Видеоконференции у мережі INTERNET

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Информатика, программирование


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Аннотация.

У дипломному проекті було розроблено абонентське пристрій щодо відеоконференція у мережах INTERNET з такими вхідними параметрами: стандартний цифровий компонентний цифровий сигнал формату ITU-R 601/25 і вихідними — стандартний компонентний цифровий сигнал формату ITU-R 601/25. Для устрою кодування — декодування вибрали: цифрову камеру PANASONIC GN213, мікросхеми американської фірми GET PLESSEY, комп’ютер INTEL Pentium, відеомонітор VIEW SONIC 17 GS з дозволом 0,26 дюйм.

Аннотация. 1 Зміст 2 Запровадження: 3 Глава 1. Огляд систем відеоконференцій 4 п. 1.1. Призначення систем відеоконференцій. 4 П. 1.2. Передача мультимединых даних в INTERNET у реальному масштабі часу 17 Глава 2. Технічні вимоги на абоненсткое пристрій конференц зв’язку 33 п. 2.1. Вибір структури та форматів даних у системі відеоконференцій 33 П. 2.2. Вибір методу кодування — декодування, опис стандарту кодування. 42 Глава 3. Розробка структурної схеми устрою кодирования-декодирования 52 п. 3.1 Вибір елементної бази щодо абонентського устрою 52 п. 3.2. Розробка структурної схеми абонентського устрою кодування 59 п. 3.3. Порівняльний аналіз оконечных пристроїв наявних над ринком нині 60 п. 3.4. Розробка принципової схеми декодування абонентського устрою. 62 п. 3.5. Розрахунок цифрових потоків у системі відеоконференцій 68 п. 2.7. Выработка вимог до оконечному терміналу 69 Глава 3. Розробка питань стосовно екології та безпеки життєдіяльності. 70 п. 3.1. Требования до видеодисплейным терміналам і ПЕОМ. 70 Глава 4. Технико -економічного обгрунтування. 76 Укладання. 85 Глосарій найчастіше вживаних скорочень. 86 Додаток 1 91 Принципова схема декодера абонентного устрою 91 Додаток 2 92 Специфікація 92

Цей дипломний проект присвячений розробці абонентського устрою для проведення відеоконференцій в Internet. Проблема стає дедалі актуальна останнім часом. Серед найперспективніших сфер застосування відеоконференцій варто виокремити такі: спільну роботу над документами, додатками у робітничій групі; корпоративна мережу, зокрема з допомогою надомного офісу. Цей спосіб груповий роботи знаходить дедалі більше застосування завдяки збільшенню кількості компаній, робочі місця працівників, яких розташовуються за місцем проживання, що сприяє підвищення ефективності їх і істотну економію коштів. У частковості, виключається оренда приміщень, оплата рахунків на електроенергію, робоче время.

Получившая останнім часом розвиток практика поступового впровадження коштів відеоконференцій до сфери навчання дозволить непросто прослухати і побачити лекцію відомого викладача, що у іншій півкулі, але здійснювати інтерактивне спілкування з допомогою видеоконференций.

В дипломному проекті розглянутий стандарт Н. 323 щодо відеоконференцій у мережах з інтегрованими послугами. Розроблено структурна схема абонентського устрою з такими параметрами: вхідні параметри устрою кодування —

Стандартный цифровий компонентний телевізійний сигнал ITU-R 601/25, вихідні параметри декодування: стандартний цифровий компонентний сигнал формату ITU-R 601/25

Экономический розрахунок показує, що почнеться впровадження саме цього устрою є актуальным.

Глава 1. Огляд систем видеоконференций

п. 1.1. Призначення систем видеоконференций.

У зв’язку з бурхливим розвитком мережевих і комунікаційних технологій, зрослої продуктивністю комп’ютерів, і, із необхідністю обробляти зростання кількості інформації (як локальної, яка перебуває однією комп’ютері, і мережевий і міжмережевий) зросла роль обладнання та програмного забезпечення, які можна позначити єдиною спільною назвою «person to person «. Віртуальні кошти навчання, віддалений доступ, дистанційне навчання перебуває і управління, і навіть кошти проведення відеоконференцій переживають період бурхливого розвитку і призначені для полегшення і збільшення ефективності взаємодії як з комп’ютером та даними, і груп людей комп’ютерами, об'єднаними в мережу. Попри те що, що екологічна ніша відеоконференцій розроблена не так на все 100 відсотків, вже у світі зазвичай більше 200 компаній, які пропонують різноманітне устаткування і забезпечення їхнього організації та проведения.

Благодаря з того що відеоконференції, дають можливість спілкування в реальному режимі, і навіть використання поділюваних додатків, інтерактивного обміну, їх починають розглядати як як щось експериментальне, а й як часткове розв’язання проблеми автоматизації роботи і підприємства, і окремої людини, дає суттєву енергетичну перевагу по порівнянню з традиційними решениями.

Средства проведення відеоконференцій, колишні дивиною двох років тому, вже зараз знаходять щонайширший використання у більшості корпоративних, державні й приватні установ. Вже на початку 1995 року в усьому світі було понад 100 тисяч настільних систем відеоконференцій. Причому збільшення встановлених систем здійснюється експоненціально. На початку 1996 року кількість встановлених в усьому світі систем перевищувало 350 тисяч, з яких стало понад дві третини — США. А в США нікого не дивує те що, що у візитних картках, поруч із телефоном, факсом, адресою електронної пошти і адресою в Internet, вказуються телефон та «адреса, якими можна здійснити відеоконференцзв'язок з власником візитної картки. У зв’язку з бурхливим розвитком глобальних мереж, і максимальним використанням коштів відеота аудіо задля досягнення істотного підвищення ефективності виконуваних дій більшість компаній, які входять у список Fortune 500 і державних установ, США до кінця 1998 року планують оснастити засобами проведення відеоконференцій більш 90 відсотків робочих мест.

Віддалена діагностика людини, устаткування, глухе навчання — ще одну цікаву напрям застосування коштів відеоконференцій. Навіть перебувають у сотнях км від пацієнта, лікар не може правильно продіагностувати хворого, вдаючись до «віртуальної «консультації висококласних фахівців, що їх у цьому місці не можна. Аналогічно група експертів може провести діагностування устаткування, перебувають у офісі й не витрачаючи час на нескінченні перелеты.

Получившая останнім часом розвиток практика поступового впровадження коштів відеоконференцій до сфери навчання дозволить непросто прослухати і побачити лекцію відомого викладача, що у іншій півкулі, але здійснювати інтерактивне спілкування з допомогою видеоконференций.

Однако до останнього часу настільна відеоконференцзв'язок була недостатньо якісною і технічно повноцінної (при виключно високі ціни — до 20 тисяч доларів з розрахунку на робоче місце) у тому, щоб їх сприймати серйозно. Зараз же ситуація змінилася за кращу бік, причому, вартість навіть найскладніших виробів вбирається у 6−7 тисяч доларів, а більшість систем настільних відеоконференцій не дорожче 2000 доларів. Традиційно відеоконференції характеризувалися як комбінація спеціалізованого звуку і відео, і навіть технології роботи з мережами зв’язку для взаємодії реальному масштабі часу й часто використовувалися робітниками групами, які збирали в спеціалізованому місці (зазвичай був зал засідань, оснащений спеціалізованим устаткуванням), щоб зв’язатися коїться з іншими групами людей. Вартість коштів відеоконференцій, що використовуються цього, була великою через необхідність використання спеціалізованого високоякісного устаткування й дорогих орендованих каналів связи.

История настільною видеоконференцсвязи — це зовсім не ідеальна історія довгого використання видеоизображений розміром із поштову марку і надзвичайно низьку якість. Завжди були проблеми з передачею інформації та її спотворенням, тим більше які були тоді технічні і програмні кошти, на жаль, не сприяли популярності та перетворення, відповідно, поширенню видеоконференцсвязи. [6]

Можно припустити, що державні кошти проведення відеоконференцій почали інтенсивно розвиватись агресивно та що технологія, використовувана у своїй, пропонує серйозний варіант обміну інформацією між та зв’язку для людей, будучи гідна альтернатива інших форм зв’язку й спільної работы.

Исторически склалося отже кошти проведення відеоконференцій можна розділити як з технічних характеристик та принципами відповідності різним стандартам, а й у настільні (індивідуальні), групові і студійні. Кожен з цих варіантів відеоконференцій чітко орієнтовано розв’язання своїх завдань. Найпоширеніші завдяки щодо невисокою вартості і швидкості окупності витрат сьогодні настільні кошти проведення видеоконференций.

Настольные відеоконференції (НВ)

[pic] [pic]

рис. 1

Доступная аудиторія і варіант спілкування: зазвичай діалог двох осіб. Якісна характеристика зв’язку: не потрібно у великих продуктивності (ширині смуги зв’язку). Стиль спілкування: неформальний, спонтанний. Необхідні витрати: лише програмне і апаратне забезпечення, що використовується на робоче місце. Необхідне устаткування: комп’ютер із порушенням установленої підтримкою аудіо й відео, мікрофон, динаміки чи навушники, відеокамера, LAN, ISDN соединение.

Оптимально задля об'єднаного інтерактивного обміну, використання поділюваних додатків, пересилання файлів з низькими тимчасовими і фінансовими затратами.

Настольная відеоконференція об'єднує аудіо- і видеосредства, технології зв’язку задля забезпечення взаємодії реальному масштабі часу шляхом використання звичайного самого персонального комп’ютера. У цьому всі учасники перебувають у своїх працівників місцях, а підключення до сеансу відеоконференцій здійснюється з самого персонального комп’ютера способом, дуже схожим звичайну телефонний дзвінок. [6]

Настольная відеоконференція дозволяє користувачам ефектно заповнювати часові відтинки між узгодженням співдії і виконанням погоджених дій, що дозволяє незрівнянно більшу ефект, ніж просто спілкування по телефону.

Для НВ потрібні персонального комп’ютера, сконфигурированный для використання їх у мережі, зі звуковими і видеовозможностями, кодер-декодер (для сжатия/декомпрессии звукових і видеосигналов), відеокамера, мікрофон, швидкодіючий модем, мережне з'єднання чи ISDN линия.

Способность спільно використовувати докладання — невід'ємний елемент сучасних настільних систем відеоконференцій. При спільному використанні ідей чи даних замало побачити й чути іншого людини. Значно більший ефект дає спільне спілкування з допомогою аудіо- і відеоінформації разом із можливістю одночасно побачити й використовувати різні документи і приложения.

В час більшість найпопулярніших НВ систем використовує «whiteboard », чи дошку оголошень. З її допомогою окрема екранна область зарезервована для перегляду і представниками спільного використання документів мають у доповнення до вікна конференцсвязи, у якому відбиваються учасники НВ.

Доска объявлений

Обычно під дошкою оголошень треба розуміти програмне забезпечення, дає можливість спільного створення і редагування документа усіма учасниками конференції. Причому сам документ може лише складатися з текстовій інформації, а й матимуть можливість представляти і графіку і різні елементи оформлення, такі, як виділення ділянок тексту маркером, наприклад. Перевагою дошки оголошень з інших засобами груповий обробки інформації, наявними в НВ, є щодо високе швидкодія її за порівнянню з поділюваними приложениями.

Групповые відеоконференції (ГВ)

[pic] [pic] [pic]

[pic]

[pic] [pic]

рис. 2

Доступная аудиторія і варіант спілкування: група з групою. Якісна характеристика зв’язку: необхідна велика продуктивності (ширині смуги зв’язку). Стиль спілкування: практично формальний, орієнтується на регламент. Необхідні витрати: програмне і апаратне забезпечення, а також на спеціалізовані кошти й помещения.

Необходимое устаткування: обов’язкові дисплей (по-діагоналі 29 чи 37 дюймів) із можливістю масштабирования зображення, switched 56, ISDN з'єднання, спеціалізоване оборудование.

Оптимально для спільної інтерактивною вироблення рішень, організації групового взаємодії між віддаленими групами. Характерні представники: PictureTel (Concorde 4500).

Как це випливає з перелічених вище характеристик, ГВ підходять в організацію ефективного взаємодії великих коштів і середніх груп користувачів. Причому завдяки значно більше високому якості відеозображення сьогодні можливі міна й перегляд документів, демонстрація що у НВ виключається. З іншого боку, ГВ ідеально підходять щодо дискусій ще й виступів там, де особисту присутність невозможно.

Число встановлюваних систем ГВ можна з числом НВ, але зростати воно буде таким швидко, як НВ, через необхідність використання їх у ГВ, як мінімум, ISDN линии.

Студийные відеоконференції (СВ)

Доступная аудиторія і варіант спілкування: зазвичай один який провіщає з аудиторією. Якісна характеристика зв’язку: необхідна максимальна продуктивність (ширина смуги зв’язку). Стиль спілкування: формальний, жорстко регламентований, який установлюють провідним. Необхідні витрати: на устаткування студії, на спеціалізоване оборудование.

Необходимое устаткування: студійний камера (ы), відповідне звукове устаткування, контрольне обладнання та монітори, доступом до супутникового зв’язку чи оптоволоконною лінії зв’язку. Оптимально вирішення завдань, де потрібно максимальне якість і максимум можливостей в організацію обробки інформації великою кількістю людей. Характерні представники: спеціалізоване телеоборудование.

Настольные відеоконференції - щодо нова технологія, який із інших існуючих технологій. У минулому настільні відеоконференції були неможливі. Проте інтенсивна розбудова комп’ютерних технологій, особливо технологій зв’язку, мультимедіа і персональних комп’ютерів, дало їхнє життя. Сьогодні більшість компаній шукають способи використання нової технології, щоб зберегти конкурентоспроможність своєму сегменті рынка.

Первыми з’явилися студійні відеоконференції, використовують спеціалізоване телевізійне устаткування, що коштувало багато десятки, а то й сотні тисяч доларів — і які нагадували собою телевізійну студію зі спеціалізованим осветительным і звуковим устаткуванням, з десятком камер. З іншого боку, або доводилося орендувати спеціалізовану лінію, або скористатися супутниковий зв’язок. Студійні відеоконференції - це свого роду «hi-end «системи. Їх використовують тільки великі корпорації, мають змогу вкладати багато тисяч доларів на створення, розвиток виробництва і підтримку у стані устаткування. Проте, попри надзвичайно високу вартість, у світі зазвичай більше 5000 систем (за оцінками західних експертів — Binder, John. «Videoconferencing: Yesterday`s Science Fiction, Today`s Telephone. «Aerospace America, February, 1995), які у цей час експлуатуються. Настільки дуже багато цих систем пояснюється досить великою тимчасовим інтервалом, протягом якого здійснювалося їх внедрение.

Групповые системи відеоконференції є щось ближче до настільним, ніж студійним. Тому більшість фірм, що випускають настільні кошти відеоконференцій, мають у своєму каталозі один-два варіанта групповых.

Самая недорога і поширена система відеоконференцій виходить з персональному комп’ютері. Більшість настільних відеоконференцій складається з набору програм, тож апаратури, інтегрованих в комп’ютер. Ціна такого комплекту може коливатися від 1500 до 7000 доларів. Типовий набір полягає з однієї-двох периферійних плат, відеокамери, мікрофона, колонок чи навушників та програмного забезпечення. Для зв’язку використовується або локальна мережу, або ISDN, або аналогові телефонні линии.

Оскільки в них різні методи передачі й попри свої різноманітні стандарти, допоки існуватимуть проблеми, у поєднанні і спільне використання виробів різних виробників. Ще однією проблемою є низька швидкодія під час передачі по аналоговим лініях. Швидкість самого швидкодіючого модему (по крайнього заходу, з використовуваних) становить 28.8 Кбіт/с. Це, фактично призводить до того, що зроблено передачу даних отримує більший пріоритет, і стає важливішою, ніж аудіо й відео. Тому настільні відеоконференції з допомогою модемної зв’язку забезпечують передачу від 4 до 10 видеокадров в секунду, що навряд чи прийнятно. У найкращому разі результатом буде віконце з відеозображенням площею 176×144 елемента. (Salamone, Salvatore. «Videoconferencing`s Achilles Heels. «Byte, August 1995).

Если ж використовувати ISDN, де доступна зв’язок на швидкостях 128 Кбит/сек, то можлива передача відео від 10 до 30 кадрів в секунду з удвічі більшим вікном, аніж за модемної зв’язку. За оцінками аналітиків, частка використання ISDN зросте від 50 до 80 відсотків від загальної кількості систем відеоконференцій. До жалю, і ISDN притаманні певні недоліки, серед яких слід виділити високу стоимость.

Наиболее оптимальний рівень швидкодії - це використання локальної обчислювальної мережі як конвеєра передачі. У цьому з урахуванням протоколу CSMA-CD (Carrier-Sense Multiple Access/Collision Detection, чи множинний доступ з контролем носія і виявленням конфліктів, — стандартний метод і протокол асинхронного доступу до неї з широкою топологією) теоретичне швидкодія передачі становить 10 Mbps (чи навіть 100 Mbps з більш новими системами). Цей варіант має перевагу в быстродействии, але щоб отримати такий високий рівень продуктивності, мережу мусить бути спеціально виділено щодо відеоконференцій (кілька нерозсудливо припускати, що все система локальної мережі з урахуванням протоколу CSMA-CD буде створено для єдиною мети — для відеоконференції). Справді, якби відеоконференція використовувала існуючу систему їм, то результаті швидкодія було б менше ніж оптимального через необхідність поєднувати стандартні функції локальної мережі із проведенням відеоконференцій. Більшість локальних обчислювальних мереж використовує посилку пакетів даних, тоді як системі відеоконференцій потрібно пересилання безперервних потоків данных.

Нужно пам’ятати, що немає стандартів для межсоединения мереж відеоконференцій (H. 320 стосується лише ISDN), отже, існують проблеми коректного зв’язування різнорідних мереж відеоконференцій. З іншого боку, стандарт Н. 320, визнаний зараз базовим, з урахуванням якого розробляються інші стандарти відеоконференцій, свого часу зустрів протидія Intel. Вона, у противагу ITU сформувала свій власний комітет PCWG, яка займалася просуванням стандарту Indeo фірми Intel. Невдоволення фірми Intel було викликане обмеженнями, накладываемыми стандартом Н. 320 (вірніше, її підрозділом G. 261). Ситуація до стандартів для відео (протистояння VHS і Video-8) не повторилася. Intel забезпечила сумісність з Н. 320 (лише QCIF, але з CIF, як PictureTel, например).

Идеи в розвитку видеоконференцсвязи наштовхуються на такі досить серйозні проблеми, як повну відповідність систем передусім прийнятим промисловим стандартам, таких як H. 320, що визначає, як, що не об'ємі та з якою якістю передаватимуться аудіо- і видеоданные по лініях ISDN. Попри не стихающие суперечки, більшістю провідних постачальників стандарт H. 320 оцінено як найбільш життєздатний, найбільш вдало який поєднає швидкість передачі й якість переданої інформації з вузькосмуговим лініях, аналогічно як V. 32 є загальновизнаним стандартом визначення робочих характеристик модемної связи.

Стремление привести усі засоби до єдиного стандарту дуже важливо. Це дає багатьом потенційним постачальникам вводити на ринок різні рішення, орієнтовані як у різноманітні сфери застосування, і на різні цінові групи і гарантують кінцевому користувачеві можливість зробити вибір, не побоюючись несумісності між декларованими системами. І це означає, що настільна відеоконференцзв'язок використовується для підприємства, яке достатню кількість однотипних комплектів. І це своєю чергою при відповідність всіх систем стандартам видеоконференцсвязи дозволить набувати набори, що за своїми характеристикам найповніше відповідають потребам специфічних додатків користувача без обмеження використання інших комплектів як програмного, і комунікаційного і апаратного обеспечения.

Основная з якістю відео у тому, що наявні технології дозволяють здійснювати щодо низьку швидкість передачі кадру (фрейму). Однак це проблеми можуть стати вирішеною, якщо система буде використовувати хорошу видеофиксацию і ефективну реалізацію стискування зображення без істотною втрати качества.

Значительно простіше розв’язання проблеми із високою якістю аудіо. Попри те що, що середнє людське вухо може сприймати коливання від 20 Герц до 20 кГерц, коливання, викликані людським голосом, лежать у значно вужчої смузі. Це дозволяє істотно знизити витрати мережного трафіку передати аудіоінформації. Ось чому багато постачальники систем настільних відеоконференцій воліють вкладати основою своїх продуктів добра якість і аудіой розвинені кошти груповий обробки информации.

Качество і обсяг данных

Чем вище рухаючись обсяг даних, тим паче якісним виходить відеозображення. При швидкості T1 (1536 Кб/с) якість відео найбільш оптимально. Проте оскільки більшість користувачів що неспроможні використовувати цю швидкість из-зи великий вартості. Саме для користувачів, яким потрібна оптимальне поєднання якості відеота вартості, дуже популярне використання 768 Кб/с. Більшість організацій використовує 384 Кб/с. Нарешті, 128 Кб/с доступно більшості приватних користувачів ISDN.

Кроме того, існує низка стандартів, і побічно які базуються на Н. 320: Н. 310 (для АТМ і широкосмугової ISDN), Н. 322 (isoEthernet), Н. 323 (Ethernet) і, Н. 324 (для аналогових ліній). У стандарті Н. 321 додано стандарт MPEG-2, дозволяє отримати полноэкранное відеозображення телевізійного якості. [7]

Если підтримка стандартів низки Н. 320, Н. 323, Р. 324 декларована величезним кількістю постачальників, то найбільше проблем пов’язаний із стандартом Т. 120). Т. 120 регламентує поділ документів, додатків, використання дошки оголошень і пересилку файлів. Менш 10 відсотків виробів провідних постачальників устаткування настільних відеоконференцій підтримує зазначений стандарт (з більше 60-ти основних найменувань — всього 6).

Видеоконференции — оптимальний выбор

Как зробити правильний вибір, чи потрібно вкласти якомога більше коштів, купити десяток дорогих систем чи обмежитися простішими і придбати вдвічі больше?

Неправильное вкладення коштів можуть призвести до не використанню передовими технологіями. Саме тому під час вирішення питання використання коштів відеоконференцій необхідно виходити із ряду факторів, де ціна, і безліч можливостей стоять, аж ніяк, не так на місці. Передусім потрібно знати кілька ключових моментів, основі яких і треба оцінювати кошти видеоконференций.

В основі будь-якого сучасної системи проведення відеоконференцій лежить пристрій, зване кодер-декодером (кодеком). Кодек відповідальна за кодування, декодування, стиснення і декомпресію звукових і видеосигналов. За всіх інших рівних умов (наприклад, за однакової ролі камер) що краще реалізований кодек, краще звуковий і відеосигнал. Функції кодек можуть бути виконані програмним забезпеченням або апаратним шляхом з допомогою DSP або певною комбінації з програмного і апаратного забезпечення. Головний чинник, впливає на ціну системи, — ціна продажу та можливості кодека. Реалізовані програмно кодеки іноді у рази дешевше апаратних. Проте задля успішного їх застосування необхідна значно вища продуктивність комп’ютера, і навіть потрібно більше на жорсткому диску і більше оперативної пам’яті. Іноді групові і настільні системи так близькі за можливостями та цінам між собою, що трапляється важко коректно позиціонувати їх, тим більше більшість постачальників мають у своєму своєму арсеналі й ті і другие.

Персональные системи зазвичай виконуються як докладання для Windows, з відеозображенням у маленькому вікні робочому столі. Вони також використовують одиночну ISDN лінію (одну чи дві 64-Kбит/с b-канала). Крім традиційної двосторонній звуковий і відеозв'язку, ці системи, зазвичай, надають можливість, які полегшують спільного використання даних, поділюваних додатків, що дозволяє обидва боки редагувати документ чи електронну таблицю. Термін «голови-говоруни «іноді характеризує звукове і видеокачество цих систем. Швидкі руху приводять до значного спотворення зображень, іменованого зазвичай ефектом тіні. Таке якість — результат обмежень ширини смуги частот, компромісів у реалізації кодека, дешевої камери, й звукових компонентів. Тож у даних системах, хоч і декларується сумісність зі стандартами Н. 320 і G. 261, здебільшого частота кадрів не перевищує 10, а дозвіл CIF взагалі недоступно.

Системы групових конференцій, з іншого боку, іноді пропонують відео в повний екран, 30 кадрів в секунду, і навіть найвища якість аудіо. Досягають цього шляхом застосування складних кодеків, високоякісних аудіо- і видеокомпонент та вчинках значної смуги пропускання, лежачої поза меж одноканальній ISDN. Тож не дивно, що вартість таких систем може у кілька разів перевищувати начебто близьку за характеристиками настільну систему. І якщо є потреба у використанні групових коштів відеоконференцій, необхідно застосування Т1 (як дробового, і виділеного) чи PRI сполуки ISDN. Отже, мінімум їм — 384 Кбит/с.

Еще одна серйозні проблеми — проведення конференцій із кількістю учасників більш 20 і ухвалили спільне використання ні сумісних систем. Для розв’язання цих проблем використовуються спеціалізовані устрою MCU (Multipoint Control Unit), які історично є своєрідними бриджами для сполуки Н. 320 сумісних пристроїв. До основних функцій MCU входить кодування, декодування, мікшування аудіо- і відеосигналу, і навіть управління, контролю над проведенням відеоконференції. Але тепер назва MCU помилково дається тим бриджам, які підтримують багатосторонні конференції з допомогою лише даних чи даних, і аудіой несумісними з Н. 320. Насправді ці устрою називаються MCS (Multimedia Conferencing Server).

Характерным прикладом коштів настільних відеоконференцій з усіма властивими їм достоїнствами й недоліками вважатимуться Intel ProShare Personal Video Conferencing System 200, яка, який був найпоширеніша системою, тим щонайменше є одним із найбільш функціонально багатих, аппаратно-совместимых не дуже дорогих рішень для відеоконференцій на базі Windows-совместимых компьютеров.

Видеоконференции нині -щодо нова технологія, яка з’явилася шляхом застосування кращих властивостей інших, зокрема і такі популярної сьогодні мультимедіа. Два-три роки тому важко було вгадати, що відеоконференції з забав для професіоналів перетворяться на серйозні інструменти для проблем, котрі творяться у нашому такому мінливому світі. Сьогодні більшість компаній шукають способи використати цю нову технологію, аби утриматися конкурентоспроможними своєму сегменті рынка.

П. 1.2. Передача мультимединых даних в INTERNET у реальному масштабі времени

Системи видеконференций базуються на досягненнях технологій коштів телекомунікацій, і мультимедіа. Зображення і звук з допомогою комп’ютера передаються каналами телефонного зв’язку локальних і глобальних обчислювальних мереж. Обмежують чинниками для таких систем буде пропускну здатність каналу зв’язку й алгоритми компрессии/декомпрессии цифрового зображення звуку. Припустимо, маємо нерухому картинку (кадр) на екрані комп’ютера розміром 300×200 пікселів з глибиною кольору всього 1 бит/пиксел. На запис такого зображення знадобиться 60 Kбайт. Швидкість зміни кадрів в телевізорі становить 25 кадров/с, у професійному кінопроекторі 24 кадра/с. Ми б хотіли отримати ті ж самі частоту зміни кадрів розміром 60 Kбайт кожен при сеансі зв’язку у системі відеоконференції. І тому наш канал зв’язку має забезпечити пропускну спроможність 1,5 Mбайт/с. Жоден сучасний канал зв’язку такий пропускну здатність за ціну не забезпечує, тому виникають проблеми стискування відеосигналу. Сьогодні відомі дві основні типу алгоритмів стискування відеозображення: алгоритми стискування без втрат перезимувало і алгоритми стискування з утратами. Алгоритми стискування з втратами дозволяють домогтися дуже високою ступеня стискування зображення, такий, що й по низкоскоростным різноманітних каналах зв’язку можна передавати зображення із незначною втратою якості, практично непомітної для ока. Дотримання цих алгоритмів вимагає досить великих обчислювальних потужностей. Досягнення прийнятних частот зміни кадрів на екрані монітора потрібно дороге апаратне забезпечення, зване загальним словом CODEC (compression/decompression). Концепція настільних відеоконференцій припускає можливість доступу до телеконференциям з будь-якого, навіть домашнього, комп’ютера. Використання дорогого устаткування CODEC йде з цієї концепцією, що змушує творців апаратури систем відеоконференцій вдаватися до розумним компромісів. Декомпресія зображення вимагає меншою обчислювальної потужності, ніж компресія, тому деякі виробників використовують апаратні кошти на компресcии даних, а декомпресія здійснюється програмно. [11]

Стандарт JPEG та її производные

Стандарт JPEG (Joint Photographic Experts Group, група експертів по фотографічним зображенням) є стандартом ISO (International Standards Organization, Міжнародна організація по стандартизації). Цей стандарт підтримує компресію і з втратами, і без втрат. Проте якщо термін «формат стандарту JPEG «вживається без будь-яких застережень, то зазвичай означає, що мається на увазі компресія з утратами. Стиснення зображення методу JPEG передбачає перетворення блоків зображення на реальному кольорі розміром 8×8 пікселів в набір рівнів яскравості і кольоровості. До кожному блоку застосовується двовимірне дискретне перетворення Фур'є, в результаті чого виходить набір з 64 коефіцієнтів, які мають даний блок. Потім коефіцієнти квантуються з допомогою таблиць компонентів яскравості і кольоровості, після чого інформацію про блоці упаковується в коефіцієнти, відповідні меншим частотах. У результаті виходить уявлення коефіцієнтів в двоичном вигляді. Цей метод забезпечує стиснення зображення на межах від 10:1 до 20:1 при прийнятному ролі. Основне призначення формату JPEG з утратами -- отримання фотографічних зображень високої ступеня стискування при незначних видимих втрати якості. Формат MJPEG, чи Motion JPEG (JPEG для рухливих зображень) стандартом ISO не є. Проте, так прийнято називати цифровий відеосигнал, являє собою послідовність зображень, стиснутих з утратами в стандарті JPEG.

Стандарт Н. 261 розроблений організацією за стандартами телекомунікацій ITU (Міжнародна телекомунікаційна спілка телефонному зв’язку), що раніше називалася CCITT (Міжнародний консультативний комітет із телеграфії і телефонії). На практиці, перший кадр у стандарті H. 261 завжди є зображення стандарту JPEG, компрессированное з утратами і із високим ступенем стискування. Наступні кадри будуються з фрагментів зображення (блоків), або JPEG-подобных, або фіксують відмінності між фрагментів попереднього кадру. Послідовні кадри відеоряду, зазвичай, дуже схожі один на друга. Тому стандарт Н. 261 найчастіше використав телеконференціях. Код, ставить переміщення частини зображення, коротше коду аналогічного фрагмента у стандарті MJPEG, тобто вимагає передачі меншого кількості даних. Тому, за певне значення пропускну здатність лінії зв’язку зображення у форматі H. 261 зорово сприймається більш якісним, ніж зображення у форматі MJPEG. Відмінності кадрів завжди кодуються з попереднього кадру. Тому викладена методика отримала назва «диференціація вперед «(forward differencing). Отже, зображення в форматі H. 261 передається меншою кількістю даних, та, крім того, для декодування такого зображення потрібно менше обчислювальної потужності, ніж для декодування видеопотока в форматі MJPEG за аналогічної качестве.

Специфікація MPEG (Motion Picture Experts Group, Група експертів по рухомим зображенням) пропонує ще більше витончену, ніж стандарт H. 261, методику підвищення якості зображення при меншому обсязі переданих даних, реалізовану в стандартах MPEG-1 і MPEG-2. Крім диференціації вперед, стандарт MPEG-1 забезпечує диференціацію тому (backward differencing) і усереднення (averaging) фрагментів зображення. Навіть під час CD-ROM з одинарної швидкістю передачі (1,2 Мбіт/с) MPEG-1 дозволяє домогтися якості, порівнянного із високою якістю касети VHS, записаній на професійної апаратурі. З іншого боку, MPEG-1 внормовує кодування аудіосигналу, синхронізованого з видеосигналом. 2.2.4.1. 10]

ВИДЕО MPEG

Цветное цифрове зображення з сжимаемой послідовності перетворюється на колірне простір YUV (YCbCr). Компонента Y є інтенсивність, а U і V — кольоровість. Оскільки людське око менш сприйнятливий до кольоровості, ніж до інтенсивності, то дозволів колірних компонент то, можливо зменшено вдвічі за вертикаллю, чи й за вертикаллю і за горизонталлю. До анімації і високоякісному студійного відео зменшення дозволу не застосовується задля збереження якості, а побутового застосування, де потоки нижчі, а апаратура дешевша, це не призводить до помітним втрат в візуальному сприйнятті, зберігаючи до того ж час дорогоцінні біти данных.

Основная ідея всієї схеми — це пророкувати рух від кадру до кадру, а потім застосувати дискретне косинусное перетворення (ДКП), щоб перерозподілити надмірність у просторі. ДКП виконується на блоках 8×8 точок, пророцтво руху виконується на каналі інтенсивності (Y) на блоках 16×16 точок, чи, залежно від характеристик вихідної послідовності зображенні (чересстрочная розгорнення, вміст), на блоках 16×8 точок. Інакше кажучи, даний блок 16×16 точок нинішнього року кадрі шукається у галузі більшого розміру попередні роки чи наступних кадрах. Коефіцієнти ДКП (вихідних даних чи різниці цього блоки і йому відповідного) квантуються, тобто діляться на деяке число, щоб відкинути несуттєві біти. Багато коефіцієнти після такий операції виявляються нулями. Коефіцієнт квантизации може змінюватися для кожного «макроблока «(макроблок — блок 16×16 точок з Y-компонент і відповідні блоки 8×8 у разі відносини YUV 4: 2:0, 16×8 у разі 4: 2:2 і 16×16 у разі 4: 4:4. Коефіцієнти ДКП, параметри квантизации, вектори рухи та ін. кодується по Хаффману з допомогою фіксованих таблиць, певних стандартом. Закодовані дані укладаються у пакети, які формують потік відповідно до синтаксису MPEG.

Соотношение кадрів друг з другом

Существует три типу закодованих кадрів. I-фремы — це кадри, закодовані як нерухомі зображення — без посилань на наступні чи попередні. Їх використовують як стартові. P- фрейми — це кадри, передбачені з попередніх I- чи P-кадров. Кожен макроблок в P- фреймі може бути з вектором і різницею коефіцієнтів ДКП від відповідного блоку останнього раскодированного перші P, чи то, можливо закодований як і I, а то й відповідного блоку не нашлось.

И, нарешті, існують B- фрейми, які передбачити із найближчих I чи P-фреймов, одного попереднього чи іншого — наступного. Відповідні блоки шукаються у тих кадрах і їх вибирається найкращий. Шукається прямий вектор, потім зворотний і обчислюється середнє між відповідними макроблоками у минулому і майбутньому. Якщо це працює, то блок то, можливо закодований як і I- фрейме.

Последовательность раскодированных кадрів зазвичай виглядає как

I B B P B B P B B P B B I B B P B B P B …

Здесь 12 кадрів від I до I фрейму. Це базується на вимозі довільного доступу, за яким початкова точка повинна повторюватися кожні 0.4 секунди. Співвідношення P і B грунтується на опыте.

Чтобы декодер міг працювати, необхідно, щоб перший P- фрейм серед зустрівся до першого B, тому стиснений потік выгдядит так:

0 x x 3 1 2 6 4 5 …

где числа — це номери кадрів. xx може бути, якщо це початок послідовності, чи B- фрейми -2 і -1, якщо це фраґмент з середини потока.

Сначала необхідно розкодувати I- фрейм, потім P, потім, маючи їх обоє працюють у пам’яті, розкодувати B. Під час декодування P показується I- фрейм, B демонструються відразу, а раскодированный P показується під час декодування наступного. [11]

Сжатие аудио

При стискуванні аудіо використовуються добре розроблені психоакустические моделі, отримані з експериментів із найбільш вимогливими слухачами, щоб викинути звуки, які можна почути людському юшку. Це те, що називається «маскированием », наприклад, велика складова у певній частоті Демшевського не дозволяє почути компоненти з нижчим коэфициентом в сусідніх частотах, де співвідношення між енергіями частот, які маскуються, описується деякою емпіричну кривою. Існують схожі тимчасові ефекти маскування, і навіть складніші взаємодії, коли тимчасової то може виділити частоту чи наоборот.

Звук розбивається на спектральні блоки з допомогою гібридної схеми, яка об'єднує синусные і полосные перетворення, і психоакустической моделі, описаної мовою цих блоків. Усі, може бути прибрано чи скорочено, прибирається і скорочується, а залишок посилається в вихідний потік. У дійсності, усе виглядає трохи складніше, оскільки біти повинні розподілятися між смугами. І, ясна річ, усе, що посилається, кодується з скороченням избыточности.

MPEG (коефіцієнт сжатия).

Коэффициент стискування понад 100:1.

Считают, що MPEG сягає надзвичайно високої якості відео при ступеня стискування понад 100:1. Ці заяви звичайно включають зниження колірного дозволу вихідного цифрового зображення. Насправді, потік кодованого зображення рідко перевищує величину потоку, закодованої в MPEG, більш ніж у 30 раз. Попереднє стиснення рахунок зменшення колірного дозволу грає основну роль формуванні коефіцієнтів стискування з 3 нулями переважають у всіх методах кодування відео, включаючи які від MPEG.

Как MPEG-1, і MPEG-2, можна буде застосувати до широкої класу потоків, частот і збільшення розмірів кадрів. MPEG-1, знайомий більшості людей, дозволяє передавати 25 кадров/с з дозволом 352×288 в PAL чи 30 кадр/с з дозволом 352×240 в NTSC при величині потоку менш 1. 86 Мбіт/с — комбінація, відома як «Constrained Parameters Bitstreams «. Це цифри запроваджені спецификацией White Book для відео на CD (VideoCD).

Фактически, синтаксис дозволяє кодувати зображення з дозволом до 4095×4095 з потоком до 100 Мбіт/с. Ці числа можуть бути і нескінченними, але обмеження кількості біт в заголовках.

С появою специфікації MPEG-2, найпопулярніші комбінації були об'єднують у рівні й профілі. Побіжні з них:

•Source Input Format (SIF), 352 точки x 240 ліній x 30 кадр/с, відомий як і Low Level (LL) — нижній рівень, і • «CCIR 601 «(наприклад 720 точек/линию x 480 ліній x 30 кадр/с), илиMain Level — основний уровень.

Компенсация руху заміняє макроблоки макроблоками з попередніх картинок

Предсказания макроблоков формуються з відповідних 16×16 блоків точок (16×8 в MPEG-2) з попередніх відновлених кадрів. Ніяких обмежень на становище макроблока попередній картинці, крім її кордонів, не существует.

Исходные кадри — reference — (у тому числі формуються передбачення) показані безвідносно своєї закодованої форми. Щойно кадр раскодирован, він працює не набором блоків, а звичайним пласким цифровим зображенням з точек.

В MPEG розміри відображуваної картинки і частота кадрів може відрізнятиметься від закодованої серед. Наприклад, перед кодуванням деяке підмножина кадрів в вихідної послідовності то, можливо опущений, а потім кожен кадр фільтрується і обробляється. При відновленні интерполированы на відновлення вихідного розміру та частоти кадров.

Фактически, три фундаментальних фази (вихідна частота, кодированная і показываемая) можуть бути різні в параметрах. Синтаксис MPEG описує кодовану і показываемую частоту через заголовки, а вихідна частота кадрів розмір відомий тільки кодеру. Саме у заголовки MPEG-2 запроваджені елементи, описують розмір екрана для показу видеоряда.

У I, P і B-фреймах все макроблоки одного типа.

В I- фреймі макроблоки би мало бути закодовані як внутрішні - без посилань на попередні чи наступні, а то й використовуються масштабируемые режими. Проте, макроблоки в P- фреймі може бути як внутрішніми, і посилатися на попередні кадри. Макроблоки в B- фреймі може бути як внутрішніми, так і посилатися подібний до попереднього кадр, наступний чи обидва. У заголовку кожного макроблока є елементом, визначальний його тип.

Без компенсації движения:

С компенсацією движения:

Пропущенные макроблоки в P- фреймах

Пропущенные макроблоки в B- фреймах

Структура послідовності суворо фіксована шаблоном I, P, B.

Последовательность кадрів може мати будь-яку структуру розміщення I, P і B фреймів. У промисловій практиці прийнято мати фіксовану послідовність (на кшталт IBBPBBPBBPBBPBB), проте, потужніші кодеры можуть оптимізувати вибір типу кадру залежно від контексту і глобальних характеристик відеоряду. Кожен тип кадру має переваги залежно від особливостей зображення (активність руху, тимчасові ефекти маскування,…). Наприклад, якщо послідовність зображень мало змінюється від кадру до кадру, є сенс кодувати більше B- фреймів, ніж P. Оскільки B- фрейми не використовуються надалі процесі декодування, є підстави стиснуті сильніше, без впливу якість відеоряду в целом.

Требования конкретного докладання також впливають вплинув на вибір типу кадрів: ключові кадри, переключення каналів, індексування програм, відновлення від власних помилок і т.д.

Коэффициенты сжатия.

Коэффициент стискування MPEG відео часто заявляється як 100: 1, тоді як і дійсності він перебуває у межах від 8:1 до 30:1.

Можно отримати «більш 100:1 «для відео компакт-диску (White Book) з потоком 1. 15 Мбит/с.

1. Високе дозвіл вихідного видео.

Большинство джерел відеосигналу для кодування мають більше дозвіл, ніж те, яке актуально перебувають у закодованому потоці. Найпопулярніший студійний сигнал, відомого як цифрове відео «D-1 «чи «CCIR 601 », кодується на 270 Мбит/с.

Цифра 270 Мбіт/с виходить з таких вычислений:

Интенсивность (Y): 858 точек/линию x 525 линий/кадр x 30 кадр/с x 10 бит/точку ≅ 135 Мбит/сR-Y (Cb): 429 точек/линию x 525 линий/кадр x 30 кадр/с x 10 бит/точку ≅ 68 Мбит/сB-Y (Cb): 429 точек/линию x 525 линий/кадр x 30 кадр/с x 10 бит/точку ≅ 68 Мбит/сИтого: 27 млн. точек/с x 10 бит/точку = 270 Мбит/с

2. Слід викинути гасять интервалы.

Из 858 точок яскравості на лінію під інформацію зображення задіяні лише 720. Насправді, кількість точок на лінію — предмет багатьох сварок на інженерних семінарах, і це значення лежать у межах від 704 до 720. Аналогічно, лише 480 ліній з 525 задіяні під зображення по вертикалі. Справжнє значення лежать у межах від 480 до 496. З метою сумісності MPEG-1 і MPEG-2 визначає ці числа як 704×480 точок на інтенсивність і 352×480 для цветоразностей. Перераховуючи вихідний потік, будемо иметь:

Y704 точек/линию x 480 ліній x 30 кадр/с x 10 бит/точку ≅ 104 Мбит/сC2 компоненти x 352 точки/линию x 480 ліній x 30 кадр/с x 10 бит/точку ≅ 104 Мбит/сИтого:~ 207 Мбит/сОтношение (207/1. 15) не перевищує 180:1.

3. Слід враховувати більше бит/точку.

В MPEG на точку відводиться 8 біт. Беручи до уваги цього чинника, ставлення стає 180 * (8/10) = 144:1.

4. Візьмімо до уваги вищу дозвіл кольоровості. Відомий студійний сигнал CCIR-601 представляє сигнал кольоровості з половинним дозволом по горизонталі, але які з вертикальним дозволом. Це співвідношення частот оцифровки відомий як 4: 2:2. Проте, MPEG-1 і MPEG-2 Main Profile встановлюють використання формату 4: 2:0, який уважається достатньою для побутових додатків. У цьому вся форматі дозвіл цветоразностных сигналів вдвічі менше за горизонталлю і вертикалі, ніж інтенсивність. Такі чином, имеем:

720 точок x 480 ліній x 30 кадр/с x 8 бит/отсчет x 1.5 остчетов/точку = 124 Мбіт/с, отже, ставлення стає 108:1.

5. Візьмімо до уваги розмір кодованого изображения.

Последняя стадія попередньої обробки — це перетворення кадру формату CCIR-601 в формат SIF зменшенням вдвічі за горизонталлю і вертикалі. Загалом у 4 разу. Якісна масштабирование за горизонталлю виконується з допомогою зваженого цифрового фільтра із сьомої чи 4-мя вузлами, а за вертикаллю — викиданням кожного другий лінії, другого поля чи, знову, цифровим фільтром, керованим алгоритмом оцінки руху між полями. Ставлення тепер стає 352 точок x 240 ліній x 30 кадр/с x 8 бит/отсчет x 1.5 отсчетов/точку ≅ 30 Мбит/с.

Таким чином, справжнє ставлення A/B має обчислюватися між вихідної послідовністю на стадії 30 Мбіт/с перед кодуванням, оскільки це є справжня частота оцифровки, записувана в заголовках потоку і відтворена при декодуванні. Так, стискування можна домогтися вже тільки скороченням частоти оцифровки.

6. Частота кадров.

Большинство комерційних відеофільмів знімаються з кінострічки, а чи не з відео. Більшість фільмів, записаних на компакт-диски, була оцифрована і редактирована при 24 кадр/с. У такій послідовності 6 із кадрів, відображуваних на телевізійному моніторі (30 кадр/с чи 60 полей/с, а NTSC), фактично надлишкова, і може бути кодирована в MPEG потік. Це призводить нас до шокирующему висновку, що дійсний потік був лише 24 Мбіт/с (24 кадр/с / 30 кадр/с * 30 Мбіт/с), і коефіцієнт стискування не перевищує якихось 21:1.

Даже в такому коефіцієнті стискування, як 20: 1, невідповідності можуть виникнути між вихідної послідовність зображень і відновленої. Тільки консервативні коефіцієнти у районі 12:1 і 8:1 демонструють майже повну прозорість процесу стискування послідовностей з складними просторово-тимчасовими характеристиками (різкі руху, складні текстури, різкі контури тощо.). Попри це, правильно закодоване відео з допомогою попередньої обробітку грунту і грамотного розподілу бітов, може становити і значно вищих коефіцієнтів стискування при прийнятному ролі відновленого зображення. [2]

Сжатие видео

При стисканні відео використовуються такі статистичні характеристики:

1. Пространственная кореляція: дискретне косинусное перетворення 8×8 точек.

2. Особливості людського зору — несприйнятливість до высокочастотным що становить: скалярне квантування коефіцієнтів ДКП із утратою качества.

3. Велика просторова кореляція зображення на цілому: пророцтво першого низькочастотного коефіцієнта перетворення на блоці 8×8 (середнє значення всього блока).

4. Статистика появи синтаксичних елементів у найбільш ймовірній кодируемом потоці: оптимальне кодування векторів руху, коефіцієнтів ДКП, типів макроблоков і пр.

5. Разряженная матриця квантованных коефіцієнтів ДКП: кодування повторюваних нульових елементів із визначенням кінця блока.

6. Пространственное маскування: ступінь квантування макроблока.

7. Кодирование ділянок з урахуванням змісту сцени: ступінь квантування макроблока.

8. Адаптация до локальних характеристикам зображення: кодування блоків, тип макроблока, адаптивне квантование.

9. Постоянный розмір кроку при адаптивном квантуванні: нова ступінь квантування встановлюється лише спеціальним типом макроблока і передається по умолчанию.

10. Временная надмірність: прямі і зворотні вектори руху лише на рівні макроблоков 16×16 точек.

11. Кодирование помилки пророцтв макроблоков з урахуванням сприйняття: адаптивне квантування і квантування коефіцієнтів преобразования.

12. Малая помилка передбачення: для макроблока то, можливо сигнализировано відсутність ошибки.

13. Тонкое кодування помилки передбачення лише на рівні макроблоков: кожен із блоків всередині макроблока то, можливо кодирован чи пропущен.

14. Векторы руху — повільний поступ фрагмента зображення зі складною малюнком: пророцтво векторів движения.

15. Появления і зникнення: пряме і зворотне пророцтво в B- фреймах.

16. Точность межкадрового передбачення: билинейно интерполированные (фильтрованные) різниці блоків. У світі руху об'єктів від кадру до кадру рідко потрапляють до кордонів точок. Інтерполяція дозволяє з’ясувати справжній стан об'єкта, найчастіше збільшуючи ефективність стискування на 1 дБ.

17. Ограниченная активність руху на P- фреймах: пропущені макроблоки. Коли вектор руху, і помилка передбачення нульові. Пропущені макроблоки дуже бажані в кодированном потоці, оскільки займають бітов, крім як і заголовку наступного макроблока.

18. Компланарное спрямування B- фреймах: пропущені макроблоки. Коли вектор руху хоча б, а помилка передбачення нулевая.

Стандарт MPEG-2 [10] повністю перекриває стандарт MPEG-1 і має нові, суворіші норми, зорієнтовані вимоги телевізійного мовлення. Наприклад, він підтримує чересстрочную розгорнення, як і аналоговому телебаченні. Широке поширення стандарту MPEG-2 здатне призвести до цифровий революції" у області відео, яку давно очікують і яка порівняти з цифровий революцією у сфері аудіо, доконаною за останнє десятилетие.

Хорошие ринкові перспективи є в всіх описаних вище стандартів: JPEG, H. 261 і MPEG.

Так, формат JPEG найкраще застосовувати для нерухомих зображень, і навіть для відеомонтажу, якщо визначена висока точність монтажу окремих кадрів. Стандарт MPEG готовий до відеопродукції, споживач якої чекає якості зображення, порівнянного із високою якістю зображення на побутової аналогової відеокасеті: комп’ютерних навчальних матеріалів, ігор, кінофільмів на CD, а також відео на вимогу (video on demand). Для нині частіше всього використовується стандарт H. 261, оскільки їм непотрібен відеозображення дуже високої качества.

Стандарт Cell

Компания Sun Microsystems запропонувала свій стандарт компресії відеозображення -- Cell. Існують два методу компресії у цій стандарту: CellA і CellB. Метод CellA вимагає більшої обчислювальної потужності для компрессии/декомпрессии сигналу, ніж метод CellB. Тож у системах відеоконференцій, потребують роботи відео у часі, використовується метод CellB. У цьому вся методі зображення ділиться на 4×4 групи пікселів, званих осередками (cell). У основу алгоритму компресії покладено метод BTC (Block Truncation Coding). 16 пікселів у кожному осередку перетворюються на 16-битовую маску кольоровості і ще дві 8-битовых маски інтенсивності, для кодування 384 бітов потрібні всього 32 біта. Це означає ступінь стискування 12:1. Перевага методу Cell у тому, у процесі декомпресії можна використовувати графічні примітиви Windows-подобных систем. Такі примітиви виконуються апаратно стандартними графічними акселераторами, що дозволяє користуватися апаратної декомпресією, використовуючи стандартне устаткування, вже встановлений у компьютере.

Стандарт NV

Подразделение PARC компанії Xerox запропонувало метод компресии NV (Network Video). Метод використовується переважно у системах телеконференцій, що працюють у Internet. У першому кроці алгоритму поточне зображення порівнюється зі попереднім і виділяються області, у яких сталися важливих змін. Компресії і наступного пересилання піддаються лише ці області. Залежно від цього, що лимитирующим чинником -- смуга пропускання каналу зв’язку чи обчислювальна потужність устаткування, для компресії використовуються або перетворення Фур'є, або перетворення Гаара. Після квантування перетвореного зображення досягається ступінь стискування до 20:1.

Стандарт CU-SeeMe

В експериментальної системі відеоконференцій CU-SeeMe, розробленої в Корнуэлльском університеті, вхідний зображення представляється 16 градаціями сірого кольору, з 4 бітами на піксел. Зображення розбивається на блоки пікселів чисельністю 8×8. Кадр порівнюється зі попереднім, і пересилаються лише блоки, у яких сталися важливих змін. Компресія цих блоків іде за рахунок алгоритму стискування без втрат, розробленого спеціально системі CU-SeeMe. З урахуванням можливих втрат даних в каналі зв’язку періодично пересилаються і неизменившиеся блоки. Ступінь стискування зображення становить 1,7:1. Алгоритм компресії спочатку розробили для апаратно-програмної платформи Macintosh. Він працює із вісьмома 4-битными пикселами як 32-битными словами. Для системи CU-SeeMe мінімальна пропускну здатність каналу зв’язку мусить бути не нижче 80 Кбит/с.

Стандарт Indeo

Фирма Intel розробила метод компрессии/декомпрессии Indeo. У основі методу лежить розрахунок зображення поточного кадру за даними попереднього. Передача кадру відбувається у разі, якщо розрахункові значення значимо від реальних. Компресія здійснюється за методу 8×8 FST (Fast Slant Transform), у якому задіяні лише алгебраїчні операції складання і вирахування. Ступінь стискування в методі Indeo становить 1,7:1.

Стандарты компрессии/декомпрессии аудиосигнала

Методы ИКМ

Некоторые стандарти компресії аудіосигналу засновані на технології оцифровки звуку, званої импульсно-кодовой модуляцією чи ІКМ [4](PCM, pulse code modulation). Аналоговий звуковий сигнал дискретизируется по часу й квантуется за амплітудою. Чим більше біт використовується для квантування за амплітудою, тим паче високоякісним буде відтворення звуку. Якщо логарифмический крок квантування, то звук, квантованный 8 бітами, відповідатиме за якістю звуку, квантованному 14 бітами з рівномірним кроком. У цьому ступінь стискування сигналу становитиме 1,75:1. Відомі два методу логарифмічного квантування: A-law PCM і mu-law PCM. Mu-law PCM використовують у навіть Японії на цифрових лініях зв’язку ISDN. У країнах на лініях ISDN використовується метод A-law PCM. Обидва методу увійшли до рекомендацію стандарту G. 711 ITU-TSS і вимагають мінімальної пропускну здатність каналу не нижче 64 Кбит/с.

В методі импульсно-кодовой модуляції при тимчасової дискретизації аудіосигналу сусідні за часом аудиоимпульсы кодуються незалежно друг від друга. Але, зазвичай, амплітуду кожного імпульсу можна передбачити з високою ймовірністю, використовуючи значення амплітуди попереднього імпульсу. У методі адаптивної диференціальної импульсно-кодовой модуляції ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation) розраховується різниця між амплітудою кожного імпульсу та її розрахованим за попереднім імпульсу значенням. Для кодування такий різниці потрібно 4 біта, у методі ADPCM ступінь компресії аудіосигналу становить 2:1. ITU- TSS рекомендує кілька стандартів, заснованих на виключно методі ADPCM -- G. 721, G. 722, G. 723, G. 726, G. 727. У методі G. 722 використовується «дворівневий «ADPCM (Sub-Band ADPCM) зі ступенем дискретизації 16 КГц, 14 біт на кодування різниці сигналів. Метод призначений для пропускну здатність каналу не нижче 64 Кбит/с.

Компрессия/декомпрессия голоса

Для кодування тільки людського голоси можна використовувати деякі спеціальні методи. При кодування методом лінійного передбачення LPC (Linear Predictive Coding) реальна мова накладається на аналітичну модель голосового тракту. Каналом зв’язку передаються лише «параметри найкращого збіги », які за декодуванні йдуть на генерації синтетичного голоси, близького звучанням до оригіналу. Для LPC- кодування потрібно смуга пропускання не нижче 2,4 Кбіт/с. Розвиток методу LPC, метод лінійного передбачення з порушенням кодів CELP (Code Excited Linear Prediction), використовує ті ж самі аналітичну модель голосового тракту, як й у методі LPC. Однак у методі CELP розраховуються відхилення між вихідної промовою і аналітичної моделлю. По каналами зв’язку передаються параметри моделі і відхилення. Відхилення представлені як індикатори. Індикатори заносять у загальну книжку кодів, яка доступна кодировщику і декодировщику. Додаткові дані як індикаторів дозволяють домогтися декодированного сигналу вищої якості, аніж за простий кодуванні LPC. CELP вимагає пропускну здатність каналу не нижче 4,8 Кбіт/с. У ролі стандарту G. 728 ITU-SS запропонований метод LD-CELP (Low Delay CELP), котрій потрібно смуга пропускання щонайменше 16 Кбіт/с. Метод LD-CELP вимагає великої обчислювальної потужності і спеціальних апаратних средств.

Глава 2. Технічні вимоги на абонентське пристрій конференц связи

п. 2.1. Вибір структури та форматів даних у системі видеоконференций

Ідея створення Internet була пропозиції у зв’язку з необхідністю побудови комунікаційної отказоустойчивой мережі, яка б продовжити операції, навіть значну її стала не доступною для роботи. Рішення полягала з тому, щоб зробити мережу, де інформаційні пакети міг би передаватися від однієї вузла до іншого без будь-якого централізованого контролю. Якщо переважна більшість мережі спрацьовує, пакети самостійно пересувалася б за доступними вузлам до того часу, доки потраплять в точку свого призначення. З іншого боку мережу мусить бути стійка до можливим помилок під час передачі пакетов.

В початку 80-х було залучено перші локальні сіті й від використання в побудованої мережі (Internet) був обраний, адаптований і далі повсюдно прийнято до роботи набір протоколів Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP)[9]. (TCP/IP) цілком задовольняв всі вимоги, котрі з нього возлагались.

Существует багато причин, чому протоколи сімейства TCP/IP було обрано за основу Internet. Це насамперед можливість роботи з тими протоколами як локальних (LAN), і у глобальних (WAN) мережах, здатність протоколів управляти велику кількість стаціонарних і мобільних пользователей.

К даному протоколу більше підходить назва «Комплекс протокол Internet «. У його складу входять протоколи UDP, ARP, ICMP, TELNET, FTP і з та інші, але часто використовують тільки термін TCP/IP.

Часть з сімейства протоколів TCP/IP забезпечує виконання «низкоуровленых «мережевих функцій для безлічі додатків, як-от роботу з апаратними протоколами, підтримка механізму доставки пакета по адресою, призначення через безлічі мереж, і хостів, забезпечення достовірності й надійності з'єднання заліза і др.

Інша ж частина протоколів варта виконання прикладних завдань, як-от передача файлів між комп’ютерами, відправка електронної пошти чи читання гіпертекстової сторінки WWW-сервера.

Задачей ТСР є доставка всієї необхідної інформації комп’ютера одержувача, контроль послідовності переданої інформації, повторна відправка не доставлених пакетів у разі збою роботи мережі. З іншого боку, якщо повідомлення досить великий, щоб відправити її у цьому пакеті, ТСР й посилає його кількома блоками. ТСР також здійснює за складання початкового повідомлення з цих блоків за комп’ютером получателя.

Подобно тому, як поштовий протокол використовує ТСР, сам ТСР використовує протокол IP, що забезпечує доставку пакета за адресою, тобто. адресацію і маршрутизацію. Функції, які представляє ТСР, необхідні до роботи безлічі додатків, проте є докладання, до роботи яких цих функцій зайві. Ці докладання використовують замість ТСР свій протокол, який би взаємодія додатків, наприклад UDP, котрому задля роботи також необхідні механізм, що повинен здійснювати доставку пакета за адресою (тобто. рівня IP).

Схему використання проколів найлегше у вигляді дерева. У цьому дереві листям будуть користувальні докладання, які працюють із протоколами найвищого рівня (наприклад поштовим протоколом). Під час перебування чергу, протоколи верхнього рівня є галузі крони. Рівень ТСР можна подати як товсті сучки, які росте з стовбура та тримають крону. А сам стовбур — це рівень IP.

Подобная модель побудови кількох рівнів протоколів називається «багаторівневим передаванием мережевих протоколів «. Під цим розуміємо, що протокол більш рівні за всієї роботі використовує сервіси, передавленные протоколами нижчого рівня. Сімейство протоколів TCP/IP має 4 яскраво виражених уровня:

уровень додатків (прикладної уровень)

уровень, який реалізує транспортні функції (транспортний уровень)

уровень, який би доставку і маршрутизацію пакета (мережевий уровень)

уровень поєднання з фізичною середовищем (канальний уровень)

Опишем склад парламенту й основні функції протоколів кожного рівня сімейства TCP/IP:

Уровень поєднання з фізичною середовищем (канальний) забезпечує надійний транзит даних через фізичний канал. Цей рівень вирішує завдання фізичної адресації, повідомлення про несправностях, упорядкованим доставки блоків даних, і управління потоком информации.

Ниже цього рівня розташований лише апаратний рівень, що визначає електротехнічні, механічні, процедурні і функціональні характеристики активізації, підтримки і деактивизации фізичного каналу між кінцевими системами (рівні напруг, синхронізації змін напруг, швидкість передачі фізичної інформації, максимальні відстані передачі, фізичні з'єднання заліза і др.)

Сетевой рівень — це комплексний рівень. Він забезпечує можливість з'єднання і вибір маршруту між двома кінцевими системами, під'єднаними до найрізноманітніших «подсетям », які можуть опинитися перебуває різних географічних пунктах. До цього рівня в TCP/IP належить міжмережевий протокол IP, що є базовим у структурі TCP/IP і відданість забезпечує доставку пакету за місцем призначення — маршрутизацію, фрагментацію і складання які поступили пакетів на хосте одержувача. Цьому рівню належить протокол ICMP, у функції якого входять, переважно, повідомлення помилки і валовий збір інформації про роботі сети.

Транспортный рівень представляє послуги з транспортування даних. Ці послуги рятують механізми передачі прикладного рівня від необхідності вникати у деталі транспортування даних. Зокрема, турботою транспортного гатунку є рішення таких питань, як надійна і достовірна транспортування даних через мережу. Транспортний рівень реалізує механізми установки, підтримки і упорядкованого закриття каналів з'єднання, механізми систем виявлення й усунення несправності транспортування, управління інформаційним потоком.

Транспортный рівень сімейства TCP/IP представлений протоколами ТСР і UDP. ТСР забезпечує транспортування даних із встановленням сполуки, у те час як UDP працює без встановлення сполуки. Обидва ці протоколу мають працювати з конкретними процесами (додатками) за комп’ютером і може забезпечувати зв’язок процесів в різних комп’ютерах мережі, хоча у їх компетенцію не входить управлінням сеансом роботи. Якщо ТСР забезпечує повний сервіс транспортного рівня — надійність, достовірність контроль сполуки, то UDP може відправляти пакети від однієї процесу іншому без якого або додаткового сервісу, крім, хіба що для, перевірки контрольної суми переданих данных.

Прикладной рівень ідентифікує й встановлює наявність гаданих партнерів для зв’язку, синхронізує спільно працюючі прикладні програми, встановлює угоди з процедурам усунення помилок, і управління цілісності інформації. З іншого боку протоколи прикладного рівня визначають, чи є у наявності досить ресурсів для гаданої зв’язку. Прикладний рівень також відпо-відає те що інформація, посылаемая з прикладного рівня однієї системи була читаних на прикладному рівні інший системи. За необхідності він здійснять трансляцію між безліччю форматів уявлень шляхом застосування загального формату і структур даних, і навіть узгодить синтаксис передачі для прикладного рівня. Прикладний рівень встановлює і завершує сеанси зв’язку взаємодії між прикладними завданнями, управляє цими сеансами, синхронізує діалог між об'єктами і управляє обміном інформації з-поміж них. З іншого боку прикладної рівень надає кошти до відправки інформації та повідомлення про виняткових ситуаціях передачі данных.

Комплект протоколів Internet включає у собі велика кількість протоколів вищих рівнів, мають найрізноманітніші застосування, зокрема управління мережі, передача файлів, розподілені послуги користування файлами, эмуляция терміналів і електронна почта.

Стремительный зростання Internet пред’являє нові вимоги до швидкості і обсягам передачі. І, щоб задовольнити всі ці запити, одного повідомлення ємності мережі недостатньо, необхідні слушні та ефективні методи управління трафіком і контролі завантаженості ліній передач.

Наиболее широко використовуваний протокол транспортного рівня — це, як було зазначено описано вище, ТСР. Попри те що, що ТСР дозволяє підтримувати безліч різноманітних розподілених додатків, не адресований докладання реального часу. Використання ТСР як транспортного протоколу ТСР тих додатків неможливо з кількох причинам:

1. Цей протокол дозволяє визначити з'єднання лише двома кінцевими точками, отже, не адресований многоадресной передачи.

2. ТСР передбачає повторну передачу втрачених сегментів, прибуваючих, коли додаток реального часу, вже їх ждет.

3. ТСР немає зручного механізму прив’язки інформації про синхронізації до сегментам = додаткове вимога додатків реального времени.

Другой широко використовуваний протокол транспортного рівня — UDP немає частини обмежень ТСР, але вона технічно нескладне критичної інформації про синхронизации.

Эту завдання й покликаний вирішити новий транспортний протокол реального часу — RTP (Real-Time Transport Protocol), що гарантує доставку даних одній або більш адресатам із в заданих межах, тобто. дані можуть бути відтворені у реальному времени.

Пакеты RTP містять такі поля: ідентифікатор відправника, який би, хто з учасників генерує дані, позначки про час генерування пакета, щоб ці були відтворені приймаючої стороною з правильними інтервалами, інформацію про порядку передачі, і навіть інформація про характер вмісту пакета, наприклад, про типі кодування відеоданих (MPEG, Indeo та інших.). Наявність такої інформації дозволяє оцінити величину початковій затримки і обсягу буфера передачи.

Протокол RTP використовується лише передачі користувальних даних — зазвичай многоадресной — всіх учасників сеансу. Разом з RTP працює протокол RTCP (Real-Time Transport Control Protocol)., основне завдання якої є забезпеченні керування передаванням RTP, RTCP використовує той самий базовий транспортний протокол, як і RTP (зазвичай UDP), але інший номер порта.

RTCP виконує кілька функций:

1. Забезпечення контроль якості послуг і зворотний зв’язок у разі перевантаження. Оскільки RTCP-пакеты є багато адресними, всі учасники сеансу можуть оцінити, наскільки хороша роботу і прийом інших учасників. Повідомлення відправника дозволяють одержувачам оцінити швидкість даних, і якості передачі. Повідомлення одержувачів містять інформацію про проблеми, із якими зіштовхуються, включаючи втрату пакетів і надлишкову нерівномірність передачи.

Обратная зв’язку з одержувачами важлива також і діагностування помилок при поширенні. Аналізуючи повідомлення всіх учасників сеансу, адміністратор мережі може, стосується то цієї проблеми одного учасника чи носить загальний характер. Якщо додаток — відправник дійшов висновку, що проблема й у системи загалом, наприклад, через відмову одного із загальнодержавних каналів зв’язку, воно може збільшити ступінь стискування даних з допомогою зниження якості чи взагалі відмовитися від передачі відео — це дозволяє передавати дані про з'єднанню низькою емкости.

2. Ідентифікація відправника. Пакети RTCP містять стандартне текстове опис відправника. Вони проставляють більше інформацію про відправника пакетів даних, ніж випадково обраний ідентифікатор джерело синхронізації. З іншого боку, вони допомагають користувачеві ідентифікувати потоки, які стосуються різним сеансам.

3. Оцінка розмірів сеансу і масштабирование. Задля більшої якості послуг і зворотному зв’язку з метою управління завантаженістю, ні з метою ідентифікації відправнику всі учасники періодично посилають пакети RTCP. Частота передачі цих пакетів знижується зі зростанням числа учасників. При невеличкому числі учасників один пакет RTCP посилається максимум щоп’ять секунд.

ЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕРЕЖНОГО ПРОГРАМНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ.

(ПРОТОКОЛ ОБМЕНА ДАННЫХ)

приложения

Формат UDP- пакета

Заголовок TCP — пакета ИНТЕРНЕТ

Рис. 3

Таким чином із протоколом мережного рівня IP (Internet Prortocol) взаємодіють два протоколу транспортного рівня: TCP і UDP. TCP (transmission control protocol) забезпечує надійний зв’язок з допомогою потужних засобів контролю помилок при відправлення пакетів і повторної відправки пакета в разі помилки. UDP (user datagram protocol) такі кошти контролю за помилками і повторної відправки пакета не має. Настільні системи відеоконференцій, які працюють за мереж Internet, використовують протокол UDP для передачі- і відеосигналу. Протокол TCP використовується передачі даних, таких, наприклад, як дані з «настінного дошки «або з поділюваних прикладних програм. При організації конференцій мережами Internet виникає одне питання. Суть конференції у тому, щоб передавати изображение/голос/данные у випадку як широкого мовлення. Проте протокол IP передбачає зв’язок «точка-точка «. Щоб подолати це перешкода, 1989 р. запропонували розширення IP на підтримку широкомовних пакетів в Internet — RFC (Request for Comments). Завдяки RFC з’явилася можливість проводити конференції у Інтернет у режимі «широкомовної магістралі «Multicast Backbone (MBone), що означає автоматичну можливість на одне учасника конференції у Internet зв’язуватися разом з кілька учасників. У режимі MBone групи хостів, підтримують широкомовний IP, пов’язані одне з одним по каналам чистого IP зі зв’язком «точка-точка «. Дані до хостам групи передаються через широкомовний маршрутизатор. Це, зазвичай, робоча станція, яка у системі Unix. Для вибору оптимального шляху від відправника до одержувачу широкомовний маршрутизатор використовує одне із протоколів: DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol), MOSPF (Multicast Open Shortest Path First), PIM (Protocol Independent Multicast).

Необхідність передачі- і відеоінформації по Internet призвела до створення нової транспортного протоколу RTP (Real-time Transport Protocol). Його робоча специфікація було запропоновано групою AVT (Audio/Video Transport working group) розробників коштів передачі аудио/видеоинформации, що входить у організацію IETF (Internet Engineering Task Force). Протокол RTP відпо-відає черговість, таймінг і якість аудио/видеоинформации, переданої як «точка-точка «чи «точка-многоточка «. Більшість розробників систем MBone використав у своїх системах RTP. У тому числі такі як Communique! (InSoft), InPerson (Silicon Graphics), ShowMe (Sun Microsystems).

На сьогодні системи настільних відеоконференцій, розроблені різними виробниками, практично несумісні друг з одним. Тому виникла гостра потреба створення загальноприйнятих стандартів для цієї системы.

Организация ITU, яку вже йшла раніше, є агентством ООН. У межах цієї організації державні та приватні компанії координують робота зі створення мереж телекомунікацій, і телекомунікаційних послуг. Сектор ITU-T займається й розробкою стандартів для систем відеоконференцій, які працюють у каналам ISDN. Рекомендація стандарту для систем конференц- зв’язку H. 320, запропонована ITU-T, називається «Narrow-Band Visual Telephone System and Terminal Equipment «. Специфікацію H. 320 найчастіше називають Р*64, де Р — ціла кількість, оскільки була розроблена для каналів ISDN з пропускною здатністю, кратною 64 Кбіт/c. H. 320 представляє з себе набір рекомендацій з використання стандартів компрессии/декомпрессии аудіо- і відеосигналу, і навіть cинхронизации, мультиплексування і фрагментирования даних. Рекомендація T. 120 ITU-T називається «Transmission Protocols For Multimedia Data «. Рекомендація розроблена обмінюватись даними як конференц-зв'язку. Такі дані можуть бути зображення нотатки «настінного дошки », бінарні файли і пр.

Рекомендация ITU-T H. 324 називається «Multimedia terminal for low bitrate visual telephone services over the GSTN «. H. 324 визначає стандарти для передачі, відеота даних через модеми V. 34 зі швидкістю 28,8 Кбіт/с по аналоговим телефонним лініях загального назначения.

Настольные системи видеоконференц-связи можна використовуватиме самих різноманітних цілей: проведення нарад територіально рассредоточенных робочих груп, для дистанційної зв’язку з фахівцями, з метою заочного навчання, при трансляції телевізійних програм, проведенні брифінгів і т.п. Якщо члени групи, що розробляє програмний продукт, перебувають у значній відстані один від друга, можуть відмовитися від особистих зустрічей, і свої дії у вигляді відеоконференцій, економлячи цим час і деньги.

П. 2.2. Вибір методу кодування — декодування, опис стандарту кодирования.

Сучасний ринок вимагає скорочення виробничих циклів, підвищення якості яка поставляється продукції, співпраці між різними фірмами і глобалізації своєї діяльності. Засоби зв’язку, їх розширені можливості, грають у своїй на вирішальній ролі. Наявність швидкої й ефективної зв’язку визначає конкурентоспроможність фірми. Виграє той, хто стартує раніше інших, використовуючи найсучасніші технології. На цей час самим широко використовуваний протоколом, на мою думку, є стандарт Н. 323.

Розглянемо, чим є рекомендація Н. 323.

Рекомендация Міжнародного телекомунікаційної Об'єднання (ITU) H. 323 — міжнародна специфікація, визначальна взаємодія комп’ютерів при передачі аудіо- і відео- потоків мережами intra- чи Internet.

Система Intel Internet Phone створена з урахуванням набору комунікаційних коштів, запропонованих стандартом H. 323 до роботи з Internet. Передача звуку під час використання системи Intel Internet Phone здійснюється з допомогою кодека G. 723, що забезпечує можливість трансляції дуже невеликого звукового потоку за збереження хорошої якості звука.

Основное перевагу комунікаційних програмних продуктів, сумісних з H. 323, — можливість правильного взаємодії друг з одним. Сенс запровадження стандарту H. 323 простий — він пропонує протокол, з допомогою якого комунікаційні програмні продукти, створені різними виробниками, можуть спільно працювати (тобто взаємодіяти). Компанія Intel внесла великий внесок у створення, розвиток виробництва і поширення технології H. 323.

Совместимые з H. 323 докладання і підтримує їх інфраструктура Internet є основою нового напрями розвитку комунікаційних можливостей, що з використанням ПК. Програмне забезпечення, розроблене Intel та інші компаніями з урахуванням стандарту H. 323, вперше нам без проблем, з допомогою простого натискання кнопки, здійснювати обмін аудіо- і відео- данными.

Технический огляд H. 323

Рекомендация H. 323 описує вимоги до терміналам, іншому устаткуванню і присвячених різним службам, запропоновані під час передачі мультимедиа-потоков по локальної мережі з негарантованим якістю сполуки. Термінали, і навіть інше устаткування, відповідає вимогам H. 323, можуть використовуватися передачі голоси, цифрових даних, і відеоінформації, а також довільного поєднання цими потоками (наприклад, для видеотелефонной зв’язку) у реальному масштабі времени.

Локальная мережу, з допомогою якої пов’язані сумісні з H. 323 термінали, то, можливо простим сегментом, з'єднанням на кшталт «кільце «чи цілим набором сегментів складної топології сполук. Слід зазначити, що складність структури мережі впливає продуктивність H. 323-терминалов. До жалю, розгляд способів, з допомогою яких можна домогтися потрібної продуктивності терміналів під час роботи зі складними мережами, виходить поза рамки рекомендації H. 323.

H. 323-совместимые термінали може бути вмонтовані в персональні комп’ютери чи виконані у вигляді окремих пристроїв, наприклад, відеотелефонів. Підтримка обміну звуковими для них обов’язкова, тоді як можливість передачі цифрової інформації і відеоданих є додаткової. Проте, під час використання режиму обміну видеоданными чи цифровий інформацією для співпраці потрібна підтримка потрібного режиму усіма пристроями. H. 323 дає можливість одночасно передавати дані про кільком каналам кожного типу. Серед стандартів, що з H. 323, — рекомендації по стиску і синхронізації H. 225. 0, управлінню H. 245, видеокодированию H. 261 і H. 263, аудиокодированию G. 711, G. 722, G. 728, G. 729 і G. 723, і навіть серія комунікаційних мультимедиа-протоколов T. 120.

Стандарт H. 323 розроблений з урахуванням Рекомендацій H. 245, що описують послідовність спеціальних процедур під час відкриття логічного каналу передачі. Ці процедури, що визначають зміст логічного каналу, необхідні узгодження передавального устрою з прийомним — в такий спосіб, передавач буде транслювати лише інформацію, яку здатний сприйняти приймач. Приймач вимагатиме від передавача ведення обміну даними у властивому йому режимі. Оскільки аналогічні процедури, описані стандартом H. 245, пропонуються й у Рекомендаціях H. 310 для ATM-сетей, H. 324 для GSTN і V. 70, взаємодія H. 323-систем з системами з їхньої основі можливо без перетворення H. 242-H. 245, як цього зажадали системи стандарту H. 320.

Терминалы стандарту H. 323 можуть працювати у многоточечных конфігураціях і взаємодіяти з терміналами стандарту H. 310 для B-ISDN, стандарту H. 320 для N-ISDN, стандарту H. 321 для B-ISDN, стандарту H. 322 для локальних мереж з гарантованим якістю сполуки, стандарту H. 324 для GSTN і бездротових мереж, і стандарту V. 70 для GSTN.

Для передачі відеозображення стандарт Н. 323 потребує стандарту Н. 261.

Видеопоток стандарту Н. 261.

Рекомендация ITU-T Н. 261. було розроблено передачі відеоінформації при рівнях битового потоку Рх64 Кбіт/с, де р — не може змінюватися от1 до 30. Стандарт включає як кодування окремих кадрів у стилі JPRG, і використання компенсації руху усунення тимчасової кореляції між кадрами. Він належить до гібридним системам стискування в просторової і тимчасової 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 вихідних даних CIF QCIF

|Формат |Дозвіл |Ширина Смуги Частот | | | | |Мбайт/сек (1) |Мбайт/сек | | | | | |(безперервний) | |QCIF |216×156 |176×144 |1. 69 |1. 27 | |CIF |432×312 |352×288 |6. 74 |5. 07 |

А, щоб забезпечити перетворення даних різних систем телебачення до єдиного стандарту, розробили стандарт CIF (загальний проміжний стандарт). Для яркостной компоненти Y дозвіл становить 288 за вертикаллю і 360 пікселів за горизонталлю, із котрих використовується чотири крайніх пиксела із боку задля забезпечення кратності 16 Використовується колірна модель — 4: 2:0 з серединним розташуванням пікселів кольоровості. Для яскравості використовується дозвіл 352×288 (область значимих пікселів, а обох цветоразностных компонентів дозвіл — 176×144. Використовується також формат QCIF з половинним разрешением.

Частота кадрів становить 29,97 кадров/сек, але, можливо і знижена до 10- 15 кадров/се. Декодер повинен здатний рас кодувати потік з пропущеними кадрами, так. Як збільшення стискування передбачена можливість опускати при кодування окремі кадри натомість, щоб підтримувати постійну частоту кадров.

Стандартом передбачено розбивка відео потоку чотирма уровня:

— рівень кадрів (для CIF-формата — 352×288 пікселів, 396 макроблока, 1584 блоку, 12 груп блоков):

код початку кадру (20 біт, 0000 0000 0000 0001 0000)

номер кадру в послідовності (5 бит)

тип кадру в послідовності (6 бит)

дополнительные данные

— рівень групи блоків (GOB) (176×48 пікселів, 132 блоку. 33 макроблока)

код початку групи (16 біт, 0000 0000 0000 0001)

номер групи у кадрі (4бита)

уровень квантування групи (5 бит)

дополнительные данные

— рівень макроблока (16×16 пікселів,, 4 блока)

код адреси макроблока (код перемінної дилны, до11 бит)

код типу макроблока (код перемінної дины)

-уровень квантування маклоблока (5 бит)

код вектора руху (код перемінної довжини, до 11 бит)

код присутності даних блоків (код перемінної довжини, до 9 бит)

-уровень блоку (8×8 пикселов)

коэффициенты ДКП (коди перемінної довжини, до 13 бит)

СТРУКТУРА ПАКУНКИ ВІДЕОЗОБРАЖЕННЯ У ДЕКОДЕРЕ

ПО СТАНДАРТУ М. 261

БЛОК МАКРОБЛОК (MB)

ЦВЕТОРАЗНОСТНЫЕ ЯРКОСТНЫЕ

составляющие

КАДРИ QCIF

ГРУПА БЛОКІВ (GOB) КАДРИ CIF

Рис. 4.

Алгоритм кодирования.

Стандарт не специализирует конкретних методів стискування, та відшуковування найбільш ефективних алгоритмів стискування є саме розробників кодера. Для передачі CIF зображення каналу (64 кбит/сек) ступінь стискування повинна перевищувати 300:1. У алгоритмі кодування можна виділити такі этапы:

1. Входной потік піддається попередньої обработке:

Если вихідне зображення передається як чересстрочных полів, те з них формуються кадри з прогресивною розгорненням, кадри передискретизиуются до формату CIF чи QCIF;

Производится перетворення RGB в YUV

Производится перетворення з формату кольоровості 4: 4:4 в 4: 2:0 (горизонтальна і вертикальна поддискретизация цветоразностных компонентов).

Схема вибірки 4: 2:2 Схема выборки

4: 2:0

— вибірка лише Y

— вибірка Y, Cb, Cr

— вибірка Сb, Cr

Рис. 5.

Эта схема перетворення зазвичай використовується для стандарту М. 261.

На див. мал.5 зображено двовимірна 2:1 подвыборка цветоразностных елементів стосовно елементам яскравості. Елементи Cb і Cr не збігаються по розташуванню із елементами яскравості, але представляють інформацію про кольорі для групи чотирьох елементів яскравості, розташованих із чотирьох кутів квадрата. Значення Сі СR зазвичай обчислюються 4: 4:4 шляхом горизонтальній і вертикальної фільтрації і інтерполяції. Зазвичай значення Cb і Cr обчислюються лише кожній другій лінії елементів яскравості. Т. про. Інші лінії несуть лише яркостную составляющю. 4:2:0. Ширина смуги сигналу 4: 2:0 ідентична смузі сигналу 4: 1:1. На див. мал.5 Представлений порядковий відеосигнал, у якому використовується лише одна полі сигнала.

Для усунень можливих спотворень типу появи хибних елементів на кордоні об'єктів чи усунення позиції, може застосовуватися перефильтрация низькочастотним фильтром.

2. Изображение розбивається на макроблоки, котрим перебувають вектора руху. Вектора руху для макрблоков може лише целочисленными і з абсолютну величину не перевищувати 15 пикселов.

3. Находятся помилки передбачення движения.

4. Производится аналізують інформацію про рух і законодавців береться рішення про спосіб кодування макроблока.

5.В залежність від результатів попередньої стадії чи вихідний чи разностный сигнал піддається дискретному косинусному преобразованию

6. Осуществляется квантування коефіцієнтів ДКС, Z- упорядкування, і кодування кодами зміною довжини. Аналізуючи цей етап треба будувати вихідний потік даних, підтримуючи заданий значення битового потоку, для чого потрібен спеціальний алгоритм вибору рівня квантування коефіцієнтів: якщо заповнення буфера більша заданої порогової величини, то зменшується точність передачі данных.

Кодирование I- блоков.

Процедура кодування I-блоков походу на методику кодування нерухомих блоків стандарт JPEG. Однак у відмінність від JPEG рівень квантування може бути змінним, і коефіцієнт квантування підбирається кодером.

Кодирование Р-блоков.

Процедура кодування Р-блоков набагато складніше процедури кодування нерухомих блоків. Кодер мусить вибрати метод кодування макроблока. У цьому випадку також стандарт не наказує будь-якого алгоритму, залишаючи це розробників кодера

1. Принимается рішення, чи варто використовувати компенсацію руху, т.к. в разі відсутності продукції руху використовується різницю між поточним макроблоками та її несмещенным базовим макроблоком (вважатимуться нульовим вектором руху). Досягається економія завдяки тому, що вектор руху не передається. І тому обчислюється сума несмещенной різниці між поточним макроблоков та її базовим макроблоком (тобто. із нульовим вектором руху) D1., й та сума для різниці з вектором руху, D2. На підставі низки про чисельні експериментів отримали емпірична крива вибору рішення. Крива має складну форму у сфері невеликих значення разностей, т. до. будь-яке хибне рух фону, викликане повільним рухом переміщенням об'єкта, є їх украй небажаним ефектом., помітно що погіршує візуальне изображение.

В Р- блоках вектор руху передається з допомогою разностного кодування, що забезпечує значну економію для зображень з рухом, викликаним переміщенням камери, у яких вектора руху більшість микроблоков будуть приблизно одинаковы.

2. Після набуття інформацію про оптимальному варіанті компенсації руху кодер вирішує, чи варто її використовувати (т. е. Використовувати нульової чи ненульовий вектор руху, і кодувати разностный сигнал) чи кодувати вихідний макроблок як I-блок. Це можна було б зробити, порівнявши кількість біт, необхідне передачі кодованої інформації про макроблоке з компенсацією руху, і без неї тим більше ж коефіцієнті квантування. Проте через значних обчислювальних витрат за цю процедуру з урахуванням про чисельні експериментів отримали емпірична крива вибору рішення про внутрикадровом чи межкадровом кодування на основі порівняння дисперсій поточного макроблока і разностного сигнала.

Дисперсия V1 для поточного макроблока вычисляется:

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

А дисперсія V2 — - для разностного сигналу, отриманого з урахуванням прийнятого рішення про компенсацію руху, т. е. З використання вектора руху (N, M), нульового чи ненульового по формуле:

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

Для усунення блокинг -ефекту, що з компенсацією руху, може виробляється фільтрація. Фільтрація відбувається лише всередині блоки і застосовується як до яркостной, і до цветоразностным компонентами. Фільтрація помилок в кодере після компенсації руху дає кращі результати, ніж постфильтрация в декодере.

4. Після квантування приймають рішення, чи варто змінювати коефіцієнт квантування, встановлений за умовчанням. Візуально сприйняття зображення облаштовуватиметься, якщо застосовувати перемінний коефіцієнт квантування в залежність від детальності у блоці і вміння зорового анаизатора за її восприятии.

Промышленные стандарти покликані зробити відеоконференції так само поширеними, як телефонний і факсиміле. Завдяки ним системи підтримки відеоконференцій різних виробників без проблем встановлювати зв’язок між собою, як зв’язуються між собою інші телекомунікаційні устройства.

Продукти, відповідні стандартам ITU, дозволяють кожному абоненту зв’язуватися з іншою абонентом. Стандарти, розроблені сектором стандартизації у сфері телекомунікацій ITU (ITU-TSS, попереднє назва — CCITT), зробила систем підтримки відеоконференцій для ПК те, що зробили раніше вироблені стандарти «V. xx «і «Group-III «для модемів і факсимільних апаратів — забезпечили сумісність виробів різних виробників у світовій масштабе.

Глава 3. Розробка структурної схеми устрою кодирования-декодирования

п. 3.1 Вибір елементної бази щодо абонентського устройства

конвертор видеофильтр кодер мультиплексер

конвертор видеофильтр декодер демультиплексер

Рис. 6.

В ролі демултиплексера вибираємо мікросхему фірми GEC PLESSEY VP 2614.

Видео демультиплексор є частиною набору мікросхем для відеоконференцій, відеотелефонії і мультимединых додатків. Використовується для протоколу М. 261. Демультиплексор працює із вхідними даними до запланованих 4 Мбит/сек. Інтерфейс розроблений для декодера VP2615

Рассмотрим роботу структурної схеми:

Рис. 7.

Это пристрій витягує зі потоку М. 261. параметри, коригувальні помилки, і коефіцієнти ДКП

FRAME ALIGNMET:

непрерывный бітовий потік Н. 261 розбивається на кадри по 512 біт, перший біт кожного кадру є частиною восьмибитового заголовка кадру. Для запобігання помилкового детектування справжніх даних заголовок повинен повторюватися щонайменше тричі перед сигналом «frame lock». Потому, як отримано цей сигнал він починає постійно відслідковуватися. Коли відбувається помилкове визначення кадру, тож 4 кадру перевірять на ошибки.

VALIDITY CHEK — перевірка правильності (вірності) інформації потока

VARIABLE LENGTH DECODE — декодування з перемінної довжиною. Декодування інформації видеопотока, який був закодований при передачі відеоінформації в кодирующем устрої з перемінної довжиною слова, у цьому блоці виробляється зворотний процесс.

HOST INTERFACE — інтерфейс компьютера

Интерфейс системного процессора.

Интерфейс системного процесора є інтерфейсом з розгорнутою картою пам’яті. Він розробили від використання із кожним системним процесором і складається з наступних шин і сигналов:

HD7:0 — шина даних процессора

YF 3:0 — молодше значення біта адресної шины

WR — строб записи

RD — строб чтения

CEN -вибір микросхемы

SIDE INFORMATION — блок виділення службових данных

ДЕКОДЕР

В ролі декодера візьмемо мікросхему фірми GEC PLESSEY VP 2615,

Рис. 8.

Используется для відеоконференції, відеотелефонії. Розроблено по рекомендації стандарту CCITT Н. 261. Призначений для декодування CIF сигналу з дозволом до 30 гц. Вихідним сигналом є 8 бітні пікселі в YUV формате.

Рассмотрим основні блоки цієї микросхемы.

INPUT CONRTOLLER — вхідний пристрій (дані, імпульс синхронізації, вхід режиму передачі данных

RUN LENGHT DECODE & INV ZIG ZAG — блок зворотного зигзагоподібного сканування, процес зворотному, виконуваного в кодере.

Это блок — генератор адрес, що забезпечує зчитування коефіцієнта ДКП у просторі по зиг-загообразной траєкторії. Сенс — значившие коефіцієнти. вміщено у початку субблока, а нулі наприкінці субблока .У результаті виникає послідовність коефіцієнтів., мають короткі ділянки і значущі ділянки, які кодуються кодом зміною длины

INVERSE QUANTIZATION — блок зворотного квантования

INVERSE DCT — блок зворотного дискретного косинусного перетворення. У блоці виконується операція, зворотна операції, виконувана в кодеке.

ДКП ввозяться відповідному блоці і опрацьовує 8×8 субблока зображення, або у режимі межкадрового або внутрикадрового кодирования.

У режимі межкадрового кодування використовується 8 розрядне уявлення сигналу. При внутрикадровом кодування використовується різницю між поточному та блоком у яких найкращий крок зсуву. І тут уявлення сигналу ввозяться подвоєному комплиментарном вигляді. 12 бітні коефіцієнти Формуються у блоці ДСТ і посилаються на квантователь. Зображення ділиться 8×8 пікселів. Суть перетворення — зображення з просторової області перекласти на частотну область

LOW PASS FILTER — фільтр нижніх частот, усунення високочастотних складових декодированного изображения

ADD — пристрій суммирования

FRAME STORE CONTROLLER — контролер пам’яті на кадр

CONTROL I/F- контролер управління декодером

В ролі конвертора виберемо мікросхему фирмы

GEC PLESSEY VP 520 S

Рис. 9.

VP520 P. S розроблений для перетворення 16 бітного мультиплексированного сигналу яскравості і кольоровості між CCIR 601 і CIF/QCIF. Передбачено вертикальні і горизонтальні фільтри, причому вертикальні фільтри забезпечуються з допомогою внутрішньої пам’яті однією рядок. Коефіцієнт, використовуваний для фільтра визначається користувачем і завантажується від незалежної шини даних. Внутрішній генератор адрес підтримує зовнішню пам’ять на кадр і відданість забезпечує перетворення рядки у макроблок. Якщо вхідний сигнал конвертується CIF/QCIF, вертикальні і горизонтальні фільтри забезпечуються шляхом 4х CIF лінії затримки, що дозволяють обробляти п’ять фільтрів. Коли виробляється перетворення на формат QCIF, використовується доступна пам’ять, щоб забезпечити затримку на 6 рядків, що дозволяє використовувати 7 фільтрів. Коли прилад конвертує в CCIR 601 сигнал, вхідні дані мали бути зацікавленими в форматі макроблока і вертикальні фільтри йдуть у форматі макроблоков. Вхідні сигнали пишуться спочатку на зовнішній пам’ять, організовану під CIF кадром і зчитуються у пам’яті через підрядник. VP 520 P. S підтримує пам’ять по 2 полных

кадра і дозволяє CIF/QCIF довше читати попарно гаразд формування двох черезстрочных полів видеосигнала.

VP 520 P. S підтримує перетворення між CIF/QCIF і NTSC стандартом. Коли формується CIF дані на щоп’ять рядків даних, то формуються додаткові рядки, а коли формується сигнал NTSC, те з кожних 6 рядків чотири убираются.

SYNC GENERATOR — генератор синхроимпульсов

RAM ADRESS… — формирователь адреси пам’яті із підтримкою перетворення адрес рядків адреси блоков

INPUT — буфер

MUX — мультиплексор

FOUR — затримка на виборах 4 строки

фильтр яркостного сигнала

FILTER BLOCK — 2 фільтра цветоразности

MUXING — мультиплексор

COEFF STORE — пам’ять коэффициентов.

Рассмотрим мікросхему конвертора VP510.

Рис. 10.

Он перетворює трехканальный RGB дані удвічі каналу десяткових кольоровість і яскравість. Він також перетворює два каналу даних Цветоразностных і яркостных у трьох каналу интерполированых даних RGB. Кожен канал має власну таблицю перегляду, яка то, можливо завантажена з керуючої системи та потім використана для гамма-коррекции. Напрям потоку даних контролюється битому в управляючому регістрі і дозволяє переключатися між входом і виходом. Фільтри переключаються з десяткового в интерполирующий режим. Матриця перетворення размерностью 3×3 забезпечується определяемыми користувачем 12 бітними коефіцієнтами, які можуть змінюватися від -4 до запланованих 4. Канал яскравості забезпечується фільтром 23 порядку. Кожні Канали кольоровості мають два послідовних фільтрів 11 порядку. Таке пристрій дозволяє брати чи виробляти дані RGB з частотою двічі перевищує вихідну, в такий спосіб уникаючи використання зовнішніх аналогових фільтрів. Якщо потрібно, пристрій може брати чи виробляти видеоданные із вихідною частотою.

ADRESS RAM — буферні устройства

COUNTNER — счетчик

3х3 MATRIX MULTIPLEX — схема матрицирования

23 ТАР — фільтр проріджування интерполирования

CONTROL — контролер управления

RANGE — обмежувач уровня

PIPELINE DELAY — лінія задержки

п. 3.2. Розробка структурної схеми абонентського устрою кодирования

Завданням роботи є підставою: приймання і передачі. На вході - стандартний компонентний телевізійний сигнал, не вдома — стандартний цифровий компонентний сигнал формату 601/25.

VP261 VP2615 VP520

VP 510

Буфер прийому Буфер пам’яті Буфер памяти

Рис. 11.

Для апаратної реалізації цього устрою декодування по обраному стандарту використовуємо специализируемую елементарну базу фірми GEC PLESSEY Plesse т. до. вона побудована по інтегральним технологією, має великий функціональністю, дозволяє скоротити масу, габарити, стоимость.

За підсумками вибраних компонентів складемо структурну схему декодирующего абонентського устрою видеоконференций.

Входной потік за стандартом передачі відеоданих М. 261 надходить на демультиплексер, щоб забезпечити сталість цифрового потоку. У устрої декодування використовують буфер прийому RECEVE BUFER 32Кх8, який має розмір 32 Кбайта. Для декодування демультиплексированой інформації поставимо видеодекодер VP2615, робота, що було описано вище. Для операції декодування необхідно ОЗУ на 1 кадр. Т.к. ми використовуємо формат CIF, обсяг пам’яті може бути 128 Кб. Для перетворення формату CIF у стандартний формат, відповідно до рекомендації. CCIT 601 використовуємо конвертор VP 520. Задля більшої перетворення необхідна пам’ять на два кадру. Обсяг інформації 256 Кб. Для перетворення цифрового цветоразностного сигналу в RGB використовуємо конвертор кольорового зображення VP 510. Для управління декодером використовуємо системний контролер, котрі можуть управлятися центральним процесором комп’ютера.

п. 3.3. Порівняльний аналіз оконечных пристроїв наявних над ринком на даний момент

Cybertronic Zydacron Z250

Комплект щодо відеоконференцій фірми Cybertronic, яка з ОС Windows 3. х, 95, OS/2 Warp і Windows NT, є інтегрований на єдиної платі відео- і аудиокодек із можливістю проведення відеоконференцій лініями POTS і ISDN.

Cybertronic Zydacron Z250 є непогану альтернативу іншим комплектів щодо настільних відеоконференцій. Серед безсумнівних достоїнств цього продукту — інтегровані в одній платі ISDN-адаптер і кодеки і, отже, економія принаймні одного розняття, і навіть довгий список сумісних операційними системами, яким що неспроможні похвалитися значно більше дорогі й відомі продукти. Розширенню можливостей комплекту значною мірою сприяє наявність комплекту для розробника Zydacron SDK. Щодо високу якість зображення звуковий інформації забезпечується з допомогою якісної реалізації кодека. На жаль, у цьому список «плюсів «цього продукту закінчується. Серед найістотніших недоліків треба сказати обмежені можливості щодо реалізації співдії (лише передача файлів і поділ екрана), і навіть відсутність сумісності з T. 120, що дуже обмежує можливості продукту з погляду її інтеграцію коїться з іншими системами видеоконференций.

Технические характеристики Zydacron Z250

Видео: відповідність стандарту H. 261; частота кадрів дозвіл — 15 кадр/с і CIF 352×288 чи 30 кадр/с і QCIF 176×144; протоколи — эмуляция послідовного порту, додаткова эмуляция TCP/IP й підтримка T. 123; максимальна пропускну здатність — до 56 Кбит/с.

Аудио: G. 711, G. 728, G. 722

Коммуникации: BRI

Аппаратные вимоги: процесор 486/33 МГц чи вище, оперативна пам’ять — щонайменше 8 Мбайт, обсяг вільного простору на жорсткому диску — 20 Мбайт.

ShareVision PC3000

Комплект фірми Creative Labs включає у собі звукову плату, видеоплату, факс-модем, відповідне ПО, навушники і 1/3 «CCD кольорову видеокамеру.

ShareVision, одне з небагатьох систем, підтримують лише відеоконференції по модемним лініях, є тим щонайменше розумний компроміс між вартістю комплектації робочого місця (близько 1000 дол.) і функціональними можливостями продукту. Попри те що що систему включає можливості поділу додатків, передачі файлів, захоплення зображень, проведення аудіо- і видеосеансов, вона характеризується також низкою суттєвих недоліків. Серед найпомітніших — дуже невисока якість зображення, відсутність можливостей проведення многоточечных конференцій і видів використання переваг ISDN. Проте ShareVision можна як непогане технічне рішення тим користувачів, яким, насамперед, важливі вартість комплекту відеоконференції, і навіть можливість роботи з звичайних телефонних линиям.

Технические характеристики ShareVision Pc3000

Системные вимоги: ПК з процесором 486SX 33 МГц (рекомендується 486 DX2- 66), оперативна пам’ять обсягом щонайменше 8 Мбайт, обсяг вільного простору на жорсткому диску щонайменше 6 Мбайт, два вільних ISA-разъема, дисплей VGA чи SVGA (рекомендується 16- чи 24-разрядный видеоадаптер), MS Windows 3.1 чи вище. Є також версія ПО для платформи Macintosh

Видеовход: програмно обираний джерело видеоизображений (NTSC чи PAL).

Режимы видеоадаптера: VGA (8-, 16- чи 24-разрядный), SVGA.

Частота і величину кадрів зображення: 15 кадрів, 96×80 пікселів; 12 кадров, 128×96 пікселів; 10 кадрів, 160×112 пикселов.

Захват видеокадра: 320×240 пікселів; 640×480 пікселів; кольоровість — до 24 разрядов.

Аудиовход: микрофон

Аудиовыход: тандартные колонки чи наушники.

Алгоритм стискування: VATP (Vector Adaptive Transform Processing).

Видеокамера: тип — 1/3 «CCD, кольорова; вихід: складовою кольорової NTSC-сигнал.

Модем: зовнішній, швидкість передачі - до 28,8 Кбит/сек.

п. 3.4. Розробка принципової схеми декодування абонентського устройства.

Для розробки принципової схеми розглянемо кожну мікросхему в окремішності. Принципова схема зображено при застосуванні 1

|VP 2614 | | |Висновки |Значення | |LD |лінія вихідних даних | |LEN |сигнал дозволу введення даних (за нижчого рівня) | |LCLK |строб шини входу | |LRED |заборона захоплення даних (за нижчого рівня) | |DBUS 7:0 |шина управління і передачею даних | |DMODE 3:0 |вихідний ідентифікатор даних | |PM 2:0 |ідентифікатори для додавання інформації для DBUS 7:0 | | |(не йдуть на VP 2615) | |DCLK |послідовний О/Р строб для шини DBUS 7:0 | | |тактируемый SCLK | |SCLK |системна тактова частота. Має бути 27 МГц, для 30 | | |гц фреймів | |HD7:0 |Двунаправленная шина даних | |HA3:0 |шина адреси системного контролю | |WR |запис строба системного контролера (активний низький | | |рівень) | |RD |читання строба з системного контролера (активний | | |низький рівень) | |CEN |вибір мікросхеми з системного контролера (активний | | |низький рівень) | |ERR |вихідна індикація фреймів і декодування помилок (| | |активний низький рівень) | |EVT |індикація можливості установки даних нового кадру (| | |активний низький рівень) | |B7:0 |шина передачі до що бере буферу | |А14:0 |адресна шина до що бере буферу | |WS |запис строба для приймаючої буфера (активний низький| | |рівень) | |BCS |Вибір приймаючої буфера (активний низький рівень) | |BEN |дозвіл видачі на буфер (активний низький рівень) | |ТСК |тестова тактовий сигнал JTAG | |ТМC |вибір режиму JTAC | |TDI |I/P дані JTAC | |TDO |О/Р дані JTAC | |TRCT |скидання JTAC | |ТОЕ |переклад всіх у импедансное стан (активний низький| | |рівень) | |RES |скидання харчування (активний низький рівень) | | | | |VP2615 | | | | | | | | |DIN 7:0 |цей порт використовується для введення квантованных значень | | |даних, і керуючої інформації, його функції визначають| | |DMODE 3: 0, дані тактируются фронтом DCLK | |DMODE3:0 |управляючий вхід для DIN 7: 0, дані тактируются | | |фронтом DCLK | |DCLK |сигнал використовується для стробирования даних на входах | | |DIN і DMODE. Може заборонятися подачею WAIT STATE на | | |DMODЕ, може виходити розподілом SYSCLK | |YUV7:0 |вхідні шина даних пикселей в форматі YUV — блоку з | | |частотою рівної | |четвери | | |SYSLCK | | |VPIX |синхронизирующие вихідні імпульси з періодом більш як| | |подвоєний частотою SYSCLK, що дозволяє працювати | | |з цими пикселей через YUV порт | |MBOUT |синхронизирующий вихід з періодом більш ніж макроблок | | |і переходить на високий рівень з останнього пикселю | | |макроблока. Наприкінці макроблока MBOUT перетворюється на низький| | |рівень до наступного макроблока. | |FRMOUT |синхронизирующий вихід, приймає високе значення | | |при новому фреймі і який сигналізуватиме про нове фреймі для | | |YUV порту. Вона має високе значення аж до останнього | | |вихідного пикселя. FRMOUT перетворюється на низький рівень до| | |початку нового фрейму | |FS 15:0 |шина даних для запису і читання зовнішнього DRAM фрейму| |ADR7:0 |адресна шина, управляюча зовнішнім DRAM фреймом | |RAS |вектор адресного строба, управляюча зовнішнім DRAM | | |фреймом | |Cas |управління стробом адрес рядків зовнішнім DRAM фреймом | |RW1 |управління записом / читання зовнішнього DRAM1 | |RW2 | управління записом / читання зовнішнього DRAM2 | |ОЕ1 |дозвіл виведення зовнішнього DRAM 1 чи ADR8, якщо | | |використовується DRAM 256 K | |ОЕ2 |дозвіл виведення для зовнішнього DRAM 2 чи ADR8, якщо | | |використовується DRAM 256 K | |CBUS7:0 |двунаправленная шина даних, використовувана | | |мікропроцесором. Дані | |CSTR |вхідний строб даних, і виходу порту CBUS | |CEN |за низького стані цього вивезення порт CBUS може | | |використовуватися для введення виведення даних | |CADR |високого рівня сигнал на CBUS окреслюється | | |дані, за низького, як інструкції | |SYSCLK |системна тактова частота, максимум 27 МГц, може | | |варіюватися від 35% до 65% за кожен період. Усі | | |зовнішні тактовые частоти виходять розподілом цієї | | |частоти. | |RESET |активний низький рівень. З використанням протягом | | |операції всі дані фреймом буде втрачено. | |ТСК — |тестова частота для JTAG | |ТМS |вибір режиму JTAC | |TDI |I/P дані JTAC | |TDO |О/Р дані JTAC | |TRST |висновок скидання JTAC | | | | | | | |VP510 | | | | | |R7:0 |беззнаковые дані червоного, діапазон може змінюватися | | |з допомогою таблиці ОЗУ | |G7:0 |беззнаковые дані червоного, діапазон може змінюватися | | |з допомогою таблиці ОЗУ | |B7;0 |беззнаковые дані червоного, діапазон може змінюватися | | |з допомогою таблиці ОЗУ | |Y7:0 |беззнаковые вхідні чи вихідних даних яскравості, | | |діапазон визначається користувачем. | |С7:0 — |двухкомпонентные чи знакові бінарні дані, | | |мультиплексированые монохромно, діапазон визначається | | |користувачем | |D7:0 |шина даних хоста, використовувана для читання записами | |А4:0 | шина адреси хоста, коефіцієнти матриці і керовані | | |регістри | |CLK |зовнішнє тактова частота, все входи і виходи | | |тактируются фронтом | |HREF |горизонтальна чи композитная частота, використовувана | | |індикатором початку лінії вырезаемая КИХ фільтрами | |HDLY |затримка вхідного HREF на 39 періодів для корекції | | |сигналу із виходу фільтра | |FI |прапор входу визначається користувачем, не управляється | | |зсередини | |FO |затримка FI на 39 періодів для корекції вихідного | | |сигналу фільтра | |CRI |вхід, що складає допустимість яркостных і | | |цветоразностных даних | |CRO |вихід, що свідчить про поява яркостных і | | |цветоразностных даних на вихідних висновків | |OEN |дозволяє третє стан шини при низьких рівнях | |CS |вибір схеми з хоста системи (активно низький) | |RD |запит на хост для читання матричний коефіцієнтів і | | |лічильника ОЗУ (активний низький) | | |WR — запит з хоста на запис устрою (активний | | |низький) | |RES |асинхронний скидання, використовуваний для ініціалізації | | |устрою | |VP520S | | | | | | | | | Y7:0 |вхідні - вихідна шина яркостей | |C7:0 |вхідні - вихідна шина цветоразностей | |М7:0 |вхідні - вихідна шина макроблоков | |D15:0 |16 бітна шина даних для DRAM фреймів | |A7:0 |мултиплексированная адресна шина для DRAM | |А8:0 |сигнальний біт адреси більш значимий біт адреси чи | | |другий Cas | |RAS |рядкові строб для DRAM | |CAS |вертикальний строб для DRAM | |R/W |сигнал читання /записи для DRAM | |HREF |частота синхронізації горизонтальна | |VREF |частота синхронізації вертикальна | |CREF |вхід або CREF | |FREF |вхідний чи вихідний індикатор поля | |HBLNK |вихід горизонтального блинка | |CSYNC |композитний вихід синхронізації | |CLMP |визначає рівень чорного кожен період для АЗП | |VRST |ідентифікатор початку фрейму | |FRST |індикатор поля | |REQYUV |прийом макроблоков з декодера | |NCLK |строб ввода/вывода макроблока | |FSIG |сигнал початку готовності фрема | |CSLK |системна тактова частота для систем Pal/NTSC 27 МГц | |HD7:0 |шина даних хоста | |HA3:0 |шина адреси контролера хоста | |RD |стро читання з хоста, активний низький рівень) | |WR |строб записи нахост активний низький рівень | |CER |дозвіл про стробирования (акт | |RST |скидання харчування | |TDI |I/P дані JTAG | |TDO |O/P дані JTAG | | ТМS |вибір режиму JTAC | |TDI |I/P дані JTAC | |TDO |О/Р дані JTAC | |TRST |висновок скидання JTAC |

Предельно допустимі значения

| |VP 2615 |VP 2614 |VP 520 | |Напруга |-0,5 V до 7,0 V |-0,5 V до 7,0 V |-0,5 V до 7,0 V | |харчування VDD | | | | |Вхідний |-0,5 V до VDD + |-0,5 V до VDD + |-0,5 V до VDD + | |напруга V in |0.5 V |0.5 V |0.5 V | |Вихідний |-0,5 V до VDD + |-0,5 V до VDD + |-0,5 V до VDD + | |напруга V out |0.5 V |0.5 V |0.5 V | |Граничний прямой|18 mA |18 mA |18 mA | |струм Ik |(див. зауваження 2. |(див. зауваження |(див. зауваження | | |) |2.) |2.) | |Статистичне | 500 V | 500 V | 500 V | |напруга | | | | |розряду | | | | |Температура | -55 0 З до 150 0 | -65 0 З до 150 0| -65 0 З до 150 0| |зберігання Ts |З |З |З | |Діапазон робочих |00 З до70 0 З |00 З до70 0 З |00 З до70 0 З | |температур T AMB | | | | |Температура |125 0 З |100 0 З |150 0 З | |кристала | | | | |Потужність |1000 mW |1000 mW |5000 mW | |розсіювання | | | | |корпусу | | | |

Замечания.

1. Перевищення перелічених значень можуть призвести до неустранимому порушення работоспособности.

2. Максимальні значення протягом першої секунди на одне тестованого вывода.

3. Перевищення абсолютного значення рівня протягом тривалого може понизити надійність устройства.

4. Виміри проводяться для яке витікає тока.

Статические електричні характеристики.

|Характеристики |Значення |Ед. |Номер | | | |виміру |мікросхеми | | |min |max | | | |Вихідний максимальне |2.4 |- |V |VP 2615 | |напруга | | | | | | |2.4 |- | |VP 2614 | | |2,4 |- | |VP 520 | |Вихідний мінімальне напруга|- |0,4 |V |VP 2615 | | |- |0.4 | |VP 2614 | | |- |0,4 | |VP 520 | |Вхідний максимальне напряжение|2,0 |- |V |VP 2615 | | |2.0 |- | |VP 2614 | | |2,0 |- | |VP 520 | |Вхідний мінімальне |- |0,8 |V |VP 2615 | |напруга | | | | | | |- |0.8 | |VP 2614 | | |- |0,8 | |VP 520 | |Струм витоку входу |-10 |+10 |(A |VP 2615 | | |-10 |+10 | |VP 2614 | | |-10 |+10 | |VP 520 | |Ємність входу | 10 |(F |VP 2615 | | |10 | |VP 2614 | | |10 | |VP 520 | |Струм витоку виходу |-50 |+50 |(A |VP 2615 | | |-50 |+50 | |VP 2614 | | |-50 |+50 | |VP 520 |

п. 3.5. Розрахунок цифрових потоків у системі видеоконференций

конвертор відео кодер мульиплексор

фильтр

конвертор відео декодер демультиплексер

фильтр

Y 720×288, Cr/Cb 360×288 Y 360×288, Cr/Cb 180

Рис. 12.

На вхід видеофильтра подаємо стандартний цифровий сигнал відповідно до рекомендацією CCIt 601. Цифровим потік = 720*288*2*1байт + 2*360*288*2*1 байт = 829 440 байт. (формат PAL).,. Після проходження сигналу через видеофильтр швидкість цифрового потоку стала відповідно 360*288*2 + 180*144*2*2 = 311 040 байт (формат CIF). На виході ж видеокодека швидкість потоку становитиме від 64 До біт, до 2 Мбит, залежно від цього, який коэффициент

сжатия застосовувався у кодере. (від 20 до 100).

п. 2.7. Выработка вимог до оконечному терминалу

Необхідно використовувати пристрій, совместимое за стандартними вертикальної і горизонтальній розгорнення з сигналом декодирующего устрою. Для підключення стандартних телевізорів необхідно використовувати конвертор цифрового перетворення на стандартний сигнал PAL/NTSC

Для здобуття якісної зображення необхідно використовувати таке кінцеве обладнання: монітор з дозволом щонайменше ніж 0,26 дюйма і частотою кадрової розгорнення 30 гц. Приймальний устаткування управляється при допомоги комп’ютера та програмного забезпечення. До комплекту абонентського устаткування може входити відеокамера задля забезпечення двосторонній зв’язку з абонентами. Камера може давати раду комп’ютера, або за допомоги спеціального устрою, що відстежує переміщення абонента відеоконференцій.

Глава 3. Розробка питань стосовно екології та безпеки жизнедеятельности.

п. 3.1. Требования до видеодисплейным терміналам і ПЭВМ.

Визуальные эргономические параметри ВДТ є параметрами безпеки та його неправильний вибір призводить до погіршення здоров’я пользователей.

Конструкция ВДТ, його дизайн і сукупність біомеханічних параметрів повинні забезпечувати надійне і комфортне зчитування відображуваної информации

Конструкция ВДТ мають забезпечувати можливість фронтального спостереження екрана шляхом повороту корпусу о горизонтальній площині навколо вертикальної осі не більше плюс-мінус 300 й у вертикальної площині навколо горизонтальній осі не більше плюс-мінус 300 з фіксацією в заданому положении.

Корпус ВДТ і ПЕОМ, клавіатура та інші блоки та внутрішнього облаштування ПЕОМ повинен мати матову поверхню одного кольору, з коефіцієнтом відображення 0,4−0,6 і мати блискучих деталей, здатних створювати бликов.

В з метою захисту від електромагнітних і електростатичних полів допускається застосування приэкранных фільтрів, спеціальних екранів телевізорів і інших засобів індивідуальної защиты.

Конструкция ВДТ і ПЕОМ мають забезпечувати потужність експозиційної дози рентгенівського випромінювання у будь-якій точці з відривом 0,05 м від екрану і корпусу ВДТ за будь-яких положеннях регулювальних пристроїв має перевищувати 100 мкР/час.

Конструкция клавіатури повинна предусматривать

опорное пристосування, що дозволяє змінювати кут нахилу поверхні клавіатури не більше від 5 до 15 градусов. ;

высоту середнього низки клавіш трохи більше 30 мм;

минимальный розмір клавіш — 13 мм, оптимальний — 15 мм

клавиши, з заглибленням у центрі й кроком 19 плюс — мінус 1 мм;

расстояние між клавішами щонайменше 3 мм.

Вимоги до приміщенням для експлуатації ВДТ.

Помещения повинен мати природне, і штучне висвітлення. Природний висвітлення має забезпечувати коефіцієнт природною освітленості не нижче 1,2% в зонах зі стійким сніжним покровом і нижче 1,5% на іншої территории.

Расположение робочих місць для дорослих користувачів в підвальних приміщеннях заборонена. Площа на місце для дорослих користувачів повинна бути щонайменше 20,0 куб. м.

Общие вимоги до організації та устаткуванню робочих місць у ВДТ.

Рабочие місця стосовно світловим проемам повинна розташовуватися так, щоб природний світло падав збоку, переважно слева.

Схемы розміщення робочих місць повинні враховувати відстань між робітниками столами і видеомониторами, що має бути щонайменше 2,0 м, а відстань між бічними поверхнями щонайменше 1,2 м. Висота робочої поверхні столу повинна регулюватися не більше 680−8-мм.

Для інженерів, обслуговуючих навчальний процес у кабінетах в ВДТ, тривалість роботи повинна перевищувати 6 годин на день.

Визуальные эргономические параметри ВДТ та його измерения

щонайменше не более

Яркость знака кд/м. кв 35

120

Внешняя освещенность

Экрана, лк 100 250

Угловой розмір знака 16

60

Угл. мин

Угловой розмір знака визначається по формуле:

A = arctg (h/al)

H — висота знака

L — відстань від знака до очі наблюдателя

Нормируемые візуальні параметри видеодисплейных терминалов:

|№№ |Найменування товарів |Значення параметрів | |п/п | | | |1. |Контрастність |Від 3:1 до 1,5:1 | |2. |Нерівномірність яркости2 /елементів |Не більш- 25 | | |знаків, % | | |3. |Нерівномірність яркости2 / робочого |Не більш ±20 | | |поля екрана, % | | |4. |Формат матриці знака |Так само 7*9 елементів | | | |зображення не щонайменше | | |Для прописних літер і цифр, (для |5*8 елементів зображення| | |відображення диактрических знаків і | | | |малих літер літер із нижніми виносними | | | |елементами формат матриці може бути | | | |збільшений зверху або знизу на 2 елемента| | | |зображення | | |5. |Ставлення ширини знака для її висоті для|От 0,7 до 0,9 (| | |прописних літер |допускається від 0,5 до | | | |1,0) | |6. |Розмір мінімального елемента |0,3 | | |відображення (пикселя), мм | | |7. |Кут нахилу лінії спостереження, град. |Не більш 60 град. Нижче | | | |горизонталі | |8. |Кут спостереження, град. |Не понад 40 кримінальних град. Від | | | |нормальний до будь-якої точці | | | |екрана дисплея | |9. |Дозволене горизонтальне усунення |Не понад п’ять | | |однотипних знаків, % від ширини знака | | |10. |Дозволене вертикальне усунення |Не понад п’ять | | |однотипних знаків, %від висоти матриці | | |11. |Відхилення форми робочого поля екрана |DВ= 2(В1-В2)/(В1+В2) | | |ВДТ від правильного прямокутника не |

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой