视频会议概况、背景及原理分析课件.pptx

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1、视频会议概况、背景及原理分析,视频会议背景知识,什么是视频会议（会议电视）,长距离传输多方同时召开实时交流多种媒体结合使用经济的网络和带宽,视频会议系统的基本属性：,以召开多方会议为目的，采用数字化、编码压缩技术，同时双向多方传输图像和声音，能够满足人们开会需求的新型高科技通信系统-视频会议系统。,会议电视的基本概念,使身处异地的人们能够实现实时且互动的交流，如同坐在一个会议室中开会一样。会议电视系统，为参与会议的人提供了一个虚拟的会议室，满足像真实会议室一样所需要的控制、声音和图像,视频会议给用户带来的好处,降低商用费用更加快捷方便的沟通更加高效的信息共享提升整体办公效率，增加竞争力,Web

2、Office,视频会议的适用领域,业务管理经营决策财务管理客户关系管理供应链管理库存管理办公自动化宣传,适用于各种组织活动的各个领域！,业务培训售后培训售后支持远程商务远程谈判远程招聘远程交流其它,行政会议远程法庭远程教育远程医疗远程金融应急通信远程生产调度政府办公信息化,视频会议与广播电视,广播电视广播级高质量, 无压缩或压缩比较低占用传输带宽大 (模拟电视每套节目的频宽是8MHz,数字电视是 30Mbps)传输延时大 (单向3秒左右),视频会议（会议电视）商用质量, 高压缩率, 最少1:100 ( H.261, CIF, 2Mbps)采用低带宽传输(128 384 768 1920 Kbp

3、s)双向交互，实时性要求高，延时非常小。,视频会议系统涉及的专业知识,广播电视声学，扩声技术图像和声音的数字化技术, 编码压缩技术 (CODEC)通信网络(LAN, WAN, ISDN )摄像，摄影电影灯光会议室装修，布景,视频会议产品是跨越多个行业的产品！,视频会议的历史与发展趋势,97,各公司专用系统,H.320,H.323,60s,90,H.323V5,SIP,2004,目前H.323是主流协议，下一代主流协议可能是SIP！,视频会议的国际使用特点,北美：非常流行-以ISDN和IP网络为主。欧洲：非常流行-以ISDN和IP网络为主。中国：正在被广大用户接受，市场份额不断的扩大，在政府、军

4、队、电信、金融和电力等行业已经得到广泛应用；以IP网络为主。整体技术趋势向语音、图像、数据和Web多种通信手段融合方向发展，并充分地与用户的办公和企业运作实务紧密的联系在一起！对用户来说，可以随时随地、按需索取，可以随意使用上述通信手段的一种或几种！,视频会议组成,视频会议系统的国际标准,国际电信联盟 (ITU) H.320，H.323，H.263，H.264，H.239，H.XXX互联网工程任务组 （IETF）SIP国际标准化组织（ISO）MPEG1，MPEG2，MPEGXXX国际标准的重要性：解决不同厂商产品的互通和兼容性问题。保护用户的利益。,视频会议标准-H320,视频会议标准-H32

5、3,G.711/722/728G.722.1/G,H.225RAS,H.225,视频,音频,数据 T.120/H.239,IP 网,系统控制界面,H.261/H.263/H.264,H.245控制,会议电视系统的组成,网络终端(Terminal)MCU(多点控制单元)网关(Gateway)网闸/关守(Gatekeeper)网络管理,会议电视系统的组成,IP广域网,电路交换网H.320,网闸Gatekeeper,Router,网关 Gateway,H.323 终端,以太网,多点控制单元MCU,H320 MCU,H320 终端,会议电视终端,功能图像，声音采集和重现图象，声音压缩音视频输入输出网络

6、协议和接口外围设备接口实时控制产品形态软终端/硬终端桌面终端/会议室终端一体化顶置终端/机架式终端嵌入式系统 / Windows平台多功能专用终端,多点控制单元 MCU,功能终端接入视频交换声音混合编码转换内置网关会议组织控制产品形态终端内置MCU独立MCU,功能管理H.323终端，MCU，网关地址翻译带宽管理接入控制,网闸 Gatekeeper,功能实现 H.323终端和H.320终端的互通完成通信协议H.225/H.221通信规程控制H.245/H.242视频H.263/H.261音频G.711/G.722/G.728/G.723/G.729等的转换,网关 Gateway,会议电视常用网络

7、,模拟电话网(PSTN)程控电话网(PCM)数字数据网(DDN)综合业务数字网(ISDN)帧中继网(FR)异步传输网(ATM)卫星网(VSAT)IP网(LAN),视频会议形式,点对点呼叫,多点会议（需要MCU）,会议电视的评价,客观评价速率上限协议是否全面端口数量会议功能主观评价图象是否流畅，有无马赛克声音是否连贯、清晰、有无回音、唇音是否同步,视频会议技术术语,制式图像格式帧率编码算法音频带宽唇音同步回声消除H.239双流PoC图像合成技术极致远真,视频会议技术术语,制式,NTSC制式525行/帧（有效行483）, 30帧/秒隔行扫描，高宽比4:3美国、加拿大等大部分西半球国家使用PAL制式

8、625行/帧（有效行575）, 25帧/秒隔行扫描，高宽比4:3西欧、中国和朝鲜等国家采用这种制式,模拟视频图像的产生,线 像素 第一场 第二场 图像/帧,数字视频分辨率的业界标准,CIF VCD效果,4CIFDVD效果,HD（720P）(9 X CIF)高清效果,图像清晰度,国际标准的高清定义 ATSC (Advanced Television Systems Committee)1080P/i:分辨率1920 x1080 24-30帧/秒720P：分辨率1280 x720（逐行) 24-60帧/秒国家关于高清设备的检测标准：CESI001-2006 支持720p图像分辨率必须具有视频分量(

9、Y,Pb,Pr)接口 需要澄清的高清概念:4CIF（标清）: 704 X 576448P: 576 X 448W448P: 768 X 44815FPS: 1280 X 720p,什么是真正的高清,视频信息量,16:9的屏幕具有更多的信息量,4:3 横纵比,16:9 横纵比,增加20%的信息量,高清与标清视频的3大区别,图像分辨率由CIF（352x288）变为720P（1280 x720）相当于由VCD变为高清DVD图像由隔行扫描变为逐行扫描相当于电视的50HZ变为100HZ，图像无闪烁图像由4:3变为16:9等离子电视满屏显示没有变形避免了4CIF产品连接等离子显示器时的遮幅和图像拉伸变形,

10、帧频,帧数就是在每秒钟时间里传输的图片的帧数 所看画面显示的帧率在24帧以上，就会认为是连贯的 高的帧率可以得到更流畅、更逼真的效果,提高传输效率的最有效方法不是将所有的信息都传给对方，而是将传输过的帧对显示几次。,编码算法,视频图像数据有极强的相关性，存在着有大量的冗余信息空域冗余：每帧画面内相邻像素之间相关性很大，有很大信息冗余量时域冗余：相邻帧之间存在很大的信息冗余量编码技术就是将数据中的冗余信息去掉去除数据之间的相关性帧内编码技术变换编码、量化编码帧间编码技术运动补偿、运动表示、 运动估计,为什么要压缩?,模拟图像和声音被数字化后信息量非常巨大,分辨率: 704 像素 x 576 行Y

11、UV:8 bits 每种颜色帧率: 30 fps带宽: 250 Mbps,模拟 Modem: 52 Kbps PRI ISDN: 2.048 MbpsCD-ROM: 1.5 and 6 MbpsFast LAN & FDDI: 100 Mbps,常见图象压缩国际标准,ITUH.261H.263H.263+H.263+H.264ISOMPEG-IMPEG-IIMPEG-IV,主流编码协议H.264,由ITU和ISO共同组建的JVT负责征集和制订名称：H.264（ITU），MPEG IV P10（ISO）标准于2003年4月份正式发布编码特点具备高编码效率：比H.263编码节省50%的比特率加强对

12、延时的限制及对误码和去色的处理机制提高了对网络的适应能力采用分层技术，从形式上将编码和信道隔离，在源编码过程中可以考虑信道的特点,主流编码协议H.264,声音,声音是视频会议最重要的部分正常情况下，声音的重要性高于图像，没有声音的会议将无法进行声音的传输使用很低的比特率（码流），因此声音能够在很低的带宽下传输。,音频的采样与编码,主流声音压缩国际标准,窄带音频G.711 3.4kHz，56-64kbps带宽G.723.1 3.4kHz，5.6-6.3kbps带宽G.728 3.4kHz，16kbps带宽G.729 3.4kHz，16kbps带宽宽带音频G.722 7kHz，48-64kbps带

13、宽G.722.1 7kHz，24-32kbps带宽G.722.1 Annex C 14kHz，24-48kbps带宽G.719 22kHZ64、96、128kbps带宽,Polycom音频协议,唇音同步,图像输入/输出设备,声音输入/输出设备,图像编码,声音编码,延时,唇音同步,* 声音的数据量小，处理速度快，因此需要和图像作同步处理。,同步处理机制,回声消除,H.239双流功能,北京总部,某分公司,H.239 双流技术,第一路视频：人物的视频图像第二路视频：内容的活动图像视频与内容同步传送只占用一个呼叫带宽只需要一次呼叫适用于会议、培训、远程教育等,高清图象合成（PoC）,让演讲者置身于虚拟

14、环境中PPT幻灯片高清晰图片DVD节目将演讲者的影像和演讲内容通过一路呼叫同时传送任何视频会议系统都可接收-无需H.239支持,高清的图像合成,极致远真,极致远真,极致远真、真实呈现,每个与会者真实大小图像 可以看到整个会议室的全景无缝的视频拼接墙剧场效果透明的技术,对称设计顶级的音效和视频体验目光接触带给您如同在一间会议室中的会议感受基于标准，广泛兼容现有视频会议系统,52,视 频 会 议,视频会议简介 视频会议标准 视频会议应用 视频通信展望,53,视频会议简介,70年代：模拟传输占 用 960 个 话 路一 路 广 播 电 视 80年代：数字传输静 态 图 像 传 输动态图象传输 34M

15、/8M ,54,90年代：视频通信的商业化应用 会议电视2Mbps 数字广播MPEG-II/8Mbps 21世纪：多媒体通信的应用视频/音频/数据有机结合传输方式多样性,视频会议简介,55,视频会议标准,为什么要制定标准？ 电视制式：PAL 625行/50场NTSC 525行/60场SECAN 625行/50场 统一格式：CIF：352象素/288行 PCM一次群： 32话路 2.048Mbps 24话路 1.544Mbps 统一格式：P x 64Kbps P=1,2,30,56,互通互控 不同厂家产品间的通信兼容性最成熟的标准H.320 电路交换网络 ,视频会议标准,P x 64Kbps 会

16、议电视系统和终端设备用于电路交换 数字网的框架性标准,57,视频会议标准,H.320 标 准 方 框 图,58,最热门的标准: H.323 分组交换网络 提供非保证服务质量NQOS用于局域网的可视电话系统和终端。适用于任何可靠传输机制TCP和不可靠机制UDP的分组交换网络，并支持在Internet上传输可视电话业务。常用LAN协议物理层Ethernet IEEE802.3Token Ring IEEE802.5FDDI IEEE802.8Internet的快速发展所有企业对局域网的应用的需求，加速了H.323的商业化应用,视频会议标准,59,H.323 算 法 结 构,视频会议标准,60,视频

17、会议标准,图象压缩的经典算法 帧间差 FD 运动补偿 MC 离散余弦变换 DCT 可变长编码 VLC FD + MC + DCT + VLC,61,H.323系统组成终端 Codec 多点控制器MCU网关 Gateway 网闸 Gatekeeper ,视频会议标准,MCS/IP,G/K,网 络,H.320,H.320,H.323,H.323,H.323,62,终 端支持H.323标准的各种协议，完成与其它终MCS/IP间的实时多媒体通信。 MCU由多点控制器MC和多点处理器MP组成。三种工作方式,集中式,视频会议标准,MC+MP,63,分散式,混合式,视频会议标准,MC+MP,64,网 关 G

18、ateway完成通信协议H.225/H.221通信规程控制H.245/H.242视频H.263/H.261音频G.711/G.722/G.728/G.723/G.729等的转换 使得基于分组交换技术的 H.323 终端能够与基于电路交换技术的 H.320 终端实现互通。网 阐 Gatekeeper对H.323终端 / MCU / 网关 实施综合管理提供主要功能:地址翻译带宽管理接入控制,视频会议标准,65,基于 H.225 对视频/音频/数据在LAN网络上以不同的数据包传送机制, H.323 提供多种形式的通信方式。 只有视频 只有音频 只有数据它们间的自由排列组合。,视频会议标准,66,其它

19、的相关标准： H.321 将窄带视听多媒体终端H.320适配到ATM环境 B-ISDN的技术规范。,视频会议标准,H.322提供保证服务质量QOS的局域网的可视电话系统和终端设备。H.324基于公共交换电话网PSTN的可视电话标准。H.310宽带B-ISDN视听通信业务系统和终端的标准。,67,视频会议标准,不 同 网 络 环 境 各 标 准 之 间 的 互 通 示 意 图,68,视频会议应用,基于不同网路的应用 面向连接方式的专网 利用卫星资源优势的卫星网 拨号方式的窄带N-ISDN网 宽带B-ISDN的多媒体网 非面向连接方式的IP网,69,窄带电视电话系统和终端设备的框架性建议,H.32

20、3 IP,MCU,ISDN,DDN,ATM,Microwave,Satellite,视频会议应用,70,71,窄 带 ISDN 的 拨 号 网,MCU,网络,ISDN交换机,PRI,BRI,PRI,视频会议应用,72,非 面 向 连 接 方 式 的 IP 网,Router,Gatekeeper,Router,Token RingIEEE802.5,EthernetIEEE802.3,H.323,H.323,Intranet,H.323,73,视频通信展望视频商务Video Commerce,74,视频通信展望,电子商务 e-commerce 利用高新通信技术进行的贸易电子购物电子销售电子保险电

21、子支持电子纳税电子认证 .信息流和资金流的传递远程付费，电子支票 实物流的投递,75,视频商务 Video-Commerce 视频商务：视频通信有机地与电子商务相结合， 完成电子商务的功能 百闻不如一见 身体语言 近在咫尺 加强协作虽然电子商务是IT业继Internet之后的又一热点，但视频 商务必将取代电子商务。,视频通信展望,76,视频商务发展的基础网络通信提供信息高速公路现有网DDN 数字数据网 PSTN 公用电话交换网 ISDN 综合业务数据网 Frame Relay 帧中继 HFC 光纤同轴电缆混合网 ATM 异步传输模式 SDH 同步数据网 LAN 局域网,视频通信展望,77,数字

22、微波网 DMN 卫星 Satellite 光纤 WDM / DWDM 发展中的网高速IP网 基于现有网 x DSL 多种数字用户线 IP Over 无线： IP 基于现有网的发展形式是“三足鼎立”局面IP over ATMIP over SDH / SONETIP over WDM / DWDM,视频通信展望,78,ATM面向连接技术集分组交换/电路交换的优点对应OSI第二层并非数据链路层功能完成复用和交换功能以交换机为核心由信令技术来支持建立虚电路强调网络智能固定信元长度53字节保证服务质量QOS可保证A/V/D的QOS,视频通信展望,79,IP面向无连接Connectionless分组的包

23、交换技术对应OSI第3层网络层完成路由选择和分组转发功能以路由器为核心由路由技术支持数据报的寻址变字长40字节到64K字节无QOS，尽量做得最好,视频通信展望,80,IP与ATM的有机结合路由技术/IP交换技术/ATM交换技术融为一体面向连接的ATM与无连接IP的统一利用ATM QOS解决IP的QOS问题路由选择与交换的优化组合利用ATM层交换技术实现IP数据包的交换利用ATM分组/电路交换能力提高路由效率支持多种业务，视频/音频/数据提供网络流量管理和带宽管理和拥塞控制性能,视频通信展望,81,优势互补：ATM: 速度快，多业务支持能力 I P: 遵循简单，灵活，易扩充和统一性好 不足： 传

24、输效率低 IP数据包与ATM信元的映射传输开销的信 元税 约占24% 网络管理效复杂- IP地址与ATM地址之间的映射- IP网络非连接特点与ATM面向连接的矛盾,视频通信展望,82,IP over 无线卫星通信网 覆盖能力 通信距离远 独特的广播性能 建站成本与通信距离无关 用户接收的数据量远大于发送的数据量 外交互式通信见下页图,视频通信展望,83,ATM网 络,TCP/IP,接入多路器,ADSL用户,多播传输,地面网,视频通信展望,.,84,视频通信的发展提供高效压缩技术 JPEG 静态图象存储 H.323 IP网上视频通信 MPEG-I CD-ROM/VCD MPEG-II DTV/D

25、VD MPEG-IV MPEG-VIIJPEG2000,视频通信展望,85,MPEG-IV 基于内容的交互性 基于对象编码MPEG-I/II不能 MPEG-I/II以帧定位，按矩形图像格式压缩 编码的比特流也以对象形式存储 对任意形状的视频对象序列进行编码，传输 和重建 更高效的压缩性 广泛的访局性 可基于头肩像编码,可不传背景信息,节省带宽压缩后的比特 流以对象的形式存储在多媒体数据库中以被Copy和Paste,视频通信的展望,86,JPEG-2000 采用Wavelet离散子波变换算法 对时域或频域采取局部方式 子波在信号分析中对高频成份采用由粗到细渐进的 时空域上的取样间隔 图像转换成一

26、系列可更加有效存储象素模块的“子波” 压缩比在JPEG基础上提高10%-30%。而压缩后的图 像显得更加细腻平滑 局部分配压缩比，重点区域/低压缩比； 非重点区/高压缩比 渐进传输Progressive Transmission 先传轮廓，然后逐步传输细节数据，提高图像质量,视频通信的展望,87,视频通信的展望,流媒体 流媒体组成：演播室服务器用户终端,IP网络,流媒体管理,Web,服务器,演播室,视频,音频,数据,用户终端,88,视频通信的展望,演播室将实时的或已有的视频/音频信号按一定格式进行处理给流媒体管理服务器提供所需信号,服务器由流媒体服务器和Web服务器组成向用户提供Web界面与服务器之间的连接向用户终端提供不同的流媒体管理视频资源VOD/预视/多播提供授权，访向控制及计费功能,用户终端PC+Web浏览器,89,视频通信的展望,视频通信技术H.323/H.263JPEG2000MPEG-IV流媒体 网络通信的迅速发展电信网ATM/SDH/WDM/DDN/ISDN/Satellite有线电视网HFC XDSL+Cable Modem计算机网IP,90,远程教学远程医疗VOD电视/电影全球合一,视频通信的展望,多媒体的时代将展现在我们的实际生活中,三网的发展，为视频商务提供所需的高速信息公路。 视频商务必将逐步取代电子商务并提供：,