1、西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视第第8 8章多媒体技术和交互式章多媒体技术和交互式电视电视8.1多媒体信号和多媒体技术多媒体信号和多媒体技术 8.2多媒体信号的传输多媒体信号的传输 8.3多媒体技术的应用多媒体技术的应用 8.4 交互式交互式电视组成与电视组成与原理原理8.5家庭网络家庭网络 思考思考练习题练习题西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视8.1多媒体信号和多媒体技术多媒体信号和多媒体技术随着计算机技术、数字图像压缩技术和超大规模集成电路技术的发展，由这些技术交汇
2、而产生的多媒体技术也得到了发展。多媒体是指两种或两种以上的媒体。媒体是指携带信息的载体，通常应该包括图像和声音，可能还有文字、符号、图形、动画、图片等等。多种媒体携带的信息是相互联系、相互协调的。计算机交互处理这些媒体的技术即是多媒体技术。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视多媒体信号应具有以下三个特征：(1)综合性：多媒体信号应是相互有关的多种媒体的信号的综合。(2)交互性：通信双方能充分地进行信息传送或交流，能获取、处理、编辑、存储、展示这些信息媒体。(3)同步性：多种媒体能同步地、协调地传送信息。西安电子科技大学出版社XIDIA
3、N UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视广播电视中的图像、声音、时间、字幕同步地传送，具有综合性和同步性，但没有交互性，所以广播电视不属于多媒体；而视频点播VOD(Video On Demand)使观众可以选择节目，可以控制节目的暂停和继续播放，能够选择观看影片的多种结局之一，所以视频点播属于多媒体。通常认为电视会议、可视电话、安全监视、远程医疗、电子商务、远程教学等均属于多媒体范畴。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视多媒体远程教学与一般的广播电视教学的教师讲学生听的模式不同，教师讲课时可向学生提问，学生除听
4、课和回答问题外也可向教师提问。师生之间可频繁交流信息，有图像、语音、文字、符号、图形、动画、CAI(计算机辅助教学)课件等媒体。这种多媒体远程教学因为生动、直观、交互性强，所以能充分调动学生的积极性，取得良好的教学效果。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视8.2多媒体信号的传输多媒体信号的传输图像信号要求实时传输。视频信号不压缩时传送速率在270 Mb/s左右，高清晰度电视(HDTV)的信号传送速率高达1000 Mb/s。为了在网络中传送更多的多媒体信息，对视频信息应进行各种压缩。按照H.261、H.263、H.264、MPEG-1、
5、MPEG-2等视频压缩的国际标准，HDTV压缩后的速率也只有20 Mb/s。至于可视电话，在公用电话网(PSTN)上传送时，可压缩为20 kb/s左右。语音信号也要求实时传输。语音信号如不压缩需64 kb/s的速率，经过压缩后可降到32 kb/s、16 kb/s、8 kb/s甚至56 kb/s。视频与音频压缩编码是多媒体信号传输的关键技术。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视通信服务质量QoS(Quality of Service)是通信网络性能的重要参数，也是网络效果的主要表示参数，用来描述通信双方的传输质量。QoS基本参数包括系统
6、吞吐率、网络传输的稳定性、可用性、可靠性、传输延迟、传输码率、出错率、传输失败率、安全性等。传输码率只是其中的主要参数之一，不同的系统强调的参数往往不同，而且QoS参数的设置一般采用分层方式，不同层的参数有不同的表现形式。在用户层中，针对音频、视频信息的采集和重显，QoS参数表现为采样率和每秒帧数。在网络层中，QoS表现为传输码率、传输延迟等表示传输质量的参数。描述网络管理的QoS时，应主要考虑网络资源的共享、参数的动态管理和重组等。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视8.2.1PSTNPSTN(Public Switched Tel
7、ephone Network，公用电话交换网)是公共通信网中规模最大、历史最长的基础网络。电话网的主要用途是传输语音信号，用户的语音信息可通过传输线路和交换设备进行互传。该网络的终端设备主要是普通模拟电话机，要求所传输的信号带宽在300 Hz3.4 kHz之间。目前，电话网以模拟设备为主的情况已经发生了根本性的变化，数字传输设备和数字交换设备不断地被引入电话网，如数字光纤时分复用设备，计算机数字程控交换设备，所有这些数字化设备已经使公用电话网成为一个以数西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视字设备为主体的网络。但在用户线路上传输的信号中
8、，模拟语音信号的比例仍然最大，这给在公用电话网上传输数字信息带来了困难。目前，在公用电话网上传输数字信号的主要手段仍然是要依靠调制解调器(Modem)，为此ITU-T提出了V系列建议，如描述接口电气特性的V.28、V.35、V.10、V.11等建议，描述接口间各条接口线路功能及其动作的V.24建议等。还有一些建议是用于描述Modem本身的，如V.21、V.22、V.32等等。利用符合V.34建议的调制解调器，在PSTN网上可传输符合H.324标准的传输码率低于64 kb/s的可视电话。V.34是有关28.8 kb/s速率的调制解调器的建议。QoS参数为S-QCIF西安电子科技大学出版社XIDI
9、AN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视或QCIF格式，7.5帧/秒，YUV为411，12比特/像素。8.2.2ISDN和和STM模拟电话网中，一对电话线只能传送一路模拟电话信号。随着通信技术的发展，出现了ISDN(Integrated Services Digital Network，综合业务数字网)，可以支持语音、数据和图像等几种媒体的传输业务，其基本传输速率为160 kb/s。它利用一对电话线，同时传送两路数字电话信号(B通路，每路可传送速率低于64 kb/s的数字电话或数字数据)，采用同步时分复用方式，也称为STM(Synchronous Transfer M
10、ode，同步转移模式)。根据CCITT建议，电信的西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视传输、交换、复用统称为转移模式。STM在ISDN中的复用方式如图8-1所示，以125 s为一帧，共传送20 b，时间上分为3个信道2B+D，每个B信道传送8 b数字电话信号，一个D信道传送2 b信令信号(电话号码等，速率为16 kb/s)，还有供同步、控制等传输开销用的2 b。各子信道的信息占用了固定的时隙。各时隙以125 s为周期出现，根据信号所占用的时隙位置，就可判定是哪个子信道的信号，这就是STM。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVE
11、RSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视图8-1STM的时分复用西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视在STM模式中，分配给了一个信道的一个固定时隙，只能传输该信道上的数据，不能传输其它数据。如果该信道上没有数据要传输，相应的时隙就空闲，空闲时隙多时会造成带宽的极大浪费。综合业务数字网可传输会议电视和可视电话。当上述2B+D的基本接入(Basic Access)速率不够时，可使用23B+D、30B+D的基群接入(Primary Access)，取得1.544 Mb/s或2 Mb/s的传输速率。QoS参数为CIF格式，30帧/秒
12、,YUV为411，12比特/像素。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视8.2.3B-ISDN和和ATMB-ISDN(Broad-band ISDN，宽带综合业务数字网)与ISDN类似，利用同一线路在同一时间内传送多个电信业务信号，其码率在155 Mb/s以上，采用异步时分复用，或称为ATM(Asychronous Transfer Mode，异步转移模式)。其传送的信息以信元为单位，信元长度是固定的53 B，其中信头为5 B，有用信息为48 B。在ATM模式中，各子信道的信号不是按一定时间间隔周期性出现的，因而不能再按固定的时隙位置来
13、判断其属于哪个子信道。ATM要在信头中的固定位置加一种标志信息，表明该信元属于哪个子信道，即准备送到对方的哪个西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视用户。这样，在信道上的时隙划分就不必采用固定位置的方式了。ATM采用统计时分复用的方式来进行数据传输。统计时分复用就是根据各信道业务的统计特性，在保证业务质量要求的前提下，在各个业务之间动态地分配网络带宽，以达到最佳的资源利用率。这种方式可以解决STM中出现的带宽浪费的问题。多个子信道根据它们不同的传输特性复用到一条链路上。与同步时分复用STM不同，在ATM中，时隙只分配给有数据要传输的子信
14、道，没有数据要传输的子信道不占用带宽。因此，ATM在处理实时传输时能达到非常好的性能。在一般的复用机制中，各个输入带宽的西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视总和应小于传输线路的总带宽；而利用统计复用的ATM可使输入带宽的总和大于总带宽。B-ISDN常用的交换方式有电路交换和分组交换。电话程控交换是电路交换方式，通信期间始终有一条电路被建立，也属于STM模式，它是以固定时隙为基础的交换。其优点是实时性好，没有交换引起的时延，但线路的利用率低。分组交换把整个信息分成若干较短的分组，各分组均有一定的目的地址，采用“存储转发”方式。其优点是线
15、路利用率高，但分组长度是可变的，两个用户在一次通信中各分组可能经由不同的路径，因而会引入较大的时延，不宜用作实时通信。ATM交换把信息分成一个一个固定长西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视度的信元。信元长度比分组交换时的分组小得多，它利用硬件连接进行信息交换，交换的速度非常快。ATM交换既有分组交换线路利用率高的优点，又有电路交换快速的优点，它是分组交换与电路交换的一种结合。因此，ITU已规定在B-ISDN中应采用ATM方式的复用和交换。这样的以信元为基本单位的高速ATM信号，必须在宽带网络(例如光纤网络)中才能传输。B-ISDN的传
16、输速率在155 Mb/s以上，可以传送各种多媒体的新业务。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视8.2.4IP网络网络IP网络包括Internet(因特网)、Intranet(企业网)、WAN(Wide Area Network，广域网)以及LAN(Local Area Network，局域网)等。IP网络发展非常迅速，它利用TCP/IP协议(Transmission Control Protocol Internet Protocol)，只需给出对方的IP地址，就可十分方便地把信息送到对方终端。但目前IP网络带宽较窄，还不能保证多媒体
17、通信业务所需的服务质量(QoS)。对于视频和音频传输，丢掉几个分组不会造成很大的问题，但窄带宽将导致视频画面有时清晰，有时模糊，甚至导致音频信息的中断。因此，要采用效率更高的压缩编码和协议来改善因特网中实时通信的质量。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视网络资源预留协议RSVP(Resource Reservation Protocol)对于用IP有限的带宽传送视频和音频以及其它实时多媒体信息非常重要。采用RSVP技术，通信双方在建立传输信息之前预留了足够的带宽，服务质量会得到较好的保证。目前，RSVP的资源预留功能已在一些厂商的路由
18、器和应用程序中实现。分类服务技术是解决IP网QoS问题的一种十分有效的方法。不同类别的信息对网络传输资源的要求是不同的，分类服务按业务类别将信息分给能充分保证其服务质量的网络传输资源。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视 解决质量问题的根本办法是拓宽网络带宽。现在美国正在积极研制下一代因特网NGI(Next Generation Internet)，其目标就是要拓宽网络带宽。8.2.5FCFC(Fiber Channel，光纤通道)技术是ANSI(American National Standards Institute，美国国家标准
19、协会)为网络和通道IO接口建立的一个标准集成。它支持HIPPI(High Performance Parallel Interface，高性能并行接口)、SCSI(Small Computer System Interface,小型计算机系统接口)、IP、ATM等多种高级协议。它的最大特点是将网络和设备的通信协议与传输物理介质隔离开。这样，多种协议可在西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视同一个物理连接上同时传送，高性能存储体和宽带网络使用单一IO接口，这使得系统的成本和复杂程度大大降低。光纤通道支持点到点(Links)、仲裁环(Arb
20、itrated Loop，AL)、交换式网络结构等多种拓扑结构。1.概述概述光纤通道是把设备连接到网络结构上的一种高速通道，它既具有单通道的特点，又具有网络的特点，它可以是连接两套设备的单条电缆，也可以是连接许多设备的交换机产生的网状结构。光纤通道的最大优点是速度快，它可以给计算机设备提供接近于专业设备处理速度的吞吐量。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视光纤通道与协议无关，它提供了一种在源设备(如计算机或磁盘阵列)的发送缓存器和目的设备的接收缓存器之间传送数据的方法，所以它是一种通用传输机制，适用范围广，可适合多种性价比的系统(从小
21、系统到超大型系统)，支持现有的IP、SCSI、ATM、HIPPI等多种协议。光纤通道规范定义的各种类型媒介支持的最大网络长度如表8-1所示。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视表表8-1FC中各种媒介支持的最大网络长度中各种媒介支持的最大网络长度西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视2.FC的结构的结构FC定义为多层结构，但是所分的层不能直接映射到OSI(Open System Interconnection，开放系统互连)模型的层上。FC的五层定义为：物理媒介和传输速率、编码
22、方式、帧协议和流控制、公共服务以及上级协议(ULP)接口。1)FC-0FC-0是物理层底层标准。FC-0层定义了连接的物理端口特性，包括介质和连接器(驱动器、接收机、发送机等)的物理特性、电气特性、光学特性、传输速率以及其它的一些连接端口特性。物理介质除表8-1所列的之外，还有UTP(Unshielded Twisted Pair，非屏蔽双绞线)，用于25西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视Mbs数据传输，距离可达50 m。光纤通道的数据误码率低于10-12,它具有严格的抖动容许规定和串行IO电路。2)FC-1(传输协议)FC-1根据
23、ANSI X3T11标准，规定了8 b10 b的编码、解码方式和传输协议，包括串行编码、解码规则，特殊字符和错误控制。这些10 b码字的游程长度等于或小于4 b且直流偏置最小，能为链路提供自校验能力和时钟恢复能力。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视3)FC-2(帧协议)FC-2层定义了传输机制，包括帧定位、帧头内容、使用规则以及流量控制等。光纤通道的数据帧长度可变，地址可扩展。用于传输数据的光纤通道的数据帧长度最多可达2 KB，因此非常适合于大容量数据的传输。帧头内容包括控制信息、源地址、目的地址、传输序列标识和交换设备等。64 B
24、可选帧头用于其它类型网络在光纤通道上传输时的协议映射。光纤通道依赖数据帧头的内容来引发操作，如把到达的数据发送到一个正确的缓冲区里。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视4)FC-3(公共服务)FC-3层提供高级特性的公共服务，即端口间的结构协议和流动控制，它定义了三种服务：条块化(Striping)、搜索组(Hunt Group)和多路播放(Broadcast Multicast)。条块化的目的是利用多个端口在多个连接上并行传输，这样，传输带宽能扩展到相应的倍数；搜索组用于多个端口去响应一个相同名字的地址；多路播放用于将一个信息传递到
25、多个目的地址。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视5)FC-4(ULP映射)FC-4层是光纤通道标准中定义的最高等级，它固定了光纤通道的各层跟高层协议(ULP)之间的映射关系以及与现行标准的应用接口。现行标准包括现有的所有通道标准和网络协议，如HIPPI、SCSI接口和IP、ATM等。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视3.FC的特点的特点局域网LAN是面向非连接的，是通过将地址信息打入包内，然后按规定线路发送的方式完成网络传输的。为了管理网络协议，这种网络型的互连方案需要较
26、大的软件开销。它一方面限制了系统带宽，另一方面造成了较大的延迟，不适合实时视/音频互连。此外，客户端对于服务器存储体的共享是需要通过服务器来进行的。而FC是宽带的、直接面向存储体的网络，在连接的设备之间，如计算机的处理器和外围设备之间，通道连接提供点到点的直接连接，或者提供交换的点到点连接。通道的作用是尽可能快地把数据从A点传送到B点。目的地的地址不仅是预先确定西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视的，而且两点之间是用实际线路连接起来的，数据除了去目的地之外不可能去其它任何地方。因此，数据分组中不需要携带任何地址和纠错信息，分组开销很小
27、。由于它们的点到点的性质和有限的处理要求，通道连接大多以硬件实现。其纠错过程简单，也由硬件完成。传统的以太网络连接是取决于寻址方案的多点连接，该寻址方案能保证数据到达正确的目的地。沿着某一条网络连接传输的各个数据分组必须包含一个地址，网络中的各个设备均根据该地址确定分组是否正确。网络连接一般都具有相对复杂的误码检测和纠错能力，分组前端必须包含地址和误码纠错信息，这就使得分组开销比单通道连接西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视高。另外，网络连接能够支持路由选择等功能，而简单的单通道不支持这些操作。光纤通道既具有单通道的特点，又具有网络的
28、特点，它是把设备连接到网络结构上的一条高速通道。光纤通道网络最简单的模型可以是连接两套设备的单条电缆，而复杂的模型可以是连接许多设备的一台交换机产生的网状结构。它根据不同情况实现特定的结构，以达到支持应用程序的目的。在任何情况下，就某个单光纤通道端口而言，无论网络结构多么复杂，它只负责工作站和网络结构之间的一条简单的点到点的连接，可以避免大流量数据传输时发生阻塞和冲突，非常适合高速和不间断视频数据流的传送。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视4.FC网的容量网的容量FC是一种高性能的基于光纤通道的互联标准，是专为台式工作站、海量存储子
29、系统、外围设备和主机系统之间双向点对点的串行数据通道而设计的，其传输速率比其它网络传输速率高很多，其标称数据传输率为1000 Mb/s。但由于系统管理开销，信息、硬件(网卡、交换机、集线器、硬盘阵列控制器等)设计水平等因素的影响，FC的实际数据率为100 Mb/s、200 Mb/s、400 Mb/s和800 Mb/s，若视频工作站的视频数据率为35 Mb/s，实际应用中连入FC的视频工作站数量不应超过20台。这是对于一个用户级(由一台交换机连接的结构中)的情况；对于多个用户级，西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视由多台交换机级联会大大
30、增加用户站点，但多台交换机的级联会引起信号在交换中的延迟，这是在搭建FC网络时需要特别小心的。就目前而言，高速Ultra SCSI硬盘的理论IO能力为40 MBs，实际上只能达到30 MB/s，甚至更低，而无压缩的视频流的数码率，在8 b时为20 MB/s，在10 b时为25 MB/s，所以硬盘阵列的IO能力限制了工作站点的数量。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视 8.3多媒体技术的应用多媒体技术的应用8.3.1会议电视会议电视1.概述概述会议电视(Video Conference)是利用通信网召开会议的通信方式。会议电视要传递与会
31、者的图像和声音，与会者对话时可以通过电视看到对方；会议电视还要传递文件、图片、图表、会议室气氛等各种静止的和活动的图像信息。会议电视使相隔几百、几千千米的与会者之间距离“缩短”，有一种亲临会场的感觉。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视会议电视减少了旅途时间，节约了大量的出差费用。一些紧急的如防汛、防灾等场合，需要迅速作出决策的会议利用会议电视可以争取时间，及时决策。会议电视的收费与使用时间成正比，这促使发言人要做好充分准备，压缩发言时间,提高效率。会议电视可以增加与会人数,更好地集思广益。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIV
32、ERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视2.会议电视系统的组成会议电视系统的组成会议电视系统由终端设备、传输设备、传输信道以及多点控制设备MCU(Multi-point Control Unit)等组成。1)终端设备会议电视终端设备有摄像机、话筒、计算机、传真机、监视器、会议电视编码器和解码器，如图8-2所示。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视图8-2会议电视端的设备配置西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视摄像机一般设特写摄像机、全景摄像机、文字和图片摄像机等。
33、图像切换器按会议进程选用不同摄像机的图像送出。话筒要选用方向性强并有平坦频率特性的。室内墙壁应进行吸音处理，避免声音反射引入的回音。喇叭与话筒之间的声音来回传递会引起啸叫，应设置回波消除器并调整喇叭与话筒的相对位置，以消除啸叫。监视器应选用大屏幕电视或投影电视，图像与实物之比为11，这样能获得临场感。会议电视编码器和解码器是终端设备中的关键设备。图8-3(a)是编码器方框图。来自切换器的模拟电视信号，经亮色分离后由模数(AD)转换电路转换为数字信号，西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视又经公共中间格式(CIF)转换，把电视信号转换成统
34、一的中间格式(352288)，再采用统一的H.261算法进行压缩。由于编码中采用了变长编码VLC技术，经压缩编码后的数据为不均匀的数据流，因此需要缓冲存储器对数据速率进行平滑。从缓存中读出的数据经过信道编码(纠错编码)可增强其抗干扰能力，然后被送入时分多路复用模块，并与经编码的语音以及来自其它数字设备(如计算机、传真机等)的数据信号，按照指定的时隙合成一路数字信号，再经接口电路形成标准的传输码形(如HDB3码(High Density Bipolar 3Zeros)，即3阶高密度双极性码)后，被送入信道发送。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和
35、交互式电视图8-3(b)是解码器方框图。解码器的工作过程与编码器相反。传输码经接口电路被恢复成非归零的时分多路信号以及供解码用的基本时钟信号，再经时分解复用之后，分为3个信号流进行进一步处理。其中的数据信号被送往专用的数字接收设备(计算机、传真机、电子黑板等)。声音信号被送往声音解码电路经数/模(DA)转换、功放送往音响设备。而图像信号经纠错解码电路之后，被送入缓存，转换成与编码器相同的数据流形式，经H.261解码、格式转换、DA转换后，在彩色监示器上显示出来。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视图8-3会议电视编码器和解码器方框图(
36、a)编码器；(b)解码器西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视2)多点控制方式会议电视的分会场一般相隔较远，分会场数目较多，这就构成了多点会议电视系统。多点会议电视系统的连接、控制方式有以下几种：(1)全耦合方式：所有各分会场之间相互用线路连接。当点数很多时，这种方式需要大量线路，很不经济。(2)图像合成方式：把所有会场图像汇集在一起合成为一幅图像传送到各终端，在各终端监视器上多画面显示所有会场图像。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视(3)图像请求方式：把所有图像集中于一个网
37、络节点，根据多点的请求，切换出所希望显示的图像。国外的会议电视常采用这种方式。(4)图文分配方式：通过卫星把某一发送点的图像分配到所有各点，利用卫星召开电视会议。由于采用面辐射方式，因此该方式最节省线路。(5)主席控制方式：不改变原来通信网络结构，线路连接、图像和声音的流向都由会议主席进行控制。这种方式不增加任何线路，但灵活性不够。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视3)多点会议电视网多点会议电视网中都需设置一个或多个MCU，用以完成各个会议点之间的信息交换和汇接作用。ITU-T有关多点会议电视的标准只允许采用两层级联的组网模型，这样
38、可以满足传输延时、语音图像同步以及网络控制的要求。图8-4就是一个二级星形会议电视网示意图。处在最上面一层的MCU1是主MCU，在它下面一层的MCU2、MCU3和MCU4是和它相连接的从MCU，它们都受控于MCU1。根据需要，网络内的会议电视终端可以连接在从MCU上，也可以连接在主MCU上。图中的终端是直接连接到MCU上的，实际上它们是通过各种通信网络连接到MCU上的。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视图8-4二级星形会议电视网示意图西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视3.
39、我国公用会议电视骨干网我国公用会议电视骨干网我国的公用会议电视骨干网采用二级星形结构，以北京为全网一级枢纽中心，以星形辐射形式与二级枢纽中心(即各大区中心沈阳、上海、南京、武汉、广州、西安、成都等地)的多点控制单元(MCU)相连接，各大区中心的MCU与本区内各省中心(即省会会场)相连，这样就构成了一个以北京为中心的全国会议电视骨干网。传输手段可以是现有的光缆、数字微波、数字卫星等。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视按我国开会的惯例，采取主席控制模式，即主席所在的主会场，可同时向所有分会场传递主会场的图像和声音，并通过MCU与任一分会
40、场对话，指挥汇接设备切换图像和声音。分会场发言需向主席申请，一旦被主席认可，该分会场的图像、语音便可以广播方式传送到其它各个会场。这种模式符合ITU-T的H.243标准。全国性会议电视网管中心设在一级枢纽中心，由中央多点管理系统(CMMS)及工作站组成。网管中心的主要功能是：显示各MCU状态；对MCU进行故障诊断；对每个MCU的计费进行统计；统计与会会场、会议时间、码速率；记录会议的有关事件。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视国家骨干网全部采用美国威泰视讯公司(VTEL公司，前CLI公司)的Radiance 9075型会议电视终端设
41、备，该设备有一套CLI专有的CTX、CTX Plus的编码算法，其图像清晰度高于H.261算法，同时还具备符合H.261建议的CIF、QCIF图像格式。国家骨干网的多点控制采用CLI公司的MCU，它具有12个2 Mb/s端口，符合H.200系列建议，具有全网的主席控制模式以及远端摄像的互控功能。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视4.三种实用的会议电视系统三种实用的会议电视系统符合H.320标准的ISDN网的会议电视业务已经进入实用。为了在计算机网以及PSTN网上组建会议电视系统，ITU-T于1995年推出了在LAN网上组建视听系统的
42、H.323系列建议，在ATM网组建视听系统的H.310系列建议，在PSTN网上进行视听通信的H.324系列建议。目前，H.320会议电视系统已占有相当大的比例，为了将H.320系统引入计算机网和ATM网，ITU-T又推出了H.321系列标准，在H.320的设备中增加了一个ATM适配器并连接到ATM网上。与此类似，可采用H.322建议将H.320系统适配入计算机LAN中。H.321和H.322实质上是将H.320系统的数据流重新组装为西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视ATM网和LAN可接收的数据流，起着一种网络之间适配器的作用，本质上
43、仍然是H.320系统。由于有关ATM的协议迟迟未完全推出，因而基于ATM的H.310系统至今也未得到推广使用，真正有发展前景的会议电视系统为基于ISDN的H.320、基于PSTN的H.324和基于IP的H.323三种，它们各自所包括的有关国际标准如表8-2所示。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视表表8-2三种实用的会议电视系统三种实用的会议电视系统 西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视8.3.2可视电话可视电话可视电话(Video Telephony)的通信信号包括语音信号
44、和图像信号，通话双方在对话过程中可以看到对方的图像，丰富了通信的内容。通话过程传送的是双方的头像，图像内容简单，对细节的要求可以适当降低。目前，发展可视电话的条件已经具备。国际标准ITU-T H.324描述了可视电话终端，它采用V.34调制解调器，数码率通常为28.8 kb/s，可通过公共电话交换网(PSTN)进行传送。我国现在的电话普及率已达80%，为可视电话的普及、互通创造了条件。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视1.H.324可视电话终端可视电话终端H.324可视电话终端如图8-5所示。图8-5H.324可视电话终端西安电子科
45、技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视H.324是一个框架型的建议，它包含一系列的建议，称之为H.324协议族。它全面规范了视/音频的压缩编/解码、多种媒体信息的复用、信道接口、控制信令等多项技术指标。H.324协议族包括以下协议：(1)G.723.1低速语音编/解码建议。它提供高效语音压缩编、解码，其速率为5.3 kb/s和6.3 kb/s两种。(2)G.729G.729A低速语音编/解码建议。它提供电话网质量的语音编码，8 kb/s编码速率。G.729A是G.729的简化版，和G.729兼容。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERS
46、ITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视(3)H.263H.261视频编/解码建议。它提供高效的活动图像压缩编/解码技术。(4)H.245通信控制协议。多媒体通信中，控制部分是整个系统的“司令部”，音频、视频、数据和复用部分都需要由它来统一协调。从通信的开始、呼叫、建立物理通路、建立逻辑通路、交换通信能力、判决主从关系到通信过程的控制、结束通信等操作都由它来控制完成。为了保证不同厂商产品的互通，有必要统一通信标准。ITU-T在1995年专门发布了用于多媒体通信的控制协议H.245，规定了终端消息的句法和语义以及通信开始时进行协商的操作过程。这些消息包括终端发送和接收的通信能力、接收西安电
47、子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视端的优先模式、逻辑信道的通知、控制和指示。(5)H.223信道复用协议。多媒体信息由多种不同媒体信息组成，多种媒体信息(包括视频、音频、数据和控制流)要同时传输，在发送端必须把它们复用成一个统一的数据流；在接收端要同步地、实时地把它解复用为多种媒体信息。H.223建议对低比特率多媒体通信中信息的帧结构、字结构、分组复用等作了明确规定，它适用于低比特率多媒体终端之间，低比特率多媒体终端与MCU之间的通信。这个复用协议还能对图像序列进行编号、误差检测和校正。(6)V.34调制解调器全双工通信协议。其通信速率可
48、达西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视28.8 kb/s或33.6 kb/s。(7)V.8建议。它规范了在PSTN上的数据通信的起始呼叫过程、可视电话和普通电话工作模式的转换。(8)T.120系列数据通道建议。这种极低比特率的视听系统的应用十分广泛，除可视电话外，还可用于远程监控、远程医疗、移动可视电话、多媒体电子邮件、视频游戏等。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视2.H.323可视电话可视电话ITU-T的H.323“基于分组交换的多媒体通信系统”是一个框架性的建议，包括终
49、端设备、视/音频和数据的传输、通信控制、网络接口等内容，还包括多点控制单元MCU、多点控制器MC、多点处理器MP、网关GW(Gate Way)和网闸GK(Gate Keeper)等设备。H.323系统的信息传播可以采用单播(Unicast)、多路单播(Multi-unicast)或多播(Multicast)的形式。H.323系统的终端结构如图8-6所示。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视图8-6H.323系统的终端结构示意图西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第8章多媒体技术和交互式电视H.323系统
50、使用实时传输协议RTP(Realtime Transport Protocol)和实时传输控制协议RTCP(Realtime Transport Control Protocol)。RTP提供同步和排序服务，适于传送如音频、视频等连续性数据，对网络引起的时延和差错有一定的自适应性。RTCP用于管理质量控制信息，例如监视延时和带宽。RTP不能确保数据的完整性，但能很好地处理定时的问题。在通信过程中，RTP对所传的每个分组盖上时间戳(Timestamp)。在接收端，解码器可根据时间戳重新建立定时关系。H.323中资源预留协议RSVP可以防止因网络超载而不能传递信息的情况发生，保证H.323终端有一
