会议电视系统

利用PSTN召开电话会议，使远隔千里的与会者相互讨论问题，可节省旅差费用，且既省时又省力。但电话会议与会者之间“只闻其声，不见其人”，大大降低了会议的效果。会议电视则是利用通信网将两地或多个地点的会议室连接在一起，将各个会场的图像和声音相互传送及切换，使各会议室的与会者不但能闻其声，而且能观其人，有身临其境的感觉。会议电视能实时传送文件、图纸或实物模型，并通过电视摄像机及电视监视器使与会者能看到对方的文件、白板或投影，“面对面”地进行讨论和修改，甚至使与会各方拟订合同文本后可立即签字生效，既节省大量的时间与金钱，也有助于提高办公室的自动化。对于像我国这样地域广大的国家，会议电视这一新型的通信手段更有其特殊的重要意义。

会议电视系统一般分为群组(Group)型会议电视系统、桌面型会议电视系统及可视电话三种。

群组型会议电视系统一般均有一个较大的会议电视室，参加会议者从几人至几十人，在摄像机及监视器前方围成一排，监视器一般应选大屏幕彩电或液晶投影电视等，观众离监视器的最佳距离一般为监视器画面高度的6倍。如画面高为30英寸时，则观看的最佳距离为4.5m左右。主摄像机主要拍摄人像，摄像机应具有变焦(Zoom)、聚焦及光圈的自动或手动控制，摄像机装在云台上，可遥控调节其拍摄方向，摄像机参数及云台的调节可由本会议室操作人员控制，亦可由对方人员遥控操作。文件摄像机、白板摄像机等应安装在适当位置。由计算机控制的液晶投影仪通过网络数据接口连接起来，使各方的投影屏幕上均能看到投影的文件等，各方均可通过计算机进行操作和修改。会议电视室内的声音效果是极其重要的，要使声音失真度小，声频带宽一般选为7kHz，应选择方向性强并具有平坦频率特性的扩音器(话筒)。必须设计出具有回声抑制性能的多拾音器集群话筒，除了具有优良的回声抑制性能外，此话筒具有方向性，能自动调节对准说话人的方向，使之声音增强，而减弱其他方向来的声音或噪声。为了声音效果好，还必须对会议电视室进行声学处理，使之有较短的混响时间，不致使声音发生共鸣，应对四周墙壁作吸声处理。采用圆柱形音柱多喇叭结构的扬声器，可防止侧壁反射。会议电视室内不宜采用像电视演播室内那样的强光照射(否则监视器的荧光屏看不清楚)，但从摄像的角度看，室内照度又不能太低。

② 桌面型会议电视系统终端实际上是一个个人用的会议电视终端。它和可视电话终端没有很大的差别。桌面型会议电视终端一般仅供个人使用，通话时使用电话耳机，荧光屏即采用计算机的CRT终端，不需另加监视器。但可视电话系统只与某一方通信，而会议电视则要考虑与多个地点同时进行通信，且在CRT屏幕上可能需要同时显示多个图像，系统结构要比可视电话复杂得多。

③ 可视电话又称为家用型会议电视系统。它在传统电话的基础上，多加一个图像显示屏，通过PSTN或ISDN等通信线路，建立个人与个人间的可视连接。可视电话又有多种产品结构形式，如代替普通电话机的座机式可视电话，既可作为普通电话机用，也可在对方亦为可视电话机时，把可视电话机上的液晶显示屏打开，双方均切换到可视电话功能，即可闻其声、观其人。其他结构如机顶盒式可视电话(以电视机作为图像显示终端)、桌面式可视电话(使用PC作为控制和显示终端)等。

图1画出了多点会议电视系统的结构图。它主要由三部分组成，一是会议电视终端，图中画出了从A到F共7个终端。二是多点控制单元(MCU)，MCU一般设置在网络节点处，实现各点话音的混合、图像的切换控制等功能，其作用类似于电话交换机。三是传输链路，如PSTN、N-ISDN、B-ISDN、计算机LAN及WAN等。

1.2.1．会议电视终端

会议电视终端将输入的视频、音频、数据及控制信令等各种数字信号分别进行处理(如压缩编码)及复用后组合成一路复合的数字码流，再将它变换为与用户—网络接口兼容的、符合传输网络所规定的传输帧结构的信号格式送入信道进行传输，并将对方传送来的数字帧格式信号进行解复用及解压缩等处理后在荧光屏上显示对方的图像，从耳机或扬声器中听到对方的声音。会议电视终端中还包括各种视音频输入输出设备。

1.2.2．传输网络

会议电视系统的传输媒介可采用电缆、光缆、双绞线等有线信道，也可采用地面波、微波、卫星等无线信道。常用的传输网络有公用电话交换网(PSTN)、公用分组交换网(PSPDN)、数字数据网(DDN)、综合业务数字网(ISDN)、各类计算机网(如局域网LAN、城域网MAN、广域网WAN及因特网等)、甚小天线地面站(VSAT)及各种无线网络(各种波长的通信网，如微波中继通信网、移动通信网等)。在网上传输的是复合的会议电视码流。

1.2.3．多点控制单元(MCU)

在多点会议电视系统中，必须灵活地进行调度，按会议电视进程要求，实现多点与多点之间信息传输与控制切换。上述通信网络是不能完成这一功能的，必须要在传输网络中设置多点控制单元(MCU)。MCU能根据会议电视的要求实现多点与多点之间的信息接通与控制切换。因此，MCU好像电话程控交换机，按会议电视的要求实行多点与多点之间的信息交换。

在会议电视系统中有许多新技术，但最关键的应是各种媒体信息的信源压缩编码技术，多点会议电视系统的信息传输与联网控制切换技术，以及各种通信网络与终端接口和传输技术。

1.3.1．视音频压缩编解码技术

在会议电视系统中，所传送的视音频信号在数字化后具有很高的码率，如CIF格式及QCIF的图像，一幅图像的有效像素点分别为352×288及176×144。这两种格式的最大帧频为每秒30帧(实际为29.97每秒帧)。当每像素量化为8bit时，CIF及QCIF格式的码率分别为36.5Mbit/s和9.1 Mbit/s，这样高的码率要在ISDN信道64 kbit/s至2.048 Mbit/s上传输，需进行高压缩比的视频压缩编码。

图像压缩编码通常利用两个基本原理。一是利用图像信号的统计性质，即图像在相邻像素间、相邻行间及相邻帧间均存在较强的相关性，因此可以依据信息论中信息编码的原理，去除冗余度。二是利用人眼的视觉特性来实现图像压缩。例如在斜方向的析像清晰度的视感度低于水平与垂直方向的视感度，故压缩斜方向的高通信号部分，对析像清晰度影响很小。人们对高频率的信号成分的视感度低，故在一定程度上压缩高频率成分并无多大影响。色度信号的视感度低于亮度信号，故可对色度信号频带在行及帧方向进行压缩等。

应用在会议电视系统中的图像压缩编码标准主要是H.261、H.262(MPEG)、H.263及MPEG-4等。有关这些标准的介绍见本书第41章。

在会议电视系统中，语音压缩编码可分为三类，一类是基于语音波形进行编码的波形编码法，第二类是基于语音特征参数进行编码的参数编码法，第三类是前二类方法混合使用的混合编码法。

CCITT第15研究组(SGXV，现改称为ITU-TS的SG15)对语音信号压缩编码制定了各种标准。相应的建议为G系列，简述如下。

① G.711“音频的脉冲编码调制(PCM)”建议。该建议规定抽样频率为8kHz，每一抽样按A律或μ律压扩量化成8bit的64kbit/s的PCM编码。G.711建议用于200Hz至3.4kHz频带内的语音信号的编码，采用非线性量化后，其编码质量相当于12bit的线性量化的效果。

② G.721“32kbit/s自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)”建议。该建议编码速率为32 kbit/s，这样可以在64kbit/s的PCM信道中同时传送两路语音信号，也可用在调幅广播的音频信号及交互式激光唱盘(CD-I)的音频压缩编码中。

③ G.722“SB-ADPCM编码” 建议。G.711及G.721主要用在300～3400Hz电话信号带宽的信道中。G.722是在64kbit/s的信道中传送50～7000Hz的音频信号。G.722有时可称为宽带音频编码建议，抽样频率为16kHz，针对有些应用需要还可在64kbit/s信道中传输数据。为了使音质降低最小，同时又满足数据传输要求，G.722定义了64kitbit/s、56kbit/s及48kbit/s三种语音传输模式，在保证信道总传输速率为64kbit/s时，相应有0、8kbit/s及16kbit/s三种传输速率用于数据传输。G.722建议可以用在N-ISDN的一个B信道上传输调幅广播质量的音频信号，并可用于电视会议及多媒体通信中。

④ G.728“利用低时延码激励线性预测(LD-CELP)以16kbit/s语音编码”建议。该建议的传输码率低至16kbit/s，但其质量与32kbit/s的G.721建议相当，适用于200～3400kHz音频带宽，三次音频转接时其时延小于5ms，抗干扰能力强，允许10～10误码。G.728可应用在数字移动通信、可视电话等通信系统中。

⑤ G.723“传输速率为5.3kbit/s及6.3kbit/s的多媒体通信语音编码器”建议。该建议是1995年ITU-T通过的低比特率音频编码标准，采用了多脉冲最大似然量化激励(MP-MLQ)编码方法，传输速率分为两挡，即5.3kbit/s及6.3kbit/s。现改名为G.723.1。

⑥ G.729 “使用共轭结构代数码激励线性预测的语音编码(CS-ACELP)”建议。该建议采用矢量量化方法编码线性预测系数，长时和短时激励码本矢量和增益。帧长为10ms(80个样点)，总编解码延迟为25ms，码率为8kbit/s。能够同时获得高压缩比和高质量的语音。

表1列出了ITU-T的语音压缩编码国际标准。

表1 ITU-T语音压缩编码国际标准

1.3.2．多点控制技术

会议电视系统是多点之间进行双向通信的系统。现有的通信网的交换系统没有进行多点双向通信的切换功能，必须使用专用的多点会议电视切换设备即多点控制单元(MCU)来完成。

MCU实际上是一个会议电视交换设备，它放置在系统的中心，并和各会议电视终端进行双向连接。各会议电视终端送来的，包括视频、音频、数据及信令的数码流在MCU中进行切换及混合。进行切换及混合后的码流又送回至各会议电视终端，完成交换的任务。会议电视中的信号交换是在数字域中进行实时宽带处理，比电话程控交换复杂得多。由于MCU的端口是有限的，遇到会议点很多时，可以将多个MCU级联使用，如图1所示。

MCU还应完成对会议电视网进行有效控制及对会议电视系统进行有效管理的功能。目前MCU所完成的会议控制方式有主席控制方式、语音控制方式、导演控制方式及演讲人控制方式等。

1.3.3．传输与接口技术

会议电视是利用各种通信网络的通信线路进行信息传输的。

会议电视系统必须根据不同网络的传输特性来进行会议电视信息的传输。会议电视终端或MCU必须将其输出的复合码流转换为传输网络所要求的数据帧格式，然后经过网络接口送入传输网络。进入不同的通信网络，必须采用不同的用户网络接口。如PSTN应采用符合V系列建议接口标准的Modem。当接入计算机网时，必须符合计算机网的网络协议，除了局域网，远程计算机网是通过公用电信网络实现的，网络互联的协议主要是TCP/IP。随着B-ISDN、ATM及吉比特以太网等技术的不断发展，将会推出各种新的网络及接口协议。

针对不同的通信网络，国际组织制定了不同的会议电视标准。开发较早的是基于N-ISDN的终端协议H.320的会议电视系统。其后又开发了在LAN上运行的H.323系列建议的会议电视系统，在B-ISDN/ATM上运行的H.310建议的会议电视系统及在PSTN上运行的基于H.324建议的会议电视系统。

由于H.320会议电视系统已占有很大的比例，如果将H.320系统引入到计算机网及B-ISDN(ATM)中，也能解决不少实际问题。为了将H.320引入到ATM网中，ITU-T又推出了H.321建议，该建议在H.320的设备外增加了一个ATM适配器，从而使H.320码流适配后可在ATM网中传输。类似地，为了将H.320码流引入到计算机LAN中去，制定了H.322建议，即增加了一个LAN适配器，将H.320码流适配后导入到计算机LAN中。上述六套H系列建议与网络之间的关系如图2所示。

综上所述，在图2所示H系列六套建议中，H.321及H.322两套建议实质上是将H.320建议的码流通过适配器重新组装为ATM网及LAN可接收的码流，起着网间适配的作用，本质上仍然是H.320码流。故在现有的通信网中传送多媒体信息的系统主要有四套。表2中列出了会议电视四套建议中视音频编码、数据传输、多路复用及通信控制等所遵循的国际标准。

表2 会议电视国际标准

会议电视终端是会议电视系统的主要组成部分之一，是用户端的数字通信设备。它将用户端输入的视音频信号及数据信号进行采集、压缩编码、多路复用及信道编码后传送到信道中去，同时将信道中传来的会议电视信号经信道解码、解复用、压缩解码后将视音频信号及数据信号在输出播放设备上显示出来。会议电视终端还必须将会议控制信号送到MCU及接收从MCU送来的控制信号，完成对本终端工作状态的控制。

如图3所示，会议电视终端主要完成四种功能。

摄像机输入视频信号，拾音器输入音频信号。若输入的是模拟信号，则必须经A/D变换成数字PCM视音频信号。对于视频信号，还必须转换为CIF或QCIF的格式。视音频输出设备分别为图像显示器与扬声器，输出的数字视音频信号还应经过D/A变换成模拟视音频信号。数据信号一般通过RS232接口输入与输出，数据设备可以是计算机或其他各种数据设备。

数字视音频信号的数据量均很大，在传输时必须进行压缩编码与解码。应用在会议电视中的编解码均应符合国际标准，如表2所示。