sein, d.h. alle Funktionen des Information-Sharing müssen auch zu mehreren angeschlossenen Teilnehmern gleichzeitig funktionieren.
Für die komplette Thematik hat sich eine neue Familie von Standards etabliert: T.120.

Noch sind nicht alle Unterstandards verabschiedet, und da die Standards nicht vorschreiben, wie die darauf aufsetzende Applikation aussehen muss, sind viele Funktionen noch nicht herstellerübergreifend miteinander kompatibel.

Der letzte Punkt der Checkliste:

Welche Erweiterungsmöglichkeiten bietet das Videokonferenzsystem, was sind die HW-Minimalanforderungen?Erweiterungsmöglichkeiten

Oft kommt es vor, das die Anwendung, für die das System angeschafft wurde, im Laufe der Zeit wächst und sich ausweitet (oder z.B. ein neueres Betriebssystem eingesetzt wird). Für manche spezielle Anforderungen ist auch notwendig, mit extrem guter Bildqualität zu arbeiten (etwa im medizinischen Bereich), wofür ggf. eine höhere Übertragungsbandbreite eingesetzt werden muss.

Bei vielen Meetings ist es notwendig, Schriftmaterial oder Zeichnungen gemeinsam zu besprechen, die nicht in elektronischer Form auf dem Rechner vorliegen. In diesem Fall ist eine spezielle hochauflösende Dokumentenkamera sinnvoll. Schnell steht man vor der Entscheidung, ein neues System anzuschaffen, oder das bisherige auf die neuen Anforderungen zu erweitern.

Da dies einen nicht unerheblichen Kostenfaktor darstellt, sollte ein System die folgenden Erweiterungsmöglichkeiten anbieten:

 

  • Erhöhung der Bandbreite
  • Zusätzliche Videoeingänge
  • Zusätzliche Audio-Ein-/Ausgänge
  • Anschlussmöglichkeit für zusätzliche Videokonferenz Peripherie
  • SW-Upgrade-Möglichkeit für andere Betriebssysteme

Auch nicht unwichtig in diesem Zusammenhang ist die verwendete Rechnerplattform. Kann man bestehende Installationen weiter nutzen, oder muss ein neuer Rechner für die Videokonferenzanwendung eingesetzt werden? Im umgekehrten Fall: kann man ggf. das Videokommunikationssystem später auf eine neue Rechnergeneration mitnehmen und dem neuesten Stand der Technik anpassen?

 

 


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