高铁准入综合通信理论--视频会议系统

高铁准入综合通信理论--视频会议系统广州通信段技术支持中心会议机械室培训内容：视频会议系统1.视频会议系统概述2.视频会议系统设备组成、工作原理及视讯会议网络3.多点控制单元（MCU）的功能、设备接口、连接方式4.vSwitchSystem[即网守（GK）]、多点资源管理中心(RM)的总体概述5.视频会议终端及其附属设备的功能、设备接口、连接方式和故障处理6.施工工艺及标准2培训目标：掌握视频会议系统的主要功能、设备组成及工作原理。培训课件：PPT课件和培训教材相结合31视频会议系统概述1.1视频会议概念1.2发展历史和趋势1.3信息压缩技术1.4框架协议41.1视频会议—定义电话只闻其声，不见其人，不能“面对面”交流广播电视闻其声，也见其人，但是单向传播，不能交流。视频会议不但能听见彼此的声音，还能看见对方的图像和电脑桌面，可以实时的双向交流。51.1视频会议－基本概念概念视频会议系统：通过网络通讯实时传输声音、图象和数据，为身处异地的人们提供了一个虚拟的会议室，满足一起开会的需要。6长沙粤海广州虚拟会议室1.1视频会议概念－功能视频会议是集语音、图像、数据于一体的一种交互式的多媒体信息业务，是基于通信网络上的一种增值业务。从应用来看，视频会议可以应用于下列场合：技术交流、教学培训、例行会议、汇报工作、传达精神、军事指挥、现场直播、采访新闻、远程医疗、实时股评。71.1视频会议--场景大型会议室中小型会议室个人桌面软终端81.1视频会议应用模式－点对点点对点应用模式–2方与会–不需要MCU–主要用于两点之间交流的应用场景–对交互性有较高的要求承载网91.1视频会议应用模式—单个MCU小容量多点会议模式–3~几十方与会–需要MCU作为交换的核心，星型组网方式–主要用于小范围的沟通–对交互性有较高要求101.1视频会议应用模式—多个MCU大容量多点会议模式–数十方甚至上千方与会–需多MCU级联–主要用于大型的政策宣讲、报告等方式的会议–一般要求会议管理人员–对可靠性有较高要求–对交互性要求不高111.1视频会议概念－常用名词解释会议电视=视频会议=视讯会场=点=方15个会场=15个点=15方导演=管理台导演控制=通过管理台进行控制主会场：最重要与会人物所在的会场管理员：会议召开时对会议进行控制的人员一级网、二级网、三级网121.2发展历史和趋势模拟时代60年代初，模拟会议电视系统逐渐商用数字时代60年代末期，由模拟系统转向数字系统。80年代初期，非标2Mbit/s彩色数字会议电视系统推出。标清时代1990年CCITT发布了H.320标准，主要针对电路交换的窄带网络。1996年，为了适应迅速普及的IP网络，ITU-T发布了H.323的视讯标准。高清时代H.264高清协议和720P、1080P的高清图像格式在视讯中广泛应用。2007年，华为在业界率先发布全系列高清系列产品。131.2视频技术的发展趋势CIF4CIF720P1080PCIF：图像达到VCD效果分辨率101,376像素（352×288）4CIF：图像达到DVD效果分辨率405,504像素（704×576）720P：图像达到9CIF效果分辨率921,600像素（1280×720）1080P：图像达到20CIF效果分辨率2,073,600像素（1920×1080）高清晰是视频技术发展的主线之一141.2视频技术的发展趋势CIF（CommonIntermediateFormat）是常用的标准化图像格式。在H.323协议簇中，规定了视频采集设备的标准采集分辨率CIF=352×288像素。4CIFCIF720P(9CIF)151.2音频技术发展趋势G.711延时长音质一般1972G.722音质较好带宽要求高1988G.728低延时编码编码复杂1992AAC-LD高保真CD音质低延时编码低复杂度编码2006161.2数据传输发展趋势H.239双流720PH.239双流VGA桌面传送T.120171.3信息压缩技术信息压缩技术声音、图像在不失真编码后的码流速率很高，如一路4CIF模拟电视信号数字化后的码流速度约是160Mbit/s，如果不采用数据压缩技术，一路数字图像将占用几千条电话信道。在有限的带宽内，为了得到逼真的声像效果，必须采用信息压缩。181.3音频编解码技术采样后语音信息比图像信息少得多，但数据量仍然比较庞大，例如一个采样率为44.1KHz，采样大小为16bit，双声道的PCM编码的WAV文件，它的数据速率则为44.1K×16×2=1411.2Kb/s语音的编码方法分为三类：基于语音波形进行编码的波形编码,如G.711；基于语音特性参数进行编码的参数编码；在低速语音编码应用最多的将前两种方法混合使用的混合编码，如G.728。主要的音频压缩方法有：G.711，G.722，G.728，G.723.1，G.729,G722.1,AAC_LD,AAC_LC191.3音频编解码技术语音信号的采样数字音频的等级信号类型频率范围（Hz）采样率（KHz）量化精度（位）电话话音200～3.4K88宽带语音50～7K1616调频广播20～15K3216CD音频20~20K44.116201.3音频编解码概要——G.711为例•G.711建议一种典型的采用波形编码的压缩编解码方法，可以获得较高的语音质量，但数据压缩率低。•G.711建议描述了PCM的U律（A律）压缩，如下图所示：•采样率为8kHz，12bit线性A/D变换为数字信号，再经过对数PCM后压缩为8bit，一路音频为64kbit/s。语音重现反量化压缩解码压缩编码量化信道编解码语音采集211.3AAC-LD宽频语音AAC-LD全称AdvancedAudioCoding-LowDelay），即高级音频编码低延迟规格协议AAC支持高采样率48K，达到CD音质AAC的编解码20ms的延时，mp3的编解码至少延时100ms相同的音质，AAC占用的带宽比MP3少30％221.3常用音频编码方法对比表编解码器采样率(kHz)频宽(kHz)声道数带宽(kbps)音质G.71184单声道64低G.72884单声道16低G.722167单声道64中G.722.1167单声道24/32中低G.722.1C3214单声道24/32/48中高G.7194820单、双声道32~196(间隔4k)高AAC_LD32/4814/20单、双声道70~115(单声道)高HWA_LD16/32/487/14/20单、双声道32~110(单声道)高231.3视频信号摄像机把图像中的每个像素转换成RGB三个独立的信号，由于RGB不利用压缩，所以先转换为YUV格式处理(YPbPr或YCbCr);YUV格式比RGB节省带宽，符合人眼特性，并且兼容黑白信号(Y亮度信号），应用更广泛；视频会议系统中处理的都是YUV信号而不是RGB信号。241.3信号采样RGB像素YUV像素4:2:2采样输出码流直接输出YUV的信号量较大，通常在视频编码前经过采样丢掉部分色彩信号，一般有4:2:2、4:1:1等多种方式;如图原来4个像素12个信号，经过4:2:2采样后就变为8个信号了，节省了1/3的数据，对色彩的影响人眼基本不可察觉。4CIF分辨率每秒30帧的视频，按8位采样精度，4:2:2采样后，每秒数据量约为：704*576*3*8/12*8*30=185Mbit/s,一般的传输线路仍然承受不了，还需要进行数据压缩。251.3视频压缩帧内压缩帧间压缩视频压缩有帧内压缩和帧间压缩，帧内压缩把每一帧像图片一样单独压缩，常见方式是M-JPEG。帧间压缩把一组帧一起压缩，P帧和B帧只描述变化，压缩效率更高，常见方式有：H.26X，MPEG-2，MPEG-4等：目前会议电视主流应用为H.264协议采样4CIF30fps的图像大约185Mbit/s,视频会议一512kb/s的带宽就可传输，压缩比达到370:1。261.3视频编码示意图H.264视频将图像分为I、P、B三种帧:I帧是帧内编码图，P是前向预测图，B是双向预测图。简单地讲，I帧是一个完整的图像，而P帧和B帧记录的是相对于I帧的变化，没有I帧，P帧和B帧就无法解码。由于B帧会增加算法复杂度和延迟，会议电视一般使用没有B帧的H.264基础类。271.3视频的核心技术-H.264①高清晰度的视频质量②容错能力强③网络适应性强281.3视频基本概念和知识－常用格式介绍l监控系统中也把4CIF称为D1;lDVD分辨率为720*480/576；ICIF就是我们系统中的50/60场,也称为2CIF291.3HDTVHDTV有三种显示格式，分别是：•720P（1280×720，逐行），•1080i（1920×1080，隔行）•1080P（1920×1080，逐行）常见的高清视频格式是720P和1080i:目前大多数国家高清电视采用这两模式(也包括我国)；而目前主流的高清会议电视主要采用720P;同是国际认可的数字高清晰度电视标准。1080P主要是专业领域使用的标准：1080P对摄像机、带宽有更高的要求，主要在专业领域应用。301.3各类常用视频接口311.3标清视频接口-CVBS最简单、最原始的视频接口是复合视频信号(CVBS)接口，也就是通常所称的RCA接口，也称为莲花头端子。传输的是复合视频信号，传输介面是一根普通的视频线。通常黄色的为视频信号。AV接口实现了音频和视频的分离传输，这就避免了因为音/视频混合干扰而导致的图像质量下降，但由于AV接口传输的仍然是一种亮度/色度（Y/C）混合的视频信号，仍然需要显示设备对其进行亮/色分离和色度解码才能成像，这种先混合再分离的过程必然会造成色彩信号的损失，色度信号和亮度信号也会有很大的机会相互干扰，从而影响最终输出的图像质量。321.3标清视频接口-SVideo由于复合视频信号是将亮度信号和色度信号采用频谱间置方法复合在一起，导致亮色串扰、清晰度降低等问题。因此出现了S端子接口。将亮度信号Y和色度信号C分开传输。确保亮度信号不会受到色度信号的干扰。S视频输入：S-Video具体英文全称叫SeparateVideo。意义就是将Video信号分开传送，也就是在AV接口的基础上将色度信号C和亮度信号Y进行分离，再分别以不同的通道进行传输，在很大程度上避免了视频设备内信号串扰而产生的图像失真，极大地提高了图像的清晰度。但S-Video仍要将两路色差信号（CrCb）混合为一路色度信号C，这样多少仍会带来一定信号损失而产生失真（这种失真很小但在严格的广播级视频设备下进行测试时仍能发现）。另外，现在普遍使用标准的4芯接口（不含音效），还可扩展为7芯（含音效）。331.3视频端子-分量上面提到S端子也有将两路色差信号（CrCb）混合为一路色度信号C传送的问题。将两个色差信号分别传送，就构成了分量端子。我们通常采用YPbPr和YCbCr两种标识，前者表示逐行扫描色差输出，后者表示隔行扫描色差输出。色差输出的接口方式是目前各种模拟视频输出接口中最好的一种欧洲使用SCART接口。日本使用D端子，传输的是色差分量信号。美国延续了使用RCA端子的传统，使用3个RCA端子来传输色差分量信号。341.3VGA接口在PC领域广泛使用的VGA端子。传送RGB信号。VGA接口采用非对称分布的15pin连接方式，其工作原理：是将显存内以数字格式存储的图像（帧）信号在RAMDAC里经过模拟调制成模拟高频信号，然后再输出到投影机成像，这样VGA信号在输入端（投影机内），就不必像其它视频信号那样还要经过矩阵解码电路的换算。从前面的视频成像原理可知VGA的视频传输过程是最短的，所以VGA接口拥有许多的优点，如无串扰无电路合成分离损耗等。351.3DVI数字视频信号DVI——DigitalVisualInterfaceDVI接口，传输8GBPS(165MHZx24bitx2)，适合传输无压缩、高清晰度视频信号。最高支持QXGA(2048x1536)格式。现在很多显卡都具有DVI输出。前的DVI接口分为两种，一个是DVI-D接口，只能接收数字