视频通信基础知识技术篇

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CiscoConfidential1?2010Ciscoand/oritsaffiliates.Allrightsreserved.CiscoTelepresence初级班基础知识培训王宇目录?视频会议概述?视频会议组成?视频会议技术术语什么是视频通讯??通过网络使身处不同地点的人们实现面对面的沟通?目前95%以上的视频通信应用基于IP网络?目前视频通讯主要基于H.323和SIP协议?Cisco的视频通信产品线统称为“网真视频(Telepresencevideo)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?视频会议(会议电视)?商用用质量,高压缩率,最少1:100(H.263、H.264)?采用低带宽传输(128–384–768–1920Kbps)?双向交互,实时性要求高,延时非常小。?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)视频会议系统涉及的知识视频会议产品是跨越多个行业的产品!?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,RTP,SRVP?国际标准化组织(ISO)?MPEG1,MPEG2,MPEG4?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多媒体通信协议H.323?1996年有ITU-T提出的,设计严谨但结构复杂?标准涵盖了包交换网络上的音频、视频、数据通信?解决了点对点以及多点视讯会议中诸如呼叫与会话控制、多媒体与带宽控制等问题?几乎所有的视频通信厂商都支持该标准多媒体通信协议SIP?1999年有IETF提出,结构简单并扩展性强?一个基于文本的应用层控制协议,独立于底层协议,用于建立、修改和终止IP网上的双方或多方的多媒体会话?与H.323相比较,更加适合下一代互联网及软交换平台?已经成为公认的统一通信的协议标准TIP(TelepresenceInteroperabilityProtocol)?思科倡导的网真互通协议?主要针对多屏系统之间的互联互通,并开发了标准的开发代码?思科TX系列和CTS系列,以及思科网真服务器(TPS)都已经支持TIP协议?目前主流视频通信供应商都加入了TIP视频编码协议?视频编码协议用于定义设备间的视频信号数字化、压缩和编码,H.26X是ITU为视频通讯提出的标准?H.261支持的带宽在64Kbps到2Mbps,支持的图像分辨率最高的CIF(352×288);?H.263可以提供更高的压缩比和更高的分辨率,最高可以到达16CIF,即1408×1152,而且更加流畅,可达30帧/视频会议协议发展趋势各公司专用系统H.320H.3231960'SIP2004目前H.323是主流协议,下一代主流协议是SIP!19961990基于ISDN的视频通信标准H.320AudioVideoDataControlG.711G.722AAC-LDH.261H.263H.264T.120H.221BONDing基于IP的视频通信标准H.323H.323AudioVideoDataControlG.711G.722AAC-LDH.261H.263H.264H.239H.225RASQ.931H.245基于IP的视频通信标准SIPSIPAudioVideoDataControlG.711G.722AAC-LDH.261H.263H.264BFCPSIPIETFSIPHTTPSMTPITUH.323ISDNPSTNSIPvsH.323?SIP由IETF开发,H.323由ITU开发?SIP为Internet优化,H.323为LAN优化?SIP支持Presence(状态呈现),H.323不支持?SIP支持IM(即时消息),H.323不支持?SIP支持原生支持DNS和URL应用,H.323不支持?SIP获得更多应用平台支持SIPvsH.323?2009CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoConfidentialPresentation_ID6)?思科倡导的网真互通协议?主要针对多屏系统之间的互联互通,并开发了标准的开发代码?思科TX系列和CTS系列,以及思科网真服务器(TPS)都已经支持TIP协议?目前主流视频通信供应商都加入了TIP视频会议组成IP广域网电路交换网H.320网闸GatekeeperRouter网关GatewayH.323终端以太网多点控制单元MCUH320MCUH320终端视频会议组件?网络?终端(Terminal)?MCU(多点控制单元)?网关(Gateway)?网闸/关守(Gatekeeper)典型的视频通讯网络呼叫控制主会场分会场视频通信网管MCU会议录制分会场分会场分会场Internet视频会议终端?功能?图像,声音采集和重现?图象,声音压缩?音视频输入输出?网络协议和接口?实时控制?产品形态?基于windows的软终端?可视电话?桌面终端/会议室终端多点控制单元MCU?功能终端接入声音混合视频交换编码转换会议管理?产品形态终端内置MCU独立MCU?网闸功能?管理H.323终端,MCU,网关?地址翻译?带宽管理?接入控制?H323协议可选组件?网关功能?实现不同协议终端之间的互通?H.320和H.323?SIP和H.323?完成通信协议转换?视频[H.264/H.263/H.261]?音频[G.722.1C/G.722/G.711]等的转换视频会议常用网络?数字数据网(DDN)?综合业务数字网(ISDN)?SDH(同步数字)?帧中继网(FR)?异步传输网(ATM)?卫星网(VSAT)?IP网(LAN)---目前应用最广泛的网络?MPLSVPNIP网络的特点?包交换网络?可在同一物理网络上进行数据,视频,音频多种应用?主干网络通过部署QoS可保障服务质量?分支网络可能存在如下问题?丢包?延迟?抖动?乱序视频会议对IP网络的基本要求以上要求为国标对视频会议网络的基本要求,各厂商产品可以在以上网络条件下正常工作?带宽:为视频呼叫的1.2倍?基本要求在256K以上可以实现可接受的效果?延迟:小于300ms?抖动:小于25ms?丢包率:小于1%?针对视频应用启用QoS视频通信传输过程输入格式化编码/压缩发送输出重格式化解码/解压接收NetworkCodec=COder/DECoder难易IP网络点对点视频通信通过MCU实现多方视频会议MultipointControlUnit(MCU)视频会议技术术语?视频?分辨率、帧率、逐行/隔行扫描?编码算法?加密?带宽?音频?唇音同步?回声消除?视频会议技术?双流?双显视频分辨率的业界标准?2009CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoConfidentialPresentation_ID8?CIF:352*288(相当于VCD质量)(SD4:3)?4CIF:704*576(相当于DVD质量)(SD4:3)?W288p:512*288(OD16:9)?W448p:768*448(OD16:9)?W576p:1024*576(OD16:9)?720p:1280*720(HD16:9)?1080p:1920*1080(HD16:9)?2009CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoConfidentialPresentation_ID9帧?W?H2424Pixel?帧(Frame)代表一个画面?当接收到每秒22幅以上的画面时,人就会认为画面是连续的,这个速度称为帧率?电影的帧率是24帧/秒?视频通讯的帧率与视频算法、设备处理能力和呼叫带宽有关?视频通信最高帧率是60帧/秒–NTSC&PAL是隔行扫描;–奇数行先扫,偶数行后扫,非同时;–扫描频率由系统类型决定?NTSC=30fps=60场?PAL=25fps=50场–1帧=2场隔行扫描视频格式宽屏的16:9要比传统的N制式或PAL制式多显示30%的内容16:9的可视角度为30度;通过对比4:3的可视角为10度;AdditionalPictureArea16943带宽分辨率帧率带宽4CIF30128K-512K720P30768K720P601M-1.5M1080P301M-1.5M1080P602M-2.5M视频编码算法?视频图像数据有极强相关性,存在大量的冗余信息?空域冗余?每帧画面内相邻像素之间相关性很大?时域冗余?相邻帧之间存在很大的信息冗余量?编码技术就是去除数据之间的相关性?帧内编码技术?帧间编码技术加密技术?什么是加密?对明文的数据按某种算法进行处理,使其成为不可读的一段代码,保护数据不被非法窃取、阅读?常见的加密技术?DES56位加密算法?AES128位加密算法,具有更强的安全性和效率?目前国际视频会议加密标准为H235V3?AES128位动态加密算法声音?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协议?人类听力范围:20-20,000Hz?语音信息通常集中于100-7,000Hz?其它音频范围:?CD:20Hz-20kHz?FM广播:15kHz?AM广播:7kHz?普通电话:3.4kHzProtocolBitRate(Kbs)AudioLimitsDelayQuality视频会议中的音频编码AAC-LDG.728G.722.1G.722G.7116464564848322416to481288Kbs128Kbs4kHz40msFair7kHz40msGood7kHz40msGood4kHz625μsFair20kHz20msExcellent国际标准音频接口XLR卡隆头RCA莲花头3.5mmPC头国际标准模拟视频接口RCA莲花头S端子BNC同轴电缆接头VGA国际标准数字视频接口DVIHDMIHD-SDI数字信号与模拟信号1111111111000000000000011111111110000000000000AnalogueDigital?数字信号还原难度小?数字信号经过不易被监听?数字信号适合长距离传输CiscoConfidential51?2010Ciscoand/oritsaffiliates.Allrightsreserved.麦克风的类型(全向和非全向)全向麦克风定向麦克风拾音范围拾音范围唇音同步图像输入/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CiscoConfidential53?2010Ciscoand/oritsaffiliates.Allrightsreserved.Network回声抑制EC远程终端+动态摄像机图像动态双流数据双流技术实现两路媒体流的传输视频终端组成部分DisplaysCamerasMicrophonesSoundMixersandSpeakersTANDBERGECHOCANCELLERENGINEEchoEchoCancellationISDNInternet/LAN/IP3GNetworksUserInterfacesCodecsCablesPeripheralsCiscoConfidential56?2010Ciscoand/oritsaffiliates.Allri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