Видеоконференции в сети INTERNET

пакета, чтобы данные могли быть воспроизведены принимающей стороной с

правильными интервалами, информация о порядке передачи, а также информация

о характере содержимого пакета, например, о типе кодировки видеоданных

(MPEG, Indeo и др.). Наличие такой информации позволяет оценить величину

начальной задержки и объема буфера передачи.

Протокол RTP используется только для передачи пользовательских данных -

обычно многоадресной - всем участникам сеанса. Совместно с RTP работает

протокол RTCP (Real-Time Transport Control Protocol). , основная задача

которого состоит в обеспечении управления передачей RTP, RTCP использует

тот же самый базовый транспортный протокол, что и RTP ( обычно UDP), но

другой номер порта.

RTCP выполняет несколько функций:

1. Обеспечение и контроль качества услуг и обратная связь в случае

перегрузки. Так как RTCP-пакеты являются много адресными, все участники

сеанса могут оценить, насколько хороша работа и прием других участников.

Сообщения отправителя позволяют получателям оценить скорость данных и

качества передачи. Сообщения получателей содержат информацию о проблемах,

с которыми они сталкиваются, включая утерю пакетов и избыточную

неравномерность передачи.

Обратная связь с получателями важна также для диагностирования ошибок при

распространении. Анализируя сообщения всех участников сеанса, администратор

сети может определить, касается данная проблема одного участника или носит

общий характер. Если приложение - отправитель приходит к выводу, что

проблема характерна для системы в целом, например, по причине отказа одного

из каналов связи, то оно может увеличить степень сжатия данных за счет

снижения качества или вообще отказаться от передачи видео - это позволяет

передавать данные по соединению низкой емкости.

2. Идентификация отправителя. Пакеты RTCP содержат стандартное текстовое

описание отправителя. Они проставляют больше информации об отправителе

пакетов данных, чем случайным образом выбранный идентификатор источник

синхронизации. Кроме того, они помогают пользователю идентифицировать

потоки, относящиеся к различным сеансам.

3. Оценка размеров сеанса и масштабирование. Для обеспечения качества услуг

и обратной связи с целью управления загруженностью, а также с целью

идентификации отправителю все участники периодически посылают пакеты RTCP.

Частота передачи этих пакетов снижается с ростом числа участников. При

небольшом числе участников один пакет RTCP посылается максимум каждые 5

секунд.

ЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА СЕТЕВОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ.

(ПРОТОКОЛ ОБМЕНА ДАННЫХ)

приложения

Формат UDP-

пакета

Заголовок TCP – пакета ИНТЕРНЕТ

Рис. 3

Таким образом с протоколом сетевого уровня IP (Internet Prortocol)

взаимодействуют два протокола транспортного уровня: TCP и UDP. TCP

(transmission control protocol) обеспечивает надежную связь за счет мощных

средств контроля ошибок при отправке пакетов и повторной отправки пакета в

случае ошибки. UDP (user datagram protocol) такими средствами контроля над

ошибками и повторной отправки пакета не обладает. Настольные системы

видеоконференций, работающие по сетям Internet, используют протокол UDP для

передачи аудио- и видеосигнала. Протокол TCP используется для передачи

данных, таких, например, как данные с "настенной доски" или из разделяемых

прикладных программ. При организации конференций по сетям Internet

возникает одна проблема. Суть конференции в том, чтобы передавать

изображение/голос/данные в общем случае в режиме широкого вещания. Однако

протокол IP подразумевает связь "точка-точка". Чтобы преодолеть это

препятствие, в 1989 г. было предложено расширение IP для поддержки

широковещательных пакетов в Internet — RFC (Request for Comments).

Благодаря RFC появилась возможность проводить конференции в Internet в

режиме "широковещательной магистрали" Multicast Backbone (MBone), что

означает возможность для одного участника конференции в Internet

связываться одновременно с несколькими участниками. В режиме MBone группы

хостов, поддерживающих широковещательный IP, связаны друг с другом по

каналам чистого IP со связью "точка-точка". Данные к хостам группы

передаются через широковещательный маршрутизатор. Это, как правило, рабочая

станция, работающая в системе Unix. Для выбора оптимального пути от

отправителя к получателю широковещательный маршрутизатор использует один из

протоколов: DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol), MOSPF

(Multicast Open Shortest Path First), PIM (Protocol Independent Multicast).

Необходимость передачи аудио- и видеоинформации по Internet привела к

созданию нового транспортного протокола RTP (Real-time Transport Protocol).

Его рабочая спецификация была предложена группой AVT (Audio/Video Transport

working group) разработчиков средств передачи аудио/видеоинформации,

входящей в организацию IETF (Internet Engineering Task Force). Протокол RTP

отвечает за очередность, тайминг и качество аудио/видеоинформации,

передаваемой в режиме "точка-точка" или "точка-многоточка". Большинство

разработчиков систем MBone используют в своих системах RTP. Среди них такие

как Communique! (InSoft), InPerson (Silicon Graphics), ShowMe (Sun

Microsystems).

На сегодняшний день системы настольных видеоконференций, разработанные

разными производителями, практически несовместимы друг с другом. Поэтому

возникла острая необходимость создания общепринятых стандартов на эти

системы.

Организация ITU, о которой речь уже шла ранее, является агентством ООН. В

рамках этой организации государственные и частные компании координируют

работы по созданию сетей телекоммуникаций и телекоммуникационных услуг.

Сектор ITU-T занимается разработкой стандартов для систем видеоконференций,

работающих по каналам ISDN. Рекомендация стандарта для систем конференц-

связи H.320, предложенная ITU-T, носит название "Narrow-Band Visual

Telephone System and Terminal Equipment". Спецификацию H.320 зачастую

называют Р*64, где Р — целое число, поскольку она была разработана для

каналов ISDN с пропускной способностью, кратной 64 Кбит/c. H.320

представляет из себя набор рекомендаций по использованию стандартов

компрессии/декомпрессии аудио- и видеосигнала, а также cинхронизации,

мультиплексирования и фрагментирования данных. Рекомендация T.120 ITU-T

называется "Transmission Protocols For Multimedia Data". Рекомендация

разработана для обмена данными в режиме конференц-связи. Такими данными

могут являться изображения и заметки "настенной доски", бинарные файлы и

пр.

Рекомендация ITU-T H.324 называется "Multimedia terminal for low bitrate

visual telephone services over the GSTN". H.324 определяет стандарты для

передачи аудио, видео и данных через модемы V.34 со скоростью 28,8 Кбит/с

по аналоговым телефонным линиям общего назначения.

Настольные системы видеоконференц-связи можно использовать для самых

разнообразных целей: проведения совещаний территориально рассредоточенных

рабочих групп, для дистанционной связи со специалистами, для целей заочного

обучения, при трансляции телевизионных программ, проведении брифингов и

т.п. Если члены группы, разрабатывающей программный продукт, находятся на

значительном расстоянии друг от друга, они могут отказаться от личных

встреч и согласовывать свои действия посредством видеоконференций, экономя

тем самым время и деньги.

П. 2.2. Выбор метода кодирования - декодирования, описание стандарта

кодирования.

Современный рынок требует сокращения производственных циклов, повышения

качества поставляемой продукции, сотрудничества между различными фирмами и

глобализации их деятельности. Средства связи, их расширенные возможности,

играют при этом решающую роль. Наличие быстрой и эффективной связи

определяет конкурентоспособность фирмы. Выигрывает тот, кто стартует раньше

других, используя самые современные технологии. На данный момент самым

широко используемый протоколом, по моему мнению , является стандарт Н.323.

Рассмотрим, что представляет собой рекомендация Н.323.

Рекомендация Международного Телекоммуникационного Объединения (ITU) H.323 -

международная спецификация, определяющая взаимодействие компьютеров при

передаче аудио- и видео- потоков по сетям intra- или Internet.

Система Intel Internet Phone создана на основе набора коммуникационных

средств, предлагаемых стандартом H.323 для работы с Internet. Передача

звука при использовании системы Intel Internet Phone осуществляется с

помощью кодека G.723, который обеспечивает возможность трансляции очень

небольшого звукового потока при сохранении хорошего качества звука.

Основное преимущество коммуникационных программных продуктов, совместимых с

H.323, - возможность правильного взаимодействия друг с другом. Смысл

введения стандарта H.323 прост - он предлагает протокол, с помощью которого

коммуникационные программные продукты, созданные различными

производителями, могут работать совместно (то есть взаимодействовать).

Компания Intel внесла большой вклад в создание, развитие и распространение

технологии H.323.

Совместимые с H.323 приложения и поддерживающая их инфраструктура Internet

являются основой нового направления развития коммуникационных возможностей,

связанных с использованием ПК. Программное обеспечение, разработанное Intel

и другими компаниями на основе стандарта H.323, впервые позволит нам без

проблем, с помощью простого нажатия кнопки, осуществлять обмен аудио- и

видео- данными.

Технический обзор H.323

Рекомендация H.323 описывает требования к терминалам, другому оборудованию

и различным службам, предъявляемые при передаче мультимедиа-потоков по

локальной сети с негарантированным качеством соединения. Терминалы, а также

другое оборудование, соответствующее требованиям H.323, могут

использоваться для передачи голоса, цифровых данных и видеоинформации, а

также произвольного сочетания этих потоков (например, для видеотелефонной

связи) в реальном масштабе времени.

Локальная сеть, с помощью которой связаны совместимые с H.323 терминалы,

может быть простым сегментом, соединением по типу "кольцо" или целым

набором сегментов сложной топологии соединений. Необходимо заметить, что

сложность структуры сети влияет на производительность H.323-терминалов. К

сожалению, рассмотрение способов, с помощью которых можно добиться нужной

производительности терминалов при работе со сложными сетями, выходит за

рамки рекомендации H.323.

H.323-совместимые терминалы могут быть встроены в персональные компьютеры

или выполнены в виде отдельных устройств, например, видеотелефонов.

Поддержка обмена звуковыми данными для них обязательна, в то время как

возможность передачи цифровой информации и видеоданных является

дополнительной. Однако, при использовании режима обмена видеоданными или

цифровой информацией для совместной работы требуется поддержка нужного

режима всеми устройствами. H.323 дает возможность одновременно передавать

данные по нескольким каналам каждого типа. Среди стандартов, связанных с

H.323, - рекомендации по сжатию и синхронизации H.225.0, управлению H.245,

видеокодированию H.261 и H.263, аудиокодированию G.711, G.722, G.728, G.729

и G.723, а также серия коммуникационных мультимедиа-протоколов T.120.

Стандарт H.323 разработан с учетом Рекомендаций H.245, описывающих

последовательность специальных процедур при открытии логического канала

передачи информации. Эти процедуры, определяющие содержание логического

канала, необходимы для согласования передающего устройства с приемным -

таким образом, передатчик будет транслировать только ту информацию, которую

способен воспринять приемник. Приемник может потребовать от передатчика

ведения обмена данными в нужном ему режиме. Поскольку аналогичные

процедуры, описанные стандартом H.245, предлагаются также в Рекомендациях

H.310 для ATM-сетей, H.324 для GSTN и V.70, взаимодействие H.323-систем с

системами на их основе возможно без преобразования H.242-H.245, как этого

потребовали бы системы стандарта H.320.

Терминалы стандарта H.323 могут работать в многоточечных конфигурациях и

взаимодействовать с терминалами стандарта H.310 для B-ISDN, стандарта H.320

для N-ISDN, стандарта H.321 для B-ISDN, стандарта H.322 для локальных сетей

с гарантированным качеством соединения, стандарта H.324 для GSTN и

беспроводных сетей и стандарта V.70 для GSTN.

Для передачи видеоизображения стандарт Н.323 требует использования

стандарта Н.261.

Видеопоток стандарта Н.261.

Рекомендация ITU-T Н.261. была разработана для передачи видеоинформации при

уровнях битового потока Рх64 Кбит/с, где р - может меняться от1 до 30.

Стандарт включает как кодирование отдельных кадров в стиле JPRG, так и

использование компенсации движения для устранения временной корреляции

между кадрами. Он относится к гибридным системам сжатия в пространственной

и временной областях.

Burst bandwidth assumes that the transfer of video occurs only during the

active period.

Continuous bandwidth assumes entire frame time is used to transfer active

video

Форматы исходных данных CIF QCIF

|Формат |Разрешение |Ширина Полосы Частот |

| | | |Мбайт/сек (1) |Мбайт/сек |

| | | | |(непрерывный) |

|QCIF |216x156 |176x144 |1.69 |1.27 |

|CIF |432x312 |352x288 |6.74 |5.07 |

Для того, чтобы обеспечить преобразование данных различных систем

телевидения к единому стандарту, был разработан стандарт CIF (общий

промежуточный стандарт). Для яркостной компоненты Y разрешение составляет

288 по вертикали и 360 пикселов по горизонтали, из которых не используется

по четыре крайних пиксела с каждой стороны для обеспечения кратности 16

Используется цветовая модель - 4:2:0 с серединным расположением пикселов

цветности. Для яркости используется разрешение 352х288 ( область значимых

пикселов, а для обоих цветоразностных компонентов разрешение - 176х144.

Используется также формат QCIF с половинным разрешением.

Частота кадров составляет 29,97 кадров/сек, но может быть и понижена до 10-

15 кадров/се. Декодер должен способен рас кодировать поток с пропущенными

кадрами , так. Как для увеличения сжатия предусмотрена возможность опускать

при кодировании отдельные кадры вместо того, чтобы поддерживать постоянную

частоту кадров.

Стандартом предусмотрено разбиение видео потока на четыре уровня:

- уровень кадров ( для CIF-формата - 352х288 пикселов, 396 макроблока, 1584

блока, 12 групп блоков):

код начала кадра ( 20 бит, 0000 0000 0000 0001 0000)

номер кадра в последовательности ( 5 бит)

тип кадра в последовательности ( 6 бит)

дополнительные данные

- уровень группы блоков (GOB) ( 176х48 пикселов, 132 блока. 33 макроблока)

код начала группы ( 16 бит , 0000 0000 0000 0001)

номер группы в кадре ( 4бита)

уровень квантования в группе ( 5 бит)

дополнительные данные

- уровень макроблока ( 16х16 пикселов, , 4 блока)

код адреса макроблока ( код переменной дилны, до11 бит)

код типа макроблока ( код переменной дины)

-уровень квантования маклоблока ( 5 бит)

код вектора движения ( код переменной длины, до 11 бит)

код присутствия данных блоков ( код переменной длины, до 9 бит)

-уровень блока ( 8х8 пикселов)

коэффициенты ДКП ( коды переменной длины, до 13 бит)

СТРУКТУРА СВЕРТКИ ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЯ В ДЕКОДЕРЕ

ПО СТАНДАРТУ Н. 261

БЛОК МАКРОБЛОК (MB)

ЦВЕТОРАЗНОСТНЫЕ ЯРКОСТНЫЕ

составляющие

КАДРЫ QCIF

ГРУППА БЛОКОВ (GOB) КАДРЫ CIF

Рис. 4.

Алгоритм кодирования.

Стандарт не специализирует конкретных методов сжатия, и поиск наиболее

эффективных алгоритмов сжатия является задачей разработчиков кодера. Для

передачи CIF изображения по каналу (64 кбит/сек) степень сжатия должна

превышать 300:1. В алгоритме кодирования можно выделить следующие этапы:

1.Входной поток подвергается предварительной обработке:

Если исходное изображение передается в виде чересстрочных полей, то из них

формируются кадры с прогрессивной разверткой, кадры передискретизиуются до

формата CIF или QCIF;

Производится преобразование RGB в YUV

Производится преобразование из формата цветности 4:4:4 в 4:2:0 (

горизонтальная и вертикальная поддискретизация цветоразностных

компонентов).

Схема выборки 4:2:2 Схема выборки

4:2:0

- выборка только Y

- выборка Y, Cb, Cr

- выборка Сb, Cr

Рис. 5.

Эта схема преобразования обычно используется для стандарта Н. 261 .

На рис.5 изображена двумерная 2:1 подвыборка цветоразностных элементов

по отношению к элементам яркости. Элементы Cb и Cr не совпадают по

расположению с элементами яркости, но представляют информацию о цвете для

группы четырех элементов яркости, расположенных по углам квадрата.

Значение Си СR обычно вычисляются 4:4:4 путем горизонтальной и вертикальной

фильтрации и интерполяции. Обычно значения Cb и Cr вычисляются только для

каждой второй линии элементов яркости. Т. о. Остальные линии несут только

яркостную составляющю.4:2:0. Ширина полосы сигнала 4:2:0 идентична полосе

сигнала 4:1:1. На рис.5 Представлен построчный видеосигнал, в котором

используется только одно поле сигнала.

Для устранений возможных искажений типа появления ложных элементов на

границе объектов или смещения позиции, может применяться перефильтрация

низкочастотным фильтром.

2.Изображение разбивается на макроблоки , для которых находятся вектора

движения. Вектора движения для макрблоков могут быть только целочисленными

и по абсолютной величине не превышать 15 пикселов.

3.Находятся ошибки предсказания движения.

4.Производится анализ информации о движении и принимается решение о способе

кодирования макроблока.

5.В зависимости от результатов предыдущей стадии или исходный или

разностный сигнал подвергается дискретному косинусному преобразованию

6.Осуществляется квантование коэффициентов ДКС, Z- упорядочивание, и

кодирование кодами переменой длины. На этом этапе необходимо строить

выходной поток данных , поддерживая заданное значение битового потока, для

чего требуется специальный алгоритм выбора уровня квантования

коэффициентов: если заполнение буфера оказывается больше заданной пороговой

величины, то уменьшается точность передачи данных.

Кодирование I- блоков.

Процедура кодирования I-блоков похода на методику кодирования неподвижных

блоков стандарт JPEG. Однако в отличии от JPEG уровень квантования может

быть переменным, и коэффициент квантования подбирается кодером.

Кодирование Р-блоков.

Процедура кодирования Р-блоков гораздо сложнее процедуры кодирования

неподвижных блоков. Кодер должен выбрать метод кодирования макроблока. В

этом случае также стандарт не предписывает какого-либо алгоритма, оставляя

это на разработчиков кодера

1.Принимается решение, следует ли использовать компенсацию движения, т.к. в

случае отсутствия движения используется разность между текущим макроблоками

и его несмещенным базовым макроблоком ( можно считать нулевым вектором

движения). Достигается экономия за счет того, что вектор движения не

передается. Для этого вычисляется сумма несмещенной разности между текущим

макроблоков и его базовым макроблоком ( т.е. с нулевым вектором движения)

D1., и та же сумма для разности с вектором движения, D2.На основании ряда

численных экспериментов была получена эмпирическая крива выбора решения.

Кривая имеет сложную форму в области небольших значения разностей, т. к.

любое ложное движение фона, вызванное медленным движением перемещением

объекта , является крайне нежелательным эффектом. , заметно ухудшающее

визуальное изображение.

В Р- блоках вектор движения передается с помощью разностного кодирования,

что обеспечивает значительную экономию для изображений с движением,

вызванным перемещением камеры, в которых вектора движения для большинства

микроблоков будут примерно одинаковы.

2. После получения информации об оптимальном варианте компенсации движения

кодер решает, следует ли ее использовать (т. е. Использовать нулевой или

ненулевой вектор движения и кодировать разностный сигнал) или кодировать

исходный макроблок как I-блок. Это можно было бы сделать, сравнив

количество бит, необходимое для передачи кодированной информации о

макроблоке с компенсацией движения и без нее при том же коэффициенте

квантования. Однако ввиду значительных вычислительных затрат на эту

процедуру на основе численных экспериментов была получена эмпирическая

кривая выбора решения о внутрикадровом или межкадровом кодирования на

основе сравнения дисперсий текущего макроблока и разностного сигнала.

Дисперсия V1 для текущего макроблока вычисляется:

V1 = [pic][pic][pic],

А дисперсия V2 - - для разностного сигнала , полученного с учетом

принятого решения о компенсации движения, т. е. С использование вектора

движения (N,M), нулевого или ненулевого по формуле:

V1 = [pic][pic]X(i+n,j+m))/256

Для устранения блокинг -эффекта, связанного с компенсацией движения, может

производится фильтрация. Фильтрация осуществляется только внутри блока и

применяется как к яркостной , так и к цветоразностным компонентам.

Фильтрация ошибок в кодере после компенсации движения дает лучшие

результаты, чем постфильтрация в декодере.

4. После квантования принимается решение, следует ли изменять коэффициент

квантования, установленный по умолчанию. Визуально восприятие изображения

будет улучшаться, если применять переменный коэффициент квантования в

зависимости от детальности в блоке и свойство зрительного анаизатора при их

восприятии.

Промышленные стандарты призваны сделать видеоконференции столь же

распространенными, как телефонная и факсимильная связь. Благодаря им

системы поддержки видеоконференций разных производителей могут без проблем

устанавливать связь между собой, как связываются между собой другие

телекоммуникационные устройства.

Продукты, соответствующие стандартам ITU, позволяют любому абоненту

связываться с любым другим абонентом. Стандарты, разработанные сектором

стандартизации в области телекоммуникаций ITU (ITU-TSS, предыдущее название

- CCITT), сделали для систем поддержки видеоконференций для ПК то, что

сделали ранее выработанные стандарты "V.xx" и "Group-III" для модемов и

факсимильных аппаратов - обеспечили совместимость изделий разных

производителей в мировом масштабе.

Глава 3. Разработка структурной схемы устройства кодирования-декодирования

п. 3.1 Выбор элементной базы для абонентского устройства

конвертор

видеофильтр кодер

мультиплексер

конвертор

видеофильтр декодер

демультиплексер

Рис. 6.

В качестве демултиплексера выбираем микросхему фирмы GEC PLESSEY VP 2614.

Видео демультиплексор является частью набора микросхем для

видеоконференций, видеотелефонии и мультимединых приложений. Используется

для протокола Н. 261. Демультиплексор работает с входными данными до 4

Мбит/сек. Интерфейс разработан для декодера VP2615

Рассмотрим работу структурной схемы :

Рис. 7.

Это устройство извлекает из потока Н. 261. параметры, корректирующие

ошибки, и коэффициенты ДКП

FRAME ALIGNMET:

непрерывный битовый поток Н.261 разбивается на кадры по 512 бит , первый

бит каждого кадра является частью восьмибитового заголовка кадра. Для

предотвращения ошибочного детектирования настоящих данных заголовок должен

повторяться не менее трех раз перед сигналом «frame lock». После того, как

получен этот сигнал он начинает постоянно отслеживаться. Если происходит

ошибочное определение кадра , то следующие 4 кадра будут проверены на

ошибки.

VALIDITY CHEK - проверка правильности ( верности) информации потока

VARIABLE LENGTH DECODE - декодирование с переменной длиной. Декодирование

информации видеопотока, который был закодирован при передачи

видеоинформации в кодирующем устройстве с переменной длиной слова, в данном

блоке производится обратный процесс.

HOST INTERFACE - интерфейс компьютера

Интерфейс системного процессора.

Интерфейс системного процессора является интерфейсом с картой памяти. Он

был разработан для использования с любым системным процессором и состоит из

следующих шин и сигналов:

HD7:0 - шина данных процессора

YF 3:0 - младшее значение бита адресной шины

WR - строб записи

RD - строб чтения

CEN -выбор микросхемы

SIDE INFORMATION - блок выделения служебных данных

ДЕКОДЕР

В качестве декодера возьмем микросхему фирмы GEC PLESSEY VP 2615,

Рис. 8.

Используется для видеоконференции, видеотелефонии. Разработан по

рекомендации стандарта CCITT Н.261 . Предназначен для декодирования CIF

сигнала с разрешением до 30 Гц. Выходным сигналом являются 8 битные

пиксели в YUV формате.

Рассмотрим основные блоки этой микросхемы.

INPUT CONRTOLLER - входное устройство ( данные, импульс синхронизации ,

вход режима передачи данных

RUN LENGHT DECODE & INV ZIG ZAG - блок обратного зигзагообразного

сканирования, процесс обратному , выполняемому в кодере.

Это блок - генератор адресов, который обеспечивает считывание коэффициента

ДКП в пространстве по зиг-загообразной траектории. Смысл - значившие

коэффициенты . располагаются в начале субблока , а нули в конце субблока .В

результате появляется последовательность коэффициентов. , имеющие короткие

участки и значащие участки, которые кодируются кодом переменой длины

INVERSE QUANTIZATION - блок обратного квантования

INVERSE DCT - блок обратного дискретного косинусного преобразования. В

блоке выполняется операция, обратная операции , выполняемая в кодеке.

ДКП осуществляется в соответствующем блоке и обрабатывает 8х8 субблока

изображения, либо в режиме межкадрового либо внутрикадрового кодирования.

В режиме межкадрового кодирования используется 8 разрядное представление

сигнала. При внутрикадровом кодировании используется разность между

текущем и блоком имеющим лучший шаг сдвига . В этом случае представление

сигнала осуществляется в удвоенном комплиментарном виде. 12 битные

коэффициенты Формируются в блоке ДСТ и посылаются на квантователь.

Изображение делится 8х8 пикселов. Суть преобразования - изображение из

пространственной области перевести в частотную область

LOW PASS FILTER - фильтр нижних частот, для устранения высокочастотных

составляющих декодированного изображения

ADD - устройство суммирования

FRAME STORE CONTROLLER - контроллер памяти на кадр

CONTROL I/F- контроллер управления декодером

В качестве конвертора выберем микросхему фирмы

GEC PLESSEY VP 520 S

Рис. 9.

VP520 S разработан для преобразования 16 битного мультиплексированного

сигнала яркости и цветности между CCIR 601 и CIF/QCIF. Предусмотрены

вертикальные и горизонтальные фильтры, причем вертикальные фильтры

обеспечиваются с помощью внутренней памяти на одну строку. Коэффициент,

используемый для фильтра определяется пользователем и загружается от

независимой шины данных . Внутренний генератор адресов поддерживает

внешнюю память на кадр и обеспечивает преобразование строки в макроблок .

Если входной сигнал конвертируется CIF/QCIF, вертикальные и горизонтальные

фильтры обеспечиваются путем 4х CIF линии задержки, которые позволяют

обрабатывать пять фильтров. Когда производится преобразование в формат

QCIF, используется доступная память, чтобы обеспечить задержку на 6 строк,

которая позволяет использовать 7 фильтров. Когда прибор конвертирует в

CCIR 601 сигнал , входные данные должны быть в формате макроблока и

вертикальные фильтры идут в формате макроблоков. Входные сигналы пишутся

сначала во внешнюю память , организованную под CIF кадром и считываются у

памяти построчно. VP 520 S поддерживает память по 2 полных

кадра и позволяет CIF/QCIF дольше читать попарно в порядке формирования

двух черезстрочных полей видеосигнала.

VP 520 S поддерживает преобразование между CIF/QCIF и NTSC стандартом.

Когда формируется CIF данные на каждые 5 строк данных, то формируются

дополнительные строки, а когда формируется сигнал NTSC , то из каждых 6

строк четыре убираются.

SYNC GENERATOR - генератор синхроимпульсов

RAM ADRESS..... - формирователь адреса памяти с поддержкой преобразования

адресов строк в адреса блоков

INPUT - буфер

MUX - мультиплексор

FOUR - задержка на 4 строки

фильтр яркостного сигнала

FILTER BLOCK - 2 фильтра цветоразности

MUXING - мультиплексор

COEFF STORE - память коэффициентов.

Рассмотрим микросхему конвертора VP510.

Рис. 10.

Он преобразует трехканальный RGB данные в два канала десятичных цветность

и яркость. Также он преобразует два канала данных Цветоразностных и

яркостных в три канала интерполированых данных RGB . Каждый канал имеет

собственную таблицу просмотра, которая может быть загружена из управляющей

системы и затем использована для гамма-коррекции. Направление потока данных

контролируется битом в управляющем регистре и позволяет переключаться между

входом и выходом. Фильтры переключаются с десятичного в интерполирующий

режим. Матрица преобразования размерностью 3х3 обеспечивается определяемыми

пользователем 12 битными коэффициентами, которые могут изменяться от -4

до 4 . Канал яркости обеспечивается фильтром 23 порядка . Каждые Каналы

цветности имеют два последовательных фильтров 11 порядка. Такое

устройство позволяет принимать или производить данные RGB c частотой в

два раза превышающую исходную, таким образом избегая использование внешних

аналоговых фильтров. Если необходимо, устройство может принимать или

производить видеоданные с исходной частотой .

ADRESS RAM - буферные устройства

COUNTNER - счетчик

3х3 MATRIX MULTIPLEX - схема матрицирования

23 ТАР - фильтр прореживания интерполирования

CONTROL - контроллер управления

RANGE - ограничитель уровня

PIPELINE DELAY - линия задержки

п. 3.2. Разработка структурной схемы абонентского устройства кодирования

Задачей работы является: прием и передачи данных. На входе - стандартный

компонентный телевизионный сигнал, на выходе - стандартный цифровой

компонентный сигнал формата 601/25.

VP261 VP2615 VP520

VP 510

Буфер приема Буфер памяти Буфер

памяти

Рис. 11.

Для аппаратной реализации данного устройства декодирования по выбранному

стандарту используем специализируемую элементарную базу фирмы GEC PLESSEY

Plesse т. к. она построена по интегральным технологией, обладает большой

функциональностью, позволяет сократить массу, габариты, стоимость.

На основе выбранных компонентов составим структурную схему декодирующего

абонентского устройства видеоконференций.

Входной поток по стандарту передачи видеоданных Н. 261 поступает на

демультиплексер, чтобы обеспечить постоянство цифрового потока. В

устройстве декодирования используют буфер приема RECEVE BUFER 32Кх8,

который имеет размер 32 Кбайта . Для декодирования демультиплексированой

информации поставим видеодекодер VP2615, работа которого была описана выше.

Для проведения операции декодирования необходимо ОЗУ на 1 кадр. Т.к. мы

используем формат CIF , объем памяти должен быть 128 Кб . Для

преобразования формата CIF в стандартный формат , согласно рекомендации

.CCIT 601 используем конвертор VP 520. Для обеспечения преобразования

необходима память на два кадра. Объем информации 256 Кб . Для

преобразования цифрового цветоразностного сигнала в RGB используем

конвертор цветного изображения VP 510. Для управления декодером используем

системный контроллер, который может управляться центральным процессором

компьютера .

п.3.3. Сравнительный анализ оконечных устройств имеющихся на рынке на

данный момент

Cybertronic Zydacron Z250

Комплект для проведения видеоконференций фирмы Cybertronic, работающий с ОС

Windows 3.х, 95, OS/2 Warp и Windows NT, представляет собой интегрированный

на единой плате видео- и аудиокодек с возможностью проведения

видеоконференций по линиям POTS и ISDN.

Cybertronic Zydacron Z250 представляет собой неплохую альтернативу другим

комплектам для проведения настольных видеоконференций. Среди несомненных

достоинств этого продукта - интегрированные на одной плате ISDN-адаптер и

кодеки и, следовательно, экономия как минимум одного разъема, а также

длинный список совместимых операционных систем, каким не могут похвастаться

гораздо более дорогие и известные продукты. Расширению возможностей

комплекта в значительной мере способствует наличие комплекта для

разработчика Zydacron SDK. Относительно высокое качество изображения и

звуковой информации обеспечивается за счет качественной реализации кодека.

К сожалению, на этом список "плюсов" данного продукта заканчивается. Среди

наиболее существенных недостатков следует отметить ограниченные возможности

по реализации совместных действий (только передача файлов и разделение

экрана), а также отсутствие совместимости с T.120, что сильно ограничивает

возможности продукта с точки зрения его интеграции с другими системами

видеоконференций.

Технические характеристики Zydacron Z250

Видео: соответствие стандарту H.261; частота кадров и разрешение - 15

кадр/с и CIF 352x288 или 30 кадр/с и QCIF 176x144; протоколы - эмуляция

последовательного порта, дополнительная эмуляция TCP/IP и поддержка T.123;

максимальная пропускная способность - до 56 Кбит/с.

Аудио: G.711, G.728, G.722

Коммуникации: BRI

Аппаратные требования: процессор 486/33 МГц или выше, оперативная память -

не менее 8 Мбайт, объем свободного пространства на жестком диске - 20

Мбайт.

ShareVision PC3000

Комплект фирмы Creative Labs включает в себя звуковую плату, видеоплату,

факс-модем, соответствующее ПО, наушники и 1/3" CCD цветную видеокамеру.

ShareVision, одна из немногих систем, поддерживающих только

видеоконференции по модемным линиям, представляет собой тем не менее

разумный компромисс между стоимостью комплектации одного рабочего места

(около 1000 долл.) и функциональными возможностями продукта. Несмотря на то

Страницы: 1, 2, 3, 4