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　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，視頻處理技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)有了很大的發(fā)展，而通信網(wǎng)的巨大發(fā)展，也為視頻技術(shù)的高速發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇。在通信網(wǎng)中，無(wú)論是有線技術(shù)還是無(wú)線技術(shù)都在朝著寬帶化和IP化方向發(fā)展，而寬帶化的網(wǎng)絡(luò)最重要的特征就是能夠充分地支持多媒體業(yè)務(wù)，主要就是支持不同速率、不同質(zhì)量的視頻業(yè)務(wù)。而通信網(wǎng)協(xié)議IP化的發(fā)展，也對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的視頻應(yīng)用提出了新的要求。本文將從信源壓縮技術(shù)、多媒體系統(tǒng)通信協(xié)議、寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及多媒體運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)等方面探討視頻技術(shù)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

　　一、視頻信源壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)

　　在多媒體應(yīng)用中，視頻數(shù)據(jù)量方面可壓縮的信息量最多，而壓縮處理后的視頻質(zhì)量的高低是決定多媒體服務(wù)質(zhì)量好壞的主要因素，因此視頻技術(shù)是多媒體應(yīng)用的核心技術(shù)。在學(xué)術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域許多人都在致力于視頻壓縮技術(shù)的研究，并且制訂了幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，如：99vU-T H.261，H.263和ISO/IEC的 MPEG-1和MPEG-2。這些標(biāo)準(zhǔn)覆蓋了很大的視頻速率范圍和應(yīng)用領(lǐng)域，支持不同速率、不同的圖像質(zhì)量要求等條件的視頻業(yè)務(wù)，能夠滿(mǎn)足包括電視會(huì)議、視頻電子郵件、可視電話(huà)、廣播級(jí)視頻應(yīng)用等不同要求的服務(wù)。隨著視頻應(yīng)用需求的不斷發(fā)展，視頻壓縮技術(shù)也有了很大的提高，新出現(xiàn)的壓縮標(biāo)準(zhǔn)有了更高的壓縮效率（在相同的圖像質(zhì)量下需要更低的傳送碼率或在相同的傳輸速率提供質(zhì)量更好的圖像），同時(shí)支持不同的傳輸速率以適應(yīng)不同的傳送網(wǎng)絡(luò)。

　　在目前已經(jīng)大量應(yīng)用的壓縮標(biāo)準(zhǔn)中，MPEG-1和MPEG-2是面向廣播級(jí)或準(zhǔn)廣播級(jí)應(yīng)用的。MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)主要是為了視頻存貯媒體如VCD而制定，該標(biāo)準(zhǔn)能夠適應(yīng)變碼流的處理，其主要目的是在1～1.5Mbit/s的情況下，提供30幀CIF (352×288) VHS的質(zhì)量的圖像。MPEG-1 的實(shí)時(shí)編碼通常需要硬件才能完成，解碼可以用軟件來(lái)完成。MPEG-1 不能提供分級(jí)圖像編碼，也不能在丟包率高的情況下應(yīng)用。
　　
　　MPEG-2 標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展了MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)，能夠支持高分辯率圖像和聲音。目標(biāo)碼率是 在3～15Mbit/s傳輸速率條件下提供廣播級(jí)的圖像，而且能夠提供SNR、時(shí)間、空間三種分級(jí)編碼。該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于衛(wèi)星廣播時(shí)，在當(dāng)前的一個(gè)模擬信道中，不犧牲質(zhì)量的情況下能提供5路數(shù)字的編碼節(jié)目。
　　
　　H.261與H.263標(biāo)準(zhǔn)主要面向于低碼率的視頻應(yīng)用，如可視電話(huà)和會(huì)議電視。H.261是最早出現(xiàn)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，它的輸出碼率是64kbit/s的倍數(shù)。 H.261主要是為了ISDN的會(huì)議電視和可視電話(huà)的應(yīng)用。H.261所需要的計(jì)算量能夠顯著下降。這種算法通過(guò)均衡圖像質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)來(lái)優(yōu)化帶寬，所以圖像快速運(yùn)功時(shí)質(zhì)量會(huì)下降。H.261的輸出速率是恒定的，而圖像質(zhì)量非恒定。
　　
　　H.263是為了支持低速率的通信而制定的標(biāo)準(zhǔn)，但希望能夠適應(yīng)較大的動(dòng)態(tài)范圍，而不僅限于低碼率，而且能取代H.261。H.263能適應(yīng)誤碼率高的信道具備容錯(cuò)的能力。
　　
　　由于公用電話(huà)網(wǎng)(PSTN)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上的傳輸速率仍然很有限，而且誤碼率高，上述的標(biāo)準(zhǔn)不能滿(mǎn)足這類(lèi)高壓縮效率和強(qiáng)信道冗錯(cuò)能力的應(yīng)用要求。針對(duì)以上壓縮算法的不足，目前出現(xiàn)了一些新的壓縮標(biāo)準(zhǔn)，如H263+和MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)。H263+以及后來(lái)的H263++、H26L能很好地解決低碼率視頻應(yīng)用問(wèn)題，它們?cè)谔岣呔幋a壓縮效率的同時(shí)，提高碼流對(duì)高誤碼率信道的容錯(cuò)能力，而且都是通過(guò)選項(xiàng)（option）的形式提供的，方便靈活，且能夠兼容本標(biāo)準(zhǔn)的以前版本。H.263 VERSION 2 （或稱(chēng)H263+）是在H.263的基礎(chǔ)上以增加編碼的可選項(xiàng)的形式改進(jìn)的，在語(yǔ)法上與H.263兼容，但編碼效率有很大提高，適用范圍也更大。其主要的應(yīng)用方向仍是低碼流的視頻業(yè)務(wù)，用于PSTN以及無(wú)線接入的高誤碼比的通信環(huán)境，因此在H263+中既增加了一些改進(jìn)編碼效率的方法，同時(shí)也提高了抗誤碼性能的能力。由于實(shí)現(xiàn)成本較低，H263+標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)越來(lái)越多地被采用。
　　
　　MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)則是今后一段時(shí)間壓縮標(biāo)準(zhǔn)的主流。MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)既能夠支持碼率低于64kbit/s的視頻應(yīng)用，也能夠支持廣播級(jí)的視頻應(yīng)用。與其他壓縮標(biāo)準(zhǔn)相比，MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)在DCT的基礎(chǔ)上引入了圖像模型的概念從而具有更高的壓縮效率。MPEG-4的工作集中于發(fā)展MSDL (MPEG-4 Syntactic Description Language)語(yǔ)言。MSDL和Java的思想一樣，能夠通過(guò)下載功能模塊部分建立新編解碼器。

　　二、多媒體信息系統(tǒng)通信協(xié)議

　　目前使用最為廣泛且發(fā)展前景最好的多媒體業(yè)務(wù)主要是會(huì)議電視、遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、可視電話(huà)等業(yè)務(wù)，而實(shí)現(xiàn)這一系列業(yè)務(wù)的核心就是多媒體會(huì)議體系標(biāo)準(zhǔn)。99vU-T 的H系列標(biāo)準(zhǔn)是為多媒體會(huì)議而制訂的，其中包含了視頻編解碼，語(yǔ)音編解碼，復(fù)接/解復(fù)接等內(nèi)容。不同的標(biāo)準(zhǔn)組采用了相同的系統(tǒng)框架，其對(duì)應(yīng)的各部分內(nèi)容也基本相同，主要區(qū)別在于為了適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的包優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)接口的定義。目前主要的幾個(gè)協(xié)議組包括H.320 、H.324 和H.323。
　　
　　H.320是基于ISDN的視頻會(huì)議系統(tǒng)，是目前會(huì)議電視和可視電話(huà)主要采用的協(xié)議，也是應(yīng)用得比較廣泛和成功的協(xié)議組。 H.320規(guī)定了視頻和語(yǔ)音編解碼的標(biāo)準(zhǔn)、復(fù)接、解復(fù)接和控制一整套協(xié)議。其中有語(yǔ)音的編解碼的標(biāo)準(zhǔn)G.711、G.722、G.728、G.729，編碼速率8kbit/s～64kbit/s，不同的標(biāo)準(zhǔn)所提供的語(yǔ)音質(zhì)量不一樣。視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)有H.261、H.263、H.263+，其中復(fù)接采用定義到比特的H.221標(biāo)準(zhǔn)，控制部分采用H.242進(jìn)行終端之間的能力交互。由于ISDN協(xié)議是基于電路交換的，其優(yōu)點(diǎn)是能夠保證傳輸帶寬，從而充分保證視頻服務(wù)的實(shí)時(shí)性，使傳輸帶寬在目前實(shí)際應(yīng)用中具有更高的商業(yè)可操作性。
　　
　　H.324是基于PSTN的視頻會(huì)議系統(tǒng)，同樣也規(guī)定了視頻和語(yǔ)音編解碼的標(biāo)準(zhǔn)、復(fù)接、解復(fù)接和控制一整套協(xié)議。其中語(yǔ)音編解碼的標(biāo)準(zhǔn)有G.723.1、G.729等，視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)有H.261、H.263、H.263+，其中復(fù)接采用H.223，控制部分采用H.245。自從1996年就有了符合標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)，但是因?yàn)閭鬏斔俾屎艿�，視頻質(zhì)量比較差，因而沒(méi)有很大的發(fā)展。但第三代移動(dòng)通信可能采用H.324系統(tǒng)，這樣H.324系統(tǒng)將會(huì)有很大的發(fā)展。
　　
　　H.323是基于IP分組網(wǎng)的視頻會(huì)議系統(tǒng)，用于分組網(wǎng)絡(luò)，通常包頭是40字節(jié)，包大小是1500字節(jié)。能夠達(dá)到一個(gè)合理的開(kāi)銷(xiāo)和凈荷比。H.323中語(yǔ)音的編解碼的標(biāo)準(zhǔn)G.723.1、G.722、G.728、G.729傳輸速率達(dá)8kbit/s～64kbit/s。視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)有H.261、H.263、H.263+，其中復(fù)接采用H.225.0，控制采用H.245，其協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖1所示。由于IP協(xié)議不僅已經(jīng)統(tǒng)治了桌面和通信網(wǎng)絡(luò)的接入層，而且通信網(wǎng)絡(luò)的骨干層和匯聚層也越來(lái)越多使用IP協(xié)議，這使得H.323協(xié)議組有了非常旺盛的生命力。實(shí)際上，早期的IP電話(huà)系統(tǒng)就已經(jīng)使用了H.323協(xié)議組框架，由于IP協(xié)議是面向無(wú)連接的數(shù)據(jù)報(bào)通信，網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)在理論上都沒(méi)有保證，這增加了H.323在應(yīng)用中的復(fù)雜性，需要網(wǎng)絡(luò)提供商、視頻服務(wù)提供商密切地配合并采用更加合理的網(wǎng)絡(luò)資源分配方案。

　　三、寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展

　　近幾年來(lái)，寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有了很大的發(fā)展。對(duì)于視頻應(yīng)用來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展產(chǎn)生的影響主要在兩個(gè)方面：一是網(wǎng)絡(luò)（包括有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)）可以提供更高的接入帶寬，這為大規(guī)模開(kāi)展視頻服務(wù)奠定了基礎(chǔ)；二是針對(duì)視頻服務(wù)，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過(guò)程中，尤其是在IP網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過(guò)程中越來(lái)越強(qiáng)調(diào)QoS/CoS的概念，使商用化的多媒體應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。
　　
　　有線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展主要體現(xiàn)在接入帶寬的不斷提高，目前正逐漸成為主流以及有潛力成為未來(lái)主流的接入技術(shù)，它包括4個(gè)方面。
　　
　　1．ADSL是目前最令人注目的寬帶接入技術(shù),ADSL業(yè)務(wù)能力可提供的傳輸通道為非對(duì)稱(chēng)高速傳輸通道，ADSL可提供6～8Mbit/s的下行數(shù)據(jù)流，上行通信速率可以達(dá)到640kbit/s，同時(shí)可進(jìn)行PSTN上的模擬話(huà)音通信。由于寬帶多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展有一個(gè)過(guò)程，從近期的主要業(yè)務(wù)需求看，1.5Mbit/s的傳輸速率已可滿(mǎn)足，因此ADSL是目前寬帶接入的首選技術(shù)。
　　
　　2．光纖到小區(qū)結(jié)合樓內(nèi)綜合布線。隨著駐地網(wǎng)的開(kāi)放，目前很多新的電信運(yùn)營(yíng)商都將此方案作為進(jìn)入電信領(lǐng)域的首選。通過(guò)重新鋪設(shè)五類(lèi)線，用戶(hù)可以獲得10M甚至100M的接入帶寬，可以充分支持多媒體業(yè)務(wù)。該技術(shù)的缺點(diǎn)是將傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于工作環(huán)境參差不齊的小區(qū)和樓宇，運(yùn)行維護(hù)具有一定的難度，而且覆蓋范圍比較小。

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