视频会议系统技术基础及相关协议介绍PPT课件.ppt

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1、课程目标o了解视频会议系统的基本概念和系统结构o了解视频会议系统相关的技术规程和协议标准2021/7/221内容提要o视讯会议系统概述视讯会议系统概述o视频会议系统相关技术协议2021/7/222视频会议的基本概念o视频会议是利用视讯技术和设备通过现代通讯网络，在远程异地以电视方式召开实时、双向、交互式的可视会议的一种多媒体通信方式2021/7/223远程协作远程协作商务会议商务会议个人多媒体通信个人多媒体通信远程教育远程教育视频点播视频点播/IPTV远程医疗远程医疗多媒体视讯的应用2021/7/224终端终端 n n传传 输输 网网 络络MCU终端终端 1 1终端终端 2 2终端终端 3 3

2、网管网管视频会议系统的组成2021/7/225多点控制单元MCUo多个终端设备之间信号的汇接处理o音频、视频、数据、信令信号混合切换o可实现多级级联，实现互通互控2021/7/226会议组织MCU MP（多点处理）MC/EMC（多点控制）VPU/EVPU/HDPU（视频处理单元）APU/EAPU（音频处理单元）DPU（数据处理单元）会议调度终端身份验证信道控制多点控制单元MCUo多点控制单元（MCU）2021/7/2272021/7/228多个会场语音的混音MCU的混音功能2021/7/229多画面的功能传传输输网网络络传输网络传输网络2021/7/2210MCUZXMVC8900。电视墙电视

3、墙网管中心网管中心IPIP桌面型可视电话桌面型可视电话IPIPIPIP交换机交换机IPIP网络网络WEB监控监控监控融合到会议中2021/7/2211图像台(电视墙)功能2021/7/2212编码图像图像控制控制数据数据语音语音解码数据数据控制控制图像图像语音语音网络网络视频会议终端的组成2021/7/2213H.221RecI.400Rec视频I/O设备音频I/O设备视频编解码语音编解码/延时 传真/图文等数据设备T.120RecH.26xRecH.242、H.230、H.243Rec端到端信令系统控制端到网络信令复用/解复用网络接口网络MCUG.7xxRecH.320视频会议系统终端202

4、1/7/2214H.323视频会议系统终端2021/7/2215摄像机显示器麦克风扬声器录像机视频会议终端的相关外设音视频矩阵电视墙调音台2021/7/22162021/7/2217回声抵消回声抵消回声抵消器音箱麦克风音频编解码器回授音A主讲音BA+BA+B-AAAB2021/7/2218画中画功能o画中画位置可变o画中画与主画面位置也可变2021/7/2219电话接入功能PSTN/GSM传输网络传输网络2021/7/2220q 横幅横幅 支持会场横幅显示，会支持会场横幅显示，会议主题清晰明了议主题清晰明了q T.140T.140短消息短消息 采用采用T.140T.140标准协议，支持标准协议

5、支持短消息群发或点对点发送，方短消息群发或点对点发送，方便会议信息的及时发布和提示便会议信息的及时发布和提示q 字幕字幕 支持灵活的字幕设置支持灵活的字幕设置和显示，会议通知一目和显示，会议通知一目了然了然 GMCCGMCCGMCCGMCC培训室培训室培训室培训室1 1 1 1现在休息现在休息1010分钟，分钟，1010点半继续培训点半继续培训请大家把今天的讲课内容回去复习后。请大家把今天的讲课内容回去复习后。并把课后作业明天交上来。并把课后作业明天交上来。管理员：请准备管理员：请准备管理员：请准备管理员：请准备5 5 5 5分钟后发言！分钟后发言！分钟后发言！分钟后发言！中兴通讯多媒体平台

6、培训会议中兴通讯多媒体平台培训会议短消息、字幕、横幅2021/7/2221局域网局域网远端图像远端图像传输网传输网MCUMCUZXV10 T502ZXV10 T502本地图像本地图像组播组播 1 1组播组播 n n无需额外投资，通过办公电脑您就能实时收看会议无需额外投资，通过办公电脑您就能实时收看会议流媒体组播功能2021/7/2222网管系统o拓扑管理o故障管理o配置管理o日志管理o计费统计管理o软件升级管理2021/7/2223传输网络oPSTN/ISDNoPDH/SDHoDDNoATMoIP(LAN/Internet)o2021/7/2224H.323系统组成2021/7/2225o网关

7、Gatewayn完成通信协议H.225/H.221n通信规程控制H.245/H.242n视频H.264/H.263/H.261和音频G.711/G.722/G.728/G.723/G.729等的转换o网守Gatekeepern对H.323终端/MCU/网关实施综合管理n提供主要功能:o地址翻译o带宽控制o接入控制o网络管理2021/7/2226运营支撑层运营支撑层ZXMS80ZXMS80GKGKMCMCZXMS80ZXMS80网络管理网络管理ZXMS80ZXMS80会议调度会议调度ZXMS80ZXMS80认证计费认证计费ZXMS80ZXMS80资源管理资源管理ZXMS80ZXMS80顶级顶级G

8、KGKZXMVC8900ZXMVC8900MCMCZXMVC8900ZXMVC8900MPMP动态级联动态级联域域1 1域域2 2桌面终端桌面终端ZXMVC2020SZXMVC2020S会议室终端会议室终端ZXV10 T500ZXV10 T500LAN/XDSLLAN/XDSL高清终端高清终端ZXMVC6000AZXMVC6000A媒体交换层媒体交换层用户接入层用户接入层宽带骨干网宽带骨干网ZXMVC8900ZXMVC8900MPMPZXMVC8900ZXMVC8900MCMCZXMS80ZXMS80GKGKDDNDDN ISDN/E1 ISDN/E1可视电话可视电话ZXV10 V300ZXV

9、10 V300会议室终端会议室终端ZXV10 T502ZXV10 T502其它厂家其它厂家视讯终端视讯终端LAN/XDSLLAN/XDSLLAN/XDSLLAN/XDSLLAN/XDSLLAN/XDSL/ISDN/DDN/ISDN/DDN客户服务客户服务中心中心业务受理业务受理中心中心业务管理业务管理中心中心认证计费认证计费中心中心宽带接入网宽带接入网视讯用户视讯用户营业员营业员业务管理员业务管理员网管中心网管中心AAAAAA管理员管理员设备管理员设备管理员视讯运营网分层结构2021/7/2227会议进行中，三种方式可随意切换 主席控制 语音激励 导演控制2021/7/2228主席会场主席会场

10、发发言言会会场场申申请请发发言言会会场场MCUMCU会议控制方式一o主席控制主席控制：主席可选看任一分会场场景，各分会场收看发言人会场的场景。在会议进行过程中，可增加和减少会场。各分会场可以向主席申请发言.2021/7/2229MCU会议控制方式二o导演控制导演控制：在会议无主席情况下，由MCU来确定发言人。2021/7/2230MCU会议控制方式三o自动语音切换自动语音切换：根据发言人音量的大小确定主会场，从而向各分会场传送其场景画面和声音。2021/7/2231点对点组网方式系统组网逻辑结构2021/7/2232两人交谈点对点通讯通了，真方便！刘总 几个月不见还是老样子啊！我这有些资料和图

11、片，给你看看本地图象按钮双流图片2021/7/2233多点会议单MCU方式系统组网逻辑结构2021/7/2234多MCU级联方式系统组网逻辑结构2021/7/2235视频会议系统组网方案:省级-地市级-区县级2021/7/2236内容提要o视讯会议系统概述o视频会议系统相关协议视频会议系统相关协议2021/7/2237H.310：宽带视讯系统及终端（B-ISDN）H.320：窄带视讯系统及终端H.321：定义了一种使H.320视讯终端适应B-ISDN环境的方式H.322：服务有QoS的LAN视讯系统及终端H.323：基于分组交换的多媒体通信系统H.324：低速率多媒体视讯终端（PSTN）视频会

12、议的国际标准2021/7/2238H.320系统的优势oH.320是一个非常成熟的标准和技术体系。o采用E1和DDN专线来传输视音频数据，能够取得很好的效果。有较高的画面质量和声音质量。o专线线路稳定可靠，通讯故障率较低。o专有线路在安全保密性上有较好的保证。o基于以上原因，行政视频会议系统基本上都是采用H.320标准，选用E1专线组网。2021/7/2239H.323系统的优势oH.323是以IP网络上建立的视频会议系统为核心。所以，尽管其受IP网络本质特性以及服务质量的影响，在视音频质量上比H.320有先天的不足，但由于背靠着日益发展的IP宽带网络，有下面两个最本质的优势n用户接入灵活方便

13、且成本较低，也易于管理计费。n能够与IP网络上其他业务相结合，实现多媒体业务的运营。2021/7/2240音频编解码协议G.711(PCM)G.722(AD-PCM)G.728(LD-CELP)G.729(CSA-CELP)G.723.1(ACELP)采样带宽300-3400Hz50-7000Hz50-3400Hz 50-3400Hz50-3400Hz比特率48/56/64Kbps48/56/64Kbps16Kbps8Kbps6.3Kbps5.3Kbps采样率8KHz16KHz8KHz8KHz8KHz编码延时1ms2ms2ms10ms30ms2021/7/2241视频压缩编码的必要性o模拟信

14、号数字化后带宽大大加宽n3x(720 x576)x8x25=.nPAL制模拟电视信号数字化后，实时传输需要166Mbps的带宽，存储一小时的节目要75G空间2021/7/2242视频压缩编码的可能性o空间冗余n一帧图象中存在的冗余2021/7/2243视频压缩编码的可能性o时间冗余n连续的多帧图象之间存在的冗余2021/7/2244ITU-TStandardsJointITU-T/MPEGStandardsMPEGStandards198819901992199419961998200020022004H.261(version 1)H.261(version 2)H.263 H.263+H.

15、263+MPEG-1MPEG-4(version 1)MPEG-4(version 2)H.262/MPEG-2H.264/MPEG-4 AVC视频编码技术标准的进程2021/7/2245视音频编解码技术MPEG-2标准2021/7/2246视频压缩编码标准MPEG4o1999年公布跨时代MPEG4o基于对象的编码理念n编码时将一幅景物分成若干在时间和空间上相互联系的视频对象，分别编码。这样可以很方便的实现对不同的对象采用不同的编码方法和表示方法。2021/7/2247视频压缩编码标准H.264oH.264是由是由ITU-T和和ISO/IEC的联合开发组共同开发的最新国际视的联合开发组共同开发

16、的最新国际视频编码标准。通过该标准，在同等图像质量下的压缩效率比以前的标频编码标准。通过该标准，在同等图像质量下的压缩效率比以前的标准提高了准提高了2倍以上，倍以上，2002年年12月定稿。月定稿。oH.264/MPEG4part10:AdvancedVideoCoding(AVC)目的是获得更有效的图像压缩率，提高传输误码情况下的图像质量，目的是获得更有效的图像压缩率，提高传输误码情况下的图像质量，支持一些新的功能。支持一些新的功能。2021/7/2248H.264的优势o同其他标准相比，可节省码率：2021/7/2249H.264H.264的三个优势的三个优势:1.压缩率和图像质量方面压缩

17、率和图像质量方面对传统的帧内预测、帧间预测、变换编码和熵编码等算法的改进，使对传统的帧内预测、帧间预测、变换编码和熵编码等算法的改进，使H.264的编码的编码效率和图像质量在以往标准的基础上进一步提高。效率和图像质量在以往标准的基础上进一步提高。（1）可变块大小：帧间预测时可以灵活选择块的大小。在宏块（）可变块大小：帧间预测时可以灵活选择块的大小。在宏块（MB）划分上）划分上H.264采用了采用了1616，168，816，88四种模式；当划分为四种模式；当划分为88模式时，又可模式时，又可进一步采用进一步采用84、48、44三种子宏块划分模式进一步划分，这样可以使运动物体三种子宏块划分模式进一

18、步划分，这样可以使运动物体的划分更加精确，减小预测误差，提高编码效率。帧内预测一般采取两种亮度预测模式：的划分更加精确，减小预测误差，提高编码效率。帧内预测一般采取两种亮度预测模式：Intra_44和和Intra_1616。Intra_44适合图像中细节丰富的区域，而适合图像中细节丰富的区域，而Intra_1616模式更适合粗糙的图像区域。模式更适合粗糙的图像区域。（2）高精度运动估值：在）高精度运动估值：在H.264中亮度信号运动补偿预测的精度是中亮度信号运动补偿预测的精度是1/4像素。如果像素。如果运动矢量指向参考图像的整像素位置，预测值就是该位置上参考图像像素的值；否则使运动矢量指向参考

19、图像的整像素位置，预测值就是该位置上参考图像像素的值；否则使用用6阶阶FIR滤波器的线性内插获得滤波器的线性内插获得1/2像素位置的预测值，通过取整数和像素位置的预测值，通过取整数和1/2像素位置像素位置像素值均值的方式获得像素值均值的方式获得1/4像素位置的值。显然采用高精度运动估计会进一步减小帧间像素位置的值。显然采用高精度运动估计会进一步减小帧间预测误差。预测误差。2021/7/2250 H.264（3 3）多参考帧运动估值：每一个）多参考帧运动估值：每一个MNMN亮度块都要经过运动补偿预测得到运动亮度块都要经过运动补偿预测得到运动矢量和参考图像索引，子宏块中的每个子宏块划分都会有不同的

20、运动矢量。选矢量和参考图像索引，子宏块中的每个子宏块划分都会有不同的运动矢量。选择参考图像过程是在子宏块层次上进行的，因而一个子宏块中的多个子宏块划择参考图像过程是在子宏块层次上进行的，因而一个子宏块中的多个子宏块划分在预测时使用相同的参考图像，而同一个分在预测时使用相同的参考图像，而同一个sliceslice的多个子宏块之间选择的参的多个子宏块之间选择的参考图像可以不同，这就是多参考帧运动估值。考图像可以不同，这就是多参考帧运动估值。（4 4）参考图像的选取更加灵活：参考图像甚至可以是采用双向预测编码方式的）参考图像的选取更加灵活：参考图像甚至可以是采用双向预测编码方式的图像，这就允许选取与

21、当前图像更加匹配的图像为参考图像进行预测，从而可图像，这就允许选取与当前图像更加匹配的图像为参考图像进行预测，从而可以减小预测误差。以减小预测误差。(5(5）加权预测：允许编码器以一定的系数对运动补偿预测值进行加权，从而）加权预测：允许编码器以一定的系数对运动补偿预测值进行加权，从而在一定的场景下可以提高图像质量。在一定的场景下可以提高图像质量。(6(6）运动补偿循环内的消除块效应滤波器：为消除在预测和变换过程中引入）运动补偿循环内的消除块效应滤波器：为消除在预测和变换过程中引入的块效应，的块效应，H.264H.264也采用了消除块效应滤波器，但不同的是也采用了消除块效应滤波器，但不同的是H.

22、264H.264的消除块效应的消除块效应滤波器位于运动估计循环内部，因而可以利用消除块效应以后的图像去预测其滤波器位于运动估计循环内部，因而可以利用消除块效应以后的图像去预测其他图像的运动，从而进一步提高预测精度。他图像的运动，从而进一步提高预测精度。2021/7/2251 H.264o2.抗丢包和抗误码方面 参数集、片的使用、FMO、冗余片等关键技术的使用可以大大提高系统的抗丢包和抗误码性能。（1）参数集：参数集及其灵活的传送方式会大大降低因关键的头信息丢失而造成错误发生的可能。为保证参数集可靠地到达解码器端，可以采用重发的方式多次发送同一参数集，或传送多个参数集。（2）片（slice）的使

23、用：图像可以划分成一个或几个片。将图像划分为多个片，当某一片不能正常解码时的空间视觉影响就会大大降低，而且片还提供了重同步点。（3）PAFF和MBAFF：当对隔行扫描图像进行编码时，由于两个场之间存在较大的扫描间隔，这样，对运动图像来说帧中相邻两行的空间相关性相对于逐行扫描时就会减小，这时对两个场分别进行编码会更节省码流。对帧来说，存在三种可选的编码方式，将两场合并作为一帧进行编码或将两场分别编码或将两场合并起来作为一帧，但不同的是将帧中垂直相邻的两个宏块合并为宏块对进行编码。前两种称为PAFF编码，对运动区域进行编码时场方式有效，非运动区域由于相邻两行有较大的相关性，因而帧方式会更有效。当图

24、像同时存在运动区域和非运动区域时，在MB层次上，对运动区域采取场方式，对非运动区域采取帧方式会更加有效，这种方式就称为MBAFF。o （4）FMO：通过FMO可以进一步提高片的差错恢复能力。通过片组（slice group）的使用，FMO改变了图像划分为片和宏块的方式。宏块到片组的映射定义了宏块属于哪一个片组。利用FMO技术，H.264定义了七种宏块扫描模式。2021/7/2252 H.2643.网络适应性方面为适应各种网络环境和应用场合，H.264定义了视频编码层（VCL）和网络提取层（NAL）。其中VCL功能是进行视频编解码，包括运动补偿预测，变换编码和熵编码等功能；NAL用于采用适当的格

25、式对VCL视频数据进行封装打包。在H.323系统中实现H.264同等的图像质量条件下，H.264的数据压缩比能比当前DVD系统中使用的MPEG-2高2-3倍，比MPEG-4高1.5-2倍,比H.263高2倍H.264获得优越性能的代价是计算复杂度的大幅增加，例如分层设计、多帧参数、多模式运动估计、改进的帧内预测等，这些都显著提高了预测精度，从而获得比其他标准好得多的压缩性能,但也限于目前的芯片处理能力和算法优化。2021/7/2253q 支持标准支持标准H.239H.239活动双视频流活动双视频流 单屏双显和双屏双显两种双流显示方式单屏双显和双屏双显两种双流显示方式 配套配套VBOXVBOX分

26、辨率支持分辨率支持CIFCIF（352288352288）、）、4CIF4CIF（704576704576）、）、XGAXGA（10247681024768）、SXGA(12801024)SXGA(12801024)双流双显双流双显双流双显双流双显会场图像会场图像双流单显双流单显双流单显双流单显ZXV10T500VGA中兴中兴MCU双视频流功能-H.2392021/7/2254视频会议系统其他协议oH.221视听电信业务中64-1920kbit/s信道的帧结构oH.230帧同步控制信号与信息信号C&IoH.231用于直到2Mb/s数字信道的MCUoH.242端到端的互通规程oH.243多个终端

27、与MCU之间的通讯规程。oH.225.0(1998),分组/解分组建议，视频、音频、数据或控制信息的逻辑信道建立规程oH.245(1998),使用H.245控制信道承载管理H.323系统操作的端到端控制信息oQ.931(1993),运用基本呼叫控制的ISDN用户-网络接口第三层规范2021/7/2255内容提要o视讯会议系统概述o视频会议系统相关协议o视频会议系统中图像编解码技术及其发展视频会议系统中图像编解码技术及其发展2021/7/2256SIF与CIFoSIFn（StandardInterchangeFormat）MPEG-1压缩标准支持SIF图像尺寸。nNTSC制是350240像素，P

28、AL制是352288像素。oCIFnCIF是常用的标准化图像格式。n规定分辨率CIF=352288像素。2021/7/2257oD1n大多数厂家特指NTSC制，是720480像素n也有的厂家用来指PAL制的720576像素。o4CIFn规定分辨率4CIF=704576像素。D1与4CIF2021/7/2258o隔行扫描（Interlace）n通过隔行绘制每个半帧行来绘制帧。nNTSC广播以每秒30帧（29.97帧）表示，但实际上是由相继显示的60个半帧，即60场组成。nPAL广播以每秒25帧表示，但实际上是由相继显示的50个半帧，即50场组成。n需要强调的是，60/50场数据两场之间有时间差的

29、o逐行扫描（Progressive）n仅在屏幕上绘制整个帧。o绝大多数的4CIF/D1产品都是隔行扫描的nDVD例外2021/7/2259逐行隔行o隔行扫描（Interlace）o逐行扫描（Progressive）2021/7/2260H系列协议用的标准化图像格式oSQCIF=12896像素oQCIF=176144像素oCIF=352288像素o4CIF=704576像素o16CIF=14081152像素2021/7/2261其他常用的非标准化图像格式oHalfD1（50场/60场）=352576像素nT500的ICIFo2CIF=704288像素n也有厂家认为2CIF=352576像素oH

30、alfD1的好处n图像是两场数据，而两场数据之间的时间差为20ms（PAL制），因此图像重建后图像的变化是以20ms为单位的，连续性比CIF或2CIF高了一倍。n人肉眼对垂直的分辨率比对水平的更敏感，特别是在运动场景下2021/7/2262图像格式演示4CIFHalfD12CIFCIFQCIFSQCIF2021/7/2263高清标准o1080i格式，是标准数字电视显示模式，1125条垂直扫描线，1080条可见垂直扫描线，16：9，分辨率为19201080，隔行/60Hz，行频为33.75KHz。o720p格式，是标准数字电视显示模式，750条垂直扫描线，720条可见垂直扫描线，16：9，分辨率

31、为1280720，逐行/60Hz，行频为45KHz。o1080p格式，是标准数字电视显示模式，1125条垂直扫描线，1080条可见垂直扫描线，16：9，分辨率为19201080逐行扫描，专业格式。2021/7/22642021/7/2265高清标准o后来720p增加了50Hz，1080i及1080p增加了50Hz。这是由于PAL值与NTSC值分别为50Hz60Hz导致的。我国一直沿用的是PAL值标准，因此我国高清标准也是采用50Hz标准。o1080p同时还有25Hz30Hz的标准，但只有极个别的几个厂家电视机支持。2021/7/2266几种常见的电视扫描格式oD1为480i格式，和NTSC模拟

32、电视清晰度相同，525条垂直扫描线，483条可见垂直扫描线，4：3或16：9，隔行/60Hz，行频为15.75KHz。oD2为480P格式，和逐行扫描DVD规格相同，525条垂直扫描线，480条可见垂直扫描线，4：3或16：9，逐行/60Hz，行频为31.5KHz。oD3为1080i格式，是标准数字电视显示模式，1125条垂直扫描线，1080条可见垂直扫描线，16：9，分辨率为19201080，隔行/60Hz，行频为33.75KHz。oD4为720p格式，是标准数字电视显示模式，750条垂直扫描线，720条可见垂直扫描线，16：9，分辨率为1280720，逐行/60Hz，行频为45KHz。oD

33、5为1080p格式，是标准数字电视显示模式，1125条垂直扫描线，1080条可见垂直扫描线，16：9，分辨率为19201080逐行扫描，专业格式。o此外还有576i，是标准的PAL电视显示模式，625条垂直扫描线，576条可见垂直扫描线，4：3或16：9，隔行/50Hz，记为576i或625i。2021/7/2267H.323H.323H.323H.323系统系统系统系统H.320H.320H.320H.320系统系统系统系统视频会议系统的发展方向HDHDHDHD高清高清高清高清SDSDSDSD标清标清标清标清CIFCIFCIFCIF普清普清普清普清与与与与NGNNGNNGNNGN融合融合融合融合与与与与IMSIMSIMSIMS融合融合融合融合2021/7/22682021/7/2269个人观点供参考，欢迎讨论