Зал для видеоконференций: опыт создания

    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.
    Поделиться публикацией

    Комментарии 43

      +5
      Если не секрет, сколько потратили на оборудование и сколько ушло времени на установку и настройку?
        +2
        Думаю ~ 20-22K $ не больше. Один Поликомовский комплект стоит 10-12K $
          +1
          Вы верно указали порядок цен. 7000е где-то так и стоил. Точную цену сейчас уже и не вспомнить, но суммарно порядка $15-18к.
          Проект выполнялся в рамках международной программы Tempus, в которой участвовал университет.
          Установка и настройка заняла более полугода, подвели поставщики — оборудование приходило по одиночке.
          Но на самом деле если это оборудование взять разом, то на установку уйдет день-два — проложить кабели и повесить проектор (главное при ремонте помещения запланировать кабель каналы). Мы изначально сделали детальный проект (еще в самом начале, до ремонта), поэтому серьезных проблем не было.
          Настройка по минимому еще проще: где-то на границе настраивается фаервол и все, класс готов к работе.
            0
            Эх… Как-то все мелочным кажется, послу установки вкс у нас в Пенсионном Фонде :) Что же, пожелаю успехов автору статьи в дальнейших трудах.
              0
              Да, я представляю как в госконторах деньги выделяются. :)
              Если есть возможность опишите что сделано у вас: можно без сумм, чисто показать как и что сделано, какое оборудование, как используете.
                0
                Скажу коротко. В регионы обычно ставим поликомовские 7400, нигде не ставим hd, смысла нет, так как во многих регионах скорость низкая, а у некоторых связь только через 2g/3g, кроме Москвы и Петербурга, у них есть парочка hdx9000, цена, думаю, шокирует, я сейчас не могу подробно расписать, буквально на 10 минут оторвался, в ближайшее время постараюсь написать целую статью, что у нас тут происходит включая схемы.

                В среднем на оснащение региона небольшого уходит $342 390.

                сервера разные, опять же зависит, обычно

                VCSA1603R
                VRMA2402R
                VNMP4802R

                В общем, будет время, напишу статью.
                  0
                  Под регионом я подразумевал оснащение не целых городов и т.д., а например управление, как допустим ПФР по Москве и Московской Области и т.д. (центральное, кстати)
                    0
                    Ну раз такое железо ставиться — видимо реально часто используется мноточка?
                    Буду ждать статью.
          +1
          Поясните, пожалуйста, почему за основу был выбран Polycom а не Tandberg или какой-нибудь LifeSize?
            +1
            Честно скажу, про LifeSize ничего не знаю. Выбирали из Sony, Tandberg и Polycom, остановились на 7000e как на компромисном варианте: нас он устраивал по цене и возможностям и нам могли его привезти.
              0
              Скажите, пожалуйста, а кто был интегратором проекта?
              Или вы сами изучали литературу, выбирали оборудование, договаривались с разными поставщиками, самостоятельно осуществляли пусконаладку?
                +1
                Интегратора не было, всё спроектировали, собрали и настроили самостоятельно.
                Конечно при этом читали форумы, задавали глупые (и не очень глупые) вопросы, изучали документацию и технологии, спрашивали совета.
                Для первого раза, я считаю не плохо получилось.
                А Вы с какой целью интересуетесь? Имеете отношение к интеграторам? Видите какие-то «косяки», которые мы пропустили? (не сомневаюсь, что они есть)
                Я был бы рад критике.
            +2
            Неплохо!
            У нас в университете (МГСУ) тоже где то 2 года назад на гранд от президента открыли «открытую сеть» в которой сделали 2 студии:
            Студия 4 и студия 9
            Радует то что все это доступно студентам, а также по желанию проводится обучение по работе со студийным оборудованием.
              +1
              Великолепно! Какой размах, сколько места!
              Действительно радует что ваши студии и наш класс не простаивают, а действительно используются по назначению.
              Использование реального оборудования в реальных сценариях — этого частенько не хватает в обучении.
                +1
                Потрясающие студии! Это просто моя мечта!
                  +1
                  Отлично!
                    0
                    Это где у нас в институте эти студии?
                    Мы просим купить новые компьютеры, а нам говорят, что нет денег!
                    Не это вообще какой то маразм, извините.
                    Вы в каком то другом институте, походу, учитесь.
                      0
                      Я не из Вашего ВУЗа, но думаю ситуация в наших ВУЗах похожая — у нас класс и у вас студии создавались не из бюджета вуза, а из неких «целевых» денег.
                      У нас та же проблема «нет денег на компьютеры».
                        0
                        А я вроде отвечал loginoff. :)
                        Он сам написал, что он из МГСУ.
                        0
                        Московский Государственный Строительный Университет (ярославское шоссе)
                        открытая сеть — на 2м этаже библиотеки.
                        про компьютеры такая же фигня.
                        однако в открытой сети есть штук 5 mac pro и класс imac'ов.
                        0
                        В четвёртой студии плохо натянут зелёный фон — будет плохо кеиться.
                          0
                          эх… только размах открытой сети поубавился маненько, трансляций через спутник то уж давно не было.
                          +1
                          В процессе прочтения не понял кто есть преподаватель? Тот кто лекцию читает удаленно или тот кто в аудитории сидит и на пульте кнопки жмет?
                          Я наверное туплю, но не понятно, какое оборудование стоит у удаленного преподавателя (который лекцию читает) и где так сказать «интернет» на схеме подключения? Или же изображение на комп преподавателя (который в аудитории) приходит посредством обычного скайпа?
                            0
                            «Интернет» приходит в polycom.
                              0
                              То есть лектор читает для людей в зале лично, а остальным это транслируется в сеть? А обратная связь есть? То есть могут ли слушатели задавать вопросы, участвовать в опросах?
                                0
                                Судя по фото лекции, лектор как-раз таки находится «там, где-то там, за фаерволом». И вот мне интересно, какое оборудование стоит у него? Тоже нужно готовое решение от того же производителя?
                                  0
                                  Обратная связь есть всегда. Ниже в комментариях ответил подробнее, а тут добавлю, что есть еще одна возможность — участие в ВКС в режиме только просмотра, без обратной связи.
                                  Т.е. имеется возможность транслировать аудио и видео в Интернет, где любой человек может это видео смотреть в реальном времени.
                                0
                                Преподаватель может играть разные роли.
                                Например когда класс используется без ВКС, то он обычный преподаватель за столом, с компьютером.
                                С использованием ВКС проходят лекции: их читают удаленные преподаватели (из российских и зарубежных ВУЗов), а могут читать и наши преподаватели «чужим» студентам.
                                Во время семинаров идет живое обсуждение и тогда и преподаватели и студенты со всех сторон — полноправные участники дискуссий.
                                Отличает эти режимы только регламент: как правило во время лекций студенты слушают преподавателя, иногда задавая вопросы. По время семинаров — обычное обсуждение, как будто все сидят в одном помещении.
                                С технической стороны между этими «режимами» отличий нет.
                                Правильно тут до меня ответили, что интернет приходит в поликом. А с другой стороны — у удаленного преподавателя или в удаленном классе, может находиться практически все что угодно: это может быть программный SIP или h.323 клиент, или какое-то аппаратное решение типа нашего.

                                Технически 7000e это MCU — т.е. тот сервер к которому стекаются все потоки аудио и видео от всех участников, а он из этого всего собирает итоговый вариант — тот что видят участники конференции. Наша система поддерживает до 4х участников, но сервера можно каскадировать — на сколько я помню до 10 сторон.
                                Например если у нас 4 участника, то каждый видит на экране всех собеседников, для этого сервер делит экран на 4 части и в каждую часть засовывает нужное видео: т.е. он сам все соберет и перекодирует.
                                Никакого дополнительного софта (skype и т.п.) с нашей стороны не нужно.
                                  0
                                  Спасибо, теперь понятнее. Т.е. на той стороне преподу необязатально юзать такое же оборудование и достаточно обычной веб-камеры и софта?
                                    0
                                    Да, достаточно.
                                    Стандарты SIP и h.323 общедоступны и их использует огромное количество оборудования разных производителей, т.е. между собой они совместимы, так же они совместимы с софтовыми решениями использующими эти же протоколы.
                                0
                                А какую акустику лучше всего использовать? Моя организация недавно купила Sony IPELA и какую только мы не подключали к ней акустику, но ужасное эхо есть все время…
                                  0
                                  Первый вариант — эхо с удаленной стороны. Установите связь и на удаленной стороне отключите микрофон и проверьте исчезло ли эхо. Сразу станет понятно на чьей стороне проблемы.
                                  Второй вариант — виновата ваша сторона: я бы начал с того, что проверил настройки системы, в ней наверняка есть параметры аудио и там наверняка есть управление подавлением эха. Если это не помогло — возможно вы ставите акустику в направлении микрофона (а какой кстати у вас используется микрофон? всенаправленный?) — для проверки попробуйте расположить микрофон сбоку или позади колонок, если это конечно возможно.
                                  Ну и самый простой вариант, думаю вы его уже исключили — у вас завышена чувствительность микрофона, попробуйте ее убавить.
                                    0
                                    Спасибо.
                                    Первый вариант — проверю.
                                    Второй вариант — подавление эхо включено, микрофон всенаправленный.
                                    Третий — баловался, но это не особо повлияло.
                                  0
                                  По поводу ПО — не совсем согласен.
                                  Если это специальное ПО, он того же Мототелекома и Видеомоста, то проблем с управлением быть не должно. Это ПО может работать с разными производителями видеооборудования. То есть, как вариант, вы могли бы рассмотреть вариант: покупку отдельного ПО и покупку отдельного видеооборудования разных производителей, в зависимости от потребностей оконечных точек. Плюс, если необходимо будет потом расширить систему ВКС, то проблем с ПО будет в разы меньше.
                                    0
                                    что в Вашем понимании расширить?
                                      0
                                      Ну, например, есть несколько точек, надо подлючить еще одну школу, у которой вообще другая система система или ПО стоит. У вас Поликом, а у них все тоже самое на Тандберге реализовано. Несовместимость оборудования возникнет.
                                        0
                                        С Tandberg'ом, Sony, Polycom работало, работает и будет работать:
                                        протокол h.323 не поддерживает только ленивый производитель железа.
                                          0
                                          H.323 это заводской стандарт. Его нельзя не поддерживать.
                                          Зато можно не поддерживать другие протоколы…
                                            0
                                            Что-то я не понимаю, Вы про какую-то конкретно несовместимость говорите, или просто утверждаете что железо разных производителей не совместимо?
                                            С расширением что у софта, что у аппаратного решения схожие проблемы: нужно менять камеры (если например переходим на HD), докупать процессорные мощности и лицензии если хотим большее количество одновременных участников.
                                              0
                                              Говорю о том, что совместимость оборудования необходимо проверять опытным путём. Чтение манов в данном случае помогает мало. Да и цена ошибки дороговата.

                                              Идеально, если используется вся линейка оборудования одного производителя.

                                              Но как только начинаются скрещивания серверов и кодеков polycom, tandberg и софта по типу polycom pvx или videoport, возникают проблемы. Например, с презентера (NPP) tandberg чаще проблематично, а иногда и невозможно получить второй поток с разводкой на 2 экрана оконечных устройств.

                                              Уже не говорю о том, что есть чисто «поликомовские» фишки или фишки тандберга какого-нибудь.

                                              Всем идеален только скайп. (:
                                                0
                                                Согласен, бывает встречаются ошибки в реализации тех или иных протоколов, которые вылазят только при определенном стечении обстоятельств, но как правило их можно обойти, потому как можно выбрать для использования какой-нибудь другой протокол.

                                                Идеальных ситуаций на этой планете что-то не наблюдается.

                                                На счет скайпа не согласен, ему еще очень далеко до идеала: это массовый продукт, не более того. Он может по функционалу и возможностям сравниться с аппаратными решениями только после долгой и упорной обработки напильником (читай установкой доп. софта, оборудования,...). При этом он потеряет в надежности очень много — всплывут проблемы совместимости софта, железа,…
                                                Но самое главное, skype — это закрытая технология.
                                                  0
                                                  Разумеется, упоминание скайпа было шуткой. (:

                                                  Закрытая технология… А Polycom — открытая? (:

                                                  Идеальные ситуации наблюдаются в решениях для корпораций. У нас в стране, например, РЖД, Центризберком, представительства западных компаний и структуры правительства.
                                                    0
                                                    Пардон, обратные смайлики как-то не читаю, игнорирую на автомате.
                                                    Поликом, как и многие другие производители используют открытые протоколы.

                                                    Не бывает идеальных систем, даже сверхнадежные военные системы могут давать сбои: вспомните хотя бы это

                                  Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                  Самое читаемое