會議電視系統

會議電視是利用通信網將兩地或多個地點的會議室連線在一起，將各個會場的圖像和聲音相互傳送及切換，使各會議室的與會者不但能聞其聲，而且能觀其人，有身臨其境的感覺。

1 會議電視系統概述

利用PSTN召開電話會議，使遠隔千里的與會者相互討論問題，可節省旅差費用，且既省時又省力。但電話會議與會者之間“只聞其聲，不見其人”，大大降低了會議的效果。會議電視則是利用通信網將兩地或多個地點的會議室連線在一起，將各個會場的圖像和聲音相互傳送及切換，使各會議室的與會者不但能聞其聲，而且能觀其人，有身臨其境的感覺。會議電視能實時傳送檔案、圖紙或實物模型，並通過電視攝像機及電視監視器使與會者能看到對方的檔案、白板或投影，“面對面”地進行討論和修改，甚至使與會各方擬訂契約文本後可立即簽字生效，既節省大量的時間與金錢，也有助於提高辦公室的自動化。對於像我國這樣地域廣大的國家，會議電視這一新型的通信手段更有其特殊的重要意義。

1.1 會議電視系統的分類

會議電視系統一般分為群組(Group)型會議電視系統、桌面型會議電視系統及可視電話三種。

群組型會議電視系統一般均有一個較大的會議電視室，參加會議者從幾人至幾十人，在攝像機及監視器前方圍成一排，監視器一般應選大螢幕彩電或液晶投影電視等，觀眾離監視器的最佳距離一般為監視器畫面高度的6倍。如畫面高為30英寸時，則觀看的最佳距離為4.5m左右。主攝像機主要拍攝人像，攝像機應具有變焦(Zoom)、聚焦及光圈的自動或手動控制，攝像機裝在雲台上，可遙控調節其拍攝方向，攝像機參數及雲台的調節可由本會議室操作人員控制，亦可由對方人員遙控操作。檔案攝像機、白板攝像機等應安裝在適當位置。由計算機控制的液晶投影儀通過網路數據接口連線起來，使各方的投影螢幕上均能看到投影的檔案等，各方均可通過計算機進行操作和修改。會議電視室內的聲音效果是極其重要的，要使聲音失真度小，聲頻頻寬一般選為7kHz，應選擇方向性強並具有平坦頻率特性的擴音器(話筒)。必須設計出具有回聲抑制性能的多拾音器集群話筒，除了具有優良的回聲抑制性能外，此話筒具有方向性，能自動調節對準說話人的方向，使之聲音增強，而減弱其他方向來的聲音或噪聲。為了聲音效果好，還必須對會議電視室進行聲學處理，使之有較短的混響時間，不致使聲音發生共鳴，應對四周牆壁作吸聲處理。採用圓柱形音柱多喇叭結構的揚聲器，可防止側壁反射。會議電視室內不宜採用像電視演播室內那樣的強光照射(否則監視器的螢光屏看不清楚)，但從攝像的角度看，室內照度又不能太低。

② 桌面型會議電視系統終端實際上是一個個人用的會議電視終端。它和可視電話終端沒有很大的差別。桌面型會議電視終端一般僅供個人使用，通話時使用電話耳機，螢光屏即採用計算機的CRT終端，不需另加監視器。但可視電話系統只與某一方通信，而會議電視則要考慮與多個地點同時進行通信，且在CRT螢幕上可能需要同時顯示多個圖像，系統結構要比可視電話複雜得多。

③ 可視電話又稱為家用型會議電視系統。它在傳統電話的基礎上，多加一個圖像顯示屏，通過PSTN或ISDN等通信線路，建立個人與個人間的可視連線。可視電話又有多種產品結構形式，如代替普通電話機的座機式可視電話，既可作為普通電話機用，也可在對方亦為可視電話機時，把可視電話機上的液晶顯示屏打開，雙方均切換到可視電話功能，即可聞其聲、觀其人。其他結構如機頂盒式可視電話(以電視機作為圖像顯示終端)、桌面式可視電話(使用PC作為控制和顯示終端)等。

1.2 會議電視系統的結構

圖1畫出了多點會議電視系統的結構圖。它主要由三部分組成，一是會議電視終端，圖中畫出了從A到F共7個終端。二是多點控制單元(MCU)，MCU一般設定在網路節點處，實現各點話音的混合、圖像的切換控制等功能，其作用類似於電話交換機。三是傳輸鏈路，如PSTN、N-ISDN、B-ISDN、計算機LAN及WAN等。

1.2.1．會議電視終端

會議電視終端將輸入的視頻、音頻、數據及控制信令等各種數位訊號分別進行處理(如壓縮編碼)及復用後組合成一路複合的數字碼流，再將它變換為與用戶—網路接口兼容的、符合傳輸網路所規定的傳輸幀結構的信號格式送入信道進行傳輸，並將對方傳送來的數字幀格式信號進行解復用及解壓縮等處理後在螢光屏上顯示對方的圖像，從耳機或揚聲器中聽到對方的聲音。會議電視終端中還包括各種視音頻輸入輸出設備。

1.2.2．傳輸網路

會議電視系統的傳輸媒介可採用電纜、光纜、雙絞線等有線信道，也可採用地面波、微波、衛星等無線信道。常用的傳輸網路有公用電話交換網(PSTN)、公用分組交換網(PSPDN)、數字數據網(DDN)、綜合業務數字網(ISDN)、各類計算機網(如區域網路LAN、城域網MAN、廣域網WAN及網際網路等)、甚小天線地面站(VSAT)及各種無線網路(各種波長的通信網，如微波中繼通信網、移動通信網等)。在網上傳輸的是複合的會議電視碼流。

1.2.3．多點控制單元(MCU)

在多點會議電視系統中，必須靈活地進行調度，按會議電視進程要求，實現多點與多點之間信息傳輸與控制切換。上述通信網路是不能完成這一功能的，必須要在傳輸網路中設定多點控制單元(MCU)。MCU能根據會議電視的要求實現多點與多點之間的信息接通與控制切換。因此，MCU好像電話程控交換機，按會議電視的要求實行多點與多點之間的信息交換。

1.3 會議電視系統中的關鍵技術

在會議電視系統中有許多新技術，但最關鍵的應是各種媒體信息的信源壓縮編碼技術，多點會議電視系統的信息傳輸與聯網控制切換技術，以及各種通信網路與終端接口和傳輸技術。

1.3.1．視音頻壓縮編解碼技術

在會議電視系統中，所傳送的視音頻信號在數位化後具有很高的碼率，如CIF格式及QCIF的圖像，一幅圖像的有效像素點分別為352×288及176×144。這兩種格式的最大幀頻為每秒30幀(實際為29.97每秒幀)。當每像素量化為8bit時，CIF及QCIF格式的碼率分別為36.5Mbit/s和9.1 Mbit/s，這樣高的碼率要在ISDN信道64 kbit/s至2.048 Mbit/s上傳輸，需進行高壓縮比的視頻壓縮編碼。

圖像壓縮編碼通常利用兩個基本原理。一是利用圖像信號的統計性質，即圖像在相鄰像素間、相鄰行間及相鄰幀間均存在較強的相關性，因此可以依據資訊理論中信息編碼的原理，去除冗餘度。二是利用人眼的視覺特性來實現圖像壓縮。例如在斜方向的析像清晰度的視感度低於水平與垂直方向的視感度，故壓縮斜方向的高通信號部分，對析像清晰度影響很小。人們對高頻率的信號成分的視感度低，故在一定程度上壓縮高頻率成分並無多大影響。色度信號的視感度低於亮度信號，故可對色度信號頻帶在行及幀方向進行壓縮等。

套用在會議電視系統中的圖像壓縮編碼標準主要是H.261、H.262(MPEG)、H.263及MPEG-4等。有關這些標準的介紹見本書第41章。

在會議電視系統中，語音壓縮編碼可分為三類，一類是基於語音波形進行編碼的波形編碼法，第二類是基於語音特徵參數進行編碼的參數編碼法，第三類是前二類方法混合使用的混合編碼法。

CCITT第15研究組(SGXV，現改稱為ITU-TS的SG15)對語音信號壓縮編碼制定了各種標準。相應的建議為G系列，簡述如下。

① G.711“音頻的脈衝編碼調製(PCM)”建議。該建議規定抽樣頻率為8kHz，每一抽樣按A律或μ律壓擴量化成8bit的64kbit/s的PCM編碼。G.711建議用於200Hz至3.4kHz頻帶內的語音信號的編碼，採用非線性量化後，其編碼質量相當於12bit的線性量化的效果。

② G.721“32kbit/s自適應差分脈衝編碼調製(ADPCM)”建議。該建議編碼速率為32 kbit/s，這樣可以在64kbit/s的PCM信道中同時傳送兩路語音信號，也可用在調幅廣播的音頻信號及互動式雷射唱盤(CD-I)的音頻壓縮編碼中。

③ G.722“SB-ADPCM編碼” 建議。G.711及G.721主要用在300～3400Hz電話信號頻寬的信道中。G.722是在64kbit/s的信道中傳送50～7000Hz的音頻信號。G.722有時可稱為寬頻音頻編碼建議，抽樣頻率為16kHz，針對有些套用需要還可在64kbit/s信道中傳輸數據。為了使音質降低最小，同時又滿足數據傳輸要求，G.722定義了64kitbit/s、56kbit/s及48kbit/s三種語音傳輸模式，在保證信道總傳輸速率為64kbit/s時，相應有0、8kbit/s及16kbit/s三種傳輸速率用於數據傳輸。G.722建議可以用在N-ISDN的一個B信道上傳輸調幅廣播質量的音頻信號，並可用於電視會議及多媒體通信中。

④ G.728“利用低時延碼激勵線性預測(LD-CELP)以16kbit/s語音編碼”建議。該建議的傳輸碼率低至16kbit/s，但其質量與32kbit/s的G.721建議相當，適用於200～3400kHz音頻頻寬，三次音頻轉接時其時延小於5ms，抗干擾能力強，允許10～10誤碼。G.728可套用在數字移動通信、可視電話等通信系統中。

⑤ G.723“傳輸速率為5.3kbit/s及6.3kbit/s的多媒體通信語音編碼器”建議。該建議是1995年ITU-T通過的低比特率音頻編碼標準，採用了多脈衝最大似然量化激勵(MP-MLQ)編碼方法，傳輸速率分為兩擋，即5.3kbit/s及6.3kbit/s。現改名為G.723.1。

⑥ G.729 “使用共軛結構代數碼激勵線性預測的語音編碼(CS-ACELP)”建議。該建議採用矢量量化方法編碼線性預測係數，長時和短時激勵碼本矢量和增益。幀長為10ms(80個樣點)，總編解碼延遲為25ms，碼率為8kbit/s。能夠同時獲得高壓縮比和高質量的語音。

表1列出了ITU-T的語音壓縮編碼國際標準。

表1 ITU-T語音壓縮編碼國際標準

標準	算法	碼率	抽樣率	量化精度
G.711	A/μPCM	64kbit/s	8kHz	8bit
G.721	ADPCM	32kbit/s	8kHz	16bit
G.722	SB-ADPCM	64、56、48kbit/s	16kHz	16bit
G.723	MP-MLQ	6.3，5.3kbit/s	8kHz	16bit
G.726	ADPCM	40、32、24、16kbit/s	8kHz	16bit
G.728	LD-CELP	16kbit/s	8kHz	16bit
G.729	CS-ACELP	8kbit/s	8kHz	16bit

1.3.2．多點控制技術

會議電視系統是多點之間進行雙向通信的系統。現有的通信網的交換系統沒有進行多點雙向通信的切換功能，必須使用專用的多點會議電視切換設備即多點控制單元(MCU)來完成。

MCU實際上是一個會議電視交換設備，它放置在系統的中心，並和各會議電視終端進行雙向連線。各會議電視終端送來的，包括視頻、音頻、數據及信令的數碼流在MCU中進行切換及混合。進行切換及混合後的碼流又送回至各會議電視終端，完成交換的任務。會議電視中的信號交換是在數字域中進行實時寬頻處理，比電話程控交換複雜得多。由於MCU的連線埠是有限的，遇到會議點很多時，可以將多個MCU級聯使用，如圖1所示。

MCU還應完成對會議電視網進行有效控制及對會議電視系統進行有效管理的功能。目前MCU所完成的會議控制方式有主席控制方式、語音控制方式、導演控制方式及演講人控制方式等。

1.3.3．傳輸與接口技術

會議電視是利用各種通信網路的通信線路進行信息傳輸的。

會議電視系統必須根據不同網路的傳輸特性來進行會議電視信息的傳輸。會議電視終端或MCU必須將其輸出的複合碼流轉換為傳輸網路所要求的數據幀格式，然後經過網路接口送入傳輸網路。進入不同的通信網路，必須採用不同的用戶網路接口。如PSTN應採用符合V系列建議接口標準的Modem。當接入計算機網時，必須符合計算機網的網路協定，除了區域網路，遠程計算機網是通過公用電信網路實現的，網路互聯的協定主要是TCP/IP。隨著B-ISDN、ATM及吉比特乙太網等技術的不斷發展，將會推出各種新的網路及接口協定。

1.4 有關會議電視技術的各種國際標準

針對不同的通信網路，國際組織制定了不同的會議電視標準。開發較早的是基於N-ISDN的終端協定H.320的會議電視系統。其後又開發了在LAN上運行的H.323系列建議的會議電視系統，在B-ISDN/ATM上運行的H.310建議的會議電視系統及在PSTN上運行的基於H.324建議的會議電視系統。

由於H.320會議電視系統已占有很大的比例，如果將H.320系統引入到計算機網及B-ISDN(ATM)中，也能解決不少實際問題。為了將H.320引入到ATM網中，ITU-T又推出了H.321建議，該建議在H.320的設備外增加了一個ATM適配器，從而使H.320碼流適配後可在ATM網中傳輸。類似地，為了將H.320碼流引入到計算機LAN中去，制定了H.322建議，即增加了一個LAN適配器，將H.320碼流適配後導入到計算機LAN中。上述六套H系列建議與網路之間的關係如圖2所示。

綜上所述，在圖2所示H系列六套建議中，H.321及H.322兩套建議實質上是將H.320建議的碼流通過適配器重新組裝為ATM網及LAN可接收的碼流，起著網間適配的作用，本質上仍然是H.320碼流。故在現有的通信網中傳送多媒體信息的系統主要有四套。表2中列出了會議電視四套建議中視音頻編碼、數據傳輸、多路復用及通信控制等所遵循的國際標準。

表2 會議電視國際標準

會議電視的四套建議	H.320	H.324	H.323	H.310
套用網路	ISDN	PSTN	LAN	ATM
視頻編碼	H.261	H.261/263	H.261/263	H.261/262
音頻編碼	G.711/722/728	G.723/729	G.711/722/728; /723/729	MPEG-1/G.711 /722/728
數據傳輸	T.120	T.120	T.120	T.120
多路復用	H.221	H.223	H.225	H.222/H.222.1
通信控制	H.242	H.245	H.245	H.245

2 會議電視系統中的終端技術

會議電視終端是會議電視系統的主要組成部分之一，是用戶端的數字通信設備。它將用戶端輸入的視音頻信號及數據信號進行採集、壓縮編碼、多路復用及信道編碼後傳送到信道中去，同時將信道中傳來的會議電視信號經信道解碼、解復用、壓縮解碼後將視音頻信號及數據信號在輸出播放設備上顯示出來。會議電視終端還必須將會議控制信號送到MCU及接收從MCU送來的控制信號，完成對本終端工作狀態的控制。

如圖3所示，會議電視終端主要完成四種功能。

2.1．視音頻及數據信號輸入、輸出功能

攝像機輸入視頻信號，拾音器輸入音頻信號。若輸入的是模擬信號，則必須經A/D變換成數字PCM視音頻信號。對於視頻信號，還必須轉換為CIF或QCIF的格式。視音頻輸出設備分別為圖像顯示器與揚聲器，輸出的數字視音頻信號還應經過D/A變換成模擬視音頻信號。數據信號一般通過RS232接口輸入與輸出，數據設備可以是計算機或其他各種數據設備。

2.2．數字視音頻信號壓縮編解碼功能

數字視音頻信號的數據量均很大，在傳輸時必須進行壓縮編碼與解碼。套用在會議電視中的編解碼均應符合國際標準，如表2所示。

2.3．復用、解復用及信道傳輸的功能

經壓縮編碼後的信號應進行糾錯編碼，如進行BCH(511，493)糾錯編碼，然後將數字視頻、音頻、數據及控制信號進行多路復用，復用後送至接口電路中，按照不同信道傳輸碼的要求將復用後送來的符合H.221幀結構的信道碼流進行信號及波形變換。如若將信號送入ISDN的E1信道中，必須將碼流轉換為符合G.703標準的HDB3碼後送至信道進行傳輸。當接收會議電視碼流後應經過解復用、糾錯解碼等逆變換過程後送至壓縮解碼器。

2.4．系統控制功能

系統控制器完成對I/O模組、編解碼模組、信道編解碼模組等的控制作用，並傳送會議電視系統中端到端及端到網路的信令，為用戶提供對終端設定及通信控制的通路。