數(shù)字電視技術(shù)第8章.ppt

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第8章 多媒體技術(shù)和交互式電視,8.1 多媒體信號和多媒體技術(shù) 8.2 多媒體信號的傳輸 8.3 多媒體技術(shù)的應(yīng)用 8.4 交互式電視的組成與原理,8.1 多媒體信號和多媒體技術(shù),隨著計算機技術(shù)、數(shù)字圖像壓縮技術(shù)和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，由這些技術(shù)交匯而產(chǎn)生的多媒體技術(shù)也得到了發(fā)展。  多媒體是指兩種或兩種以上的媒體。媒體是指攜帶信息的載體，通常應(yīng)該包括圖像和聲音，可能還有文字、符號、圖形、 動畫、圖片等等。多種媒體攜帶的信息是相互聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)的。 計算機交互處理這些媒體的技術(shù)即是多媒體技術(shù)。,多媒體信號應(yīng)具有以下3個特征：  (1) 綜合性：多媒體信號應(yīng)是相互有關(guān)的多種媒體的信號的綜合。  (2) 交互性：通信雙方能充分地進行信息傳送或交流， 能獲取、處理、編輯、存儲、展示這些信息媒體。  (3) 同步性： 多種媒體能同步地、 協(xié)調(diào)地傳送信息。,,8.2 多媒體信號的傳輸,8.2.1 PSTN PSTN (Public Switched Telephone Network，公用電話交換網(wǎng))是公共通信網(wǎng)中規(guī)模最大、 歷史最長的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。電話網(wǎng)的主要用途是傳輸語音信號，用戶的語音信息可通過傳輸線路和交換設(shè)備進行互傳。該網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備主要是普通模擬電話機， 要求所傳輸?shù)男盘枎捲?00 Hz~3.4 kHz之間。,目前，電話網(wǎng)以模擬設(shè)備為主的情況已經(jīng)發(fā)生了根本性的變化，數(shù)字傳輸設(shè)備和數(shù)字交換設(shè)備不斷地被引入電話網(wǎng)，如數(shù)字光纖時分復用設(shè)備，計算機數(shù)字程控交換設(shè)備，所有這些數(shù)字化設(shè)備已經(jīng)使公用電話網(wǎng)成為一個以數(shù)字設(shè)備為主體的網(wǎng)絡(luò)。但在用戶線路上傳輸?shù)男盘栔?，模擬語音信號的比例仍然最大，這給在公用電話網(wǎng)上傳輸數(shù)字信息帶來了困難。目前， 在公用電話網(wǎng)上傳輸數(shù)字信號的主要手段仍然是要依靠調(diào)制解調(diào)器（Modem），為此ITU-T提出了V系列建議，如描述接口電氣特性的V.28、V.35、V.10、V.11 等建議，描述接口間各條接口線路功能及其動作的V.24建議等。還有一些建議是用于描述Modem本身的，如V.21、V.22、V.32等等。,利用符合V.34建議的調(diào)制解調(diào)器，在PSTN網(wǎng)上可傳輸符合H.324標準的傳輸碼率低于64 kb/s的可視電話。V.34是有關(guān)28.8 kb/s速率的調(diào)制解調(diào)器的建議。QoS參數(shù)為S-QCIF或QCIF格式，7.5幀/s， Y∶U∶V為4∶1∶1， 12比特/像素。,8.2.2 ISDN和STM 模擬電話網(wǎng)中，一對電話線只能傳送一路模擬電話信號。 隨著通信技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了ISDN(Integrated Services Digital Network， 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))，可以支持語音、數(shù)據(jù)和圖像等幾種媒體的傳輸業(yè)務(wù)，其基本傳輸速率為160 kb/s。 它利用一對電話線，同時傳送兩路數(shù)字電話信號(B通路，每路可傳送速率低于64 kb/s的數(shù)字電話或數(shù)字數(shù)據(jù))，采用同步時分復用方式， 也稱為STM (Synchronous Transfer Mode， 同步轉(zhuǎn)移模式)。 根據(jù)CCITT建議，電信的傳輸、交換、復用統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)移模式。 STM在ISDN中的復用方式，如圖8-1所示，以125 μs為一幀， 共傳送20 b， 時間上分為3個信道2B+D， 每個B信道傳送8 b數(shù)字電話信號， 一個D信道傳送2 b信令信號(電話號碼等， 速率為16 kb/s)，還有供同步、 控制等傳輸開銷用的2 b。 各子信道的信息占用了固定的時隙。 各時隙以125 μs為周期出現(xiàn)，根據(jù)信號所占用的時隙位置，就可判定是哪個子信道的信號，這就是STM。,圖8-1 STM的時分復用,8.2.3 B-ISDN和ATM B-ISDN (Broad-band ISDN， 寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))與ISDN類似，利用同一線路在同一時間內(nèi)傳送多個電信業(yè)務(wù)信號，其碼率在155 Mb/s以上， 采用異步時分復用， 或稱為ATM (Asychronous Transfer Mode， 異步轉(zhuǎn)移模式)。 其傳送的信息以信元為單位， 信元長度是固定的53個字節(jié)，其中信頭為5個字節(jié)， 有用信息為48個字節(jié)。  在ATM模式中，各子信道的信號不是按一定時間間隔周期性出現(xiàn)的，因而不能再按固定的時隙位置來判斷其屬于哪個子信道。ATM要在信頭中的固定位置加一種標志信息， 表明該信元屬于哪個子信道，即準備送到對方的哪個用戶。這樣，在信道上的時隙劃分就不必采用固定位置的方式了。,ATM采用統(tǒng)計時分復用的方式來進行數(shù)據(jù)傳輸。統(tǒng)計時分復用就是根據(jù)各信道業(yè)務(wù)的統(tǒng)計特性，在保證業(yè)務(wù)質(zhì)量要求的前提下，在各個業(yè)務(wù)之間動態(tài)地分配網(wǎng)絡(luò)帶寬， 以達到最佳的資源利用率。 這種方式可以解決STM中出現(xiàn)的帶寬浪費的問題。 多個子信道根據(jù)它們不同的傳輸特性復用到一條鏈路上。與同步時分復用STM不同，在ATM中，時隙只分配給有數(shù)據(jù)要傳輸?shù)淖有诺?，沒有數(shù)據(jù)要傳輸?shù)淖有诺啦徽加脦挕Ｒ虼耍?ATM在處理實時傳輸時能達到非常好的性能。在一般的復用機制中， 各個輸入帶寬的總和應(yīng)小于傳輸線路的總帶寬；而利用統(tǒng)計復用的ATM可使輸入帶寬的總和大于總帶寬。,B-ISDN常用的交換方式有電路交換和分組交換。電話程控交換是電路交換方式，通信期間始終有一條電路被建立，也屬于STM模式， 它是以固定時隙為基礎(chǔ)的交換。 其優(yōu)點是實時性好，沒有交換引起的時延，但線路的利用率低。分組交換把整個信息分成若干較短的分組，各分組均有一定的目的地址，采用“存儲轉(zhuǎn)發(fā)”方式。其優(yōu)點是線路利用率高，但分組長度是可變的，兩個用戶在一次通信中各分組可能經(jīng)由不同的路徑，因而會引入較大的時延，不宜用作實時通信。 ATM交換把信息分成一個一個固定長度的信元。 信元長度比分組交換時的分組小得多，它利用硬件連接進行信息交換，交換的速度非?？?。 ATM交換既有分組交換線路利用率高的優(yōu)點，又有電路交換快速的優(yōu)點，它是分組交換與電路交換的一種結(jié)合。因此，ITU已規(guī)定在B-ISDN中應(yīng)采用ATM方式的復用和交換。這樣的以信元為基本單位的高速ATM信號， 必須在寬帶網(wǎng)絡(luò)中(例如光纖網(wǎng)絡(luò))才能傳輸。B-ISDN的傳輸速率在155 Mb/s以上，可以傳送各種多媒體的新業(yè)務(wù)。,8.2.4 IP網(wǎng)絡(luò) IP網(wǎng)絡(luò)包括Internet（因特網(wǎng)）、Intranet（企業(yè)網(wǎng)）、 WAN（Wide Area Network， 廣域網(wǎng)）以及LAN（Local Area Network， 局域網(wǎng)）等。 IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展非常迅速， 它利用TCP／IP協(xié)議（Transmission Control Protocol Internet Protocol）， 只需給出對方的IP地址， 就可十分方便地把信息送到對方終端。但目前IP網(wǎng)絡(luò)帶寬較窄， 還不能保證多媒體通信業(yè)務(wù)所需的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。 對于視頻和音頻傳輸，丟掉幾個分組不會造成很大的問題，但窄帶寬將導致視頻畫面有時清晰， 有時模糊；導致音頻信息的中斷。 因此， 要采用效率更高的壓縮編碼和協(xié)議來改善因特網(wǎng)中實時通信的質(zhì)量。,網(wǎng)絡(luò)資源預(yù)留協(xié)議RSVP(Resource Reservation Protocol)對于用IP有限的帶寬傳送視頻和音頻以及其它實時多媒體信息非常重要。 采用RSVP這項技術(shù)，通信雙方在建立傳輸信息之前預(yù)留了足夠的帶寬， 服務(wù)質(zhì)量會得到較好的保證。目前，RSVP的資源預(yù)留功能已在一些廠商的路由器和應(yīng)用程序中實現(xiàn)。  分類服務(wù)技術(shù)是解決IP網(wǎng)QoS問題的一種十分有效的方法。 不同類別的信息對網(wǎng)絡(luò)傳輸資源的要求是不同的，分類服務(wù)按業(yè)務(wù)類別將信息分給能充分保證其服務(wù)質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)傳輸資源。 解決質(zhì)量問題的根本辦法是拓寬網(wǎng)絡(luò)帶寬。 現(xiàn)在美國正在積極研制下一代因特網(wǎng)NGI(Next Generation Internet），其目標就是要拓寬網(wǎng)絡(luò)帶寬。,8.2.5 FC,1. 概述 光纖通道是把設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上的一種高速通道，它既具有單通道的特點，又具有網(wǎng)絡(luò)的特點，它可以是連接兩套設(shè)備的單條電纜， 也可以是連接許多設(shè)備的交換機產(chǎn)生的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。  光纖通道的最大優(yōu)點是速度快，它可以給計算機設(shè)備提供接近于專業(yè)設(shè)備處理速度的吞吐量。  光纖通道與協(xié)議無關(guān)， 它提供了一種在源設(shè)備(如計算機或磁盤陣列)的發(fā)送緩存器和目的設(shè)備的接收緩存器之間傳送數(shù)據(jù)的方法， 所以它是一種通用傳輸機制，適用范圍廣，可適合多種性價比的系統(tǒng)(從小系統(tǒng)到超大型系統(tǒng))，支持現(xiàn)有的IP、 SCSI、 ATM、HIPPI等多種協(xié)議。,表8-1 FC中各種媒介支持的最大網(wǎng)絡(luò)長度,2. FC的結(jié)構(gòu),1) FC-0 FC-0是物理層底層標準。FC-0層定義了連接的物理端口特性，包括介質(zhì)和連接器(驅(qū)動器、 接收機、 發(fā)送機等)的物理特性、電氣特性、 光學特性、傳輸速率以及其它的一些連接端口特性。物理介質(zhì)除表8-1所列的之外，還有UTP（Unshielded Twisted Pair， 非屏蔽雙絞線），用于25 Mb／s數(shù)據(jù)傳輸，距離可達50 m。光纖通道的數(shù)據(jù)誤碼率低于10-12， 它具有嚴格的抖動容許規(guī)定和串行I／O電路。,2) FC-1(傳輸協(xié)議) FC-1根據(jù)ANSI X3T11標準，規(guī)定了8 b／10 b的編碼、 解碼方式和傳輸協(xié)議，包括串行編碼、解碼規(guī)則, 特殊字符和錯誤控制。這些10 b碼字的游程長度等于或小于4 b且直流偏置最小， 能為鏈路提供自校驗?zāi)芰蜁r鐘恢復能力。,3) FC-2(幀協(xié)議) FC-2層定義了傳輸機制，包括幀定位、幀頭內(nèi)容、使用規(guī)則以及流量控制等。光纖通道的數(shù)據(jù)幀長度可變，地址可擴展。 用于傳輸數(shù)據(jù)的光纖通道的數(shù)據(jù)幀長度最多可達2 kB，因此， 非常適合于大容量數(shù)據(jù)的傳輸。幀頭內(nèi)容包括控制信息、 源地址、 目的地址、傳輸序列標識和交換設(shè)備等。64 B可選幀頭用于其它類型網(wǎng)絡(luò)在光纖通道上傳輸時的協(xié)議映射。光纖通道依賴數(shù)據(jù)幀頭的內(nèi)容來引發(fā)操作，如把到達的數(shù)據(jù)發(fā)送到一個正確的緩沖區(qū)里。,4) FC-3(公共服務(wù)) FC-3層提供高級特性的公共服務(wù)，即端口間的結(jié)構(gòu)協(xié)議和流動控制， 它定義了3種服務(wù)：條塊化(Striping)、 搜索組（HuntGroup）和多路播放(Broadcast Multicast)。 條塊化的目的是為了利用多個端口在多個連接上并行傳輸，這樣，傳輸帶寬能擴展到相應(yīng)的倍數(shù)；搜索組用于多個端口去響應(yīng)一個相同名字的地址；多路播放用于將一個信息傳遞到多個目的地址。,5) FC-4(ULP映射) FC-4層是光纖通道標準中定義的最高等級，它固定了光纖通道的各層跟高層協(xié)議(ULP)之間的映射關(guān)系以及與現(xiàn)行標準的應(yīng)用接口。 現(xiàn)行標準包括現(xiàn)有的所有通道標準和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如HIPPI、 SCSI接口和IP、 ATM等。,3. FC的特點 局域網(wǎng)LAN是面向非連接的，是通過將地址信息打入包內(nèi)， 然后按規(guī)定線路發(fā)送的方式完成網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)摹榱斯芾砭W(wǎng)絡(luò)協(xié)議， 這種網(wǎng)絡(luò)型的互連方案需要較大的軟件開銷。 它一方面限制了系統(tǒng)帶寬，另一方面造成了較大的延遲， 不適合實時視/音頻互連。 此外，客戶端對于服務(wù)器存儲體的共享是需要通過服務(wù)器來進行的。而FC是寬帶的、直接面向存儲體的網(wǎng)絡(luò)，在連接的設(shè)備之間， 如計算機的處理器和外圍設(shè)備之間， 通道連接提供點到點的直接連接，或者提供交換的點到點連接。通道的作用是盡可能快地把數(shù)據(jù)從A點傳送到B點。目的地的地址不僅是預(yù)先確定的，而且兩點之間是用實際線路連接起來的， 數(shù)據(jù)除了去目的地之外不可能去其它任何地方。,4. FC網(wǎng)的容量 FC是一種高性能的基于光纖通道的互聯(lián)標準，是專為臺式工作站、 海量存儲子系統(tǒng)、外圍設(shè)備和主機系統(tǒng)之間雙向點對點的串行數(shù)據(jù)通道而設(shè)計的， 其傳輸速率比其它網(wǎng)絡(luò)傳輸速率高很多，其標稱數(shù)據(jù)傳輸率為1000 Mb/s。但由于系統(tǒng)管理開銷，信息、硬件(網(wǎng)卡、交換機、集線器、硬盤陣列控制器等)設(shè)計水平等因素的影響， FC的實際數(shù)據(jù)率為100 Mb/s、200 Mb/s、 400 Mb/s和800 Mb/s，若視頻工作站的視頻數(shù)據(jù)率為35 Mb/s， 實際應(yīng)用中連入FC的視頻工作站數(shù)量不應(yīng)超過20臺。這是對于一個用戶級(由一臺交換機連接的結(jié)構(gòu)中)的情況；對于多個用戶級，由多臺交換機級聯(lián)會大大增加用戶站點，但多臺交換機的級聯(lián)會引起信號在交換中的延遲，這是在搭建FC網(wǎng)絡(luò)時需要特別小心的。,就目前而言，高速Ultra SCSI硬盤的理論I／O能力為40MB／s，實際上只能達到30 MB/s，甚至更低，而無壓縮的視頻流的數(shù)碼率，在8 b時為20 MB/s，在10 b時為25 MB/s，所以硬盤陣列的I／O能力限制了工作站點的數(shù)量。,,8.3 多媒體技術(shù)的應(yīng)用,8.3.1 會議電視 1. 概述 會議電視（Video Conference）是利用通信網(wǎng)召開會議的通信方式。會議電視要傳遞與會者的圖像和聲音，與會者對話時可以通過電視看到對方； 會議電視還要傳遞文件、圖片、 圖表、 會議室氣氛等各種靜止的和活動的圖像信息。會議電視使相隔幾百、 幾千千米的與會者之間距離“縮短”，有一種親臨會場的感覺。,2. 會議電視系統(tǒng)組成 會議電視系統(tǒng)由終端設(shè)備、傳輸設(shè)備、傳輸信道以及多點控制設(shè)備MCU(Multipoint Control Unit)等組成。  1) 終端設(shè)備 會議電視終端設(shè)備有攝像機、 話筒、 計算機、 傳真機、 監(jiān)視器、 會議電視編、 解碼器， 如圖8-2所示。,圖8-2 會議電視端的設(shè)備配置,攝像機一般設(shè)特寫攝像機、全景攝像機、文字和圖片攝像機等。圖像切換器按會議進程選用不同攝像機的圖像送出。話筒要選用方向性強、并有平坦頻率特性的。室內(nèi)墻壁應(yīng)進行吸音處理，避免聲音反射引入的回音。 喇叭與話筒之間的聲音來回傳遞會引起嘯叫，應(yīng)設(shè)置回波消除器并調(diào)整喇叭與話筒的相對位置，以消除嘯叫。監(jiān)視器應(yīng)選用大屏幕電視或投影電視， 圖像與實物之比為1∶1，這樣能獲得臨場感。 ,會議電視編、解碼器是終端設(shè)備中的關(guān)鍵設(shè)備。圖8-3（a）是編碼器方框圖。來自切換器的模擬電視信號， 經(jīng)亮色分離后由模／數(shù)轉(zhuǎn)換(A／D)電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，又經(jīng)公共中間格式(CIF)轉(zhuǎn)換， 把電視信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的中間格式(352288)， 再采用統(tǒng)一的H.261算法進行壓縮。由于編碼中采用了變長編碼VLC技術(shù)，經(jīng)壓縮編碼后的數(shù)據(jù)為不均勻的數(shù)據(jù)流，因此需要緩沖存儲器對數(shù)據(jù)速率進行平滑。從緩存中讀出的數(shù)據(jù)經(jīng)過信道編碼(糾錯編碼)可增強其抗干擾能力，然后被送入時分多路復用模塊，并與經(jīng)編碼的語音以及來自其它數(shù)字設(shè)備(如計算機、 傳真機等)的數(shù)據(jù)信號， 按照指定的時隙合成一路數(shù)字信號， 再經(jīng)接口電路形成標準的傳輸碼形(如HDB3碼(High Density Bipolar 3Zeros)，即3階高密度雙極性碼)后，被送入信道發(fā)送。,圖8-3（b）是解碼器方框圖。解碼器的工作過程與編碼器相反。傳輸碼經(jīng)接口電路被恢復成非歸零的時分多路信號以及供解碼用的基本時鐘信號， 再經(jīng)時分解復用之后， 分為3個信號流進行進一步處理。其中的數(shù)據(jù)信號被送往專用的數(shù)字接收設(shè)備(計算機、傳真機、 電子黑板等)。聲音信號被送往聲音解碼電路經(jīng)D／A、功放送往音響設(shè)備。而圖像信號經(jīng)糾錯解碼電路之后，被送入緩存， 轉(zhuǎn)換成與編碼器相同的數(shù)據(jù)流形式， 經(jīng)H.261解碼、 格式轉(zhuǎn)換、D／A后，在彩色監(jiān)示器上顯示出來。,圖8-3 會議電視編碼、 解碼器方框圖 (a) 編碼器； (b) 解碼器,2) 多點控制方式 會議電視的分會場一般相隔較遠，分會場數(shù)目較多，這就構(gòu)成了多點會議電視系統(tǒng)。多點會議電視系統(tǒng)的連接、 控制方式有以下幾種：  (1) 全耦合方式：所有各分會場之間相互用線路連接。當點數(shù)很多時， 這種方式需要大量線路， 很不經(jīng)濟。  (2) 圖像合成方式：把所有會場圖像匯集在一起合成為一幅圖像傳送到各終端，在各終端監(jiān)視器上多畫面顯示所有會場圖像。,(3) 圖像請求方式：把所有圖像集中于一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點， 根據(jù)多點的請求，切換出所希望顯示的圖像。國外的會議電視常采用這種方式。  (4) 圖文分配方式：通過衛(wèi)星把某一發(fā)送點的圖像分配到所有各點，利用衛(wèi)星召開電視會議。由于采用面輻射方式， 該方式最節(jié)省線路。  (5) 主席控制方式： 不改變原來通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，線路連接、 圖像和聲音的流向都由會議主席進行控制。 這種方式不增加任何線路， 但靈活性不夠。,3) 多點會議電視網(wǎng) 多點會議電視網(wǎng)中都需設(shè)置一個或多個MCU，用以完成各個會議點之間的信息交換和匯接作用。ITU-T有關(guān)多點會議電視的標準只允許采用兩層級聯(lián)的組網(wǎng)模型，這樣可以滿足傳輸延時、話音圖像同步以及網(wǎng)絡(luò)控制的要求。圖8-4就是一個二級星形會議電視網(wǎng)示意圖。處在最上面一層的MCU1是主MCU，在它下面一層的MCU2、 MCU3和MCU4是和它相連接的從MCU， 它們都受控于MCU1。根據(jù)需要，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的會議電視終端可以連接在從MCU上，也可以連接在主MCU上。圖中的終端是直接連接到MCU上的，實際上它們是通過各種通信網(wǎng)絡(luò)連接到MCU上的。,圖8-4 二級星形會議電視網(wǎng)示意圖,3. 我國公用會議電視骨干網(wǎng) 我國的公用會議電視骨干網(wǎng)采用二級星形結(jié)構(gòu)，以北京為全網(wǎng)一級樞紐中心，以星形輻射形式與二級樞紐中心(即各大區(qū)中心——沈陽、 上海、 南京、 武漢、 廣州、 西安、 成都等地)的多點控制單元(MCU)相連接，各大區(qū)中心的MCU與本區(qū)內(nèi)各省中心(即省會會場)相連，這樣就構(gòu)成了一個以北京為中心的全國會議電視骨干網(wǎng)。傳輸手段可以是現(xiàn)有的光纜、數(shù)字微波、數(shù)字衛(wèi)星等。  按我國開會的慣例，采取主席控制模式，即主席所在的主會場，可同時向所有分會場傳遞主會場的圖像和聲音，并通過MCU與任一分會場對話， 指揮匯接設(shè)備切換圖像和聲音。分會場發(fā)言需向主席申請，一旦被主席認可，該分會場的圖像、語音便可以廣播方式傳送到其它各個會場。這種模式符合ITU-T的H.243標準。,全國性會議電視網(wǎng)管中心設(shè)在一級樞紐中心，由中央多點管理系統(tǒng)(CMMS)及工作站組成。網(wǎng)管中心的主要功能是： ① 顯示各MCU狀態(tài)； ② 對MCU進行故障診斷； ③ 對每個MCU的計費進行統(tǒng)計； ④ 統(tǒng)計與會會場、 會議時間、 碼速率； ⑤ 記錄會議的有關(guān)事件。  國家骨干網(wǎng)全部采用美國威泰視訊公司(VTEL公司，前CLI公司)的Radiance 9075型會議電視終端設(shè)備，該設(shè)備有一套CLI專有的CTX、 CTX Plus的編碼算法，其圖像清晰度高于H.261算法，同時還具備符合H.261建議的CIF、QCIF圖像格式。國家骨干網(wǎng)的多點控制采用CLI公司的MCUⅡ，它具有12個2 Mb/s端口，符合H.200系列建議，具有全網(wǎng)的主席控制模式以及遠端攝像的互控功能。,4. 三種實用的會議電視系統(tǒng) 符合H.320標準的ISDN網(wǎng)的會議電視業(yè)務(wù)已經(jīng)進入實用。 為了在計算機網(wǎng)以及PSTN網(wǎng)上組建會議電視系統(tǒng)，ITU-T于1995年推出了在LAN網(wǎng)上組建視聽系統(tǒng)的H.323系列建議，在ATM網(wǎng)組建視聽系統(tǒng)的H.310系列建議，在PSTN網(wǎng)上進行視聽通信的H.324系列建議。目前，H.320會議電視系統(tǒng)已占有相當大的比例，為了將H.320系統(tǒng)引入計算機網(wǎng)和ATM網(wǎng)， ITU-T又推出了H.321系列標準，在H.320的設(shè)備中增加了一個ATM適配器并連接到ATM網(wǎng)上。與此類似，可采用H.322建議將H.320系統(tǒng)適配入計算機LAN中。H.321和H.322實質(zhì)上是將H.320系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流重新組裝為ATM網(wǎng)和LAN可接收的數(shù)據(jù)流，起著一種網(wǎng)絡(luò)之間適配器的作用， 本質(zhì)上仍然是H.320系統(tǒng)。,表8-2 三種實用的會議電視系統(tǒng),8.3.2 可視電話,1. H.324可視電話終端,圖8-5 H.324可視電話終端,H.324協(xié)議族包括以下協(xié)議： (1) G.723.1低速語音編、解碼建議。它提供高效語音壓縮編、 解碼，其速率為5.3 kb/s和6.3 kb/s兩種。  (2) G.729／G.729A低速語音編、 解碼建議。它提供電話網(wǎng)質(zhì)量的語音編碼，8 kb/s編碼速率。G.729A是G.729的簡化版， 和G.729兼容。 (3) H.263／H.261視頻編、解碼建議。它提供高效的活動圖像壓縮編、 解碼技術(shù)。,(4) H.245通信控制協(xié)議。多媒體通信中，控制部分是整個系統(tǒng)的“司令部”， 音頻、視頻、 數(shù)據(jù)和復用部分都需要由它來統(tǒng)一協(xié)調(diào)。從通信的開始、 呼叫、建立物理通路、 建立邏輯通路、交換通信能力、判決主從關(guān)系到通信過程的控制、 結(jié)束通信等操作都由它來控制完成。為了保證不同廠商產(chǎn)品的互通，有必要統(tǒng)一通信標準。 ITU-T在1995年專門發(fā)布了用于多媒體通信的控制協(xié)議H.245，規(guī)定了終端消息的句法和語義以及通信開始時進行協(xié)商的操作過程。這些消息包括終端發(fā)送和接收的通信能力、 接收端的優(yōu)先模式、邏輯信道的通知、 控制和指示。,(5) H.223信道復用協(xié)議。 多媒體信息由多種不同媒體信息組成，多種媒體信息（包括視頻、音頻、數(shù)據(jù)和控制流）要同時傳輸，在發(fā)送端必須把它們復用成一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)流；在接收端要同步地、實時地把它解復用為多種媒體信息。H.223建議對低比特率多媒體通信中信息的幀結(jié)構(gòu)、字結(jié)構(gòu)、分組復用等作了明確規(guī)定, 它適用于低比特率多媒體終端之間，低比特率多媒體終端與MCU之間的通信。這個復用協(xié)議還能對圖像序列進行編號、 誤差檢測和校正。,(6) V.34調(diào)制解調(diào)器全雙工通信協(xié)議。 其通信速率可達28.8 kb/s或33.6 kb/s。  (7) V.8建議。它規(guī)范了在PSTN上的數(shù)據(jù)通信的起始呼叫過程、可視電話和普通電話工作模式的轉(zhuǎn)換。  (8) T.120系列數(shù)據(jù)通道建議。  這種極低比特率的視聽系統(tǒng)的應(yīng)用十分廣泛，除可視電話外， 還可用于遠程監(jiān)控、遠程醫(yī)療、 移動可視電話、多媒體電子郵件、 視頻游戲等。,2. H.323可視電話 ITU-T的H.323“基于分組交換的多媒體通信系統(tǒng)”是一個框架性的建議，包括終端設(shè)備、視/音頻和數(shù)據(jù)的傳輸、 通信控制、 網(wǎng)絡(luò)接口等內(nèi)容， 還包括多點控制單元MCU、多點控制器MC、多點處理器MP、 網(wǎng)關(guān)GW (Gate Way)和網(wǎng)閘GK (Gate Keeper)等設(shè)備。  H.323系統(tǒng)的信息傳播可以采用單播(Unicast)、 多路單播(Multiunicast)或多播(Multicast)的形式。,圖8-6 H.323系統(tǒng)的終端結(jié)構(gòu)示意圖,H.323系統(tǒng)使用實時傳輸協(xié)議RTP（Realtime Transport Protocol）和實時傳輸控制協(xié)議RTCP（Realtime Transport Control Protocol）。RTP提供同步和排序服務(wù)，適于傳送如音頻、 視頻等連續(xù)性數(shù)據(jù)，對網(wǎng)絡(luò)引起的時延和差錯有一定的自適應(yīng)性。 RTCP用于管理質(zhì)量控制信息，例如監(jiān)視延時和帶寬。RTP不能確保數(shù)據(jù)的完整性，但能很好地處理定時的問題。在通信過程中，RTP對所傳的每個分組蓋上時間戳(Timestamp)。在接收端，解碼器可根據(jù)時間戳重新建立定時關(guān)系。,H.323中資源預(yù)留協(xié)議RSVP可以防止因網(wǎng)絡(luò)超載而不能傳遞信息的情況發(fā)生，保證H.323終端有一定的帶寬，從而保證傳輸質(zhì)量。 在H.323 中，與RSVP有關(guān)的是網(wǎng)閘機制，用來防止視頻業(yè)務(wù)量占用所有的有效帶寬。網(wǎng)閘有三項功能。第一， 接入控制， 由于網(wǎng)絡(luò)資源有限，網(wǎng)絡(luò)上同時接入的用戶數(shù)也是有限的，GK根據(jù)授權(quán)情況和網(wǎng)絡(luò)資源情況確定是否允許用戶接入。第二，能夠為終端提供帶寬管理和網(wǎng)關(guān)定位等服務(wù)， 如為用戶保留所需的帶寬。第三，具有呼叫路由的功能，所有終端的呼叫可以匯集到這里， 然后再轉(zhuǎn)發(fā)給其它終端，以便和其它網(wǎng)絡(luò)終端通信。,多點控制單元MCU為3個或3個以上的終端或網(wǎng)關(guān)參加多點通信提供服務(wù)。MCU包括必備的MC和可選的MP。多點控制器MC是H.323中的實體， 它為多點通信提供控制，并控制資源。 MC通過H.245與各終端進行協(xié)商，為當前的通信確定一個共同的通信模式，MC不負責音頻、視頻和數(shù)據(jù)的混合或交換。 多點處理器MP負責完成視/音頻編、 解碼， 格式轉(zhuǎn)換， 語音的混合，視頻的合成或切換等功能。  網(wǎng)關(guān)GW是H.323中的端點設(shè)備，通過它的實時雙向通信服務(wù)，可實現(xiàn)局域網(wǎng)和其它類型網(wǎng)絡(luò)之間的連接。,8.3.3 遠程醫(yī)療 遠程醫(yī)療系統(tǒng)是一種利用現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠距離醫(yī)療咨詢、會診、手術(shù)示范的交互式多媒體信息系統(tǒng)。邊遠地區(qū)的醫(yī)生將患者的病歷、 檢查數(shù)據(jù)、 心電圖以及B超、X線、CT(Computed Tomography， 計算機斷層成像)、MRI（Magnetic Resonance Imaging， 核磁共振成像）等影像資料通過信息處理設(shè)備和相應(yīng)的通信線路傳送給大城市的醫(yī)生和專家， 讓他們會診。 專家們可以向?qū)Ψ结t(yī)生或病人提問以進一步了解病情， 最后做出診斷和治療方案。 邊遠地區(qū)的病人因此及時得到高質(zhì)量的醫(yī)療服務(wù)。 圖8-7是遠程醫(yī)療系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。,圖8-7 遠程醫(yī)療系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖,1. 輸入/輸出設(shè)備 視頻輸入/輸出設(shè)備有攝像機、監(jiān)視器和錄像機, 還有心電圖機、 B超成像系統(tǒng)、 CT成像系統(tǒng)、MRI成像系統(tǒng)； 音頻輸入/輸出設(shè)備有話筒、 揚聲器等。 信息通信設(shè)備有書寫電話、 傳真機等。書寫電話為書本大小的電子寫字板， 與會人員將要說的話寫在此板上， 變換成電信號后輸入到視頻編碼器上， 再傳送到對方， 顯示在監(jiān)視器上。,2. 視頻編、 解碼器 視頻編、 解碼器用來壓縮醫(yī)療視頻信息。醫(yī)用圖像中， 病變部位的圖像對保真度要求是非常高的，任何細節(jié)上的損傷都是不允許的， 它的模糊有可能導致誤診，以至于把病人推向危險的邊緣?？墒切枰獰o損恢復的病變部位圖像只占整個醫(yī)用圖像的一小部分，對于圖像其它部分可以適當調(diào)整質(zhì)量以減小圖像數(shù)據(jù)率。這樣壓縮后的圖像完全保存了疾病特征， 而數(shù)據(jù)量非常小。醫(yī)生可以把它迅速發(fā)送到千里之外的醫(yī)學專家那里， 以最快的速度得到權(quán)威的確診。,3. 復用／解復用設(shè)備和用戶／網(wǎng)絡(luò)接口 復用／解復用設(shè)備將視頻、音頻、控制信號等各種數(shù)字信號組合為64～1920 kb/s的數(shù)字碼流，使之成為與用戶／網(wǎng)絡(luò)接口兼容的信號格式。 該信號格式應(yīng)符合國際規(guī)定的H.221建議的要求。最好采用B-ISDN的網(wǎng)絡(luò)， 接口是B-ISDN的網(wǎng)絡(luò)接口。 美國VTEL公司的HS2000遠程醫(yī)療系統(tǒng)可以由紅外遙控或圖形觸摸屏控制，整個系統(tǒng)裝在推車上可以方便地移動， 固定在機械臂上的攝像機可以旋轉(zhuǎn)、傾斜和推拉， 傳送30幀／秒的清晰畫面，可連接內(nèi)窺鏡、耳鏡、檢眼鏡和EKG(Electrocardiogram，心電圖)機器，可通過局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)傳送音、 視頻信息。,8.3.4 多媒體電視監(jiān)控報警系統(tǒng) 多媒體電視監(jiān)控技術(shù)打破了傳統(tǒng)的電視監(jiān)控結(jié)構(gòu)， 依靠計算機技術(shù)、 數(shù)字視頻壓縮編、解碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)， 對各種媒體信息的應(yīng)用趨向綜合化、 交互化。  多媒體電視監(jiān)控系統(tǒng)由現(xiàn)場多媒體電視監(jiān)控終端、 多媒體監(jiān)控中心和傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，如圖8-8所示。多媒體電視監(jiān)控終端由攝像機、報警探頭、 切換控制器和多媒體計算機構(gòu)成。 多媒體計算機內(nèi)插有視、音頻采集壓縮卡(內(nèi)裝大容量硬盤)， 可對輸入的視、音頻信號進行實時捕獲、實時壓縮，然后存入硬盤。,圖8-8 多媒體電視監(jiān)控系統(tǒng),多媒體監(jiān)控中心是一臺高性能計算機，它可以通過網(wǎng)絡(luò)向多媒體電視監(jiān)控終端調(diào)取實時圖像或錄像，調(diào)取統(tǒng)計報表或報警信息，可以對一幀圖像進行數(shù)字圖像處理(即對現(xiàn)場錄下的不夠清晰的畫面進行處理， 使其更清晰、 突出、 明確)。 常用的數(shù)字處理有：  (1) 對圖像的各種參數(shù)，如亮度、對比度、飽和度、R、G、 B三基色的相對取值進行調(diào)整。  (2) 對圖像進行均衡處理， 如對于灰度分布不均勻的圖像可處理得均勻些。  (3) 對圖像進行平滑處理， 比如對于噪波太多的圖像進行處理后，噪波將減少。  (4) 對圖像進行銳化處理， 比如對于邊緣不清晰的圖像， 處理后可突出景物的邊緣。,,8.4 交互式電視的組成與原理,8.4.1 視頻服務(wù)器 1. 視頻服務(wù)器的功能 (1) 對用戶訪問請求的處理。 (2) 大容量視頻存儲功能。 (3) 并行、 實時、 連續(xù)傳輸功能。 (4) 交互控制能力。 (5) 自診斷恢復功能。,2. 視頻服務(wù)器數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu) 1) 存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)SAN 通常多媒體服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)具備1000～10 000 h的節(jié)目存儲量， 較大的系統(tǒng)要求服務(wù)器能達到100 000 h存儲能力。 若系統(tǒng)容量為100 000 h，在不考慮差錯控制產(chǎn)生的存儲開銷時，采用MPEG-2方式以3 Mb/s存儲，則凈存儲數(shù)據(jù)為140 TB， 這是相當大的數(shù)據(jù)量。,SAN(Storage Area Network，存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò))是網(wǎng)絡(luò)計算機的新一代存儲應(yīng)用， 它把大型數(shù)據(jù)庫與高速數(shù)據(jù)訪問技術(shù)結(jié)合在一起， 是類似于普通局域網(wǎng)的一種高速存儲網(wǎng)絡(luò)。 SAN可以是本地的或是遠程的，共享的或是專用的，還可以是只包括外部的或集中的存儲器和SAN相連。SAN的接口通常不是以太網(wǎng)而是FC。 SAN使存儲資源能夠被構(gòu)建于服務(wù)器之外，這樣，多個服務(wù)器就能夠在不影響系統(tǒng)性能和主網(wǎng)絡(luò)的情況下分享這些存儲資源。 所以SAN被稱為“服務(wù)器背后的網(wǎng)絡(luò)”。 SAN的特點是寬帶、模塊化可擴充結(jié)構(gòu)、 高可用性和容錯能力、易管理、 易集成、低造價。LAN與SAN的差別是： LAN對服務(wù)器來說是前端(Front-end)的網(wǎng)絡(luò)，而SAN對服務(wù)器來說是后端(Back-end)的網(wǎng)絡(luò)。 SAN的示意圖如圖8-9所示。,圖8-9 SAN的示意圖,就SAN構(gòu)架而言，典型的SAN環(huán)境應(yīng)包括4個主要組成部分： 最終用戶平臺(客戶機)、 服務(wù)器、存儲設(shè)備及存儲子系統(tǒng)、互連設(shè)備。SAN的互連設(shè)備是通過寬帶光纖通道(FC)連接的。用FC連接是為了滿足SAN中共享存儲環(huán)境所需的寬帶主干網(wǎng)的要求。 FC是當今主干網(wǎng)首選， 它已經(jīng)成為SAN接口的工業(yè)標準。 基于FC的SAN改變了傳統(tǒng)服務(wù)器與磁盤陣列的主從關(guān)系。 位于SAN上的所有設(shè)備均處于平等的地位，任何一臺服務(wù)器均可對網(wǎng)絡(luò)上任何一臺存儲設(shè)備進行存取，通過FC寬帶和強大的I／O處理能力，SAN技術(shù)在可連接性、可擴展性以及性能方面可以解決SCSI技術(shù)無法解決的問題，成為存儲領(lǐng)域具有強大生命力的新技術(shù)。,2) 網(wǎng)絡(luò)連接存儲NAS NAS(Network Attached Storage)和SAN不同， NAS設(shè)備之間可以直接連接于LAN或WAN， 這是因為NAS系統(tǒng)包括一個文件系統(tǒng)， 比如網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)。 NAS可以運行于Ethernet、ATM、 FDDI（Fiber Distributed Data Interface， 光纖分布式數(shù)據(jù)接口）， NAS使用的協(xié)議包括HTTP、 NFS（Network Files System， 網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)）、 TCP、 UDP（User Datagram Protocol， 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）和IP。NAS是一種特殊的、 能完成單一或一組指定功能的基于網(wǎng)絡(luò)的存儲設(shè)備，它通過自帶的網(wǎng)絡(luò)接口把存儲設(shè)備直接連入到網(wǎng)絡(luò)中， 實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享， 把服務(wù)器從繁重的I／O負載中解脫出來，它是新興的面向網(wǎng)絡(luò)存儲模式的標志性設(shè)備。其主要特征是把存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)接口集成在一起， 直接通過網(wǎng)絡(luò)存取數(shù)據(jù)。也就是說，把存儲功能從服務(wù)器中分離出來，使其更加專門化，從而獲得更高的存取效率和更低的存儲成本。 NAS的示意圖如圖8-10所示。,圖8-10 NAS的示意圖,3) 分布式數(shù)據(jù)存儲方式 分布式多媒體數(shù)據(jù)存儲是采用磁盤陣列在多個節(jié)點間分布的方式來存儲媒體數(shù)據(jù)的，如圖8-11所示。 圖中，節(jié)點之間可以通過互連I／O來進行相互通信； 磁盤陣列中存儲的數(shù)據(jù)在物理上是連接在某個特定的節(jié)點上的，但是數(shù)據(jù)是共享的，在邏輯上整個系統(tǒng)的所有媒體數(shù)據(jù)存儲設(shè)備就相當于一個巨大的存儲池， 這就是單一存儲圖像(Single Storage Image)技術(shù)。,圖8-11 分布式數(shù)據(jù)存儲模型,3. “推”模式和“拉”模式服務(wù) 交互電視系統(tǒng)用兩種方法為用戶提供服務(wù)：服務(wù)器“推(Push)”模式和客戶機“拉(Pull)”模式。用這兩種方法可在客戶機和服務(wù)器之間請求和發(fā)送視頻數(shù)據(jù)。  (1) 服務(wù)器“推”模式。大多數(shù)的VOD系統(tǒng)采用這種做法， 即建立起一個交互后，視頻服務(wù)器以受控制的速率發(fā)送數(shù)據(jù)給客戶，客戶接受并且緩存到來的數(shù)據(jù)以供播放。一旦視頻會話開始，視頻服務(wù)器就持續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)給客戶直到客戶發(fā)送請求來停止。,(2) 客戶機“拉”模式。 在“請求—響應(yīng)”模式下，客戶每隔一周期發(fā)送一個請求給某個服務(wù)器，請求傳送一段特定的視頻數(shù)據(jù)；收到請求后， 服務(wù)器從存儲器中檢索數(shù)據(jù)并把它發(fā)送給客戶，此時數(shù)據(jù)流是由客戶驅(qū)動的。  在“推”模式下，需要服務(wù)器間的時鐘同步，只要服務(wù)器的時鐘是同步的，就可以應(yīng)用基于輪轉(zhuǎn)的調(diào)度算法；在“拉”模式下，由于系統(tǒng)中的服務(wù)器是自治的, 因此服務(wù)器間不需要時鐘同步。,圖8-12 “推”模式和“拉”模式 (a) 服務(wù)器“推”模式； (b) 客戶機“拉”模式,4. 并行VOD系統(tǒng) 當客戶的請求超過服務(wù)器的容量時, 可把視頻數(shù)據(jù)分別存儲到不同的服務(wù)器中，不必復制視頻數(shù)據(jù)就可以不斷擴大VOD系統(tǒng)的服務(wù)規(guī)模， 這稱為并行VOD系統(tǒng)。  在并行視頻服務(wù)器中，視頻數(shù)據(jù)在多個服務(wù)器中被分割， 所以服務(wù)器均勻承擔來自客戶端的視頻請求，這樣就增加了系統(tǒng)容量， 并且通過數(shù)據(jù)冗余(如增加校驗碼)可以提高可靠性。 目前有兩種分割法：,(1) 時間分割。一個視頻流可以被認為由一系列的視頻幀構(gòu)成， 即把視頻流分為許多幀單元(等長時間的幀)， 然后存儲到多個服務(wù)器上稱作時間分割。  (2) 空間分割。時間分割把視頻流分為許多相同時間長度的幀，空間分割是把視頻流分為由相同長度的字節(jié)構(gòu)成的幀。 由于每個分割單元都是大小相同的， 因此空間分割簡化了存儲和緩存區(qū)的管理。,5. 調(diào)度算法 (1) 輪轉(zhuǎn)調(diào)度(Round Robin Scheduling)。 輪轉(zhuǎn)調(diào)度不考慮服務(wù)器的連接數(shù)和響應(yīng)時間， 它將所有的服務(wù)器看成是相同的，以輪轉(zhuǎn)的形式將連接分發(fā)到不同的服務(wù)器上。  (2) 加權(quán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度(Weighted Round Robin Scheduling)。 按照每臺機器不同的處理能力給每臺機器分配一個權(quán)重， 根據(jù)權(quán)重的大小以輪轉(zhuǎn)的方式將請求分發(fā)到各臺機器上。這種調(diào)度算法的耗費比其它的動態(tài)調(diào)度算法小，但是當負載變化很頻繁時，它會導致負載失衡，而且那些長請求會發(fā)送到同一個服務(wù)器上。,(3) 最少連接調(diào)度(Least Connection Scheduling)。最少連接調(diào)度將用戶請求發(fā)送到連接數(shù)最少的機器上。最少連接調(diào)度是一種動態(tài)調(diào)度方法，如果各臺服務(wù)器的處理能力相近，負載變化很大時也不會導致負載失衡，因為它不會把長請求發(fā)送到同一臺機器上。但是當服務(wù)器的處理能力差異較大時， 最少連接調(diào)度就不能很好地發(fā)揮效能了。  (4) 加權(quán)最少連接調(diào)度(Weighted Least Connection Scheduling)。 這種算法按照每臺機器不同的處理能力給每臺機器分配一個權(quán)重， 將用戶請求發(fā)送到權(quán)重乘連接數(shù)最小的機器上。,8.4.2 交互式電視的組成 1. 電視節(jié)目源 媒體管理及制作單位要提供VOD的服務(wù)， 首先要將節(jié)目內(nèi)容數(shù)字化。內(nèi)容豐富、畫面清晰、聲音優(yōu)美的電視節(jié)目源是交互式電視服務(wù)必要的前提。 可以利用電影和電視聯(lián)合的優(yōu)勢， 以及數(shù)字電視中加密和條件存取的功能， 來擴大交互式電視節(jié)目的數(shù)量和質(zhì)量。,2. 寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò) 視頻流從視頻服務(wù)器到家庭用戶是通過傳輸網(wǎng)絡(luò)進行的。 傳輸網(wǎng)絡(luò)包括主干網(wǎng)和用戶分配網(wǎng)。目前主干網(wǎng)比較統(tǒng)一， 都使用SDH（Synchronous Digital Hierarchy， 同步數(shù)字系列）、 ATM或IP技術(shù)的光纖網(wǎng)絡(luò)。 因為提供交互式電視業(yè)務(wù)的行業(yè)不同， 所以用戶分配網(wǎng)分為以下三類： 廣播電視行業(yè)采用HFC(Hybrid Fiber Coaxial， 光纖同軸電纜有線電視混合網(wǎng))，一般是光纖到路邊，同軸電纜進戶，大多采用750 MHz系統(tǒng)。其中，5～65 MHz為上行信號頻段，110～550 MHz為模擬信號通道，550～750 MHz頻段為數(shù)字信號通道。 每個8 MHz的頻道采用64QAM調(diào)制，可供8～10個經(jīng)MPEG-2壓縮后的視頻流通過， 是比較理想的寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)。,電信行業(yè)采用ADSL(Asymmetrical Digital Subscriber Line， 不對稱數(shù)字用戶線路)公眾電話網(wǎng)。 如果使用MPEG-1編碼，可以用雙絞線提供一個1.5 Mb/s的下行通路來傳輸視頻流，用一個16 kb／s的上行通路來傳輸用戶發(fā)出的控制信息。 采用這種方式的優(yōu)勢是現(xiàn)有的電話用戶比有線電視用戶多，易于普及。不足之處在于由于帶寬不夠只能采用MPEG-1方式，且用戶離交換中心不能超過6 km。  計算機公司采用局域網(wǎng)(LAN)并利用五類線為用戶服務(wù)。 LAN的帶寬在10～100 MB時可以滿足需要，但是傳輸距離不遠， 只能用于用戶密集的區(qū)域， 如機關(guān)大樓、 酒店等。,3. 家庭用戶終端 用戶終端有多媒體計算機、交互式電視接收機和電視機加機頂盒三種。 多媒體計算機或交互式電視機具有不能比擬的優(yōu)點，但價格相對較貴。 對于已有電視機的用戶，增加一個機頂盒是最佳的選擇。機頂盒是用戶用來選擇節(jié)目、遙控節(jié)目運行的設(shè)備， 其主要功能有收發(fā)信號、調(diào)制解調(diào)和解壓縮等。,4 . 管理收費系統(tǒng) 交互式電視和數(shù)字電視是一種可以滿足不同觀眾不同需求的服務(wù)形式， 需要有地址編碼和尋址功能， 并按提供服務(wù)的內(nèi)容和數(shù)量進行收費。因此，它需要有一種安全可靠、 有效合理的管理收費系統(tǒng)。,8.4.3 交互式電視的實現(xiàn) 第一種是存儲釋放終端交互方式。中央電視臺進行的交互式電視試驗就屬于這種方式。存儲釋放終端交互方式不需要回傳通道，它是通過廣播網(wǎng)絡(luò)向下傳輸數(shù)字電視信號的，所以也稱為廣播方式的交互式電視。用戶需要購買數(shù)字電視機頂盒， 將傳輸?shù)臄?shù)字信號進行解碼并轉(zhuǎn)換為普通的模擬視頻信號輸出到普通電視等終端顯示設(shè)備上實現(xiàn)顯示。實際上，這種方式利用單向傳輸?shù)膹V播網(wǎng)絡(luò)，在數(shù)字電視數(shù)據(jù)流中同時傳輸多套節(jié)目和一套多角度的節(jié)目源以及各種豐富的圖文信息?；庸δ艿膶崿F(xiàn)實際上是指用戶在傳輸?shù)亩嗦饭?jié)目源中選擇一套節(jié)目并且在一套節(jié)目源中選擇從不同角度拍攝的節(jié)目以及相關(guān)的圖文信息。它利用廣播電視頻帶寬的特點將大量的數(shù)據(jù)傳到用戶， 用戶可以實時地在接收端與接收機的終端實現(xiàn)交互，或?qū)⒋罅啃畔⒋嬖诮K端中的存儲器或硬盤中，再實現(xiàn)非實時的終端交互。,另一種是面向人的實時交互方式，即將電視和Internet相結(jié)合，使之具有Internet訪問功能，用戶可以通過遙控器進行網(wǎng)上沖浪、發(fā)送電子郵件、查找相關(guān)節(jié)目信息、 進行電視購物等等，這是通過用戶主動查找信息的方式來實現(xiàn)交互功能的。 面向人的實時交互方式需要回傳通道，由于人的感覺反應(yīng)有一定的時間，通常響應(yīng)時間大于0.5 s。這種方式的互動電視從最初WEBTV的窄帶56 kb/s調(diào)制解調(diào)器接入發(fā)展到目前的寬帶(包括Ethernet 網(wǎng)和ADSL等)、窄帶接入共存方式， 而且在功能上增加了電視節(jié)目指南、離線瀏覽等功能，并且在高端產(chǎn)品中增加了PVR (可以將電視節(jié)目記錄到硬盤)等功能。,1. 電話視頻點播 電話視頻點播是指電視臺開辟某個頻道或利用某個頻道的空閑時段， 自動播放用戶通過電話點播的視頻節(jié)目。下行信號是電視臺的視頻信號， 上行信號是通過PSTN傳送的。 這種方式利用現(xiàn)有的有線電視頻道和PSTN, 只需少量投入便可運行， 因而已被數(shù)量眾多的有線電視臺采用。電視臺可以將MTV、 曲藝、小品和相聲等節(jié)目預(yù)先以數(shù)字方式存儲在硬盤上作為節(jié)目源。由于點播系統(tǒng)的節(jié)目進行了數(shù)字壓縮， 因此一塊80 G的硬盤可以存儲數(shù)百分鐘的節(jié)目，相當于百余首歌曲的MTV。 電視臺可根據(jù)自己的節(jié)目量隨意增加硬盤塊數(shù)。VCD、 DVD的節(jié)目本來就是數(shù)字壓縮信號， 所以可以直接拷貝到硬盤上。,電話視頻點播產(chǎn)品具有以下特點：  (1) 點播線路暢通。用戶可以在任意時間預(yù)先點播節(jié)目， 避開線路繁忙的高峰期；節(jié)目點播有多條外線， 可徹底解決電話打不通的問題。  (2) 便利、快捷。屏幕顯示簡潔、全中文界面、整個點播過程不到一分鐘。  (3) 主動親切。對于簡易的點播設(shè)備，在用戶點播完節(jié)目后， 馬上直接播出，不能反應(yīng)出點播者和被點播者的信息； 對于較好的點播系統(tǒng)， 用戶可通過電話留言，播出字幕，滿足消費者表達情感的要求。,(4) 廣告自動播出功能。 可定時播出用戶的電視廣告。  (5) 穩(wěn)定可靠。 硬盤有冗余備份， 專業(yè)設(shè)備配制。  (6) 主動性。 主動性是指電視臺對視頻點播的管理功能， 如對用戶留言的檢查。,2. 中央電視臺交互式電視廣播系統(tǒng) 中央電視臺采用了廣播方式的交互式電視方案，即由若干視頻通道和一個圖文／數(shù)據(jù)通道組成一個傳輸流， 并在用戶機頂盒上實現(xiàn)交互操作，如圖8-13所示。用戶的命令由紅外遙控器傳送到機頂盒， 控制電視機快速地切換到不同通道的圖像， 同時可以將圖文信息融入畫面或單獨顯示。,圖8-13 廣播方式的交互式電視,1) 節(jié)目形態(tài) (1) 多頻道。 (2) 多角度。 (3) 導航。 (4) 圖文頻道。,2) 交互式電視對系統(tǒng)的技術(shù)要求  (1) 現(xiàn)場系統(tǒng)。 對于交互體育節(jié)目而言，現(xiàn)場系統(tǒng)主要包括視頻信號提供及競賽數(shù)據(jù)采集。  視頻信號提供與普通電視轉(zhuǎn)播類似。普通實況轉(zhuǎn)播中，畫面選擇通常由導演制定和調(diào)度。然而在多角度交互式電視中， 一旦選擇某一攝像機為多角度傳輸信號后， 在任何時間都會有觀眾選擇觀看， 即始終處于播出之中。因此，該攝像機就不能隨意轉(zhuǎn)換場景。  現(xiàn)場競賽數(shù)據(jù)采集與普通電視轉(zhuǎn)播有較大的不同。在普通轉(zhuǎn)播活動中，現(xiàn)場數(shù)據(jù)僅僅用于字幕， 出現(xiàn)的次數(shù)和時間都非常有限。,(2) 傳輸系統(tǒng)。 傳輸系統(tǒng)將現(xiàn)場的視頻信號和數(shù)據(jù)傳送到電視臺的制作系統(tǒng)。  多角度交互體育節(jié)目具有4路以上的獨立信號，因此傳輸系統(tǒng)需要具備多路傳輸能力。為了節(jié)省頻帶資源，可以采用壓縮復用方式進行傳輸。 實際的傳輸通路可以是光纖、衛(wèi)星、 數(shù)字微波或長途的SDH光纖干線網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)的傳輸可以通過撥號線路、 ISDN或?qū)Ｓ玫臄?shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)DDN(Digital Data Network)傳回。 數(shù)據(jù)傳輸需要有雙向通信功能。,(3) 制作系統(tǒng)。 視、音頻制作系統(tǒng)的主要功能是多通道制作和播出。 一個多角度交互體育節(jié)目可以由4個視頻節(jié)目通道組成。 假定有一個是由導演控制切換的主節(jié)目， 這一節(jié)目與原有的節(jié)目制作方式完全一樣， 同時提供兩個不同角度攝像機的信號。 最后一個通道為精彩回放， 可以循環(huán)重放一些精彩鏡頭，如進球等。,(4) 播出系統(tǒng)。 交互式電視的播出系統(tǒng)要進行多通道視頻(含聲音)與圖文內(nèi)容同步化播出。例如，對于比賽的比分、出場隊員、犯規(guī)次數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)必須同步播放。交互式電視的多通道制作和播出系統(tǒng)涉及到多個通道的同步切換問題。 例如當節(jié)目轉(zhuǎn)換時， 需要完成多通道同時切換。 ,(5) 廣播／入戶系統(tǒng)。 根據(jù)廣電總局的安排，傳輸方案以有線電視網(wǎng)絡(luò)為主，未來會發(fā)展到衛(wèi)星傳輸。系統(tǒng)產(chǎn)生的交互節(jié)目經(jīng)過壓縮復用后， 通過G.703接口適配器接入國家廣電干線網(wǎng)絡(luò)， 由該網(wǎng)絡(luò)送至地方有線前端。 在地方有線電視網(wǎng)絡(luò)前端，經(jīng)接口適配器轉(zhuǎn)為基帶數(shù)據(jù)流送到64QAM調(diào)制器， 調(diào)制到指定的電視頻道上， 饋入有線電視網(wǎng)。所有接入有線電視網(wǎng)的用戶，可以通過機頂盒接收后恢復成為電視和圖文節(jié)目， 并在電視機上顯示出來。 由于MPEG／TS流已經(jīng)按照有線電視系統(tǒng)的頻帶寬度進行了設(shè)置，因此，在地方有線前端不需要進行數(shù)碼率轉(zhuǎn)換，可以大大簡化入網(wǎng)的復雜程度。,(6) 用戶終端系統(tǒng)。 交互式電視的用戶接收終端系統(tǒng)是配有機頂盒的電視機。 機頂盒負責接收、 解調(diào)、解碼以及有條件接收等處理，同時也是用戶交互操作的控制中心。,3) NDS的交互式電視解決方案 中央電視臺和四川電視臺采用了NDS公司的交互式電視系統(tǒng)Value@TV， 圖8-14是該系統(tǒng)組成方框圖。,圖8-14 NDS交互式電視系統(tǒng)方框圖,(1) iADK互動應(yīng)用開發(fā)工具包： 是用來創(chuàng)建互動應(yīng)用的工具， 有友好的用戶界面和豐富的功能。使用iADK可以輕松地對應(yīng)用進行個性化設(shè)置， 以適應(yīng)不同的賽事和格式。  (2) 數(shù)據(jù)準備：提供一組工具， 用直觀的圖形用戶接口GUI（Graphical User Interface）生產(chǎn)互動電視內(nèi)容。  (3) iPackager數(shù)據(jù)格式化：將數(shù)據(jù)內(nèi)容以符合Value@TV的方式進行格式化。 為了盡可能利用帶寬，它將優(yōu)化廣播參數(shù)。,(4) iPlayer播放器：用復雜的算法使所用的帶寬最小， 周期性地產(chǎn)生數(shù)據(jù)流， 通過傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)接脩舳恕? (5) iEngine數(shù)據(jù)獲取：位于用戶機頂盒內(nèi)， 從傳送流中拉出請求的交互事件。  (6) iSync數(shù)據(jù)調(diào)度和同步：確定何時廣播交互內(nèi)容， 保證音、 視頻節(jié)目與數(shù)據(jù)同步。  (7) iChannel回傳路徑管理：是機頂盒和應(yīng)用服務(wù)器之間的接口。 因雙向網(wǎng)改造費用昂貴，目前仍以廣播方式為主。  中央電視臺的交互式電視系統(tǒng)配置了iPackager、 iPlayer、 iSync和iEngine組件和iADK互動應(yīng)用開發(fā)工具包。,3. 因特網(wǎng)電視點播服務(wù),1) IP／TV概述 IP／TV系統(tǒng)主要采用了RTP、RTCP(實時傳送控制協(xié)議)、 RSVP(資源預(yù)留協(xié)議)和MultiCast協(xié)議，以及ITU H.261、 MPEG圖像壓縮等國際標準。  IP／TV系統(tǒng)可在多種計算機和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上使用， 如Cisco、 3Com、Bay Network、Dec、 HP、IBM、Intel、SGI和Sun等計算機，Unix、Windows NT和Windows9x網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。 ,IP／TV是一個客戶／服務(wù)器VOD軟件系統(tǒng)， 可在IP網(wǎng)絡(luò)上傳送符合MPEG-1、H.261等標準的視頻圖像、話音和數(shù)據(jù)。在IP／TV系統(tǒng)中，Push和Pull技術(shù)并存, 系統(tǒng)支持3種視頻傳播模式：Live(實時轉(zhuǎn)播， Push)、 On Demand (點播，Pull)和Seheduled (預(yù)定節(jié)目廣播)。 IP/TV 可用于計算機網(wǎng)絡(luò)上的電視會議、廣播領(lǐng)導講話、 樓宇監(jiān)控、網(wǎng)上教學、電視節(jié)目播放、 現(xiàn)場實況轉(zhuǎn)播、多媒體資料和動態(tài)視頻節(jié)目檢索、 點播(VOD)和發(fā)布信息等，使計算機網(wǎng)絡(luò)成為具有多種用途的多媒體網(wǎng)絡(luò)。,2) IP／TV構(gòu)成 IP／TV軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)管理軟件Content manager、 服務(wù)器軟件Server 和客戶瀏覽軟件Viewer三個部分組成。它不需專用的視頻電纜和顯示器， 只是通過計算機網(wǎng)絡(luò)直接將視頻節(jié)目傳送到用戶計算機的桌面上。  系統(tǒng)管理軟件Content Manager可安裝在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器或PC上， 用于網(wǎng)絡(luò)所有的視頻流的管理和視頻源的建立，包括節(jié)目單的制作，Server的配置，對特殊節(jié)目進行密碼保護等；還向IP／TV Viewer發(fā)送有關(guān)的節(jié)目介紹，為用戶的節(jié)目申請尋找路徑， 找到最空閑的服務(wù)器來提供服務(wù)，從而平衡系統(tǒng)的整體工作負荷。 IP/TV的系統(tǒng)軟件還有Stream Watch軟件，可安裝在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上，對IP／TV的使用情況進行監(jiān)視、統(tǒng)計、計費等管理；Question manager可實現(xiàn)用戶和系統(tǒng)管理員的實時交互式文字問答。,服務(wù)器軟件server可安裝在網(wǎng)絡(luò)的任意一臺PC機上，用于向用戶提供實時電視節(jié)目、VCD錄像和多媒體文件。Server與UNIX server with Mbone tools和Mbone Server兼容， 后兩者也可作為IP／TV系統(tǒng)的視頻源。Server顯示存儲節(jié)目提示、 廣播節(jié)目單、節(jié)目信息和點播狀態(tài)信息等。啟動Server，用接收端Viewer即可點播節(jié)目。  客戶瀏覽器軟件Viewer安裝在用戶PC機上，顯示分層的節(jié)目單，用戶只需雙擊所感興趣的節(jié)目，即可進行播放。根據(jù)用戶需要，還可將Viewer嵌入到Web瀏覽器中進行收看。Viewer只從Content Manager獲得有關(guān)的節(jié)目介紹，具體節(jié)目卻是從許多