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1、题目 关于视频压缩与通信的读书报 告班级 B090112学号 B09011213姓名 孙秀全老师 胡栋关于 视频通信技术的读书报告随着现代通信技术和业务的发展，人们对通信的需求已经由最初的单一语音需求转变为对视频和音频的通信需求，以传送语音、数据、视频为一体的视频通信业务成为通信领域发展的热点，以点到点或多点视音频通信为主要形式的视频会议、远程医疗、远程教育等服务得到越来越多的使用。 1.视频通信技术的发展状况 (1)承载网 视频通信业务可以承载在不同技术的底层网络上，从早期的公共电话网，到窄带 ISDN，DDN，ATMATM 以及现在广泛使用的 IPIP 网络都可以成为视频通信业务的承载网。
2、由于视频通信的实时性和图像传输的特点，要求承载网具备足够的带宽、短时延、低误码率等特点。 公共电话网。窄带 ISDN 和 DDN 是基于电路交换的网络，电路交换网络是面向连接的网络，传输速率和时延稳定，端到端时延小，误码率低，因此视频通信质量容易得到保证。但它的缺点是连接固定，除公共电话网、ISDN 网上是可以进行拔号外，其他网络的应用都必须进行点对点的永久连接，带宽利用率较低，开放性很差，设置连接不方便。H.320 标准就是 1990 年 ITU-T 最早制定的满足和适应这类电路交换网络的视频通信框架协议，最早进行商用的视频通信系统就是建立在此基础上的。在公共电话网中是采用话带数据来传递视频
3、信息的，遵循的标准是 1995 年以来 ITU-T 推出的 H.324 系列系列，目前主要应用于可视电话业务。 ATM 以快速分组交换和统计时分复用的方式进行信息传输。由于其技术复杂、设备昂贵，加上 ATM 的各项标准制定迟缓，未能得到大规模的应用，目前 ATM 网络已经不可能实现端到端的应用，而是成为一种支持多种多种应用的传送平台。ITU-T 的 H.321 标准和 H.310标准正是针对 ATM 网络结构的视频通信标准和规范。 近几年来，通信网络的 IP 化成为网络发展的主流，基于 IP 网络的视频通信得到普遍应用和广泛发展。IP 网络是使用 TCP/IP 协议的面向无连接的网络，H.32
4、3 标准是 ITU-T 在 1996 年制定的应用于 IP 网络的视频通信标准，称为“不保证服务质量的局域网上的多媒体视听系统”，并在 1998 年扩展为“基于分组的多媒体通信系统”，即 ITU-TH.323v2，后来又推出了 H.323v3v3 还和 H.323v4v4 版本，它是目前拥有大量商业用户的视频通信标准，并受到世界各国的广泛重视。 (2)视频通信的框架协议 随着通信网络技术的不断发展，视频通信系统的承载网从电路交换网向灵活、扩展性强的 IP 网络演进，视频通信的框架协议因此产生了 H.320，H.324，H.310 和 H.323 四种标准，目前基于 H.323的视频通信系统应用
5、占市场的主导地位。 H.320 是一个系列标准，传输速率在 64kbit/s-2Mbit/s 之间，它的主要组成部分为 H.221 提供把音频、视频、数据和控制信息复用进单个比特流的标准，使用时分复用(TDMTDM)系统，帧长为10msms。H.230/H.242 提供用于方式命令和指示以及功能交换的标准。H.261 提供用于视频编码的标准。H.263263 是一个新的可选方式，能提供更好的图像质量。G.721 提供用于音频编码标准。G.722 和 G.728是可选的代替方式。除了视频和音频信道外，在需要时可以传送数据。例如 T.12120 会议。 基于 H.324 的可视电话系统运行于公众电
6、话网(PSTN)之上，传输速率为 28.8-64kbit/s，可提供语音、图像和其他数据的实时通信。H.324 是一个系列协议，包括 V.34 调制解调器协议、H.223 数据复接和分路协议、H.245 系统控制协议、G.723.1 语音算法、H.261 和 H.263 图像算法。 H.323 标准涵盖了音频、视频及数据在以 IP 包为基础的网络(LANLAN，EXTRANET 和 Internet)上的通信，H.323V2 标准的分层结构主要包括：H.225.O 标准的分组和同步，H.26l 和 H.263 标准的视频编解码，G.711，G.722，G.728，G.723 等标准的音频编解码
7、，以及有关通信控制协议 H.245 等，另外，T.120 标准为 H.323 终端增加和扩展了数据会议的功能，实现了诸如多点电子白板(T.126)、多点文件传输(T.127)、多点应用共享(T.128)等数据会议功能。 (3)视频通信的编解码技术 视音频的编解码技术是视频通信中的关键技术。1988 年 ITU-T颁布了 H.261 建议草案，该建议以混合编码为核心，以后制定出一系列的视频编码标准，如 ITU-T 的 H.262.H.263.ISO 的 MPEG-1，MPEG-2 等。 H.261 是最早的运动图像压缩标准，是 ITU-T 为 IS-DN 开展可视电话、视频会议而制定的，速率为
8、64kbit/s 的整数倍。它详细制定了视频编码的各个部分，包括运动补偿的帧间预测、DCT 变换、量化、熵编码以及与固定速率的信道相适配的速率控制等部分。H.261 只对 CIF 和 QCIF 两种图像格式进行处理，每帧图像分成图像层、宏块组(GOBGOB)层、宏块(MB)层、块(Block)层来处理。 H.263 是国际电联 ITU-T 的一个标准草案，是为低码流视频编码而设计的。随后出现的第二版(H.263+)及 H.263+增加了许多选项，使其具有更广泛的适用性。H.263 的编码算法与 H.261 相比做了一些改善和改变，以提高性能和纠错能力。1998 年 IUTIUT-T 推出的H.
9、263+是 H.263 建议的第 2 版，它提供了 12 个新的可协商模式和其他特征，进一步提高了压缩编码性能。另外，H.263+对 H.263 中的不受限运动矢量模式进行了改进，加上 12 个新增的可选模式，不仅提高了编码性能，而且增强了应用的灵活性。H.263 已经基本上取代了 H.261。H263+在 H263+基础上增加了 3 个选项，这 3 个选项为：选项 U、选项 V 和选项 W，主要是为了增强码流在恶劣信道上的抗误码性能，同时为了提高增强编码效率。 MPEG 是活动图像专家组(Moving Picture Exports Group)的缩写，于 1988 年成立，是为数字视/音频
10、制定压缩标准的专家组，目前已提出 MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4 等标准。MPEG-1 标准于 1993 年 8 月公布，用于传输 1.5Mbit/s 数据传输数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码。该标准包括五个部分：第一部分说明了如何根据第二部分(视频)以及第三部分(音频)的规定，对音频和视频进行复合编码。第四部分说明了检验解码器或编码器编码器的输出比特流符合前三部分规定的过程。第五部分是一个用完整的 C 语言实现的编码和解码器。MPEG 组织于 1994 年推出 MPEG-2 压缩标准，以实现视/音频服务与应用互操作的可能性。MPEG-2 标准是针对标准数字电视和高清晰
11、度电视在各种应用下的压缩方案和系统层的详细规定，MPEG-2在系统和传送方面作了更加详细的规定和进一步的完善，特别适用于广播级的数字电视的编码和传送，被认定为 SDTV 和 HDTV 的编码标准。运动图像专家组 MPEG 于 1999 年 2 月正式公布了 MPEG-4(ISO/IECIEC14496)标准第一版本。同年年底推出了 MPEG-4 第二版，且于 2000 年年初正式成为国际标准。MPEG-4 与 MPEG-1 和 MPEG-2有很大的不同，MPEG-4 不只是具体压缩算法，它是针对数字电视、交互式绘图应用(影音合成内容)、交互式多媒体(WWW、资料撷取与分散)等整合及压缩技术的需
12、求而制定的国际标准。MPEG-4 标准将众多的多媒体应用集成于一个完整的框架内，旨在为多媒体通信及应用环境提供标准的算法及工具。 H.264/AVC 是目前由 ITU-T 的视频编码专家组(VCEG)及 ISO/IEC 的活动图像专家组(MPEG)大力发展研究的、适应于低码率传输的新一代压缩视频标准。20032003 年 3 月由两个专家组组成的联合视频专家组(JVT)公布了这一压缩视频标准的最终草案，此标准被称为 ITU-T的 H.264 协议或 ISO/IEC 的 MPEG-4 的高级视频编码部分。H.264 的编解码框架与以前提出的标准，如 H.261、H.263 及 MPEG-1/2/
13、4 并无显著变化，也是基于混合编码的方案：整个系统被划分为视频编码层和网络抽象层。视频编码层主要描述要传输的视频数据所承载的视频内容。而网络抽象层则是考虑不同的应用，如视频会议通信、H.32X 连续包的视频传输或 RTP/UDP/IP 的通信。H.264 不仅比H.263 和 MPEG-4 节约了 50%的码率，而且对网络传输具有更好的支持功能，它引入了面向 IP 包的编码机制，有利于网络中的分组传输，支持网络中视频的流媒体传输。H.264 具有较强的抗误码特性，可适应丢包率高、干扰严重的无线信道中的视频传输，支持不同网络资源下的分级编码传输，从而获得平稳的图像质量。 2.基于 IP 网络的
14、H.323 视频通信体系结构 根据 H.323 建议，IP 视频通信系统由终端、网关、网守、IP 网络以及多点控制器组成(见图 1)。终端是提供单工或双工实时通信的客户端，需支持信令和控制功能，编解码功能等。网关用于实现与非 H.323 终端的连接。网守执行地址翻译、呼叫控制与管理、带宽控制与管理、域管理等功能。多点控制器用于支持三点或多点之间的用户会话，由多点控制器(MCMC)和多点处理器(MP)组成，MC 确定所有终端的音视频处理能力并控制资源，MP 混合、交换和处理音频、视频和数据流。图 1 基于 IP H.323 体系结构的 IP 电话/视频网络 终端：H323 终端必须支持的部件H.
15、245 用于协商信道使用和信道控制Q931 用于呼叫信令和呼叫建立RAS 用于和 Gatekeeper 通信 Registration/Admission/StatusRTP/RTCP 用于顺序打包传送音视频流数据可选组件： 图像编解码器、T.120 数据会议协议和 MCU 功能网关负责进行 H.323 协议和其他非 H.323 协议的转换，使 H.323 终端和其他非 H.323 终端能进行互通。H.323 体系通过网关可以兼容多种终端，从而保护已有投资。网守网守是一个域的管理者，只要功能如下：认证计费：把认证请求和计费请求用 Radius 消息传送给 AAA 服务器；地址解析：将送给网守的
16、别名地址解析为 IP 地址；域管理： 单一网守下的所有终端、网关和 MCU 的集合称之为域；带宽管理：网守可以将用户带宽设置在网络总带宽的某一可行的范围内。多点控制单元MCU 是视频会议系统特有的设备，两部分组成：多点控制器 MC 负责处理会议中的控制信息多点处理器 MP 处理音频、视频和数据信息网络的 H.323 视频通信体系结构、3.视频通信技术的应用现状 2003 年 SARS 的爆发促进了中国视频通信业的迅速发展，各大运营商纷纷加大力度投资建设视频通信网络。目前中国电信、中国联通、中国铁通和中国网通都已经建立了商用的视频通信运营网络，其中中国电信和中国联通的网络规模较大，并且拥有大部分的用户数量。 1994 年中国电信建成国内第一个会议电视党政专网，采用点对点结构的非标准视频网络，容量较小，没有采用多点控制设备(MCUMCU)。这种点对点的网络结构简单，单个设备的故障不影响其他点，系统稳定性高。其缺点是成本高，操作复杂。1996 年建成全国公众会议电视网，这个网络采用了多点控制设备的两级级联技术，以北京MCU 为中心点，八大区各设一台 MCU 为二级中心点
