第8章 多媒体技术和交互式电视

第8章多媒体技术和交互式电视8.1多媒体信号和多媒体技术8.2多媒体信号的传输8.3多媒体技术的应用8.4交互式电视的组成与原理2/1/202318.1多媒体信号和多媒体技术多媒体：指两种或两种以上的媒体，包括图像，声音，文字，图形，动画，图片等。多媒体信号：用3个特征来描述。(1)综合性：多媒体信号应是相互有关的多种媒体的信号的综合。(2)交互性：通信双方能充分地进行信息传送或交流。(3)同步性：多种媒体能同步地、协调地传送信息。多媒体举例：(1)电视广播：单向传输，不具有交互性，不属于多媒体。(2)视频点播(VOD)：具有交互性属于多媒体。其它例子：电视会议，可视电话，远程医疗、电子商务等。2/1/20232

先介绍两个概念。常用压缩标准：多媒体信号中的视音频信号数据量非常大，必须经过压缩才能传输。因此视音频压缩是多媒体信号传输的关键技术。常用压缩标准如下：视频：H.261，H.263，H.264，MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4。音频：G.711，G.722，G.723，G.728，G.729。通信服务质量(QOS)：描述多媒体通信网络的质量，包括系统吞吐率、传输稳定性、可用性、可靠性、传输延迟、差错率等。传输网络是多媒体通信的重要支撑技术，下面重点介绍传输网络。8.2多媒体信号的传输2/1/202331公用电话交换网(PSTN)：优点是规模大、历史长、技术成熟稳定。缺点是只有模拟接口，信道带宽窄(300～3.4kHz)，需要借助MODEM，传输质量差。

常用的MODEM标准：V.34，V.90。

V.34是有关28.8kb/s速率的调制解调器的建议，QoS参数为S-QCIF或QCIF格式，7.5帧/秒，Y∶U∶V为4∶1∶1，12比特/像素。2/1/202342ISDN和STMISDN(综合业务数字网)：提供数字接口，支持语音、数据和图像等几种媒体的传输业务，基本传输速率为160kb/s。

STM(同步转移模式)：ISDN又称为STM，原因是ISDN利用一对电话线，采用同步时分复用方式，分为3个信道2B+D。

(1)B通道：传送数字语音信号获数据，速率为64Kb/s。

(2)D通道：传送信令，速率为16Kb/s。

(3)同步控制开销：16Kb/s。

64×2+16+16＝160Kb/s。2/1/20235STM模式的使用：在STM模式中，分配给了一个信道的一个固定时隙，只能传输该信道上的数据，不能传输其它数据。如果该信道上没有数据要传输，相应的时隙就空闲，空闲时隙多时会造成带宽的极大浪费。综合业务数字网可传输会议电视和可视电话：当上述2B+D的基本接入(BasicAccess)速率不够时，可使用23B+D、30B+D的基群接入(PrimaryAccess)，取得1.544Mb/s或2Mb/s的传输速率。QoS参数为CIF格式，30帧/秒，Y∶U∶V为4∶1∶1，12比特/像素。2/1/202363B-ISDN和ATMB-ISDN(宽带ISDN)：采用异步时分复用或叫ATM(异步转移模式)，在同一线路上同时传送多媒体信号，码率155Mb/s。

ATM数据传输方式：以信元为单位，每个信元长度是固定的53个字节，其中信头为5个字节，有效数据为48个字节。

说明：ITU已规定在B-ISDN中应采用ATM方式的复用和交换。以信元为基本单位的高速ATM信号，必须在宽带网络(例如光纤网络)中才能传输。由于B-ISDN的传输速率在155Mb/s以上，可以传送各种多媒体的新业务，因此，ATM是理想的多媒体信号传输网络之一。2/1/202374IP网络

IP网络的内涵：包括因特网、企业网、WAN(广域网)和以及LAN(局域网)等。

IP网络协议：TCP／IP协议。

优点：普及程度高，使用方便。缺点：目前带宽较窄，将导致视频画面有时清晰，有时模糊，甚至导致音频信息的中断。解决办法：(1).采用网络资源预留协议RSVP，通信双方在建立传输信息之前预留了足够的带宽，服务质量会得到较好的保证。目前，RSVP的资源预留功能已在一些厂商的路由器和应用程序中实现；(2).分类服务技术，不同类别的信息对网络传输资源的要求是不同的，分类服务按业务类别将信息分给能充分保证其服务质量的网络传输资源。2/1/202385光纤通道(FC)

FC的概念：是一种将设备连接到网络上的一种高速通道，传输媒介可以是光纤，也可以是同轴电缆和双绞线，支持现有的IP、SCSI、ATM、HIPPI等多种协议。它的优点是速度快、数据吞吐量大，是传输多媒体信号的理想技术。FC支持的最大网络长度：2/1/202398.3多媒体技术的应用1会议电视系统概念：会议电视是利用通信网召开会议的通信方式。会议电视可以双向传送活动图像和声音，也可以传送文件、图片、图表、会议室气氛等各种静止的图像信息。使相隔万里的与会人员有亲临会场的感觉。

1995年，我国公用会议电视骨干网已经建成。从北京到各省省会和直辖市共30个城市已经联网。湖南、湖北、江苏、辽宁、安徽、广东、山东、福建等省已建成省会到地市的省会议电视网。2/1/202310会议电视系统组成:由终端设备、传输设备、传输信道以及多点控制设备MCU组成。(1)终端设备：可以是摄像机、话筒、计算机、传真机、监视器、会议电视编、解码器。各种信号经过压缩复用后进行传送。下图是会议电视终端的配置情况。2/1/202311(2)多点控制方式：由多个分会场组成的会议电视系统构成多点会议电视系统。多点会议电视系统的连接与控制方式有：(a)全耦合方式：所有各分会场之间相互用线路连接。特点是需要大量线路，很不经济。(b)图像合成方式：把所有会场图像汇集起来合成为一幅图像传送到各终端，在终端监视器上多画面显示所有会场图像。(c)图像请求方式：把所有图像集中于一个网络节点，根据多点的请求，切换出所希望显示的图像。国外的会议电视常采用这种方式。(d)图文分配方式：通过卫星把某一发送点的图像分配到所有各点，利用卫星召开电视会议。由于采用面辐射方式，该方式最节省线路。(e)主席控制方式：不改变原来通信网络结构，线路连接、图像和声音的流向都由会议主席进行控制。这种方式不增加任何线路，但灵活性不够。2/1/202312(3)多点会议电视网：通过设置一个或多个MCU，来完成各个会议点之间的信息交换和汇接作用。例：二级星形会议电视网。

MCU1：主MCUMCU2、MCU3和MCU4：从MCU，受控于MCU1。2/1/202313我国公用会议电视骨干网：

采用二级星形结构。(1)一级枢纽中心：以北京为中心，以星形辐射全国。(2)二级枢纽中心：以若干中心城市为大区中心，大区之间通过MCU相连接，各大区中心的MCU与本区内各省中心相连。这样就构成了一个以北京为中心的全国会议电视骨干网。(3)传输手段：光缆、数字微波、数字卫星等。(4)会议标准：我国的会议电视采用主席控制模式，符合ITUH.243标准。2/1/202314三种实用的会议电视系统：分别是基于ISDN，PSTN和LAN。(1)ITU-TH.320：基于ISDN的会议电视系统，视频压缩标准采用H.261。(2)ITU-TH.324：基于PSTN电话网络，视频压缩标准采用H.261或H.263。(3)ITU-TH.323：基于局域网LAN，视频压缩标准采用H.261或H.263。说明：为了在ATM网络上实现会议电视，ITU-T提出了H.310建议，至今未得到推广应用。2/1/202315三种实用的会议电视系统采用的音频压缩标准、复用、通信控制和数据传输标准

2/1/2023162可视电话(1)基于PSTN的可视电话：H324描述可是电话终端，采用V.34调制解调器传输数字视音频信号，码率为28.8Kb/s。视频压缩采用H.263，音频压缩采用G.723。(2)基于分组网络的可视电话：系统组成由H.323规定，支持单播、多路单播或多播形式。压缩标准：视频压缩H.26x，音频压缩G.7xx。系统使用实时传输协议(RTP)，实时传输控制协议(RTCP)和资源预留协议(RSVP)。

RTP：提供同步和排序服务，保证视音频数据的连续性，对网络引起的时延和差错有一定的自适应性。

RTCP：用于管理质量控制信息，如监视延时和带宽。

RSVP：防止因网络超载情况发生，保证H.323终端有一定的带宽，保证传输质量。2/1/202317H.324可视电话终端原理图：2/1/2023183远程医疗远程医疗系统是一种利用现代通信网络实现远距离医疗咨询、会诊、手术示范的交互式多媒体信息系统。传输的信息可以是病历、检查数据、心电图以及B超、X射线、CT、MRI(核磁共振成像)等影像资料。下图描述远程医疗系统结构。2/1/2023194多媒体电视监控报警系统多媒体电视监控技术就是依靠计算机技术、数字视频压缩编、解码技术、网络技术和通信技术，对各种监控信息，包括视频资料和各种报警信息进行处理传送和保存。

下图描述一个多媒体电视监控系统的结构。2/1/2023208.4交互式电视的组成与原理交互式电视(ITV)：ITV是数字电视第二个实现目标，可以按照观众要求播放不同的节目。ITV采用不对称的信息传输方式，分成节目通路和返回通路。

节目通路：又称下行通路，传送视频节目，具有高速带宽。

返回通路：又称上行通路，传送用户节目选择信息，数据率很低。基于CATV的ITV系统：同轴电缆可用带宽5～1000MHz。下行信道50～1000MHz

上行信道5～42MHz。2/1/202321基于PSTN网络的ITV系统：下行信道可以是有线或无线，上行信道利用公用电话网络。ITV的典型应用：视频点播(VOD)，VOD可以是基于CATV系统，也可以基于互联网。视频服务器：是VOD的关键设备，完成如下功能。(1)对用户的访问请求进行处理。(2)大容量视频存储功能。(3)并行、实时、连续传输视频节目。(4)交互控制能力。(5)自诊断恢复功能。

一般情况下，视频服务器必须能够存储供不同用户选择的200～2000个节目资源，能够支持200～75000个用户，并能在任何时候同时向所有用户设备提供服务。2/1/202322交互式电视的组成:(1)电视节目源:由视频服务器提供。(2)宽带传输网络：主干网使用基于SDH(同步数字序列)、ATM或IP技术的光纤网络；用户分配网可以采用HFC(光纤同轴电缆有线电视混合网)，ADSL(不对称数字用户线路)和局域网(LAN)。(3)家庭用户终端：包括多媒体计算机、交互式电视接收机和电视机加机顶盒三种。目前应用最多的应该是多媒体计算机和电视机加机顶盒。(4)管理收费系统：交互式电视是一种可以满足不同观众不同需求的服务形式，需要有地址编码和寻址功能，并按提供服务的内容和数量进行收费。因此，它需要有一种安全