第七章圖像通信應(yīng)用系統(tǒng)

1、第七章 圖像通信應(yīng)用系統(tǒng),7.1 會(huì)議電視系統(tǒng) 7.2 視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（VOD） 7.3 流媒體技術(shù) 作業(yè),7.1 會(huì)議電視系統(tǒng),會(huì)議電視系統(tǒng)就是利用電視技術(shù)和設(shè)備通過通信網(wǎng)絡(luò)在兩地（點(diǎn)對點(diǎn)會(huì)議電視系統(tǒng)）或多點(diǎn)（多點(diǎn)會(huì)議電視系統(tǒng)）召開會(huì)議的一種通信方式。,7.1 會(huì)議電視系統(tǒng),一、會(huì)議電視系統(tǒng)的發(fā)展20世紀(jì)60年代：世界發(fā)達(dá)國家開始研究模擬會(huì)議電視系統(tǒng)，并逐漸商用化；20世紀(jì)60年代末期：由模擬系統(tǒng)轉(zhuǎn)向數(shù)字系統(tǒng)；20世紀(jì)80年

2、代初期：研制出2 Mb/s彩色數(shù)字會(huì)議電視系統(tǒng)；20世紀(jì)80年代中期：ITU-T制定H.320系列標(biāo)準(zhǔn)。,7.1 會(huì)議電視系統(tǒng),二、會(huì)議電視系統(tǒng)的分類按會(huì)場數(shù)量分：點(diǎn)到點(diǎn)會(huì)議電視系統(tǒng)和多點(diǎn)會(huì)議電視系統(tǒng)； 按傳輸信道分：地面會(huì)議電視系統(tǒng)、衛(wèi)星會(huì)議電視系統(tǒng)和混合會(huì)議電視系統(tǒng)； 按會(huì)議電視終端分：會(huì)議室型會(huì)議電視系統(tǒng)、桌面型會(huì)議電視系統(tǒng)和可視電話型會(huì)議電視系統(tǒng)；,7.1 會(huì)議電視系統(tǒng),按有無獨(dú)立的MCU分：集中型、分散型和混合型。按

3、不同的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)分：H.320系統(tǒng)、H.310系統(tǒng)、H.321系統(tǒng)、H.322系統(tǒng)、H.323系統(tǒng)和H.324系統(tǒng)。,7.1 會(huì)議電視系統(tǒng),三、會(huì)議電視系統(tǒng)的組成 由傳輸網(wǎng)絡(luò)、終端設(shè)備、多點(diǎn)控制單元MCU三部分組成。,7.1 會(huì)議電視系統(tǒng),傳輸網(wǎng)絡(luò)：是會(huì)議電視信息傳輸?shù)耐ǖ?，目前?huì)議電視業(yè)務(wù)可以在多種通信網(wǎng)絡(luò)中展開。終端設(shè)備：指用戶在召開電視會(huì)議時(shí)所用的終端設(shè)施的總稱，主要包括視頻、音頻的輸入、輸出設(shè)備和信息通信設(shè)備。視頻輸入設(shè)備

4、包括攝像機(jī)及錄像機(jī)；視頻輸出設(shè)備主要包括監(jiān)視器、投影機(jī)、電視墻，分畫面視頻處理器；信息通信設(shè)備包括白板、書寫電話、傳真機(jī)等。,7.1 會(huì)議電視系統(tǒng),MCU：對多點(diǎn)會(huì)議電視系統(tǒng)中的各種信號(hào)(視頻、音頻和數(shù)據(jù))進(jìn)行切換。 MCU完成的主要工作：（1）時(shí)鐘同步和通信控制（2）碼流控制（3）MCU的端口連接,7.1 會(huì)議電視系統(tǒng),MCU可以采用級(jí)聯(lián)的方式以支持更多的會(huì)議終端，一般情況下，級(jí)聯(lián)的層數(shù)不超過2層，分為主MCU和從MCU。,

5、7.1 會(huì)議電視系統(tǒng),四、會(huì)議電視系統(tǒng)的控制方式1 聲控模式 按照“誰發(fā)言顯示誰”的原則由聲音信號(hào)的大小來控制圖像的自動(dòng)切換。2 發(fā)言人控制模式 由發(fā)言人通過相應(yīng)的控制按鈕向MCU發(fā)出發(fā)言請求信號(hào)，MCU認(rèn)可后便將其視頻圖像、音頻信息播放到其他的會(huì)議終端,7.1 會(huì)議電視系統(tǒng),3 主席控制模式 將所有參與會(huì)議的會(huì)場分為主會(huì)場和分會(huì)場兩種，由主會(huì)場（主席）控制整個(gè)會(huì)議的進(jìn)行。 4 廣播/自動(dòng)掃描模式

6、 是主席控制模式的變型。在這種模式中將電視畫面設(shè)置為某個(gè)會(huì)場（稱為廣播機(jī)構(gòu)），與會(huì)者可以定時(shí)、輪流地看到其他各個(gè)分會(huì)場。,7.1 會(huì)議電視系統(tǒng),5 連續(xù)模式 將電視屏幕劃分為若干個(gè)窗口，與會(huì)者可以在一個(gè)電視畫面上同時(shí)看到多個(gè)分會(huì)場的情況。,7.1 會(huì)議電視系統(tǒng),五、H.323標(biāo)準(zhǔn) 由ITU-T制定的一種基于包交換的多媒體通信標(biāo)準(zhǔn)，用于工作于包交換網(wǎng)絡(luò)上視聽多媒體終端，其適用的通信網(wǎng)絡(luò)包括各種局域網(wǎng)（以太網(wǎng)、快速以

7、太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)和FDDI），現(xiàn)在主要指IP網(wǎng)。,H.323終端的功能結(jié)構(gòu),7.1 會(huì)議電視系統(tǒng),音頻標(biāo)準(zhǔn)是H.323中的必選項(xiàng)，允許的編碼標(biāo)準(zhǔn)比較多，包括G.711、G.722、G.728、G.729和G.723.1。 視頻標(biāo)準(zhǔn)在H.323中是可選項(xiàng)，可以是H.261或H.263。 H.225.0和H.245是H.323系統(tǒng)的核心協(xié)議，前者主要的工作是進(jìn)行呼叫控制，后者主要是用于通信信道控制。,7.1 會(huì)議電視系統(tǒng),基

8、于H.323標(biāo)準(zhǔn)的多媒體通信系統(tǒng)主要由四個(gè)部分組成：終端、網(wǎng)關(guān)(Gateway)、關(guān)守(Gatekeeper)和多點(diǎn)控制單元(MCU)。,H.323系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),7.1 會(huì)議電視系統(tǒng),H.323標(biāo)準(zhǔn)終端必須提供音頻處理能力，而視頻和數(shù)據(jù)處理能力是作為可選項(xiàng)。 網(wǎng)關(guān)提供面向媒體的功能，用來完成不同終端之間數(shù)據(jù)的互通功能。關(guān)守提供面向服務(wù)的功能，主要完成兩個(gè)重要的呼叫控制功能：一是地址翻譯功能；二是帶寬管理功能。,7.1 會(huì)議電視系統(tǒng),多

9、點(diǎn)控制單元支持三個(gè)以上節(jié)點(diǎn)的會(huì)議。在H.323中，一個(gè)MCU是由一個(gè)多點(diǎn)控制器（MC）和幾個(gè)多點(diǎn)處理器（MP）組成，但也可以沒有MP。,7.2 視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（VOD）,VOD的發(fā)展歷程第一代VOD系統(tǒng)主要采用UDP協(xié)議，應(yīng)用范圍主要是局域網(wǎng)。第二代VOD系統(tǒng)采用TCP協(xié)議，適合局域網(wǎng)，也可在城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)中應(yīng)用。,7.2 視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（VOD）,第三代VOD系統(tǒng)采用RTP/RTCP協(xié)議。目前大多數(shù)的國內(nèi)和國外的VOD產(chǎn)品都使用此種技

10、術(shù)，但必須對路由器、網(wǎng)關(guān)進(jìn)行特殊設(shè)置第四代VOD系統(tǒng)采用HTTP協(xié)議，應(yīng)用范圍廣，不但可以在局域網(wǎng)使用，也能很好地應(yīng)用在城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)上。,7.2 視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（VOD）,二. VOD系統(tǒng)的組成 一般的視頻點(diǎn)播VOD系統(tǒng)由節(jié)目提供、管理中心、視頻服務(wù)器、傳輸網(wǎng)絡(luò)和終端五個(gè)部分構(gòu)成。,VOD系統(tǒng)的組成,7.2 視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（VOD）,三. VOD的分類 根據(jù)不同的功能需求和應(yīng)用場景，VOD系統(tǒng)主要有

11、三種：NVOD，TVOD，IVOD。NVOD（Near Video On Demand）：準(zhǔn)點(diǎn)播電視。工作方式是：多個(gè)視頻流依次間隔一定的時(shí)間啟動(dòng)發(fā)送同樣的內(nèi)容，一個(gè)視頻流可能為許多用戶共享。,7.2 視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（VOD）,TVOD（True Video On Demand）：真實(shí)點(diǎn)播電視，真正支持即點(diǎn)即放。這種方式下，每個(gè)視頻流專為某個(gè)用戶服務(wù)。 IVOD（Interactive Video On Demand）：交互式點(diǎn)播電視

12、，不僅可以支持即點(diǎn)即放，而且還可以讓用戶對視頻流進(jìn)行交互式的控制。,7.2 視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（VOD）,四. VOD的服務(wù)方式單點(diǎn)播放方式：在這種方式下，用戶單獨(dú)占有一個(gè)節(jié)目通道，并對節(jié)目具有完全的控制。 這種服務(wù)方式具有快速響應(yīng)、交互性好的特點(diǎn)，具有好的服務(wù)質(zhì)量，但收費(fèi)較高。,7.2 視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（VOD）,多點(diǎn)播放方式：在這種方式下，幾個(gè)用戶共同擁有一個(gè)節(jié)目通道，但節(jié)目只能線性播放，用戶不能進(jìn)行控制。這種方式相

13、當(dāng)于預(yù)約播放方式。 這種服務(wù)方式具有預(yù)約節(jié)目的特點(diǎn)，屬簡單的交互電視，提供中等的服務(wù)質(zhì)量，有較多的用戶，收費(fèi)中等。,7.2 視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（VOD）,廣播方式：在這種方式下，節(jié)目通道相當(dāng)于一個(gè)有線電視頻道，由VOD系統(tǒng)所有者安排節(jié)目及時(shí)間，所有裝有機(jī)頂盒設(shè)備的用戶都可接收節(jié)目，在節(jié)目播放期間不能進(jìn)行控制。 這種服務(wù)方式類似于廣播，不具有交互性，提供較差的服務(wù)質(zhì)量，但有最多的用戶，收費(fèi)較低。,

14、7.2 視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（VOD）,五. VOD系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)1.網(wǎng)絡(luò)支持環(huán)境 VOD系統(tǒng)是一種基于客戶/服務(wù)器型的點(diǎn)對點(diǎn)實(shí)時(shí)多媒體應(yīng)用系統(tǒng)。 VOD系統(tǒng)所適用的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境可以是局域網(wǎng)，也可以是廣域網(wǎng)，甚至是Internet。,7.2 視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（VOD）,2. 視頻服務(wù)器對視頻服務(wù)器的性能要求：(1) 多媒體信息存儲(chǔ)組織通常視頻服務(wù)器的存儲(chǔ)設(shè)備應(yīng)采用磁盤陣列RAID，并通過條紋化技術(shù)將多媒體數(shù)據(jù)交叉

15、地存放在磁盤陣列的不同盤片中，以提高視頻服務(wù)器的I/O吞吐量。,7.2 視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（VOD）,(2) 信息獲取機(jī)制 通常采用兩種機(jī)制來獲取多媒體信息流：服務(wù)器“推”（Server-push）和客戶“拉”（Client-Pull）。,7.2 視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（VOD）,(2) 信息獲取機(jī)制 通常采用兩種機(jī)制來獲取多媒體信息流：服務(wù)器“推”（Server-push）和客戶“拉”（Client-Pull）。,7.2 視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（

16、VOD）,(3) 群集服務(wù)器結(jié)構(gòu) 群集服務(wù)器是將多個(gè)服務(wù)器通過高速網(wǎng)絡(luò)連接起來進(jìn)行協(xié)同工作，多個(gè)服務(wù)器作為一個(gè)整體向眾多用戶提供多媒體信息服務(wù)。為了滿足較大型VOD系統(tǒng)的要求，群集服務(wù)器一般應(yīng)具有負(fù)載均衡和系統(tǒng)容錯(cuò)的功能。 根據(jù)實(shí)際的需要，服務(wù)器可以分為主控服務(wù)器、播放服務(wù)器和備份服務(wù)器。,7.2 視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（VOD）,3. 用戶訪問控制 接納算法主要有三類：確定型接納控制算法、統(tǒng)計(jì)型接納控制算法和測量型

17、接納控制算法。4. 流媒體技術(shù),7.2 視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（VOD）,六. 基于有線電視網(wǎng)的VOD系統(tǒng) 有線電視視頻點(diǎn)播，是指利用有線電視網(wǎng)絡(luò)，采用多媒體技術(shù)，將聲音、圖像、圖形、文字、數(shù)據(jù)等集成為一體，向特定用戶播放器指定的視聽節(jié)目的業(yè)務(wù)活動(dòng)。 要想完全依靠有線電視網(wǎng)實(shí)現(xiàn)VOD系統(tǒng)還要對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造。,基于有線電視網(wǎng)的VOD系統(tǒng)結(jié)構(gòu),7.2 視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（VOD）,七. 基于電信城域網(wǎng)的VOD系統(tǒng)

18、 基于電信城域網(wǎng)的VOD系統(tǒng)主要由四個(gè)方面組成：群集服務(wù)器、骨干傳輸網(wǎng)、寬帶接入網(wǎng)和用戶終端。 視頻用戶可以在家中通過機(jī)頂盒+電視的方式或計(jì)算機(jī)來觀看自己喜歡的視頻節(jié)目。,基于電信城域網(wǎng)的VOD系統(tǒng)結(jié)構(gòu),7.2 視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（VOD）,在城域網(wǎng)中的用戶數(shù)量很大，至少要支持1000個(gè)用戶以上的并發(fā)流。為此，服務(wù)器的配置只能以群集的方式來實(shí)現(xiàn)。一般需要的服務(wù)器有分布式視頻點(diǎn)播服務(wù)器、視頻節(jié)目管理和發(fā)

19、布服務(wù)器、節(jié)目制作采集服務(wù)器、Web服務(wù)器、數(shù)字版權(quán)保護(hù)服務(wù)器、驗(yàn)證計(jì)費(fèi)服務(wù)器、中心調(diào)度管理服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。,7.3 流媒體技術(shù),一、概述 流媒體（Streaming Media）是指在Internet/Intranet中使用流式技術(shù)進(jìn)行傳輸?shù)倪B續(xù)時(shí)基媒體，如音視頻等多媒體內(nèi)容。,7.3 流媒體技術(shù),“流式”技術(shù)是指在媒體傳輸過程中，服務(wù)器將多媒體文件壓縮解析成多個(gè)壓縮包后放在IP網(wǎng)上按順序傳輸，客戶端

20、則開辟一塊一定大小的緩沖區(qū)來接收壓縮包，緩沖區(qū)被充滿只需幾秒鐘或數(shù)十秒鐘的時(shí)間，之后客戶就可以解壓縮緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)并開始播放其中的內(nèi)容，客戶在消耗掉緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)的同時(shí)，下載后續(xù)的壓縮包到空出的緩沖區(qū)空間中，從而實(shí)現(xiàn)了邊下載邊播放的流式傳輸。,7.3 流媒體技術(shù),流媒體相對于傳統(tǒng)媒體的特點(diǎn)：流媒體是實(shí)時(shí)的；流媒體數(shù)據(jù)在播放后即被丟棄，便于流媒體文件的版權(quán)保護(hù)；流媒體的服務(wù)器支持用戶端對流媒體進(jìn)行VCR操作控制。,7.3 流

21、媒體技術(shù),二、流媒體通信原理 在流媒體通信技術(shù)中， 應(yīng)首先對A/V、3D等多媒體文件數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后才能進(jìn)行流式傳輸。主要包括降低質(zhì)量和采用先進(jìn)、高效的壓縮算法兩個(gè)方面。,媒體流傳輸過程,7.3 流媒體技術(shù),實(shí)現(xiàn)流式傳輸?shù)姆椒ǎ?. 順序流式傳輸 順序流式傳輸是順序下載，在下載文件的同時(shí)用戶可觀看在線媒體，在給定時(shí)刻，用戶只能觀看已下載的那部分，而不能跳到還未下載的后續(xù)部分。 順

22、序流式傳輸比較適合高質(zhì)量的短片段，如片頭、片尾和廣告；不適合長片段和有隨機(jī)訪問要求的視頻，也不支持現(xiàn)場廣播，嚴(yán)格說來，它是一種點(diǎn)播技術(shù)。,7.3 流媒體技術(shù),2． 實(shí)時(shí)流式傳輸 實(shí)時(shí)流式傳輸保證媒體信號(hào)帶寬與網(wǎng)絡(luò)連接匹配，使媒體可被實(shí)時(shí)觀看到。 實(shí)時(shí)流式傳輸特別適合現(xiàn)場事件，也支持隨機(jī)訪問。 實(shí)時(shí)流式傳輸需要特定服務(wù)器，如QuickTime Streaming Server、Real S

23、erver與Windows Media Server，系統(tǒng)設(shè)置、管理比標(biāo)準(zhǔn)HTTP服務(wù)器更復(fù)雜。,7.3 流媒體技術(shù),實(shí)時(shí)流式傳輸需要特殊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如RTSP (Realtime Streaming Protocol)或MMS (Microsoft Media Server)。,7.3 流媒體技術(shù),三、流媒體實(shí)現(xiàn)原理 簡單地說就是首先通過采用高效的壓縮算法，在降低文件大小的同時(shí)伴隨質(zhì)量的損失，讓原有的龐大的多媒

24、體數(shù)據(jù)適合流式傳輸，然后通過架設(shè)流媒體服務(wù)器，使用各種實(shí)時(shí)協(xié)議傳輸流數(shù)據(jù)。,流媒體實(shí)現(xiàn)原理框圖,7.3 流媒體技術(shù),（1）編碼器（Encoder）：用于將原始音視頻轉(zhuǎn)換成流媒體格式的軟件或硬件。,7.3 流媒體技術(shù),（2）媒體服務(wù)器（Media Server）：用于向客戶發(fā)布流媒體的軟件。 （3）播放器（Player）：客戶端用來收看（聽）流媒體的軟件，實(shí)際就是一個(gè)解碼器。,7.3 流媒體技術(shù),四、流媒體的播放方式1. 單播：在客

25、戶端與媒體服務(wù)器之間需要建立一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)通道，從一臺(tái)服務(wù)器送出的每個(gè)數(shù)據(jù)包只能傳送給一個(gè)客戶機(jī)。2. 組播：采用組播方式，單臺(tái)服務(wù)器能夠?qū)资f臺(tái)客戶機(jī)同時(shí)發(fā)送連續(xù)數(shù)據(jù)流而無延時(shí)。媒體服務(wù)器只需要發(fā)送一個(gè)信息包，而不是多個(gè)， 所有發(fā)出請求的客戶端共享同一信息包。,7.3 流媒體技術(shù),3. 點(diǎn)播與廣播 點(diǎn)播連接是客戶端與服務(wù)器之間的主動(dòng)連接。在點(diǎn)播連接中，用戶通過選擇內(nèi)容項(xiàng)目來初始化客戶端連接。

26、 廣播指的是用戶被動(dòng)接收流。在廣播過程中，客戶端接收流，但不能控制流。,7.3 流媒體技術(shù),五、流媒體開發(fā)平臺(tái)簡介 1.RealMedia流媒體 RealNetworks公司于20世紀(jì)90年代中期最早推出了流媒體技術(shù)——RealMedia，在Internet上被公認(rèn)為流媒體傳輸技術(shù)的先驅(qū)者。 由RealMedia技術(shù)構(gòu)成的RealSystem系統(tǒng)由三部分組成：媒體內(nèi)容制作工具——RealProd

27、ucer、媒體服務(wù)器——RealServer和客戶端播放器——RealPlayer。,RealSystem的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),7.3 流媒體技術(shù),2.WindowsMedia流媒體 WindowsMedia系統(tǒng)也是由三部分組成，包括：WindowsMediaEncoder、WindowsMediaServer和WindowsMediaPlayer。 WindowsMedia的核心是高級(jí)流格式（ASF：Adv

28、ancedStreamingFormat），它既是一個(gè)獨(dú)立于編碼方式的、支持在IP網(wǎng)上實(shí)時(shí)傳播多媒體數(shù)據(jù)的公開技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也是一種數(shù)據(jù)格式，微軟定義為同步媒體的統(tǒng)一容器文件格式。,7.3 流媒體技術(shù),3.QuickTime流媒體 Apple公司的QuickTime是數(shù)字媒體領(lǐng)域事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包含了各種流式和非流式的媒體技術(shù)，是一個(gè)開放式的結(jié)構(gòu)體系。 QuickTime系統(tǒng)將QuickTimeBroa