Videoconferentie

Een videoconferentie oftewel videoteleconferentie oftewel VTC is een set van interactieve telecommunicatietechnologieën die uitwisseling mogelijk maakt tussen twee of meer locaties, middels simultane tweeweg video en audio transmissies. Het werd ook wel “visual collaboration” genoemd, en het is een soort van “groupware”. Het onderscheidt zich van de videofoon (beeldtelefoon) in dat het ontwikkeld is voor conferenties, in plaats van individueel gebruik.

Een dubbelschermsysteem voor videoconferenties.

Geschiedenis

Videoconferentie maakt gebruik van audio en video telecommunicatie om mensen van verschillende locaties bij elkaar te brengen voor een bijeenkomst. Dit kan een eenvoudige bespreking zijn tussen twee personen in verschillende kantoren (point-to-point), of locaties (multi-point), met meer personen in grote ruimtes in de diverse locaties. Naast de audio en visuele uitwisselingen, kan videoconferentie ook worden gebruikt voor de uitwisseling van documenten, op computer weergegeven informatie, en whiteboards.

Eenvoudige analoge videoconferenties konden al worden gerealiseerd in de tijd van de uitvinding van de televisie. Dergelijke videoconferentie systemen bestonden uit twee closed-circuit televisie systemen (CCTV) die met kabels verbonden waren. Tijdens de eerste bemande ruimtevluchten, gebruikte NASA twee radiofrequentie (UHF of VHF) verbindingen, in elke richting één. Televisie omroepen gebruikten deze vorm van videoconferentie regelmatig voor bijvoorbeeld het uitzenden van reportages uit verre locaties. Daarna werden mobiele satelliet verbindingen, op speciale trucks (vrachtwagens), steeds meer gebruikelijk.

Deze techniek was echter erg kostbaar en kon niet worden toegepast voor de meer doorsnee toepassingen, zoals telegeneeskunde, afstandsonderwijs, zakenbijeenkomsten, etc., in het bijzonder voor lange-afstandstoepassingen. Pogingen om de normale telefoonnetwerken te gebruiken voor het verzenden van slow-scan video, zoals de eerste door AT&T ontwikkelde systemen, mislukten voornamelijk door de slechte beeldkwaliteit and het gebrek aan efficiënte video compressie technieken.Ook de grotere 1 Mhz bandbreedte en 6 Mbit/s bitrate van de Picturephone in de zeventiger jaren, hebben niet tot succes geleid.

Digitale telefonie werd pas mogelijk in de jaren tachtig, zoals ISDN, waardoor een minimum bitrate (meestal 128 kilobits/s) voor gecomprimeerde audio en video transmissies kon worden gegarandeerd. De eerste specifieke systemen, ontwikkeld door baanbrekende VTC bedrijven zoals PictureTel, kwamen op de markt tijdens de wereldwijde expansie van ISDN netwerken. Gedurende de jaren negentig werden de videoteleconferentie systemen in hoog tempo ontwikkeld van zeer kostbare gedeponeerde installaties, software en netwerk vereisten, tot een gestandaardiseerde technologie, gemakkelijk te verkrijgen voor het grote publiek en voor een redelijke prijs. Uiteindelijk werd, in de negentiger jaren, ook IP (Internet Protocol) gebaseerde videoconferentie mogelijk, en werden efficiëntere videocompressietechnieken ontwikkeld, die ook dekstop of PC gebaseerde videoconferentie mogelijk maakten. In 1992 werd CU-SeeMe ontwikkeld aan de Cornell Universiteit door Tim Dorcey et al, IVS werd ontwikkeld door INRIA (het Franse onderzoeksinstituut), VTC (VideoTeleconferentie) werd toegankelijk voor grootschalige en gratis diensten, en web plug-ins en software, zoals Netmeeting, MSN Messenger, Yahoo Messenger, SightSpeed, Skype en andere brachten goedkope, maar lage kwaliteit VTC.

Technologie

De basis technologie die gebruikt wordt in een videoteleconferentie (VTC) systeem bestaat uit digitale compressie van audio en video streams in real-time. De hardware of software die deze compressie uitvoert wordt een codec (coder/decoder) genoemd. Er kunnen compressierates (waarden, gradaties) van zelfs 1:500 worden bereikt. De resulterende digitale stream van 1’s en 0’s wordt onderverdeeld in gelabelde packets (pakketten), die vervolgens worden verstuurd over een digitaal netwerk (meestal ISDN of IP). Het gebruik van audio modems tussen de verbinding geeft de mogelijkheid tot het gebruik van POTS (Plain Old Telephone System), voor sommige lage-snelheidstoepassingen zoals beeldtelefonie, omdat deze de digitale pulsen converteren naar en van analoge golven in het audio spectrum bereik.

Andere, voor VTC systemen benodigde componenten, zijn:

• Video invoer: video camera of webcam
• Video uitvoer: computer beeldscherm, televisie of projector
• Audio invoer: microfoons
• Audio uitvoer: meestal luidsprekers gekoppeld aan het weergave apparaat of telefoon
• Data transfer: analoog of digitaal telefoon netwerk, LAN of Internet

Er bestaan in principe twee soorten VTC systemen:

1. Dedicated systemen (toepassingsgerichte systemen) hebben alle benodigde componenten samengevoegd in één enkele installatie, meestal een console met een hoge kwaliteit afstandsbedienbare video camera. Deze camera’s kunnen op afstand worden aangestuurd om naar links, rechts, boven en onder te draaien, en in of uit te zoomen. Ze zijn bekend geworden als PTZ (Pan Tilt Zoom)camera’s. In de console bevinden zich alle elektrische interfaces, de aansturende computer, en de software of hardware gebaseerde codec. Omnidirectionele (alzijdiggerichte) microfoons worden gekoppeld aan de console, alsmede een tv-monitor met luidsprekers en/of een video projector. Er zijn diverse typen van toepassingsgerichte VTC apparaten:
   1. Large group VTC zijn niet-draagbare, grote en duurdere apparaten voor grote ruimten en auditoriums.
   2. Small group VTC zijn niet-draagbare of draagbare, kleinere, goedkopere apparaten voor kleine vergaderruimten.
   3. Individual VTC zijn meestal draagbare apparaten, bedoeld voor individuele gebruikers, met vaste camera’s, microfoons en luidsprekers ingebouwd in de console.
2. Desktop systemen zijn add-ons (meestal insteekkaarten) voor normale pc’s, waarmee deze kunnen worden omgevormd tot VTC apparaten. De insteekkaarten bevatten de nodige codec en transmissie interfaces, en er kan een reeks van verschillende camera’s en microfoons op worden aangesloten. De meeste desktop systemen werken met de H.323 standaard. De videoconferenties die worden gevoerd tussen uiteenlopende pc’s , worden ook wel e-meetings genoemd.

Verwijderen van echo

Een fundamentele techniek die wordt toegepast bij professionele VTC systemen is de “acoustic echo cancellation” (AEC). AEC is een algoritme die kan waarnemen of geluiden (of fragmenten van spraak) in de audio invoer van de VTC codec terug binnen komen, die afkomstig zijn van de audio uitvoer van hetzelfde systeem, na enige tijdsvertraging. Wanneer dit is uitgeschakeld, kan dit verschillende problemen veroorzaken, zoals: 1) De andere participant hoort zijn eigen stem terug (meestal aanmerkelijk vertraagd) 2) Sterke galm verandert het audio kanaal dusdanig dat het waardeloos wordt omdat men elkaar bijna niet meer kan verstaan. 3) Rondzingen door feedback. Echo cancelling (AEC) is een processor-intensieve taak.

Multipoint videoconferentie

Simultane videoconferentie tussen drie of meer remote punten (nodes, units) is mogelijk door middel van een MCU (Mutlipoint Control Unit) Dit is een bridge die gesprekken van verschillende locaties onderling met elkaar verbindt (op vergelijkbare wijze als bij audioconferentie). Alle deelnemers bellen de MCU-centrale, of de MCU-centrale kan ook de participerende deelnemers één voor één bellen. Er zijn MCU bridges voor zowel IP als ISDN gebaseerde videoconferenties, en deze kunnen zowel puur softwarematige MCU’s zijn, als ook combinaties van software en hardware. Een MCU wordt gekarakteriseerd aan de hand van het aantal simultane gesprekken die het kan verwerken, zijn vermogen om data rates en protocollen te transponeren, en features (eigenschappen) zoals “Continuous Presence”, waarmee meerdere deelnemers tegelijkertijd op het scherm kunnen worden gezien.

MCU’s kunnen losse (stand-alone) hardware apparaten zijn, maar kunnen ook ingebouwd zijn in toepassingsgerichte VTC apparaten.

Sommige systemen geven de mogelijkheid tot videoconferentie zonder een MCU, losstaand, ingebouwd of anderzijds. Deze gebruiken een op H.323 standaard gebaseerde techniek, bekend als “decentralized multipoint”, waarbij ieder station (module) in een multipoint gesprek, direct video en audio uitwisselt met de andere stations, zonder centrale “manager” of ander knelpunt. Het voordeel van deze techniek is dat de video en audio, over het algemeen, van hogere kwaliteit zal zijn, omdat ze niet opnieuw verzonden hoeven te worden door een centraal punt. Ook kunnen gebruikers ad hoc multipoint gesprekken voeren zonder rekening te houden met de beschikbaarheid of verwerking van een MCU. Deze toegevoegde kwaliteit en dit gemak gaat ten koste van een hogere netwerk bandbreedte, omdat ieder station direct alles naar ieder ander station moet verzenden.

Discussiepunten

Sommige beweren dat twee openstaande vraagstukken verhinderen dat videoconferentie een standaard vorm van communicatie zal worden, ondanks de alomtegenwoordigheid van videoconferentie systemen. Deze vraagstukken zijn:

1. Oogcontact: Het is bekend dat oogcontact een grote rol speelt in conversatie “turn-taking” (het om beurten spreken), waargenomen aandacht en intentie, en andere aspecten van groepscommunicatie. Terwijl de traditionele telefonie niet de mogelijkheid biedt voor oogcontact, zijn de videoconferentie systemen wellicht nog slechter omdat zij een verkeerde indruk geven dat de remote gesprekspartner oogcontact vermijdt. Dit probleem wordt aangepakt door research waarbij gebruik wordt gemaakt van een synthetisch beeld met oogcontact door middel van stereo reconstructie.
2. Appearance Consciousness (opname/optreden bewustzijn): Een tweede probleem met videoconferentie is dat men letterlijk in beeld is, waarbij de video opname mogelijk zelfs vastgelegd wordt. De druk van een acceptabele uiterlijke verschijning bij videoconferentie is niet aanwezig bij een uitsluitend audio communicatie. Eerdere onderzoeken van Alphonse Chapanis tonen aan dat de toevoeging van video in feite communicatie verslechtert, wellicht vanwege het bewustzijn vóór de camera te staan.

De kwestie van oogcontact zal misschien opgelost worden door de ontwikkeling van technologie, en vermoedelijk zal de kwestie van “appearance consciousness” minder worden wanneer mensen vertrouwd raken aan videoconferentie.

Standaarden

De Internationale Telecommunicatie-unie (ITU) (vroeger: Consultative Committee o International Telegraphy and Telephony (CCITT)) heeft drie algemene standaarden voor VTC.

1. ITU H.230 is de standaard voor public switched telephone networks (PSTN) of VTC over Integrated Services Digital Networks (ISDN), Basic Rate Interface (BRI) of Primary Rate Interface (PRI). H.320 wordt ook gebruikt op toepassingsgerichte netwerken als T1 en satelliet-gebaseerde netwerken.
2. ITU H.323 is de standaard voor het transport van multimedia applicaties over LAN’s. Deze standaard is ook van toepassing op oudere implementaties van voice over IP (VoIP). In de laatste jaren heeft het Session Initiation Protocol SIP (van het IETF) aanzienlijk aan kracht gewonnen voor de toepassing op deze services.
3. ITU H.324 is de standaard voor de transmissie over POTS, of audio telefonie netwerken.

In de laatste jaren is IP gebaseerde videoconferentie verrezen tot een gangbaar communicatie interface en wordt nu ook standaard geleverd door VTC fabrikanten in hun traditionele ISDN gebaseerde systemen. Bedrijven, overheid en militaire organisaties gebruiken nog hoofdzakelijk H.320 en ISDN VTC. In verband met kostenoverweging en de uitbreiding van het Internet, en breedband in bijzonder, is er een sterke toename in de groei en het gebruik van H.323, IP VTC. H.323 heeft het voordeel dat het toegankelijk is voor iedereen met een snelle breedband Internet verbinding, zoals DSL.

Bovendien is een aantrekkelijk kenmerk van IP VTC, dat het eenvoudig is in te stellen met een live VTC gesprek in combinatie met webconferentie voor het gebruik van data collaboratie. Deze gecombineerde technologieën geven gebruikers de beschikking over een veel rijkere multimedia omgeving voor live vergaderingen, collaboraties en presentaties.

Invloed op het grote publiek

Hoge snelheid Internet verbindingen zijn meer en meer toegankelijk geworden voor een acceptabele prijs en de kosten voor video opname en weergave technologie zijn gedaald. Als gevolg daarvan, zijn persoonlijke videoteleconferentie systemen gebaseerd op webcam, pc systemen, software compressie en breedband Internet verbindingen, bereikbaar voor het grote publiek. Ook is de kwaliteit van de hardware die voor deze technologie gebruikt wordt, sterk verbeterd, en zijn de kosten hiervoor aanzienlijk verlaagd. De beschikbaarheid van freeware (vaak als onderdeel van chat programma’s) heeft software gebaseerde videoconferentie voor velen toegankelijk gemaakt.

Doven en slechthorenden hebben een bijzondere interesse in de ontwikkeling van betaalbare hoge kwaliteit videoconferentie als een vorm van onderlinge communicatie in gebarentaal. Anders dan Video Relay Service, dat is bedoeld als ondersteuning voor communicatie tussen een beller met gebarentaal en een beller met gesproken taal, kan videoconferentie gebruikt worden voor uitsluitend gebarentaal sprekende bellers.

Invloed op het onderwijs

Videoconferentie geeft studenten de mogelijkheid te leren door deel te nemen aan een 2-richtingen communicatie platform. Bovendien kunnen docenten en sprekers van over de hele wereld aan colleges worden toegevoegd in ver afgelegen of anderszins geïsoleerde locaties. Studenten van diverse bevolkingsgroepen en achtergronden kunnen bij elkaar komen om van elkaar te leren. Studenten kunnen samen met elkaar onderzoek doen, communiceren, analyseren en informatie en ideeën uitwisselen. Door middel van videoconferentie kunnen studenten andere delen van de wereld bezoeken om met andere te communiceren, een dierentuin te bezichtigen, een museum, etc. om zo te leren. Deze “virtual field trips” (zie ook E-learning) kunnen mogelijkheden scheppen voor kinderen, in het bijzonder voor kinderen uit geografisch geïsoleerde gebieden, of met economische achterstand. Kleine scholen kunnen deze technologie gebruiken om hulpmiddelen samen te voegen en cursussen te geven (zoals vreemde talen) die anders niet aangeboden zouden kunnen worden.

Hier zijn enkele voorbeelden van hoe mensen op universiteiten en scholen kunnen profiteren van videoconferentie:

• Faculteitsleden houden contact met hun klas terwijl ze voor een week aan een conferentie deelnemen.
• Gastsprekers van andere instituten worden uitgenodigd om voor de klas te spreken.
• Onderzoeker werken geregeld samen met collega’s van andere instituten zonder het tijdsverlies door het reizen.
• Faculteitsleden participeren aan de verdediging van een thesis, op een ander instituut.
• Organisatoren met een strak tijdsschema werken samen aan een voorbereiding van budget voor verschillende onderdelen van de universiteit.
• Een faculteitscommissie neemt een auditie af voor de toekenning van een studiebeurs aan een kandidaat.
• Onderzoekers beantwoorden vragen over een groots plan van een instelling of onderzoekscommissie.
• Een student interviewt een medewerker uit een andere stad.
• Teleseminar (seminar gegeven over teleconferentie).

Invloed op de medische wetenschap en gezondheidszorg

Videoconferentie is een zeer bruikbare technologie voor toepassingen op het gebied van telegeneeskunde en teleziekenverzorging, zoals diagnose, advisering, verzending van medisch beeldmateriaal, etc., in real time. Door het gebruik van VTC, kunnen patiënten contact leggen met verpleegkundigen en artsen in noodsituaties of routine situaties, en kunnen artsen en andere paramedische deskundigen over lange afstanden ziektegevallen bespreken. In landelijke gebieden kan deze technologie gebruikt worden voor diagnostische doeleinden, om daarmee levens te redden en geld voor gezondheidszorg efficiënter te besteden.

Speciale randapparatuur zoals microfoons voorzien van digitale camera’s, videoendoscopen, medische ultrasone beeld apparaten (zie echografie), otoscopen, etc., kunnen in combinatie met VTC apparatuur gebruikt worden om gegevens van een patiënt te versturen.

Invloed op het bedrijfsleven

Personen uit verafgelegen plaatsen kunnen met videoconferentie op korte termijn vergaderingen houden. Tijd en geld dat werd besteed aan reizen, kunnen gebruikt worden voor het houden van korte vergaderingen. Technologieën zoals VoIP kunnen in combinatie met desktop videoconferentie worden gebruikt voor goedkope face-to-face zakenbesprekingen zonder het kantoor te hoeven verlaten, in het bijzonder geschikt voor bedrijven met wijdverspreide kantoren. Deze technologie wordt ook gebruikt voor telewerk, waarbij werknemers van thuis uit werken.

Telepresentie-videoconferentie, waarbij participanten elkaar kunnen zien in bijna werkelijke grootte en met weinig vertraging in beeldweergave, beginnen hun invloed te krijgen op zakenbesprekingen. Sommige goede zakenovereenkomsten zijn tot stand gekomen op basis van vervanging van internationaal reizen door telepresentie-videoconferentie.

Videoconferentie wordt op het moment geïntroduceerd bij zgn. “online networking websites” (webpagina’s gespecialiseerd in het werken via het internet), om bedrijven te helpen rendabele relaties snel en efficiënt op te bouwen, zonder de werkplek te hoeven verlaten.

Bronvermelding

Bronnen, noten en/of referenties:

  Vrije mediabestanden over Videoconferencing op Wikimedia Commons

Zie ook

• Beeldtelefoon
• Ekiga