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会议电视系统中的主要关键技术

2023-08-15 371

会议电视系统中有许多新技术,但最关键的应是各种媒体信息的信源压缩编码技术,多点会议电视系统的信息传输与联网控制切换技术,以及各种通信网络与终端接口和传输技术。


1、视音频压缩编解码技术


在会议电视系统中,所传送的视音频信号在数字化后具有很高的码率,如CIF格式及QCIF的图像,一幅图像的有效像素点分别为352×288及176×144。这两种格式的最大帧频为每秒30帧(实际为29.97每秒帧)。当每像素量化为8bit时,CIF及QCIF格式的码率分别为36.5Mbit/s和9.1 Mbit/s,这样高的码率要在ISDN信道64 kbit/s至2.048 Mbit/s上传输,需进行高压缩比的视频压缩编码。


图像压缩编码通常利用两个基本原理


一是利用图像信号的统计性质,即图像在相邻像素间、相邻行间及相邻帧间均存在较强的相关性,因此可以依据信息论中信息编码的原理,去除冗余度。二是利用人眼的视觉特性来实现图像压缩。例如在斜方向的析像清晰度的视感度低于水平与垂直方向的视感度,故压缩斜方向的高通信号部分,对析像清晰度影响很小。人们对高频率的信号成分的视感度低,故在一定程度上压缩高频率成分并无多大影响。色度信号的视感度低于亮度信号,故可对色度信号频带在行及帧方向进行压缩等。


应用在会议电视系统中的图像压缩编码标准主要是H.261、H.262(MPEG)、H.263及MPEG-4等。




在会议电视系统中,语音压缩编码可分为三类


一类是基于语音波形进行编码的波形编码法,第二类是基于语音特征参数进行编码的参数编码法,第三类是前二类方法混合使用的混合编码法。


CCITT第15研究组(SGXV,现改称为ITU-TS的SG15)对语音信号压缩编码制定了各种标准。相应的建议为G系列,简述如下。


① G.711“音频的脉冲编码调制(PCM)”建议。该建议规定抽样频率为8kHz,每一抽样按A律或μ律压扩量化成8bit的64kbit/s的PCM编码。G.711建议用于200Hz至3.4kHz频带内的语音信号的编码,采用非线性量化后,其编码质量相当于12bit的线性量化的效果。


② G.721“32kbit/s自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)”建议。该建议编码速率为32 kbit/s,这样可以在64kbit/s的PCM信道中同时传送两路语音信号,也可用在调幅广播的音频信号及交互式激光唱盘(CD-I)的音频压缩编码中。


③ G.722“SB-ADPCM编码” 建议。G.711及G.721主要用在300~3400Hz电话信号带宽的信道中。G.722是在64kbit/s的信道中传送50~7000Hz的音频信号。G.722有时可称为宽带音频编码建议,抽样频率为16kHz,针对有些应用需要还可在64kbit/s信道中传输数据。为了使音质降低最小,同时又满足数据传输要求,G.722定义了64kitbit/s、56kbit/s及48kbit/s三种语音传输模式,在保证信道总传输速率为64kbit/s时,相应有0、8kbit/s及16kbit/s三种传输速率用于数据传输。G.722建议可以用在N-ISDN的一个B信道上传输调幅广播质量的音频信号,并可用于电视会议及多媒体通信中。


④ G.728“利用低时延码激励线性预测(LD-CELP)以16kbit/s语音编码”建议。该建议的传输码率低至16kbit/s,但其质量与32kbit/s的G.721建议相当,适用于200~3400kHz音频带宽,三次音频转接时其时延小于5ms,抗干扰能力强,允许10~10误码。G.728可应用在数字移动通信、可视电话等通信系统中。


⑤ G.723“传输速率为5.3kbit/s及6.3kbit/s的多媒体通信语音编码器”建议。该建议是1995年ITU-T通过的低比特率音频编码标准,采用了多脉冲最大似然量化激励(MP-MLQ)编码方法,传输速率分为两挡,即5.3kbit/s及6.3kbit/s。现改名为G.723.1。


⑥ G.729 “使用共轭结构代数码激励线性预测的语音编码(CS-ACELP)”建议。该建议采用矢量量化方法编码线性预测系数,长时和短时激励码本矢量和增益。帧长为10ms(80个样点),总编解码延迟为25ms,码率为8kbit/s。能够同时获得高压缩比和高质量的语音。


2、多点控制技术


会议电视系统是多点之间进行双向通信的系统。现有的通信网的交换系统没有进行多点双向通信的切换功能,必须使用专用的多点会议电视切换设备即多点控制单元(MCU)来完成。


MCU实际上是一个会议电视交换设备,它放置在系统的中心,并和各会议电视终端进行双向连接。各会议电视终端送来的,包括视频、音频、数据及信令的数码流在MCU中进行切换及混合。进行切换及混合后的码流又送回至各会议电视终端,完成交换的任务。会议电视中的信号交换是在数字域中进行实时宽带处理,比电话程控交换复杂得多。由于MCU的端口是有限的,遇到会议点很多时,可以将多个MCU级联使用。


MCU还应完成对会议电视网进行有效控制及对会议电视系统进行有效管理的功能。目前MCU所完成的会议控制方式有主席控制方式、语音控制方式、导演控制方式及演讲人控制方式等。


3、传输与接口技术


会议电视是利用各种通信网络的通信线路进行信息传输的。


会议电视系统必须根据不同网络的传输特性来进行会议电视信息的传输。会议电视终端或MCU必须将其输出的复合码流转换为传输网络所要求的数据帧格式,然后经过网络接口送入传输网络。进入不同的通信网络,必须采用不同的用户网络接口。如PSTN应采用符合V系列建议接口标准的Modem。当接入计算机网时,必须符合计算机网的网络协议,除了局域网,远程计算机网是通过公用电信网络实现的,网络互联的协议主要是TCP/IP。随着B-ISDN、ATM及吉比特以太网等技术的不断发展,将会推出各种新的网络及接口协议。