视讯系统的基础知识

1 视讯系统的基础知识

1.1 视讯行业技术介绍

视讯系统是集视频通信、音频通信、数据通信于一体的新一代交互式多媒体通信系统，是基于通信网络上的一种增值业务。可以满足两个或多个用户同时进行多媒体通信的需求。

视频会议系统原理是：通过压缩算法对语音和图像数据进行压缩编码处理后，把这些数据按传输网络相关协议把数据传输到接收地。在目的地经过解码解压处理后，恢复成原来的视频信号，从而达到传送视频的目的。原理图如下所示：

视频会议终端原理（结构图如下）

发送方向：收集本会场的音视频信息、数据信息，经过处理（组帧），通过传输网络传送给另一终端或MCU；接收方向：接收MCU或另一终端通过传输网络送来的信息，经过处

理（解帧），送到各个外设播放出来。

●视频会议MCU工作原理：（结构图如下）

☐MCU对多个会议电视终端的信号进行切换或混合功能，根据一定准则处理视听信号，并将它们分配到相应的信道。

☐“混音”处理：在会议电视系统中为模拟真实的会场效果，一般都是将若干路会场的语音进行数字混合再传回各个会场。

☐“多画面”技术：将若干个终端的图像进行子画面处理，形成标准图像码流，再进行多画面组合，编码成会议电视专用图像格式，在回传到各个终端。

☐主要功能大体分为：接入终端、为上层控制提供管理接口、图像切换、音频混合、数据处理。

●视频会议分层结构（图示如下）

华为视频会议系统通过分层结构，方便组建大型的视讯网络，实现多级MCU级联，跨省会议调度的；同时该层次划分便于维护管理，操作简单。

1.2 视、音频协议介绍

ITU-T中定义的双向视频通信协议族包括：H.320、H.323，这两个协议族中，包含了很多子协议，例如音频编码协议、视频编码协议等，其中视频编码包括：H.261、H.263、H.264几种主要协议，其中H.261、H.264协议已经比较成熟，技术市场上所有的产品都支持，H.264协议是2003年发布的新的编码协议，相对于H.263协议，大幅度提高了在低带宽和网络质量比较差的情况图像的效果，目前已经成为视频编码协议的发展趋势。

除此之外，在中国市场上（仅仅在中国市场上），还存在把基于有线电视单向传输的MPEG2协议包装成双向视频通信的技术分支。

下面的材料来自于ITUT/ISO JVT主席Thomas Wiegand的演示文稿。从下面的数据上，MPEG2是各种压缩算法中最差的一种，完全靠消耗带宽来提高图像的质量。比较典型的对比是：3M的MPEG2质量相当于2.0M的H.263图像质量，相当于1.4M的H.264（关于H.264的描述，下面有相关的说明）的图像质量。

●视频协议的发展

●H.263、H.261协议

H.261协议是第一个广泛使用的视频编码国际标准，主要有如下特点：

码率范围：PX64 kbit/s，1≤P≤30，视频码率范围为：40kbit/s到2Mkbit/s；

基本压缩算法：采用帧间预测编码和变换编码相结合的混合编码方法；

采用帧间预测编码消除时间上的冗余信息；

采用变换编码消除空间上的冗余信息；

刷新频率：要求每个宏块至少每隔132帧（6秒）刷新一次，以减少误差积累；

灵活性：标准中的很多问题的解决办法是公开的，没有作出硬性规定，而由设计者自己

设法解决，如：运动估计算法、DCT快速算法、码率控制策略、刷新策略等。

●H263（相对H261）协议的改进点：

支持更小的码率（最低到64kbps）；

采用了半象素运动估计，因此运动估计更精确，大大减少码流量，并且提高图像质量。

支持非限制的运动矢量（UMV）模式，允许运动矢量指向图像外面；

提供了算术编码方法，运算量增大，但是能大幅降低码率；

提供4MV选项支持，使估计更准确。

●H.264协议

H264标准是ITU-T和MPEG两个组织共同制定的视频压缩标准。从1998年正式提议，直到2004年5月份定稿，历时6年，是目前为止编码效率最高的视频压缩标准。

相对于H.263协议，H.264在低带宽下有了长足的进步，可以达到的效果是：256k即可基本商用，1M带宽即可达到高端商用客户需求，2M带宽可以达到支持动态4CIF图像效果，和MPEG2 协议8M带宽效果相当。

●音频编码

当前视频会议主流协议：G.711、G.722、G.723.1、G.728、G.729、AAC-LD等。G.711定义为8位编码，速率为64kbps，它提供了出色的长话音质窄带(3kHz音频带宽)语音、编解码延迟(低于1ms)以及非常低的实现复杂性。AAC-LD可以达到CD级音质效果，在处理噪声，回声效果更为明显，目前最为先进的音频处理协议。

1.3 H.320协议

●基本概念：

H.320框架协议建立了一个窄带Audio/Video通讯模型。H.320协议采用固定带宽，数据传输过程中损耗较小，视频效果不受网影响，视频会议中能保持稳定的图像质量。

窄带：64 kbit/s ~ 1920 kbit/s，基本单位为64 kbit/s的B通道。主要应用于ISDN网络，接口类型有BRI、PRI，也有V35、E1。

通讯模型：包括数据传输、数据复用/解复用、数据的应用等各个模块的完整通讯模型。H320协议给出了其中各个模块的功能。

●H.320框架协议

● 协议在终端上的应用

用户 |网络接口复接

|

分接视频 I/O 音频 I/O H.261/H.263 编解码器H.221 MUX G.703 或I.400 G.711/G.722/G.728编解码器延时电信信息业务 H.242/H.230/H.221/H.243

端到端信令 C&I 端到网络信令I.400系列

系统控制

控制音频视频

● 协议在MCU 上的应用