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文檔簡介

會議電視技術基礎目錄會議電視概念發展歷史和趨勢系統結構框架協議音視頻技術傳輸線路會議電視產品相關技術會議電視概念-目錄基本概念功能場景應用模式用戶群會議電視概念-基本概念由來身處異地的人們,希望能象同在一間屋子一樣,方便的召開會議理解了這個由來,就能理解會議電視的精髓,以及這個系統的各種功能概念會議電視系統,為參與會議的人提供了一個虛擬的會議室,滿足象真實會議室一樣所需要的控制、聲音和圖象北京上海深圳巴黎虛擬會議室會議電視概念-功能從功能來看,會議電視有三大功能:1、音頻通信;2、視頻通信;3、數據通信;聲音圖像數據從應用來看,會議電視可以應用于下列場合:技術交流、教學培訓、例行會議、匯報工作、傳達精神、軍事指揮、現場直播、采訪新聞、遠程醫療、實時股評;會議電視概念-場景會議電視概念-應用模式點對點應用模式最常見的使用模式,主要用于私密性質的會議和個人溝通小容量多點會議模式比較常見的會議模式,主要用于小范圍的溝通大容量多點會議模式全省等的大網會議,可能分級組網,主要用于大型的宣傳、報告等方式的會議承載網承載網一級網二級網會議電視概念-用戶群會議電視的用戶群:電信運營商:電信、網通、移動、聯通、鐵通企業:如華為公司、各大酒店、會議中心;政府機關:各級政府、外交部國家部委:如電力、水利、氣象、公安、稅務局、郵政局、證券交易所等軍隊:如北京軍區、沈陽軍區、廣州軍區、湖南軍區等大學:如北大、清華、哈爾濱大學、鄭州大學等目錄會議電視概念發展歷史和趨勢系統結構框架協議音視頻技術傳輸線路會議電視產品相關技術發展歷史和趨勢發展歷史視音頻切換矩陣標準會議電視和MPEG會議電視承載網絡發展趨勢設備發展趨勢使用方式發展趨勢發展歷史和趨勢-發展歷史60年代初,模擬會議電視系統逐漸商用。60年代末期,在壓縮編碼技術推動下,由模擬系統轉向數字系統。80年代初期,非標2Mbit/s彩色數字會議電視系統推出。80年代末,CCITT(ITU-T前身)形成了H.200系列建議,規定了統一的視頻輸入輸出標準、算法標準、誤碼校驗標準及一系列互通的模式轉換標準,解決了不同廠商的設備互通問題,極大地推動了會議電視的發展。1990年CCITT發布了H.320標準,主要針對電路交換的窄帶ISDN網。1996年,IP網絡迅速發展成為一種主要的傳輸網絡,為了實現在IP網絡上開展視訊業務,ITU-T發布了H.323的視訊標準。2003年,發布了H.264標準和H.239標準。發展歷史和趨勢-視音頻切換矩陣X老的會議電視控制,仍有少量應用應用于本地會議電視網,如市到縣無MCU,終端點到點接入中心會場通過視音頻切換矩陣切換會場終端可以是模擬,也可以是數字的終端終端終端終端終端終端發展歷史和趨勢-標準和MPEG會議電視標準會議電視國內外主流的視訊設備都采用基于H系列的國際標準H系列標準主要是H.320系列和H.323系列接口主要是E1、V.35、ISDN、IPMPEGII會議電視主要是我國的中興、Devision等廠家自行開發的一套系統在國內外業界并未得到認可MPEG-II視訊系統不能提供許多在H系統下基本交互功能與標準H系統之間不能互通,只能模擬對接廣電領域比較認可MPEGII,因為電視節目通常是MPEGII傳輸;發展歷史和趨勢-承載網絡發展EverthingOverIP網絡資源利用率高,但帶寬不一定能保證專線仍繼續保留網絡資源利用率低,但帶寬絕對有保證,在部分專用網絡,仍需要國際間通常采用ISDN發展歷史和趨勢-設備發展終端設備的發展趨勢一體化、小型化、軟件化MCU設備的發展趨勢:在電信運營領域,向端口密集、多種接口、高可靠性方面發展;在企業領域,向小型化、接口單一、易于管理、價格便宜方向發展;告別工控機專用、集成、高可靠性的硬件設計嵌入式操作系統發展歷史和趨勢-使用方式發展電信局一手包辦方式承載網絡、MCU、終端、會場;各自建設方式MCU、終端、會場;公眾運營方式電信運營商提供承載網絡,提供MCU,用戶購買終端,使用自己的會場,象電話一樣提供會議電視業務;雙贏:電信運營商、用戶;目錄會議電視概念發展歷史和趨勢體系結構框架協議音視頻技術傳輸線路會議電視產品相關技術體系結構網絡結構終端會場交換和控制傳輸網絡運營系統體系結構-網絡結構傳輸網絡終端會場終端會場MCUGKGW運營支撐系統其它會議電視網絡體系結構-終端會場會議電視終端采集終端會場語音、視頻、數據、控制信息,送到MCU,從MCU接收從傳輸網絡傳入的語音、視頻、數據和控制信息,傳送到電視機、音箱等終端設備;會議室型和桌面型攝像機主攝像機拍攝與會人員輔助攝像機拍攝會場全景圖文攝像機拍攝具體的圖片或者文字;云臺包括云臺和云臺控制器,控制攝像機旋轉的設備;麥克風采集與會人員的發言,將語音數據傳輸到會議電視終端電視機接收從會議電視終端輸入的視頻信號并顯示出來;音箱、工放接收從會議電視終端輸入的語音信號并播放出來體系結構-交換和控制MCUMC,多點控制MP,多點處理1個MC,多個MP會議電視核心設備;GK實現地址轉換、接入控制、帶寬控制等;H.323特有,320無GW用于實現H.320會議電視系統和H.323會議電視系統之間的轉換體系結構-傳輸網絡E1V35ISDNIPATMFR詳細介紹可參考后面的傳輸線路部分體系結構-運營支撐網管業務預約認證/計費資源管理目錄會議電視概念發展歷史和趨勢體系結構框架協議音視頻技術傳輸線路會議電視產品相關技術框架協議總介H.320協議體系H.323協議體系框架協議-總介線路類型:ISDN、E1、V35、DDN等電路線路。技術成熟,專網專用。是對于安全保障敏感的行業的首選。在圖像質量、穩定性等方面都有所保證。但是難以充分利用當前網絡資源,且建設和使用費用較為昂貴。

線路類型:LAN、ADSL等IP線路,技術正在迅猛發展。一網多用,使用的費用低廉,系統要求比較簡略,并且在操作、互動、以及市場價格方面都具有優勢,所以其發展十分迅速。但是由于IP網絡本身QoS沒有得到完全解決,系統穩定性較差。視訊系統H.323體系H.320體系框架協議-總介框架協議-H.320協議體系體系圖協議簡介終端MCU會議建立和控制框架協議-H.320協議體系-體系圖框架協議-H.320協議體系-協議簡介語音編解碼:G.711G.722G.728視頻編解碼:H.261H.263攝像機控制:H.281組解幀(音、視、數、控復用幀):H.221信令指示:H.230會議協商及控制:H.242H.243數據會議:T.120框架協議-H.320協議體系-協議簡介H.221此建議規定了會議電視中語音、視頻、數據和控制信號一起復用傳輸時的順序和幀結構,規定了單路B(64k)、多路B(2~6×64k)、H0(384k)、H11(4×384k)、H12(5×384k)的幀結構H.230此建議規定了幀同步控制(C)和指示(I)信號的標準,C&I被H.243用來實現會議控制,同時C&I在H.221的BAS(比特率分配信號)位傳送;H.231此建議規定了有關視頻、音頻、信道接口、數據時鐘以及MCU的最大端口數等接口標準,還規定3種切換方式。?H.242此建議規定終端之間直接通信時的控制標準,按照此建議,終端之間進行約定、協商、完成握手協議后,便可開始通信;H.243多點之間通過MCU實現控制的標準,定義了有MCU情況下的呼叫建立過程框架協議-H.320協議體系-協議簡介H.281此建議規定了攝像機的遠端控制協議,定義了攝像機控制的各個要素及字段格式;H.224低速數據傳輸協議,在H.320上數據傳輸能力很弱,H.224規定了在H.221幀結構的低速數據(LSD)信道、高速數據

(HSD)信道、多層協議(MLP)信道的控制,從而實現數據傳輸,包括H.281的控制數據傳輸;框架協議-H.320協議體系-終端框架協議-H.320協議體系-MCU框架協議-H.320協議體系-會議建立和控制呼叫建立會議建立會議控制結束會議會議流程框架協議-H.320協議體系-會議建立和控制呼叫建立通信之前,需要建立起終端與MCU之間的連接,即呼叫建立專線,固定連接,不需要建立呼叫,終端與MCU之間保持固定連接,始終在線非固定連接,通過交換網連接網管系統帶外呼叫,需要一個包括通信網在內的會議網管系統PSTN帶外呼叫(應該需要一個額外的控制系統)E1接口信令呼叫ISDN呼叫框架協議-H.320協議體系-會議建立和控制會議建立主MCU連接從MCU,同MCU連接終端從MCU連接終端,同主MCU連接終端終端1終端2終端3MCU1、發送指定會議速率的SCM給終端2、終端調整自己的SCM參數4、終端接收MCC后調節輸出傳輸速率,使它等于輸入傳輸速率3、MCC信令(多點會議命令),指示建立會議5、發送MIZ(多點零通信指示)給終端6、MCU在相應端口搜索輸入信號幀和復幀定位,存儲第一個終端能力,指定終端序號7、發送指定會議速率的SCM給終端9、MCC信令(多點會議命令),指示建立會議8、終端調整自己的SCM參數10、終端接收MCC后調節輸出傳輸速率,使它等于輸入傳輸速率11、MCU在相應端口搜索輸入信號幀和復幀定位,存儲第二個終端能力,指定終端序號12、發送Cancel-MIZ給終端113、連接過程同前兩個終端14、發送VCU給終端215、將終端2的視頻發送給終端3框架協議-H.320協議體系-會議建立和控制會議控制完成了會議建立后,進入正常的會議進行階段,此階段,可按照與會者愿望進行各種方式的控制,包括:語音控制MCU將輸入的各路語音信號相比較,選處最響亮語音的發言人,將他的圖像廣播到其它會場;主席控制終端申請擔當主席主席發言,其余會場收看主席會場,主席會場可靈活觀看主席會場指定某分會場發言,其它會場收看該分會場,主席會場可靈活觀看演講人控制演講人發言,其它會場為聽眾,觀看演講人會場圖像終端會場按照預定順序發言,一個演講人發言完,另一個接著發言發言也可不預定順序,而是及時申請導演控制帶外控制,不通過由信令進行控制,而是由網管系統來決定哪個終端發言框架協議-H.320協議體系-會議建立和控制結束會議MCU或主席終端可以發送CCK命令以結束會議所有終端和MCU恢復到初始呼叫模式或初始連接模式任何一個終端未經主MCU或主席終端同意,不得擅自退出通信中斷或者其它故障導致退出,系統使用一種故障恢復模式重新建立連接,如強制O模式框架協議-H.323協議體系體系圖協議簡介RASH.225H.245RTP/RTCP終端MCU會議建立和控制框架協議-H.323協議體系-體系圖框架協議-H.323協議體系-協議簡介H.323:

協議框架,描述以下協議如何協同工作H.225:

定義呼叫信令(Q.931)以及節點和GK(RAS)之間的通信H.245:

會議控制協議,用于能力和媒體控制RTP/RTCP:

實時傳輸協議,用來傳輸視、音頻流T.120系列:如何召開數據會議H.239:雙流H.283:遠程攝像機控制框架協議-H.323協議體系-RAS利用H.225.0消息來執行在端點和關守之間的注冊、接入、帶寬改變、狀態、以及脫離過程。關守發現手工配置自動發現:廣播GRQ,獲得回應端點注冊(RRQ/RCF/RRJ、URQ/UCF/URJ)端點定位(LRQ/LCF)接入、帶寬改變、狀態和脫離(ARQ、ACF、BRQ)接入令牌:用于呼叫中正確的路由交替關守過程:多個關守的更替使用信息報告:收集和報告呼叫使用信息,可用于計費呼叫信用能力:端點可從關守獲得信用能力(如金額等),從而限制呼叫時間交替傳輸地址:用于確認呼叫信令的傳輸協議框架協議-H.323協議體系-H.225H.225定義了H.323協議體系中的呼叫信令,在端點間建立起H.245控制信道;主要以Q.931為基礎,但去掉了Q.931的很多信令和規程;呼叫建立消息Setup、Alerting、Connect、Setup、Acknowledge、CallProceeding、Progress呼叫清除ReleaseComplete其它消息Status、Statusinguiry、Infomation、Notify、Facility、UserInformation框架協議-H.323協議體系-H.225端點直接呼叫信令框架協議-H.323協議體系-H.225網守路由呼叫信令,網守選擇直接呼叫框架協議-H.323協議體系-H.225網守路由呼叫信令,網守選擇網守路由呼叫框架協議-H.323協議體系-H.245在H.323協議體系中,H.245作為控制協議,用于控制通信信道的建立、維護和釋放;能力交換邏輯信道信令過程接收方關閉邏輯信道過程主從確定過程往返視延確定環路維護框架協議-H.323協議體系-H.245呼叫過程框架協議-H.323協議體系-H.245呼叫過程框架協議-H.323協議體系-H.245呼叫過程框架協議-H.323協議體系-RTP/RTCP實時音頻和視頻編碼信號均封裝在RTP協議分組中,以提供定時信息和數據報序號,供接收端重組信號。RTCP協議提供QoS監視功能,它是RTP協議的一部分。RTCP只是提供了實時應用的適配功能和質量監視手段,并不提供機制保證信號的及時傳送,也不能確保QoS。框架協議-H.323協議體系-終端框架協議-H.323協議體系-MCU終端終端終端傳輸網絡H.225層語音編解碼混音圖象交換圖象編解碼多畫面組合數據處理控制單元(H.225,H.245,RAS)MCU框架協議-H.323協議體系-會議建立和控制呼叫建立有GK,在有GK的情況下,會議終端和MCU都向GK注冊,再通過H.225建立呼叫;直接通過H.225建立呼叫,前面已經介紹會議建立通過H.225,終端和MCU之間實現會議的建立;create——建立一個新的會議join——加入到一個現有的會議invite——邀請一個新的端點加入到一個現有的會議capability-negotiation——為隨后的H.332會議的協商能力callIndependentSupplementaryService——傳輸增補服務APDU框架協議-H.323協議體系-會議建立和控制會議控制申請主席申請發言主席終端指定發言瀏覽終端會場框架協議-H.323協議體系-會議建立和控制H.245H.230含義TerminalListRequestTCU提取當前會議中終端編號表TerminalListResponseasequenceofterminalNumbersTCU的響應,一系列終端號MakeMeChairCCA申請成為主席MakeMeChairResponseCIT申請主席的響應,返回主席控制指示令牌DropTerminalCCD撤除終端,主席終端撤除其它終端的連接TerminalDropRejectCIR主控釋放/拒絕指示RequestTerminalIDTCP終端發起,詢問終端(自己or他人)的IDMCTerminalIDResponseTIPMC響應終端ID詢問EnterH.243PasswordRequestTCS1進入H.243的密碼請求PasswordResponseIIS密碼響應EnterH.243TerminalIDRequestTCS2/TCI進入H.243的終端ID請求TerminalIDResponseIIS終端ID響應EnterH.243ConferenceIDRequestTCS3進入H.243的會議ID請求ConferenceIDResponseIIS會議ID響應VideoCommandRejectVCR視頻釋放/拒絕命令EnterExtensionAddressRequestTCS4進入擴展(分機)地址請求ExtensionAddressResponseIIS擴展(分機)地址響應H.245/H.230會議控制指令對照框架協議-H.323協議體系-會議建立和控制H.245/H.230會議控制指令對照目錄會議電視概念發展歷史和趨勢系統結構框架協議音視頻技術傳輸線路會議電視產品相關技術音視頻技術編解碼基本原理壓縮基本原理音頻技術視頻技術音視頻技術-編解碼基本原理模擬信號要在網絡上傳輸,必須轉換為數字信號,此轉換就是編碼采樣從模擬信號到數字信號,第一步就是采樣;采樣頻率決定了信號所能恢復的最高頻度(采樣頻率的1/2),比如CD的最高頻率是22khz,則采樣頻率應該是44khz話音的采樣頻率一般是8khz;量化采樣之后,需要對每個樣點的幅度進行量化;量化位數越多,則樣點的原幅度值與量化后的值越接近,但量化后的數據需要的存儲空間和消耗的帶寬越大;話音的量化位一般是8,共256級;編碼根據量化位數,將采樣后的信號電平幅值轉換為離散的二進制碼;音視頻技術-壓縮-冗余空間冗余同一幀圖片,各象素之間有很大相關性,產生冗余時間冗余相鄰圖片之間,有很大相關性,產生冗余統計冗余一幀圖片,可能很多象素之間的數值是相等的,同時離散的象素有不同的概率;人體感觀帶來冗余人耳只能聽到一定范圍內人眼所觀察到的亮度和色彩變化有一定的范圍;音視頻技術-壓縮-壓縮的概念模擬信號經采樣編碼后轉換為數字信號,但轉換后的數據量很大,帶來的資源消耗過大,需要壓縮;壓縮分為有損壓縮和無損壓縮,壓縮越大,存儲和帶寬占用越小,但失真越大;壓縮的可能性:數據中存在大量冗余,如語音各樣點之間相關性很強;人體感觀對某些數據是不敏感的,可以忽略;音視頻技術-壓縮-壓縮基本方法預測編碼去除相鄰像素之間的冗余度,差分脈碼調制(簡稱DPCM)是它的一種基本方法變換編碼也是一種降低信源空間冗余度的壓縮方法,通常使用離散余弦變換(DCT);量化將DPCM/DCT等中傳遞的參數進一步量化,所得到的數據率比對原圖像量化要低,實現好的壓縮效果;熵編碼旨在去除信源的統計冗余信息,霍夫曼編碼是最常見的熵編碼方法,霍夫曼碼的基本思想是對出現概率較大的符號(電平)取較短的碼,而對概率較小的符號則取較長的碼具有運動補償的幀間預測編碼序列圖像的運動估值消除序列圖像在時間上的冗余塊匹配方法將圖像劃分成許多方塊,并認為每個子塊中所有像素的位移量都相同對于第k幀中的每一子塊,在第K-1幀中找到與其最相似的子塊,稱為匹配快判斷兩個子塊匹配最常用的準則是求幀間亮度差的絕對值的均值MAD,當MAD最小時,表示兩個子塊匹配象素遞歸法以象素為準進行遞歸的運動估計,而不是塊幀間預測編碼不直接傳送當前幀(k幀)的像素值x,而是傳送x與前一幀的對應像素x'之間的差值音視頻技術-音頻技術-音頻指標頻寬/頻響:音頻信號頻帶越寬,所包含音頻信號分量越豐富,音質越好動態范圍:動態范圍越大,信號強度的相對變化范圍越大,音響效果越好信噪比:信噪比SNR(SignaltoNoiseRatio)是有用信號與噪聲之比的簡稱。信噪比越大,聲音質量越好音質效果AM廣播FM廣播數字電話CD-DA動態范圍(dB)406050100人耳的聽音范圍是20Hz~20KHz,低于20Hz叫次聲波,高于20KHz的叫超聲波音視頻技術-音頻技術-關鍵技術AGC自動增益補償(AutomaticGainControl)AGC可以自動調麥克風的收音量,使與會者收到一定的音量水平,不會因發言者與麥克風的距離改變時,聲音有忽大忽小聲的缺點。ANS自動背景噪音抑制(AutomaticNoiseSuppression)ANS可探測出背景固定頻率的雜音并消除背景噪音,例如:風扇、空調聲自動濾除,呈現出與會者清晰的聲音。AEC回聲消除器(AcousticEchoChancellor)AEC是對揚聲器信號與由它產生的多路徑回聲的相關性為基礎,建立遠端信號的語音模型,利用它對回聲進行估計,并不斷地修改濾波器的系數,使得估計值更加逼近真實的回聲。然后,將回聲估計值從話筒的輸入信號中減去,從而達到消除回聲的目的AEC還將話筒的輸入與揚聲器過去的值相比較,從而消除延長延遲的多次反射的聲學回聲,根椐存儲器存放的過去的揚聲器的輸出值的多少,AEC可以消除各種延遲的回聲。音視頻技術-音頻技術-編解碼算法比較比特率:編碼之后的碼流速率,64kbit/S意味著1s的語音需要占用64kbit帶寬MOS:MeanOpinionScore,MOS,一種語音質量主觀測評的指標,收聽測評者的一般或平均意見得分,5分是非常好,1分是差復雜性:是指算法復雜度,越復雜,對運算器性能要求越高,編解碼時間越長時延:因編碼帶來的時間延遲;音視頻技術-視頻技術-顏色空間顏色空間包括顏色和亮度RGB:用三色RGB來表示顏色,其它顏色通過RGB的比例混合來得到;YCbCr(YUV):Y表示亮度,Y=krR+kgG+kbB,ITU-R的BT.601決議定義了kb=0.114,kr=0.299,kg=1-kb-krCb=B-Y,Cr=R-Y,Cg=G-YCb+Cr+Cg是一個常數,因此只需要傳送Y和Cb、Cr;因為人類視覺系統對于亮度更敏感,因此Cb和Cr的分辨率可以比Y低,這就減少了表示圖像的數據量YCbCr采樣格式,4:2:2表示每個宏塊中,有4個亮度值Y,有兩個Cb和Cr采樣音視頻技術-視頻技術-視頻幀格式為了便于不同系統之間視頻互通,定義了中間格式:音視頻技術-視頻技術-電視廣播制術PAL分辨率720*576,25幀/秒電視掃描線為625線奇場在前,偶場在后24比特的色彩位深畫面的寬高比為4:3用于中國、歐洲等國家和地區NTSC分辨率760*480,30幀/秒電視掃描線為525線偶場在前,奇場在后24比特的色彩位深畫面的寬高比為4:3用于美、日等國家和地區音視頻技術-視頻技術-關鍵技術視頻前處理技術處理過程關鍵:濾波視頻信號在存儲、傳輸過程中會受到噪聲的干擾噪聲增加了輸入端的信息量,且圖象的相關性減弱,嚴重影響壓縮編碼性能噪聲通常會產生圖像的不平滑,如脈沖噪聲、椒鹽噪聲利用這些突發的不平滑,可以實現濾波中值濾波:基本思想是用鄰域中亮度的中值代替圖像的當前點模擬視頻信號數字化亮度和色度信號分離濾波去噪轉換成中間格式音視頻技術-視頻技術-關鍵技術視頻后處理技術視頻壓縮編碼,在追求碼率的同時會帶來失真,包括:塊效應圖像表現一塊一塊的,不平滑基于DCT變換編碼中最明顯DCT中以塊為壓縮對象,塊內變化小,如果一個區域內亮度突很大,則導致相鄰塊之間亮度有突變振鈴效應圖像邊緣處有亮點或者模糊點出現在所有頻域量化壓縮中高頻分量粗糙量化或者丟失模糊效應圖像模糊所有失真編碼中都會出現高頻信息丟失所導致紋理失真變化不大的一些細節紋理丟失了基于模型的編碼中比較明顯,變化編碼中很少中頻分量保真度丟失所導致閃爍運動圖像中相鄰圖片之間不平滑、變換較大導致閃爍,表現為背景噪聲在運動圖象壓縮中,由于率控制的作用,不同的碼率可以分配給不同的幀甚至同一幀的不同區域鄰近幀的不同量化級也可造成閃爍音視頻技術-視頻技術-關鍵技術視頻后處理技術DCT快速算法基于DCT變換的圖像壓縮技術計算量較大,因此需要采用快速算法運動估計算法基于運動估計和運動補償的圖像壓縮技術計算量較大,因此需要采用快速算法碼率控制策略可變長編碼,每幀編出的碼字數是不同的要使碼流在恒速信道上傳輸需增設傳輸緩存器,以使輸出碼流速率恒定傳輸緩存器控制方法和自適應量化策略對系統非常關鍵抗誤碼技術對編碼器要求如下技術:前向糾錯編碼FEC;INTRA編碼;分層編碼;分段獨立解碼模式(ISD);數據分片編碼(DPS)對解碼器要求采用如下技術:重新同步;糾錯處理;誤碼掩藏處理音視頻技術-視頻技術-H.261H.261是最早出現的視頻編碼建議采用的算法結合了可減少時間冗余的幀間預測和可減少空間冗余的DCT變換的混合編碼方法輸出碼率是p×64kbit/sp取值較小時,只能傳清晰度不太高的圖像,適合于面對面的電視電話p取值較大時(如p>6),可以傳輸清晰度較好的會議電視圖像主要針對ISDN電話線的視頻會議,可視電話等ISDN的基本速率為64kbps,可以使用多路復用(p×64kbps)圖像幀類型為CCIR601CIF(352×288)和QCIF(176×144),信號色度格式4:2:0兩種幀編碼類型:幀內編碼Intraframes(I-frames)和幀間編碼Interframes(P-frames)宏塊(macroblock)為原始圖像里16×16像素區域。

在4:2:0格式中,一個宏塊對應4個亮度塊(Yblock),1個Cr塊,1個Cb塊(Crblock&Cbblock,子采樣后的色度信號塊)音視頻技術-視頻技術-H.263H.263基本思想是基于ITU-T的H.261標準編碼器有運動補償能力,并有一些功能、編碼方法選項與采用全象素精度和一個環形濾波器的H.261標準的運動補償比較,H.263標準采用了半象素精度位移估值為了改善性能,包含4個可選的編碼方案:非限制運動矢量,先進預測模式,PB幀模式和基于語法的算術編碼對原有標準的修訂和改進,包括圖像格式、總開銷和減少方塊效應等H.263+在H.263的基礎上實施了許多改進能更好的提高恢復圖像的質量和壓縮性能允許使用更多的圖像格式、圖像形狀和時鐘頻率圖像大小、形狀和時鐘頻率可以在H.263+的比特流中給出另一個重要改進是采用可放縮性,它能提高視頻信息在易出錯、數據丟失或不同環境中的傳輸正確率,進一步限制圖像分段時的相互依賴性,減少誤差積累音視頻技術-視頻技術-H.264-由來ITU-T組織制定了H.26x系列標準,定位和主要應用是實時視頻通信,比如視頻會議、可視電話等;ISO組織制定了MPEG-x系列標準,定位和主要應用是視頻存儲(DVD)、視頻廣播和視頻流媒體(如基于Internet、DSL的視頻,無線視頻等等)。基于標準的初始定位,MPEG系列標準本身對實時性要求并不高,少數設備商將其用于視頻通信,本身就是不合理的設計,使得為了獲得好的視頻效果,必須提供很大的帶寬;ITU-T和ISO共同推出了H.264標準,ITU-T命名為H.264,而ISO命名為MPEG4/AVC,定位于整個視頻應用領域;兩大標準組織合力,定義了視頻編解碼的方向!音視頻技術-視頻技術-H.264-技術亮點分層設計VCL包括基于塊的運動補償混合編碼和一些新特性沒有把前處理和后處理等功能包括在草案中,這樣可以增加標準的靈活性NAL使用下層網絡的分段格式來封裝數據,包括組幀、邏輯信道的信令、定時信息的利用或序列結束信號等VCLNAL頭部段結構載荷(VCL)VideoCodingLayer,視頻編碼層負責高效的視頻內容表示NetworkAbstractionLayer,網絡提取層負責以網絡所要求的恰當的方式對數據進行打包和傳送基于分組格式的接口音視頻技術-視頻技術-H.264-技術亮點高精度多模式運動估計像素精度更高1/4或1/8像素精度的運動矢量更強的濾波能力1/4像素精度時可使用6抽頭濾波器1/8像素精度使用更為復雜的8抽頭的濾波器“增強”內插濾波器來提高預測的效果宏塊細分一個宏塊(MB)可以按被分為不同的子塊,形成7種不同模式的塊尺寸,更切合圖像中實際運動物體的形狀,大大提高了運動估計的精確程度多幀參考允許編碼器使用多于一幀的先前幀用于運動估計,編碼器將選擇對每個目標宏塊能給出更好的預測幀音視頻技術-視頻技術-H.264-技術亮點4×4塊的整數變換對殘差采用基于塊的變換編碼,但變換是整數操作而不是實數運算變換的單位是4×4塊,而不是以往常用的8×8塊變換塊的尺寸縮小,運動物體的劃分更精確,這樣,不但變換計算量比較小,而且在運動物體邊緣處的銜接誤差也大為減小提高碼率控制的能力,量化步長的變化的幅度控制在12.5%左右,而不是以不變的增幅變化為了強調彩色的逼真性,對色度系數采用了較小量化步長音視頻技術-視頻技術-H.264-技術亮點UVLC(統一的可變長編碼)UVLC使用一個長度無限的碼字集設計結構非常有規則用相同的碼表可以對不同的對象進行編碼很容易產生一個碼字解碼器也很容易地識別碼字的前綴UVLC在發生比特錯誤時能快速獲得重同步音視頻技術-視頻技術-H.264-技術亮點幀內預測相對其它標準的幀間預測,采用幀內預測每個塊4×4大小每個像素都可用所在塊的左上角的17個已編碼的像素的不同加權和來預測在空間域上進行的預測編碼算法,可以除去相鄰塊之間的空間冗余度,取得更為有效的壓縮音視頻技術-視頻技術-H.264-技術亮點面向IP和無線環境為了抵御傳輸差錯,H.264視頻流中的時間同步可以通過采用幀內圖像刷新來完成,空間同步由條結構編碼(slicestructuredcoding)來支持為了便于誤碼以后的再同步,在一幅圖像的視頻數據中還提供了一定的重同步點幀內宏塊刷新和多參考宏塊允許編碼器在決定宏塊模式的時候不僅可以考慮編碼效率,還可以考慮傳輸信道的特性利用數據分割的方法來應對信道碼率的變化在編碼器中生成具有不同優先級的視頻數據以支持網絡中的服務質量QoS將每幀數據的按其重要性分為幾部分,這樣允許在緩沖區溢出時丟棄不太重要的信息在無線通信的應用中,我們可以通過改變每一幀的量化精度或空間/時間分辨率來支持無線信道的大比特率變化音視頻技術-視頻技術-編解碼算法比較比較的壓縮算法中,MPEG-2性能最低,H.263、MPEG-4性能較高,H.264性能最高;性能差異大小通過圖示可直觀看出,其中一個典型值為:2.5Mbits/s的MPEG-2質量,

相當于2.0Mbits/s的H.263質量,

相當于1.2Mbits/s的H.264質量并且隨著今后實現優化性工作做得更好,其壓縮性能方面的優勢將更為突出H.264在比特率上減少的程度CodecMPEG-4H.263MPEG-2H.26439%49%64%MPEG-4——17%43%H.263————31%目錄會議電視概念發展歷史和趨勢系統結構會議電視框架協議音視頻技術傳輸線路會議電視產品相關技術傳輸線路-承載網絡種類E1線路2.048M的鏈路,采用PCM編碼ISDN線路綜合業務數字網,從IDN發展而成V.35線路利用模擬信道進行數據傳輸IP線路分為:局域網、城域網和廣域網。傳輸線路-E1線路介紹一個E1的幀長為256個bit,分為32個時隙,一個時隙為8個bit

每秒有8k個E1的幀通過接口,即8K*256=2048kbps

每個時隙在E1幀中占8bit,8*8k=64k,即一條E1中含有32個64KTS0主要用于傳送幀定位信號(FAS)、CRC-4(循環冗余校驗)和對端告警指示,TS16主要傳送隨路信令(CAS)、復幀定

位信號和復幀對端告警指示,TS1至TS15和TS17至TS31共30個時隙傳送話音或數據

等信息線路接口:1)非平衡的75

ohm,BNC接口,1個輸入1個輸出2)平衡的120

ohm2種接口,RJ45接口傳輸線路-ISDN線路介紹將電話、傳真、數據、圖像等多種業務綜合在一個統一的數字網絡中進行傳輸和處理使用pri(30B+D)和bri(2B+D)的接口實現端到端的數字連接,國內一般是BRIB信道一般用來傳輸話音、數據和圖像,64kD信道用來傳輸信令或分組信息,64Kbps(PRI)或16Kbps(BRI)

由于采用端到端的數字傳輸,傳輸質量明顯較高會議電視終端ISDN物理接口通常為S/T接口,RJ45*2;與局端ISDN設備之間通常還需要NT1設備,此設備連接用戶設備與局端設備,與局端設備之間為U接口為RJ11,,用戶端接口包括S/T接口(2個RJ45)和模擬接口(RJ11);傳輸線路-V35線路介紹衛星傳輸系統覆蓋地域廣,施工量少,是其它傳輸系統無法替代的具有機動性,是軍隊國防部門通信的重要手段小口徑地面站也是偏遠地區的主要通信手段V35是一種同步數據接口,有DTE和DCE兩種工作模式;工作速率:N*64K,N<=32;物理接口:多種,如DB-25,如DB-50(34針接頭)傳輸線路-IP線路介紹IP線路接口:RJ45,FE10/100M自適應路由器:核心路由器、邊緣路由器、接入路由器交換機:三層交換機、二層交換機、廠家HUB:不推薦采用防火墻:企業防火墻、個人防火墻、端口傳輸網:ADSL、專線、衛星、幀中繼傳輸線路-視訊對IP網絡的要求帶寬:實際帶寬=會議帶寬×(1.3~1.5)丟包率: <1%延時: <200ms抖動: <50msQos保障目錄會議電視概念發展歷史和趨勢系統結構會議電視框架協議音視頻技術傳輸線路會議電視產品相關技術會議電視產品MCU終端GKGW會議電視產品-MCU-功能MCU功能: 音頻混合 視頻交換 數據處理 會議控制會議電視產品-MCU-原理MC多點控制單元,完成與會議電視終端之間控制信息的交互;MP多點處理單元,完成會議電視體系中音、視頻和數據的相關處理MCMPMPMP…會議電視產品-MCU-原理音頻混合在真實地會議室中,與會者總是能聽到所有人的聲音,同時在聲音很多時,人耳也只是聽到聲音比較大的;會議電視系統中對聲音的處理模仿真實的會議室,對所有的聲音進行解碼,混音合成,編碼,發送給與會者,同時執行以下混音策略:1、通常只對聲音很大的幾路進行混音,以免聲音嘈雜2、可以控制聲音不發送到某路終端;3、可以控制不處理從某路終端接收的聲音;會議電視產品-MCU-原理視頻處理1、視頻交換一般情況下,將指定會場畫面直接廣播發送到所有的終端;2、速率協議適配在編解碼協議、速率不同時,先將指定畫面解碼,重新按照終端所支持的速率、協議編碼后再發送出去3、多畫面在需要多畫面時,對多路視頻進行解碼,按配置生成多畫面,編碼后發送給所有終端會議電視產品-MCU-原理數據處理1、傳統的數據處理是通過T.120數據服務器的,MCU分流出數據后,送給數據服務器,并接收數據服務器過來的數據,編碼后發送到終端;2、現在的數據處理有兩種方式:1)雙流H.239的出現,支持同時傳輸2路視頻流,通常用其中1路來承載數據,配合終端的XGA輸入輸出,實現極佳的數據效果;對MCU來說,是將其作為一路視頻流來處理的,實現視頻交換;2)幀插入不單獨占用雙流中的任何一個通道,而是以一定的格式插入到其中一個視頻通道中,因為膠片傳輸速率較低,因此通過這種方式是可行的,但這種方式傳輸動畫效果較差。會議電視產品-MCU-原理會議控制會議控制是指通過信令交互,確定視頻切換的方式和控制權,包括:主席控制語音控制發言人控制等前面已經介紹,我司另有更強大的控制功能,在產品培訓中將會介紹到。MCU會議電視產品-MCU-接口E1ISDNV35IP接口詳細介紹參考前面傳輸線路部分;會議電視產品-終端-功能傳輸網絡會議電視產品-終端-功能上行方向:1、采集終端語音、數據、視頻信號;2、編碼發送到傳輸網絡;下行方向:1、接收從傳輸網絡輸入的語音、數據、視頻信號;2、分發、解碼、輸出到相應終端,將聲音、視頻信號播放出來;會議控制會議電視產品-終端-原理視頻編碼語音編碼解碼過程類似,稍有差異A/D圖像格式轉換編碼攝像機4:2:2YUVCCIR601CIF/QCIF字幕疊加A/D編碼前端處理麥克風回聲抵消音量控制時延調整唇音同步協議選擇會議電視產品-終端-接口網絡接口各種線路物理接口,E1、V.35、ISDN、IP,參考傳輸線路部分的介紹會議電視產品-終端-接口音頻接口1)音頻輸入麥克風-卡龍頭調音臺-RCAVCR音頻輸入-RCA2)音頻輸出主輸出-RCA(左右聲道)輔助輸出-RCAVCR輸出-RCA會議電視產品-終端-接口視頻接口1、輸入主攝像機(內置或者外置)-S-Video文本攝像機-S-Video或者CVBS(RCA)輔助攝像機-CVBS(RCA)VCR-CVBS(RCA)

2、輸出主監視器-S-Video輔助監視器-CVBS(RCA)VCR-CVBS(RCA)會議電視產品-終端-接口數據接口-VGA(800*600)-XGA(1024*768)-SXGA(1280*1024)會議電視產品-終端-接口概念解釋1、RCAReducedComponentArchitecture,蓮花插頭,被廣泛使用在各種音頻、視頻接口中。2、CVBS復合視頻信號,多為RCA接口,將亮度信號和色度信號采用頻譜間置方法復合在一起,被廣泛應用于各種視頻接口的模擬信號;3、S-Video俗稱S端子;4、VGA被廣泛應用在計算機顯示器的接口,傳輸RGB三色信號;詳細可參考:會議電視產品-GK-功能節點注冊-在有GK時,終端和MCU需要都注冊到GK來;-GK實現節點的注冊和管理;號碼或名稱解析-用戶呼叫對方的IP地址是很麻煩的,如果呼叫一個號碼或者名稱則簡單-GK實現號碼、名稱等和IP地址之間的轉換呼叫管理-GK處理對節點的呼叫接入請求進行管理,可根據節點的帶寬、屬性等條件,判斷是否允許該節點進行呼叫或接收呼叫,GK可斷開節點的呼叫帶寬管理-GK可以限定指定節點或網段的呼叫帶寬上限,避免呼叫帶寬超出網絡承受能力,保護正在使用業務的QoS區域管理-將部分用戶作為一個區域來管理-提供類似黑名單、白名單的網段注冊限制功能,運營商可以有選擇的允許或禁止某些網段的用戶使用視訊業務接入控制-提供類似黑名單、白名單的網段注冊限制功能,運營商可以有選擇的允許或禁止某些網段的用戶使用視訊業務路由管理和區域間路由-提供鄰居GK和頂級GK組網方式,支持路由配置,允許向鄰居GK或GK申請地址解析。-對路由可以進行配置管理會議電視產品-GK-原理注冊H.323終端、GW、MCU向SwitchCentre發送RRQ,發起注冊過程RRQ中包含設備的別名(E164或H323ID)、RAS地址及CS信令地址、注冊密碼SwitchCentre根據設定的策略決定是否準許注冊RRQRCF/RRJGKH.323終端/GW/MCU會議電視產品-GK-原理1:ARQ2:ACF/ARJGK主叫節點被叫節點4:ARQ5:ACF/ARJ3:Q.9316:Q.931PC-To-PC呼叫主叫節點向SwitchCentre發送ARQ信令請求一個呼叫,ARQ信令中包含被叫的別名,請求的帶寬SwitchCentre檢查節點的請求的帶寬是否在允許的范圍內SwitchCentre對節點的呼叫請求進行認證處理(可選)SwitchCentre對節點請求的別名進行地址解析過程解析成功后向節點發送ACF,包含被叫節點的呼叫信令地址和IRR時間間隔會議電視產品-GK-原理2:ARQ3:ACF/ARJSwitchCentreGWPhone-To-PC呼叫被叫5:ARQ6:ACF/ARJ4:Q.9317:Q.931PSTN11會議電視產品-GK-原理4:ARQ5:ACF/ARJSwitchCentre主叫節點PC-To-Phone呼叫1:ARQ2:ACF/ARJ3:Q.9317:Q.931PSTN66GW會議電視產品-GK-原理3:ARQ(C)4:ACF(B)SwitchCentre節點-B節點-A6:ARQ7:ACF/ARJ5:Q.9318:Q.9311:ARQ(*55*B#)2:ACF節點-C1、C節點登記離線前轉到B2、SwitchCentre準許登記3、A節點呼叫C 4、SwitchCentre發現C離線,通知A呼叫B5、A呼叫B 6、B請求接收呼叫7、SwitchCentre準許B接收呼叫8、A到B的呼叫建立離線轉移會議電視產品-GK-原理1:RRQ2:RCFSwitchCentre終端在線升級OpenEye節點1、節點注冊2、SwitchCentre返回版本信息3、節點根據RCF返回監測到新版本,向建立連接4、節點取回新版本,升級完成3:4:新版本會議電視產品-GW-功能會議電視中網關有很多種,包括:1、H.320和H.323轉換網關 實現H.320和H.323之間的轉換;2、語音網關 將PSTN終端接入到H.323會議電視系統中來;3、3G網關 將會議電視系統與3G系統融合起來;4、NGN網關 將會議電視系統與NGN系統融合起來;5、業務網關 實現NAT穿越、防火墻穿越等業務網關;在會議電視標準體系中,主要定義的是第一種,其他是各廠家根據業務應用和組網需要擴展的,因此本文下面簡要介紹第一種,其它不在此處介紹;會議電視產品-GW-原理GW實現H.320和H.323兩個不同體系之間的轉換,轉換協議對應關系如下目錄會議電視概念發展歷史和趨勢系統結構會議電視框架協議音視頻技術會議電視產品相關技術相關技術SIPIP承載網ADSL接入相關技術-SIP-簡介SessionInitiationProtocol,會話發起協議由IETF提出來的一個應用控制(信令)協議,可用來創建、修改以及終結多個參與者參加的多媒體會話進程參與會話的成員可以通過組播方式、單播連網或者兩者結合的形式進行通信SIP包含客戶機和服務器客戶機是指為了向服務器發送請求而與服務器建立連接的應用程序服務器是用于向客戶機發出的請求提供服務并回送應答的應用程序,包括:用戶代理服務器:當接到SIP請求時它聯系用戶,并代表用戶返回響應。代理服務器:代表其它客戶機發起請求,既充當服務器又充當客戶機的媒介程序。在轉發請求之前,它可以改寫原請求消息中的內容。重定向服務器:接收SIP請求,并把請求中的原地址映射成零個或多個新地址,返回給客戶機。注冊服務器:它接收客戶機的注冊請求,完成用戶地址的注冊。用戶終端程序往往需要包括用戶代理客戶機和用戶代理服務器。代理服務器、重定向服務器和注冊服務器可以看出是公眾性的網絡服務器。在SIP中還經常提到定位服務器的概念,但是定位服務器不屬于SIP服務。SIP最強大之處就是用戶定位功能。SIP本身含有向注冊服務器注冊的功能,也可以利用其它定位服務器DNS、LDAP等提供的定位服務來增強其定位功能。相關技術-SIP-呼叫SIP共規定了六種信令INVITE和ACK用于建立呼叫,完成三次握手,或者用于建立以后改變會話屬性BYE用以結束會話OPTIONS用于查詢服務器能力CANCEL用于取消已經發出但未最終結束的請求REGISTER用于客戶出向注冊服務器注冊用戶位置等消息SIP協議支持三種呼叫方式由用戶代理服務機(UAC)向用戶代理服務器(UAS)直接呼叫由UAC在重定向服務器的輔助下進行重定向呼叫由代理服務器代表UAC向被叫發起呼叫相關技術-SIP-H.323與SIP比較相關技術-IP承載網-概述匯聚層骨干層接入層ISP骨干城域網Radius計費系統網管系統GK信息中心相關技術-IP承載網-概述骨干層負責進行數據的快速轉發,同時實現與骨干網的互聯,提供城市的高速IP數據出口。匯聚層負責匯集分散的接入點,進行數據交換,提供流量控制和用戶管理功能。接入層負責提供各種類型用戶的接入,在有需要時提供用戶流量控制功能。相關技術-IP承載網-概述路由器實現不同接口、不同協議之間的轉換。實現多個網絡之間的數據路由和轉發。實現數據的QoS和Firewall策略。交換機二層交換機,實現數據的二層轉發,一個網段內;三層交換機,實現數據三層的路由和交換;高端交換機和路由器在功能上差異很小交換機通常是硬件交換,強調轉發速率路由器更強調協

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