第9章多媒体通信系统0

现代通信技术概论2第9章多媒体通信系统9.1概述9.2多媒体会议电视系统9.3IP电话9.4视频点播系统39.1概述实现多媒体通信的系统，称为多媒体通信系统。多媒体通信是指在通信过程中能同时提供多种媒体信息，如声音、图像、图形、数据、文本等的一种通信方式。与电话、电报、传真、文本数据传输等传统的单一媒体通信比较，多媒体通信的用户之间不仅能声像图文并茂地交流信息，而且用户对通信全过程具有完备的交互控制能力。49.1.1媒体和多媒体(1/4)媒体定义表示、传播和存储信息的载体分类感觉媒体（PerceptionMedium）表示媒体（RepresentationMedium）显示媒体（PresentationMedium）存储媒体（StorageMedium）传输媒体（TransmissionMedium）59.1.1媒体和多媒体(2/4)感觉媒体人类接触信息的感觉形式，即由听觉、视觉、嗅觉、触觉等感觉器官直接感知信息的一类媒体。这类媒体包括声音、文字、静止或活动图像、色彩、气味、冷热等元素。感觉媒体通过各类传感设备能够转换成相应的模拟电信号表示媒体信息的表示形式，它是为有效传输和处理感觉媒体而人为构造出的一种媒体。通常表现为感觉媒体所生成模拟电信号的数字化编码。这类媒体包括图像编码、文本编码、声音编码和各类传感设备的编码输出等69.1.1媒体和多媒体(3/4)显示媒体获取和表现信息的一类媒体。这类媒体包括键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏、红外线接收器等输入设备和显示屏、打印机、扬声器等输出设备存储媒体存储信息的媒体，这类媒体包括硬盘、光盘、软盘、磁带、ROM、RAM等。存储媒体可以存储模拟信息或数字信息，如果无特别说明，存储媒体一般指存储数字信息的媒体传输媒体指承载与传输信息的媒体。这类媒体包括双绞线、同轴电缆、光缆、无线链路等79.1.1媒体和多媒体(4/4)多媒体“多媒体”就是上述表示媒体的结合，即声音、文字、静止图像、活动图像等数字化编码信号所代表媒体的混合体多媒体系统与多种媒体系统是不同的概念，两者间最显著的区别在于媒体之间的同步性。在多媒体系统中，媒体之间是相互关联的，即以时空同步的方式存在；而在多种媒体系统中，媒体与媒体之间可以是孤立的，相互间毫无关系的。例如：因特网的Web服务可以为用户提供声音、文本和图像的服务，但它们之间不存在同步机制，是一种典型的多种媒体服务方式89.1.2多媒体通信系统的特征(1/3)集成性多媒体通信系统能够处理、存储和传输多种表示媒体（即图像编码、文本编码、声音编码等），并能显现多种感觉媒体（图像、文字、声音等）多媒体通信系统是集多种编译码器、多种感觉媒体显现方式于一体，能够与多种传输媒体进行接口，并且能与多种存储媒体进行通信的集成通信系统。99.1.2多媒体通信系统的特征(2/3)交互性多媒体通信系统的终端用户对通信的全过程具有完善的交互控制能力交互性并非多媒体通信系统独有的特性，许多通信系统也具有不同程度的交互性109.1.2多媒体通信系统的特征(3/3)同步性在多媒体通信终端上显现的图像、文字和声音在时间和空间上是同步的。这些图像、文字和声音可以来自不同的信息源，可以通过不同的传输途径传送过来，多媒体通信终端能够将这些图像、声音、文字同步起来，构成一个完整的多媒体信息显现在用户面前。例如多媒体会议电视系统的声音和图像之间不允许存在延迟，必须严格“唇音同步”，否则传输的声音和图像就失去意义。同步性是多媒体通信系统的重要特征，各种信息是否同步决定了该系统是多媒体系统还是多种媒体系统119.1.3多媒体通信系统的组成图9-1多媒体通信系统基本组成部件用户视听设备通信网络多媒体终端12数字图像通信的组成（1/2）用户视听设备由用户视频、音频输入/输出设备组成。如监视器、投影仪、录像机、摄像机、打印机、话筒、喇叭等，用以实现多媒体信息的输入/输出多媒体终端是多媒体通信系统中的关键设备，其作用是接入、压缩及传输多媒体信息，包括视频、音频输入/输出接口、视频和音频编解码器、多路信号复用/分接设备、信息通信设备、控制系统和网络接口等。从功能上看，多媒体终端和用户视听设备的功能是独立的，但在实现时，二者功能经常结合在一起，统称为多媒体终端设备。13数字图像通信的组成（2/2）通信网络为多媒体通信系统提供承载信息的传输通道，可以是PSTN、ISDN、以太网、数据通信网、ATM网等。能够提供高带宽、多种服务类型的分组交换网络，比如高速以太网、ATM网等在多媒体通信系统中应用最多。在一些多媒体会议系统中，还有多点控制单元MCU:MultipointControlUnit。MCU的作用相当于特殊的交换机，在多点通信中完成网络中的各个终端之间的切换，控制分布在不同地点的终端同时进行相互间的通信。在一些不涉及多点通信的多媒体通信系统中，并不需要MCU，所以图9-1中没有画出149.1.4多媒体通信业务(1/3)表9-1多媒体通信业务类型业务类型具体应用会话型业务可视电话、会议电视分配型业务视频点播、音/视频广播检索型业务图文传送、多媒体信息检索消息型业务话音信箱、多媒体邮件15多媒体通信业务(2/3)会话型多媒体通信业务，包括点对点的可视电话业务、点对多点的视频教育业务、多点对多点的会议电视业务等。这些业务需要传递视频、声音、图像、数据和文本中的某一种媒体流或几种媒体流的组合与交互。分配型业务是指信息源与受众之间的信息传递，是一种点对多点的业务。不同于传统的电视业务，它既可以是视频或音频广播型业务，也可以是点播型业务，如视频点播。16多媒体通信业务(3/3)检索型业务是指个人与多个信息源之间的信息检索，用户可以随时从不同地点的多媒体数据库中检索到需要的多媒体信息，如文字、音频、图像或视频信息。检索型和分配型业务的实现从原理上都是通过人与计算机之间的交互操作完成的。消息型业务一种信息转发业务，可以是点对点、点对多点、多点对点方式。转发的信息可以是文字、图像、声音和视频信息。一般无实时性要求，采用的是存储转发方式。消息型业务与会话型业务一样，实现的是人与人之间的通信，不同的是消息型业务要经过计算机的中间存储17实用化的多媒体通信系统类型(1/2)多媒体会议系统：包括可视电话、会议电视、桌面声像会议、个人会晤系统等，主要在两点以上用户之间进行可视文件、图像、资料、图表、声音的信息交换。远程信息服务系统：包括远程教育、远程医疗、声像信息服务、多媒体邮件、多媒体检索、多媒体写作和编辑出版系统等，主要提供多个分散用户共享教材、图表、图像、师资、医务人员的信息资源，以及用户间的电子邮件、语音信箱、电子金融业务、各种认证系统信息等。多媒体数据库系统：包括多媒体图书馆、博物馆、展览、多媒体商业广告购物、多媒体查询和检索系统等。它提供用户以不同速率检索信息中心多媒体数据库的房地产、旅游、交通、商业广告以及邮购业务信息等18实用化的多媒体通信系统类型(2/2)IP电话IP电话是在IP网络上以语音业务为主，同时提供多种增值业务的一种多媒体通信方式。利用IP电话技术，不仅可以在IP网络上传送语音，还可以实现传真、视频和数据等业务。视频点播视频点播是一种可以按照用户需要点播节目的交互式多媒体通信系统。用户可以根据自己的需要在任何时刻收看任意一个视频节目，而且不需要受到节目提供者在时间和内容安排上的约束。用户可以对节目进行相应的控制，如在播出过程中留言、发表评论等，从而加强交互性，增加了用户与节目之间的交流199.1.5多媒体终端设备（1/4）多媒体终端设备是多媒体信息交流的源点或终点，是人机交互的接口。多媒体终端设备是软硬件相结合的设备，硬件以多媒体计算机为主，它集成了计算机与多媒体信息处理设备，软件主要是多媒体数据库，此外，还包括相应的支撑软件、接口等20多媒体终端设备(2/4）多媒体计算机多媒体计算机是在通用的个人计算机基础上，加上各类信号处理专用芯片、通信接口、相应软件和应用数据库所构成，具有综合处理图、文、声、像等多媒体信息的能力。硬件配置高，运算速度快，传输速率高,存储量大,硬盘读取速度快音频处理硬件:用于处理音频信息，它可以把话筒、录音机、电子乐器等输入的声音信息进行模数转换、压缩等处理，也可以把经过计算机处理的数字化的声音信号通过还原（解压缩）、数模转换后用音箱播放出来，或者用录音设备记录下来视频信息处理硬件:用来支持视频信号的输入与输出21多媒体终端设备(3/4）多媒体信息处理包括多媒体信息采集、加工和利用技术多媒体信息加工包含诸如模数转换、编码压缩、存储变换、传输识别、检测估计、差错控制、同步重建等技术。由于多媒体信息数据量庞大，编码压缩技术是多媒体信息处理技术中的关键技术。例如，第8章介绍的视频数据压缩编码技术。22多媒体终端设备(4/4）多媒体数据库将多媒体技术与数据库技术相结合而产生的一种新型的数据库。存储的不仅有一般格式的文本字符型资料，而且还包括大量图形、图像、声音等非格式化资料。可适应扩充数据类型和存储多种媒体信息的数据库，它将多媒体信息进行统一处理和存取，使之能为多个用户所共享，同时又能保证多媒体信息的完整性239.2多媒体会议电视系统典型的会话型多媒体通信业务。通过通信网络的连接，分散在不同地理位置上的一组用户可以进行视频、音频和数据等多媒体信息交流，召开异地会议。多媒体会议电视改变了传统的千里奔波的集中会议形式，也改变了单向电话会议的局面，提高了会议效率，降低了会议开销，加强了与会者之间的交互性，是目前常见和较为成熟的一种多媒体通信形式。由于视觉与听觉并用，所以图像或声音的延时对与会者来说是敏感的，这对多媒体会议电视系统提出了较高的通信质量要求249.2.1概述H.320标准是ITU-T制订的第一套多媒体会议电视系统框架协议。定义了在ISDN上用于两点或多点之间多媒体视频会议系统。视频图像编码标准是H.261和H.263，数据标准采用的是T.120建议。H.324标准是在低比特率的PSTN上进行多媒体电视会议的标准，支持的传输速率为每秒28.8千比特或每秒33.6千比特。H.323标准是在分组交换网络上的多媒体通信系统标准。分组交换网可以是X.25网、ATM网、帧中继网或IP网。不保证服务质量。基于IP网的多媒体会议电视系统将是今后多媒体会议电视系统的主要方向259.2.2H.323系统的基本组成图9-2H.323多媒体会议电视系统的基本组成网守PSTNH.323终端MCU身音终端V.70终端网关H.323终端H.323终端N-ISDNB-ISDNATM身音终端H.320终端H.321终端H.322终端没有服务质量的局域网26终端(1/3)提供实时的双向通信，可以发起，也可以响应一次声音、视频或数据会议的呼叫必须具有语音通信功能，基本的音频编解码器为G.711，压缩速率为每秒64千比特，也可选择使用G.722、G.728、G.729、G.723和MPEG-1音频编解码支持音频混合，可以接收多个音频信道，为用户提供复合的音频信号视频和数据通信功能可选H.323系统区别于其他会议电视系统的一个重要特征是，在进行实时视频和音频交流的同时，支持数据信息的传送。数据应用包括电子白板、静止图像传输、文件交换、数据库共存、数据会议和运程设备控制等。27核心功能是系统控制功能，保证了H.323终端的正确操作，包括H.245控制、呼叫信令控制和RAS控制。H.245协议用于控制各种信道（如语音、视频和数据信道）的使用和性能，完成终端之间通信能力的协商、初始通信、逻辑信道建立、通信结束等功能。任意两个H.323终端之间，或者终端与网守之间的连接是通过呼叫控制信令来完成的。呼叫控制信令用于呼叫建立、请求呼叫的带宽改变、获得呼叫中终端或网守的状态、拆除呼叫等。呼叫建立之后才建立若干个支持H.245控制信道、数据信道和呼叫信令信道的可靠连接，所以呼叫控制不受H.245控制信道的管理终端(2