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多媒體調(diào)度終端的整機電路分為采集單元、顯示單元、語音單元、網(wǎng)絡單元和電源單元五部分,采集單元用于音視頻信號的采集、數(shù)字化壓縮編碼,包括攝像頭、視頻采集板和數(shù)字圖像編碼板等電路和器件;顯示單元用于視頻信號的還原和顯示,包括LCD顯示屏、顯示板、數(shù)字圖像解碼板等電路和器件;語音單元用于雙向和多方通話,包括語音板、咪頭、揚聲器、手柄、鍵盤等話機電路和器件;網(wǎng)絡單元包含1個以太網(wǎng)交換機,以及1個外部網(wǎng)口和2個內(nèi)部網(wǎng)口,工作在全雙工方式,能同時連通多對端口,使每一對相互通信的端口都能象獨占通信媒體那樣無沖突地傳輸數(shù)據(jù);電源單元用于向各單元電路分配電源,包括電源分配、電源控制等電路。
語音信息經(jīng)語音單元抽樣、量化、編碼后,通過電話線傳送到數(shù)字程控交換機,同時送到數(shù)字圖像編碼板?,F(xiàn)場視頻信息由攝像頭采集,與語音信息一同經(jīng)數(shù)字化壓縮編碼后,通過網(wǎng)絡接口以IP包形式傳送到調(diào)度中心的視頻服務器。在反方向,來自視頻服務器的IP包經(jīng)網(wǎng)絡接口送至數(shù)字圖像解碼板進行解壓縮,變成模擬視頻信號后,再送到LCD顯示屏進行圖像顯示。由此可以實現(xiàn)點對點視頻通話、點對點監(jiān)控、多組多點視頻會議等功能。
在多媒體調(diào)度系統(tǒng)中,語音信號與視頻信號是分離的,走不同的通道。語音信號走電話線,進入調(diào)度指揮系統(tǒng)的電話交換主機,在電話交換主機內(nèi)進行語音交換和多方會議的混音;視頻和數(shù)據(jù)信號走IP網(wǎng)絡,在多媒體調(diào)度系統(tǒng)的視頻服務器中進行數(shù)據(jù)交換。另外,在多媒體調(diào)度終端內(nèi),語音和視頻信號是同時壓縮和編碼的,編碼后的數(shù)據(jù)在視頻服務器內(nèi)可進行錄音錄像。這種方式是多媒體調(diào)度系統(tǒng)和本終端的重要特點,它既保證了多媒體調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)語音的質(zhì)量和連續(xù)性,又保證了視頻流和傳感器數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)傳輸。
網(wǎng)絡層采用IP協(xié)議,負責兩個終端之間的數(shù)據(jù)傳輸,由于采用無連接的數(shù)據(jù)包,網(wǎng)絡將根據(jù)IP地址把數(shù)據(jù)送到對方,但不保證傳輸?shù)臏蚀_性。
在IP上層的傳輸控制協(xié)議TCP能保證數(shù)據(jù)可靠傳送,發(fā)現(xiàn)誤碼就重新發(fā)送,因此,對誤碼率要求高的數(shù)據(jù)傳送可以采用TCP協(xié)議,但在實時性要求較高的應用場合,則不適用;此時,應使用用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP。UDP采取了無連接傳輸方式,它的協(xié)議簡單,可以用于音視頻的實時信息流。因為較少的等待時間對實時信息傳輸而言,比誤碼糾正更為重要,因此,傳輸時如果有誤碼,則把該包丟掉,對實時音視頻而言,丟掉少量帶有錯誤的信息包并不影響視聽的效果;另外,每個UDP包均加上一個包含時標和序號的報頭,在接收端配以適當?shù)木彌_,那么它就可以利用時標和序號信息“復原、再生”數(shù)據(jù)包,記錄失序包,同步語音、圖像和數(shù)據(jù),從而改善接收端連續(xù)重放效果。
實時傳輸協(xié)議RTP在UTP的上層,相當于會話層,提供同步和排序服務,對網(wǎng)絡的帶寬、時延、差錯有一定的自適應性,其數(shù)據(jù)包頭中包含一些控制信息,以保證實時的數(shù)據(jù)傳送。
RTP上面的實時控制協(xié)議RTCP主要用于監(jiān)視帶寬和延時,它定期將包含服務質(zhì)量信息的控制信息包分發(fā)給所有通信節(jié)點。一旦所傳送的多媒體信息流的帶寬發(fā)生變化,接收端立即通知發(fā)送端,改變識別碼和編碼參數(shù)。
視頻信息的編解碼采用H.264標準。H.264是一種高性能的視頻編解碼技術(shù),其編碼算法具有非常高的編碼效率,在相同圖像質(zhì)量條件下,能夠比H.263/MPEG-2節(jié)約50%左右的碼率,并且能夠在低碼率情況下提供連續(xù)、流暢的高質(zhì)量圖像;此外,網(wǎng)絡適應性強,可在不同網(wǎng)絡上傳輸。H.264的編解碼流程主要包括5個部分:幀間和幀內(nèi)預測、變換和反變換、量化和反量化、環(huán)路濾波、熵編碼。
多媒體調(diào)度終端中采用的關鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在數(shù)字圖像編碼板和解碼板上。數(shù)字圖像編碼板的電路原理如圖2所示,其中包括數(shù)字信號處理器、視頻解碼器、音頻解碼器、以太網(wǎng)控制器、網(wǎng)絡隔離變壓器、FLASH存儲器、DRAM存儲器、開關型穩(wěn)壓電源等;數(shù)字圖像解碼板的電路原理基本同圖2所示,只是其中沒有音頻解碼器,而且視頻解碼器替換為視頻編碼器(SAA7121)。下面重點介紹數(shù)字圖像編碼板電路。