第七章圖像通信應用系統(tǒng)

1、第七章 圖像通信應用系統(tǒng),7.1 會議電視系統(tǒng) 7.2 視頻點播系統(tǒng)（VOD） 7.3 流媒體技術 作業(yè),7.1 會議電視系統(tǒng),會議電視系統(tǒng)就是利用電視技術和設備通過通信網(wǎng)絡在兩地（點對點會議電視系統(tǒng)）或多點（多點會議電視系統(tǒng)）召開會議的一種通信方式。,7.1 會議電視系統(tǒng),一、會議電視系統(tǒng)的發(fā)展20世紀60年代：世界發(fā)達國家開始研究模擬會議電視系統(tǒng)，并逐漸商用化；20世紀60年代末期：由模擬系統(tǒng)轉向數(shù)字系統(tǒng)；20世紀80年

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

3、不同的網(wǎng)絡特點分：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 會議電視系統(tǒng),三、會議電視系統(tǒng)的組成 由傳輸網(wǎng)絡、終端設備、多點控制單元MCU三部分組成。,7.1 會議電視系統(tǒng),傳輸網(wǎng)絡：是會議電視信息傳輸?shù)耐ǖ溃壳皶h電視業(yè)務可以在多種通信網(wǎng)絡中展開。終端設備：指用戶在召開電視會議時所用的終端設施的總稱，主要包括視頻、音頻的輸入、輸出設備和信息通信設備。視頻輸入設備

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

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

6、 是主席控制模式的變型。在這種模式中將電視畫面設置為某個會場（稱為廣播機構），與會者可以定時、輪流地看到其他各個分會場。,7.1 會議電視系統(tǒng),5 連續(xù)模式 將電視屏幕劃分為若干個窗口，與會者可以在一個電視畫面上同時看到多個分會場的情況。,7.1 會議電視系統(tǒng),五、H.323標準 由ITU-T制定的一種基于包交換的多媒體通信標準，用于工作于包交換網(wǎng)絡上視聽多媒體終端，其適用的通信網(wǎng)絡包括各種局域網(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終端的功能結構,7.1 會議電視系統(tǒng),音頻標準是H.323中的必選項，允許的編碼標準比較多，包括G.711、G.722、G.728、G.729和G.723.1。 視頻標準在H.323中是可選項，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行呼叫控制，后者主要是用于通信信道控制。,7.1 會議電視系統(tǒng),基

8、于H.323標準的多媒體通信系統(tǒng)主要由四個部分組成：終端、網(wǎng)關(Gateway)、關守(Gatekeeper)和多點控制單元(MCU)。,H.323系統(tǒng)的結構,7.1 會議電視系統(tǒng),H.323標準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。 網(wǎng)關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。關守提供面向服務的功能，主要完成兩個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 會議電視系統(tǒng),多

9、點控制單元支持三個以上節(jié)點的會議。在H.323中，一個MCU是由一個多點控制器（MC）和幾個多點處理器（MP）組成，但也可以沒有MP。,7.2 視頻點播系統(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)中應用。,7.2 視頻點播系統(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，但必須對路由器、網(wǎng)關進行特殊設置第四代VOD系統(tǒng)采用HTTP協(xié)議，應用范圍廣，不但可以在局域網(wǎng)使用，也能很好地應用在城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)上。,7.2 視頻點播系統(tǒng)（VOD）,二. VOD系統(tǒng)的組成 一般的視頻點播VOD系統(tǒng)由節(jié)目提供、管理中心、視頻服務器、傳輸網(wǎng)絡和終端五個部分構成。,VOD系統(tǒng)的組成,7.2 視頻點播系統(tǒng)（VOD）,三. VOD的分類 根據(jù)不同的功能需求和應用場景，VOD系統(tǒng)主要有

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

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

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

14、7.2 視頻點播系統(tǒng)（VOD）,五. VOD系統(tǒng)的關鍵技術1.網(wǎng)絡支持環(huán)境 VOD系統(tǒng)是一種基于客戶/服務器型的點對點實時多媒體應用系統(tǒng)。 VOD系統(tǒng)所適用的網(wǎng)絡環(huán)境可以是局域網(wǎng)，也可以是廣域網(wǎng)，甚至是Internet。,7.2 視頻點播系統(tǒng)（VOD）,2. 視頻服務器對視頻服務器的性能要求：(1) 多媒體信息存儲組織通常視頻服務器的存儲設備應采用磁盤陣列RAID，并通過條紋化技術將多媒體數(shù)據(jù)交叉

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

16、VOD）,(3) 群集服務器結構 群集服務器是將多個服務器通過高速網(wǎng)絡連接起來進行協(xié)同工作，多個服務器作為一個整體向眾多用戶提供多媒體信息服務。為了滿足較大型VOD系統(tǒng)的要求，群集服務器一般應具有負載均衡和系統(tǒng)容錯的功能。 根據(jù)實際的需要，服務器可以分為主控服務器、播放服務器和備份服務器。,7.2 視頻點播系統(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)計型接納控制算法和測量型

17、接納控制算法。4. 流媒體技術,7.2 視頻點播系統(tǒng)（VOD）,六. 基于有線電視網(wǎng)的VOD系統(tǒng) 有線電視視頻點播，是指利用有線電視網(wǎng)絡，采用多媒體技術，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)務活動。 要想完全依靠有線電視網(wǎng)實現(xiàn)VOD系統(tǒng)還要對網(wǎng)絡進行改造。,基于有線電視網(wǎng)的VOD系統(tǒng)結構,7.2 視頻點播系統(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)主要由四個方面組成：群集服務器、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頂盒+電視的方式或計算機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)結構,7.2 視頻點播系統(tǒng)（VOD）,在城域網(wǎng)中的用戶數(shù)量很大，至少要支持1000個用戶以上的并發(fā)流。為此，服務器的配置只能以群集的方式來實現(xiàn)。一般需要的服務器有分布式視頻點播服務器、視頻節(jié)目管理和發(fā)

19、布服務器、節(jié)目制作采集服務器、Web服務器、數(shù)字版權保護服務器、驗證計費服務器、中心調(diào)度管理服務器和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。,7.3 流媒體技術,一、概述 流媒體（Streaming Media）是指在Internet/Intranet中使用流式技術進行傳輸?shù)倪B續(xù)時基媒體，如音視頻等多媒體內(nèi)容。,7.3 流媒體技術,“流式”技術是指在媒體傳輸過程中，服務器將多媒體文件壓縮解析成多個壓縮包后放在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，下載后續(xù)的壓縮包到空出的緩沖區(qū)空間中，從而實現(xiàn)了邊下載邊播放的流式傳輸。,7.3 流媒體技術,流媒體相對于傳統(tǒng)媒體的特點：流媒體是實時的；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保護；流媒體的服務器支持用戶端對流媒體進行VCR操作控制。,7.3 流

21、媒體技術,二、流媒體通信原理 在流媒體通信技術中， 應首先對A/V、3D等多媒體文件數(shù)據(jù)進行預處理后才能進行流式傳輸。主要包括降低質(zhì)量和采用先進、高效的壓縮算法兩個方面。,媒體流傳輸過程,7.3 流媒體技術,實現(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，在下載文件的同時用戶可觀看在線媒體，在給定時刻，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訪問要求的視頻，也不支持現(xiàn)場廣播，嚴格說來，它是一種點播技術。,7.3 流媒體技術,2． 實時流式傳輸 實時流式傳輸保證媒體信號帶寬與網(wǎng)絡連接匹配，使媒體可被實時觀看到。 實時流式傳輸特別適合現(xiàn)場事件，也支持隨機訪問。 實時流式傳輸需要特定服務器，如QuickTime Streaming Server、Real S

23、erver與Windows Media Server，系統(tǒng)設置、管理比標準HTTP服務器更復雜。,7.3 流媒體技術,實時流式傳輸需要特殊網(wǎng)絡協(xié)議，如RTSP (Realtime Streaming Protocol)或MMS (Microsoft Media Server)。,7.3 流媒體技術,三、流媒體實現(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，然后通過架設流媒體服務器，使用各種實時協(xié)議傳輸流數(shù)據(jù)。,流媒體實現(xiàn)原理框圖,7.3 流媒體技術,（1）編碼器（Encoder）：用于將原始音視頻轉換成流媒體格式的軟件或硬件。,7.3 流媒體技術,（2）媒體服務器（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，實際就是一個解碼器。,7.3 流媒體技術,四、流媒體的播放方式1. 單播：在客

25、戶端與媒體服務器之間需要建立一個單獨的數(shù)據(jù)通道，從一臺服務器送出的每個數(shù)據(jù)包只能傳送給一個客戶機。2. 組播：采用組播方式，單臺服務器能夠?qū)资f臺客戶機同時發(fā)送連續(xù)數(shù)據(jù)流而無延時。媒體服務器只需要發(fā)送一個信息包，而不是多個， 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,3. 點播與廣播 點播連接是客戶端與服務器之間的主動連接。在點播連接中，用戶通過選擇內(nèi)容項目來初始化客戶端連接。

26、 廣播指的是用戶被動接收流。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,五、流媒體開發(fā)平臺簡介 1.RealMedia流媒體 RealNetworks公司于20世紀90年代中期最早推出了流媒體技術——RealMedia，在Internet上被公認為流媒體傳輸技術的先驅(qū)者。 由RealMedia技術構成的RealSystem系統(tǒng)由三部分組成：媒體內(nèi)容制作工具——RealProd

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

28、ancedStreamingFormat），它既是一個獨立于編碼方式的、支持在IP網(wǎng)上實時傳播多媒體數(shù)據(jù)的公開技術標準，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,3.QuickTime流媒體 Apple公司的QuickTime是數(shù)字媒體領域事實上的工業(yè)標準，包含了各種流式和非流式的媒體技術，是一個開放式的結構體系。 QuickTime系統(tǒng)將QuickTimeBroa