3G網(wǎng)絡(luò )上的視頻應用

講授人：Terry Windeatt 2004/07/26

實(shí)施總述

　　在經(jīng)過(guò)了3年的期盼之后，等待終于結束了：第3代移動(dòng)通訊服務(wù)（3G）終于在英國開(kāi)始展開(kāi)了。在2003年的3月3日，和記電訊向全英國推出了名為"3"服務(wù)的市場(chǎng)推廣攻勢。在承諾提供一系列嶄新的諸如視頻呼叫、衛星定位和高速上網(wǎng)等的服務(wù)內容的同時(shí)，運營(yíng)商已經(jīng)為有史以來(lái)最具風(fēng)險性的一項投資的大肆宣傳，實(shí)質(zhì)性地做了一項值得眾人矚目和敬佩的工作。

　　本報告提供了有關(guān)在3G網(wǎng)絡(luò )的視頻性能背后技術(shù)和服務(wù)方面的深入論述，并以3G提供給移動(dòng)終端設備的數據性能為中心概要介紹3G的架構，同時(shí)也簡(jiǎn)述在英國的3G實(shí)施現狀。

　　"多媒體消息服務(wù)（MMS）"標準的審定，主要著(zhù)重對其視頻媒體能力和所要求的視頻編碼算法等方面評估。這些算法，如隨后介紹的H.263和MEPG-4將根據其在手持式終端上的移動(dòng)無(wú)線(xiàn)環(huán)境中的使用進(jìn)行比較。

　　現時(shí)3G網(wǎng)絡(luò )所提供視頻服務(wù)，以Sony Ericsson Z1010此種3G終端作為應用實(shí)施對象來(lái)進(jìn)行推介。這些服務(wù)包括視頻呼叫，視頻消息傳送和通過(guò)消息及流方式的內容分發(fā)。

　　在今后的應用中，將針對潛在的廣泛的可利用的移動(dòng)視頻服務(wù)而展開(kāi)。新產(chǎn)生的視頻編碼標準將與現有標準一同呈現在大眾面前供作比較。

一、 介紹

　　當前，移動(dòng)終端和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，給個(gè)人通訊提供一個(gè)新的方式。在現時(shí)可行的新服務(wù)和應用中，移動(dòng)視頻技術(shù)是最為吸引人的一種。它使得移動(dòng)用戶(hù)在分享他們的體驗、情感以及他們訪(fǎng)問(wèn)信息和娛樂(lè )內容的方式發(fā)生了巨大的變化。

　　第一波"實(shí)況"3G網(wǎng)絡(luò )所提供的視頻服務(wù)可分為如下三類(lèi)：呼叫，消息傳送和內容分發(fā)。基于傳統陸路通訊網(wǎng)絡(luò )的視頻呼叫未曾實(shí)現過(guò)，這部分歸咎于成本方面的問(wèn)題但主要還是由于視頻質(zhì)量偏低。3G網(wǎng)絡(luò )所提供的帶寬終于為視頻呼叫提供了一個(gè)適合的傳送媒體，而且，由于近期在視頻壓縮標準方面的進(jìn)步，所傳送圖象質(zhì)量也顯著(zhù)提高。

　　視頻消息傳送旨在建立在過(guò)往5年里文本式（SMS）消息傳送的爆炸性增長(cháng)的基礎上，使得用戶(hù)能創(chuàng )造及分享媒體內容。就如同新近在2.5G網(wǎng)絡(luò )上所實(shí)現的相片消息傳送一樣，視頻消息傳送是基于多媒體信息服務(wù)（MMS）標準的，它是一個(gè)由稱(chēng)為"第三代合作計劃（3GPP）"的組織所開(kāi)發(fā)的標準。

　　盡管"視頻消息傳送"主要還是限于用戶(hù)間的通訊，"視頻內容分發(fā)"則將由服務(wù)供應商發(fā)送給用戶(hù)。這種應用的可能范圍幾乎是無(wú)限的，如在英國，首個(gè)3G供應商"3"在初期提供的服務(wù)包括了ITN新聞公告板、英國超級足球聯(lián)賽精選以及電影發(fā)行時(shí)的介紹短片等。同時(shí)，這些信息是以視頻消息傳送的形式，下載（通過(guò)所謂的"推"或者"拉"的方法）到終端并由用戶(hù)在其方便的時(shí)候進(jìn)行回放的。在未來(lái)，服務(wù)供應商分發(fā)模式的發(fā)展趨勢將是在實(shí)況（例如突發(fā)性新聞）和離線(xiàn)內容（例如整部電影宣傳短片）上實(shí)現流式傳送的實(shí)時(shí)化。

　　雖然在成本和電池壽命上，仍然制約著(zhù)用戶(hù)從現有的移動(dòng)服務(wù)遷移到新的技術(shù)，但移動(dòng)終端技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)將高分辨率彩色屏幕和照相機結合于一體。

　　為3G服務(wù)所作出的等待是漫長(cháng)的，這部分要歸咎于為了保證相互兼容性和互可操作性所做出的涉及面廣泛的標準化工作。這些標準保證了在用戶(hù)體驗上的達到一個(gè)可以接受的水平，如果沒(méi)有它們，那么移動(dòng)通訊巨大的潛在能力將被拙劣的兼容性、不可靠的服務(wù)以及有限的漫游能力所阻礙。本報告將深入探討部分標準，這些標準對發(fā)送視頻服務(wù)到3G終端起到了一定的幫助。

二、 3G網(wǎng)絡(luò )概述

1. 什么是3G？
　　移動(dòng)通訊的集聚以及因特網(wǎng)一直領(lǐng)導一項稱(chēng)為第三代移動(dòng)服務(wù)的技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)旨在高速帶寬無(wú)線(xiàn)鏈路上實(shí)現基于IP（網(wǎng)際協(xié)議）的服務(wù)。在這技術(shù)之前，已經(jīng)在80年代出現了最初的第一代模擬移動(dòng)電話(huà)網(wǎng)以及在過(guò)去10年里爆炸性擴張的第二代數字GSM網(wǎng)絡(luò )。第三代（3G）服務(wù)不僅僅是提供移動(dòng)設備的Web快速接入，而且在通訊、信息訪(fǎng)問(wèn)、商業(yè)運作、學(xué)習和娛樂(lè )方面都采用煥然一新的方式。快速的數據速率與擴展多媒體和娛樂(lè )內容一道將以一種革命性的方式，增強移動(dòng)因特網(wǎng)的使用效能，而不象2G網(wǎng)絡(luò )時(shí)WAP技術(shù)所帶給人那樣的失望。

　　3G以WCDMA的形式推出寬帶無(wú)線(xiàn)通訊服務(wù)，這種形式理論上的訪(fǎng)問(wèn)速度達到了每秒2兆比特（2Mbits/s）。相比較今天的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )，3G顯著(zhù)提高了網(wǎng)絡(luò )的容量，這對于高度密集的區域來(lái)說(shuō)是相當需要的。這樣一來(lái)，運營(yíng)商可以給更多的用戶(hù)提供支持，同時(shí)提供更為豐富的服務(wù)。WCDMA同時(shí)還實(shí)現了對聲音、視頻和電郵等幾項數據服務(wù)的同步訪(fǎng)問(wèn)。

　　除了基于數據包的核心網(wǎng)絡(luò )和WCDMA無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )之外，3G技術(shù)還包括了許多2G系統的革新。一個(gè)典型的例子就是MMS服務(wù)，它使得豐富的多媒體信息交換成為可能。

2. 線(xiàn)路交換和數據包交換

　　在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )上有兩種數據通訊的方法。線(xiàn)路交換法包含了數據呼叫的建立，它類(lèi)似于建立一個(gè)語(yǔ)音呼叫，但數字數據而非語(yǔ)音的傳遞則除外。數據可以在呼叫正在進(jìn)行中時(shí)在呼叫線(xiàn)路上進(jìn)行傳送。另外的一個(gè)方法就是數據包交換。當移動(dòng)設備有一數據包需要傳送時(shí)，它將此數據包在沒(méi)有建立呼叫的情況下傳送到網(wǎng)絡(luò )上。由于無(wú)須建立呼叫，數據包交換方式有時(shí)被稱(chēng)為"總是在線(xiàn)"。有關(guān)2G（GSM）網(wǎng)絡(luò )上數據包服務(wù)的補充，常被稱(chēng)為2.5G（GSM-GPRS）。如果網(wǎng)絡(luò )是支持數據包交換并且提供了寬帶接入的，那它就被稱(chēng)為3G。

　　3G標準所要求的最低數據傳輸速率,在線(xiàn)路交換方式上為64Kbps，而在數據包交換方式上為144Kbps帶寬。

3. 3G在英國
　　2000年春季所進(jìn)行的20年期限3G許可牌照的拍賣(mài)，為英國政府獲得了多達222億英鎊的巨額收入，而第一個(gè)3G網(wǎng)絡(luò )才剛剛在英國推出。在為獲取許可而進(jìn)行的巨額投資以及建立新網(wǎng)絡(luò )所產(chǎn)生的巨額成本之下，移動(dòng)運營(yíng)商正為能從其投資中獲取回報而面臨前所未有的壓力。網(wǎng)絡(luò )的推出一次次地被推遲，而且直到現在仍然有四個(gè)獲得許可的運營(yíng)商仍然未有任何推出該網(wǎng)絡(luò )的跡象。

　　運營(yíng)商們傾向于等待，但同時(shí)他們也在為3G電話(huà)開(kāi)發(fā)出更多的應用程序，以此來(lái)幫助其獲得最大的回報。缺少賣(mài)點(diǎn)的產(chǎn)品自然難以吸引用戶(hù)從成熟的2G市場(chǎng)上遷徙到3G上，尤其是在手持設備和線(xiàn)路租用成本的增加更是致命的因素。3G的成功，必須依靠適路可銷(xiāo)的產(chǎn)品并結合優(yōu)秀的用戶(hù)體驗。而且，到現在也很難說(shuō)是否"3"能兌現其所承諾的。

三、3GPP MMS標準概述

1. 介紹
　　3GPP多媒體消息系統（MMS）標準的的主要目標是提供一個(gè)框架，以供進(jìn)行豐富媒體的消息交換，這類(lèi)似于在GSM網(wǎng)絡(luò )上流行的基于文本的SMS服務(wù)。和SMS一樣，MMS不是實(shí)時(shí)的，但卻已經(jīng)突破了其前者（僅支持最多160個(gè)字符的文本）的限制，它準許用戶(hù)深入使用從圖象到音頻、視頻等范圍廣泛的各種類(lèi)型媒體。MMS標準可以在WAP或者IP協(xié)議上實(shí)現消息的交換，同時(shí)也迎合了對未來(lái)各種新內容類(lèi)型的支持需要。3GPP并沒(méi)有對MMS服務(wù)本身進(jìn)行標準化，而是詳細闡明了MMS服務(wù)推行上服務(wù)能力特性的標準化集合。


　　本概述提供了有關(guān)MMS標準的簡(jiǎn)要介紹，主要針對視頻內容交換方面的內容。基本的MMS網(wǎng)絡(luò )架構如圖 1。

2. 所支持的媒體類(lèi)型
　　指定由MMS標準支持的媒體格式現行集合如表1所示。SMIL和XHTML標準用于定義在MMS消息里各種各樣的媒體組件的布局和行為。

媒體 格式
文本 純文本，純Unicode字符
語(yǔ)音 AMR和AMR-WB
聲頻 MPEG-4 AAC LC （LTP可選）
合成聲頻 SP-MIDI
靜態(tài)圖象 JPEG和JFIF
位圖圖象 GIF87a，GIF89a，PNG
視頻 （如下）
矢量圖形 SVG-Tiny

表1 MMS所支持的媒體格式

3. 所支持的視頻解碼器

　　考慮現有的一一系列視頻解碼器，對于移動(dòng)設備而言，要支持其中大部分的類(lèi)型是不切實(shí)際的。為了克服這一問(wèn)題并且減少移動(dòng)設備為支持視頻回放所需要的支持，MMS標準聲明只明確支持一種視頻解碼器，另外的2個(gè)作為候選支持。所列明的解碼器如表2所示。

視頻解碼器 需求性
H.263 Profile 0 Level 10 要求
H.263 Profile 3 Level 10 可選
MPEG-4 Visual Simple Profile Level 0 可選

表2 MMS所支持的視頻解碼器

4. 文件格式

　　MMS標準所指定的文件格式是3GGP文件格式，它帶有3GP的文件擴展名，并且是在ISO基礎上的媒體文件格式。一個(gè)3GP文件可以包含多種媒體類(lèi)型但最多僅支持一條視頻通道，一條音頻通道和一條文本通道。該中文件必須完全獨立封裝并且不包含文件外部的媒體引用。

　　這種文件格式可以用來(lái)發(fā)放采用MMS的媒體片段。為了對用戶(hù)在媒體方面的要求更予更好的回應，該文件格式支持累進(jìn)式的下載，這樣一來(lái)終端就可以在文件被完全下載前開(kāi)始回放。為了支持累進(jìn)式的下載方式，文件的創(chuàng )作必須遵循某些指引。首先，文件的開(kāi)頭必須放置會(huì )話(huà)信息，這樣一來(lái)終端才能判斷媒體的類(lèi)型。媒體通道必須插入到文件中，這樣一來(lái)客戶(hù)端才能輪流接收到每種媒體類(lèi)型。

5. 尋址
　　MMS標準要求以移動(dòng)用戶(hù)的電話(huà)號碼（MSISDN）或者電郵接收人（例如joebloggs@hotmail.com）為標識來(lái)發(fā)送消息。更而且，該標準詳細指定單一消息必須可以為多個(gè)接收人設定地址。這種可圈可點(diǎn)的增強特性使得SMS系統的單一移動(dòng)接收尋址相形見(jiàn)絀。

6. 發(fā)送
　　MMS標準訂明了可供消息提交和傳送的幾個(gè)不同的選擇。首先，用戶(hù)可以從他們的移動(dòng)終端上提交消息，這與現有的SMS服務(wù)是一樣的。另外的一個(gè)方式就是網(wǎng)絡(luò )能自動(dòng)地將消息"推"給接受人（例如由于新聞?dòng)嗛喎⻊?wù)的需要）或者從一個(gè)用戶(hù)所要求的終端上"拉"來(lái)消息（例如一個(gè)需要公司傳送財務(wù)報表的請求）。MMS標準提供了信息傳送上的存儲和轉發(fā)功能，而不僅僅是一種郵箱類(lèi)型的模式（電郵類(lèi)型）。

　　在其他各種服務(wù)當前正處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)（例如瀏覽Web），移動(dòng)終端必須能同時(shí)接收MMS的消息，并且必須能將消息發(fā)送進(jìn)行流式化。這樣一來(lái)，用戶(hù)能在消息完全下載到電話(huà)之前打開(kāi)并且查看它。

四、3G視頻標準

1. 介紹
　　3G網(wǎng)絡(luò )上用于視頻通訊的3GPP標準定義了使用于視頻消息傳送（參看3.3部分）和視頻呼叫的視頻解碼器。在交換線(xiàn)路上實(shí)行64kbps速率的實(shí)時(shí)呼叫時(shí)，H.263是推薦標準，如圖2所示。可選的其他視頻解碼器中，MPEG-4和H.261不是標準所要求的，但可作為可能的候選標準。


2. 用于視頻會(huì )議的H.261運動(dòng)視頻編碼
　　作為標準中的H.320組的視頻解碼器組件，ITU-T Recommendation H.261標準支持視頻會(huì )議應用方面的視頻編碼。H.261算法原先是作為在ISDN上的視頻會(huì )議和視頻電話(huà)所開(kāi)發(fā)的，提供數倍于64Kbps的數據傳輸速率。在以前，它設計用于雙路視頻通訊但僅停留再兩種固定圖象的解析方式，即公有媒介格式（CIF）和四分之一CIF格式。視頻信息以Y，Cr，&Cb組件表示，如表3所示。

解析方式 亮度（Y） Cr Cb 最大幀速率/秒
QCIF 176X144 88X72 88X72 29.97
CIF 352X288 176X144 176X144 29.97

表3 H.261所支持的分辨率

　　許多的H.261應用包含有在64Kbps或者128Kbps ISDN連接上的視頻通訊。在采用這些傳輸速率的情況下，需要較大的壓縮比率，通常選擇QCIF作為解析方式，在這種情況下，源幀率限制在約每秒10幀左右。H.261編碼算法是以離散余弦變換（DCT）壓縮方式和宏塊子圖象運動(dòng)補償幀間預測的方式的。當H.261此種解碼方式工作于128Kbps的速率或之下時(shí)，一個(gè)明顯的特征就是所解碼視頻訊號衰減，如果運動(dòng)突然增加的話(huà)圖象會(huì )被"分解"。由于3G網(wǎng)絡(luò )上可提供64Kbps的線(xiàn)路交換通道，很顯然，H.261標準以前是不適合的，這也促成了對H.263標準的開(kāi)發(fā)。

3. 用于低速率通訊的H.263視頻編碼
　　ITU-T H.263編碼算法是H.261的擴展。H.263描述了一種算法，有如H.261，該算法在宏塊結構上采用了DCT、運動(dòng)補償、可變長(cháng)編碼（VLC）和標量量子化等技術(shù)。該推薦標準在低速率的情況提供了更高質(zhì)量的視頻，這與H.261有如下幾方面的不同：

　　
  • 帶半象素預估的動(dòng)態(tài)補償（這與H.261中的全象素正好相反），產(chǎn)生了有所改善的動(dòng)態(tài)預估并減少了預測錯誤。

    • 　　
  • PB幀模式（可選）。兩個(gè)幀被編碼為一個(gè)單位：通過(guò)前后P幀的雙向預測，使得下一個(gè)P幀（從前一個(gè)P幀中預測到轉發(fā)）與B幀結合在一起。這種模式是基于使用在MPEG標準中B圖象的。

    • 　　
  • 重合塊運動(dòng)補償

    • 　　
  • 與先進(jìn)的預測模式配合實(shí)現無(wú)限制的運動(dòng)矢量作業(yè)，允許運動(dòng)矢量在圖象區域意外布點(diǎn)。


    • 　　總的看來(lái)，對于同等圖象尺寸和可覺(jué)察的圖象質(zhì)量來(lái)說(shuō)，H.263系統主要提供了比H.261高150%的性能上改進(jìn)。

    　　對于有限屏幕尺寸的移動(dòng)終端而言，H.263推薦標準最為顯著(zhù)的意義就是準許sub-QCIF(或者4CIF和16CIF)附加輸入解析方式。Sub-QCIF(SQCIF)圖象格式提供了128X96象素的亮度分辨率，這對于移動(dòng)終端上的視頻呼叫而言是相當足夠的了。

    　　指定用于3GPP標準的特性和層次關(guān)系到H.263標準的一個(gè)附件，該附件定義了一部分優(yōu)選的特性組合。表2中所列出的必選和可選的H.263信號編碼器，都共同采用同一層（10）但在特性方面則有所不同（0-要求；3-可選）。相關(guān)的描述可以在表4中查得。可選的第3個(gè)特性描述了一個(gè)采用H.363更多特性的、更為復雜的編碼解碼技術(shù)，該技術(shù)能對圖象質(zhì)量的改進(jìn)和減少移動(dòng)終端的速率起到一定作用，但這同時(shí)可能會(huì )消耗更多的電力并降低回放性能。

    H.263特性/層次 總結
    第10 層 - 支持QCIF和SQCIF解碼方式
      - 數據流達到了64Kbps
      - 幀速率最大可達15fps
    特性 0 基線(xiàn)特性
      有關(guān)H.263推薦標準（不帶可選特性）的基本操作
    特性 3 第2版本交互及流式無(wú)線(xiàn)特性
      基線(xiàn)特性再加上如下特性：
      - 高級INTRA編碼方式
      - 解鎖式過(guò)濾器
      - 切片式結構
      - 改良的量子化方式

    4. MPEG-4 Visual

    　　MPEG-4 Visual標準是全面的MPEG-4基于對象的媒體工具集的一個(gè)子集，主要針對一系列范圍廣泛應用的視頻編碼方式，包括移動(dòng)通訊。容錯性以及高效率的特點(diǎn)使得這種編碼方式尤其適合于3G的應用。

    　　MPEG-4 Visual以特性進(jìn)行組織并在這其中定義了不同的層次。特性定義了工具集的子集，而層次則關(guān)系到計算方面的復雜程度。在這些特性中，"簡(jiǎn)單可視化特性"提供了容錯（通過(guò)數據分割，RVLC，再同步標識和頭部擴展編碼等方式）和較低的復雜性，這對于諸如移動(dòng)終端等嵌入式應用程序而言是尤其重要的。MPEG-4允許不同的輸入格式，包括常見(jiàn)的QCIF和CIF解析方式。同時(shí)它在基線(xiàn)方便也與H.263相兼容。

    　　3GPP文件格式列明了對MPEG-4 Visual簡(jiǎn)單特性0層次的可選性支持。該特性被設計用來(lái)針對屏幕尺寸小、能耗低的無(wú)線(xiàn)嵌入式的應用。0層次有如同其他簡(jiǎn)單特性層的功能性但有著(zhù)如下的局限性：最大分辨率是QCIF，最大幀速率是15fps并且對象最多只有1個(gè)。

    五、3G上的視頻應用

    　　近來(lái)，英國的大眾人士已經(jīng)可以嘗試使用3G供應商（和記電訊3G，商標為"3"）首次提供的嶄新服務(wù)。雖然這些服務(wù)并不代表著(zhù)一種綜合或者成熟的視頻應用方面的選擇，但不管怎么樣他們還是提供了跨越不同機制的內容。這些應用的實(shí)例按照Sony Ericssond的第一款3G手機Z1010（即將面市）的具體情況總結如下。Z1010是一種雙模式手機，支持WCDMA（3G）和GSM-GPRS（2.5G）。它支持語(yǔ)音、線(xiàn)路交換數據和數據包交換數據等傳送方式。


    1. 呼叫
    　　可以證明，3G電話(huà)最具傳奇性、最可稱(chēng)得上賣(mài)點(diǎn)的就是它能實(shí)現兩路視頻呼叫的能力。視頻呼叫在兩個(gè)3G用戶(hù)間的64Kbps交換線(xiàn)路上實(shí)現。置于電話(huà)前面板頂部照相頭以15fps的速率捕獲SQCIF或QCIF格式的圖象。所獲取的視頻信息進(jìn)而使用H.263（0特性10層）進(jìn)行編碼并發(fā)送到其他用戶(hù)的屏幕上，反之亦然。

    　　Z1010提供了多達65536種顏色、176X220分辨率的屏幕，這樣在進(jìn)行視頻呼叫時(shí)其他信息可以同時(shí)顯示于屏幕上。基于TFT技術(shù)的屏幕還可以在較暗的環(huán)境中實(shí)現背光。多數的電話(huà)還可以選擇在屏幕中顯示一個(gè)更小的窗口，這樣一來(lái)，用戶(hù)既可以看到自己，也可以看到接收人的圖象了。

    　　當然，由于，由于用戶(hù)雙方都必須在同一個(gè)WCDMA發(fā)射器覆蓋范圍內，這種服務(wù)還是有著(zhù)局限性的。這是由于GSM-GPRS網(wǎng)絡(luò )無(wú)法提供供視頻呼叫的足夠的網(wǎng)絡(luò )帶寬。

    　　很明顯，視頻呼叫設備的硬件要求包括了照相機和大彩色屏幕等。實(shí)時(shí)視頻編碼解碼所需的能耗也是一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題。拋開(kāi)編碼器緩存因素不說(shuō)，由于數據是以流式進(jìn)行實(shí)況傳送的而非存儲后播放的，所以這種應用不需要終端上其他額外的存儲空間。

    2. 消息傳送
    　　除了現行的MMS照片消息傳送之外，3G網(wǎng)絡(luò )還可以用于將較短的視頻剪輯傳送到其他移動(dòng)用戶(hù)或其他因特網(wǎng)用戶(hù)。視頻剪輯的尺寸根據3GPP規范的定義，限制在100千字節下的SQCIF或QCIF分辨率模式。根據分辨率選擇的不同，可供發(fā)送的錄制時(shí)長(cháng)最大約為15秒。

    　　MMS標準允許所捕獲的視頻內容嵌入到小型的媒體演示中，可以包括聲音、圖象和文本等信息。隨后，它可以通過(guò)移動(dòng)終端或者電郵地址發(fā)送到任意數量的接收者那里。那些沒(méi)有適合電話(huà)可以接受信息的的接收著(zhù)將得到一個(gè)文本消息，告訴他們如何從MMS的Web門(mén)戶(hù)網(wǎng)站上檢索到MMS消息。設想一下有這樣一個(gè)用于創(chuàng )作MMS消息的移動(dòng)終端支持累進(jìn)式文件下載方式，那么接收者可以在消息完成全部下載前開(kāi)始查閱信息。

    　　MMS消息傳送預計會(huì )延續GSM電話(huà)上SMS系統那種廣受歡迎的局面，尤其是當越來(lái)越多人升級到帶相機的手機并能夠快速方便地創(chuàng )作他們自己的多媒體內容時(shí)。由于MMS視頻消息儲存方面存在的問(wèn)題，那些首先沾手這類(lèi)電話(huà)的人們，很可能會(huì )發(fā)現其本身內存空間的不足。其中的一個(gè)解決的方法（已經(jīng)由T-Mobile在2.5G網(wǎng)絡(luò )上實(shí)施）就是為服務(wù)訂戶(hù)們提供個(gè)人的遠程存儲空間，減少電話(huà)內存方面的壓力。同時(shí)可移動(dòng)存儲記憶槽的加入也將緩解內存問(wèn)題，諸如Sony的DUO記憶棒。

    3. 內容分發(fā)：消息傳送
    　　除了視頻呼叫和點(diǎn)到點(diǎn)視頻消息傳送之外，"3"的市場(chǎng)推廣活動(dòng)同時(shí)也著(zhù)重于為用戶(hù)提供多種多樣的內容。這些內容使用和MMS同樣的分發(fā)模式但可以讓用戶(hù)下載更大型的文件。這樣一來(lái)，將內容"推"給 大眾用戶(hù)就成為了可能。可以獲得的這些內容包括來(lái)自ITN的新聞公告板和英超聯(lián)賽精選等，而且幾乎每天都會(huì )陸續有新種類(lèi)的內容加入近來(lái)。

    　　圖4展示的是一個(gè)英超聯(lián)賽精選節目屏幕截圖。這個(gè)文件的擴展名是MP4，這正好于3GP是同樣的。（標準化文件擴展名）。


    　　再一次的，手機上有限的視頻存儲空間的問(wèn)題被凸顯了出來(lái)，尤其是對于尺寸較大的媒體文件來(lái)說(shuō)。

    4. 內容分發(fā)：流式發(fā)送
    　　在3G電話(huà)上所有傳送方式中，流式應用尚未得到充分的開(kāi)發(fā)，但同時(shí)也在未來(lái)也有著(zhù)最大增長(cháng)潛力。在"3"上面，唯一使用流式傳送是一個(gè)電影回顧門(mén)戶(hù)，該門(mén)戶(hù)允許用戶(hù)可以觀(guān)看一小段電影剪輯。但整部電影預告片仍無(wú)法實(shí)現流式化播放，即使終端設備上的屏幕尺寸是有限的。

    　　由于多數的移動(dòng)終端已經(jīng)配備和必要的解碼器和媒體播放器，真正的流式傳送將對其有著(zhù)數個(gè)要求。對于用戶(hù)或者網(wǎng)絡(luò )供應商而言，最大的限制是在過(guò)長(cháng)連接到流媒體時(shí)耗費的網(wǎng)絡(luò )資源，這方面顯得極其的昂貴。Z1010電話(huà)支持IP上的流式傳送，并使用"實(shí)時(shí)流式協(xié)議"（RTSP）。

    流式應用的增長(cháng)潛力可以從如下例子中看出：
    <　　li>樂(lè )電視 - 允許用戶(hù)多次收聽(tīng)音樂(lè )電視或者音頻唱片，這樣可以讓用戶(hù)選擇是否購買(mǎi)，還可供其選擇是以電子方式還是用郵寄方式來(lái)送交
    　　
  • 電視 - 錯過(guò)了你最喜歡的節目是嗎？看看或者聽(tīng)聽(tīng)一段5分鐘的精選視頻片段吧。

    • 　　
  • 體育報道 - 不能到現場(chǎng)觀(guān)看大型的重要賽事嗎？看看直播或者精選片段吧。

    • 　　
  • 旅游 - 一路上堵車(chē)嗎？調到當地的路邊照相機去查查合適的路線(xiàn)吧。


    • 　　當前只有在遠東地區（在那里3G的市場(chǎng)較為成熟些），上述的這些服務(wù)才可以看到。在韓國3G服務(wù)供應商將很可能會(huì )以流的方式實(shí)況傳送電視臺的節目到移動(dòng)終端上面了。

    六、移動(dòng)視頻的未來(lái)

    1. 新興標準：H.264/AVC
    　　在接下來(lái)的數年里，對于移動(dòng)通訊供應商最大的挑戰是如何跟上用戶(hù)對服務(wù)期望的腳步。移動(dòng)終端的改進(jìn)將體現為屏幕和照相機質(zhì)量在分辨率與對比度上的迅速提高。用戶(hù)理所當然地希望在硬件方面的進(jìn)步的同時(shí)，視頻呼叫的質(zhì)量也得到相應的提高，但考慮到可供帶寬的現實(shí)情況，唯一可以改進(jìn)的就是視頻編碼方面的算法了。

    　　H.264/AVC是ITU-T視頻編碼專(zhuān)家組（VCEG）和ISO/IEC運動(dòng)圖象專(zhuān)家組（MPEG）的現行視頻標準化項目。該項標準化的目標旨在開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)單直接的視頻編碼設計方案，這種設計方案帶有增強的壓縮性能并提供了適用于網(wǎng)絡(luò )的視頻表示方式，這主要用于解決兩路視頻電話(huà)和應用方面的存儲、廣播和流式化。H.264/AVC已經(jīng)在速率失真效率提供方面取得了明顯的進(jìn)步，它是在與現有的諸如MPEG-2視頻標準（注意3G的任何終端都沒(méi)有使用該解碼器）的比較中2個(gè)速率保存因素中一個(gè)。

    　　H264/AVC劃分為截然不同的兩個(gè)層，即網(wǎng)絡(luò )抽象層（NAL）和視頻編碼層（VCL）。NAL負責在數據傳輸的載體上、根據網(wǎng)絡(luò )特點(diǎn)以適當的方式對編碼數據進(jìn)行打包。VCL僅負責視頻數據的表示。這樣一來(lái)，NAL負責對底層網(wǎng)絡(luò )的維護并給VCL一個(gè)網(wǎng)絡(luò )獨立接口。

    　　對于易出錯誤的網(wǎng)絡(luò )而言，比較前一標準，H.264/AVC提供更好的容錯能力。它引入了"柔性宏塊排序（FMO）"和交錯的概念，這一方式允許在無(wú)光柵掃描排序的條件下實(shí)現宏塊傳送。"數據分割"則是標準所包含的另一個(gè)容錯機制。在底層網(wǎng)絡(luò )所提供的是不對等的錯誤保護條件下，這三個(gè)特性根據數據的優(yōu)先性的不同來(lái)減少視覺(jué)贗象的產(chǎn)生。另外的兩個(gè)特性，冗余切片和零碎宏塊則提供了針對預估間錯誤擴散的額外保護措施。

    　　即便在高速帶寬應用中已經(jīng)取得了巨大的改進(jìn)，但看來(lái)H.264/AVC標準同時(shí)也準備對現在3GPP標準中列明的視頻編碼技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。由于在壓縮算法方面涉及到增長(cháng)的復雜性，這將會(huì )在解碼器處理上產(chǎn)生巨大的成本。在嵌入式平臺（ARM922處理，運行頻率為200Mhz）上所最初加入的一個(gè)H.264/AVC解碼器，實(shí)現了在QCIF解析方式下25fps的幀率，這對未來(lái)的移動(dòng)應用起到了一定的鼓勵作用。

    　　在2003年的第二季度，這樣新的標準將被公開(kāi)，同時(shí)將如H.264和MPEG-4 AVC（同一標準）一樣為眾人所知。

    2. 未來(lái)的應用

    　　視頻服務(wù)在未來(lái)的應用潛力正于基于因特網(wǎng)的視頻服務(wù)一樣變得多樣化，尤其是對于處于3G技術(shù)核心的IP網(wǎng)絡(luò )而言更是如此。有關(guān)流式應用開(kāi)發(fā)的建議已經(jīng)在第5.4部分列出，當然還有可能包括如下的數種應用類(lèi)型。

    2.1 約會(huì )服務(wù)

    　　采用帶有照相機功能的電話(huà)進(jìn)行內容創(chuàng )作的所具備的簡(jiǎn)易性，已經(jīng)讓傳統的5線(xiàn)私人對話(huà)成為遙遠的過(guò)去。簡(jiǎn)短的視頻消息可以于個(gè)人的文本介紹以及相片一同上傳到服務(wù)供應商那里，這樣單身人士可以瀏覽相應的數據庫尋找潛在的對象。當他們找到適合的人選時(shí)，他們可以下載其"視頻人物"并決定是否于其聯(lián)系。

    2.2 居家監控
    　　與居所聯(lián)系的日益緊密（例如總是處在高速因特網(wǎng)上面）為流式監視圖象和視頻的應用提供了可能性，這樣以來(lái)居所所有者就可以遠離居所卻能對其進(jìn)行監視了。

    2.3 購物
    　　無(wú)論是衣物、汽車(chē)、休假目的地或者是電腦游戲，有機會(huì )能看到產(chǎn)品的視頻圖象對于購物者所具備的吸引力遠遠大于靜態(tài)的圖象。能在無(wú)須到商店就能看到一件衣服穿戴于身，這樣一來(lái)就可以大大節省精力和舟車(chē)勞頓的時(shí)間。以廣告模式而言，新產(chǎn)品的展示加上以通俗易懂的方式來(lái)指引用戶(hù)去購物，可能會(huì )產(chǎn)生非常有趣的結果來(lái)。

    七、結論

    　　在英國，3G網(wǎng)絡(luò )的到來(lái)所帶給客戶(hù)的，最起碼是一個(gè)建立在量多質(zhì)優(yōu)基礎上的視頻應用，盡管其價(jià)格不菲。即使在目前看來(lái)在內容的選擇上，在穩步增長(cháng)的同時(shí)還是相當有限的，但其所留給首次使用的用戶(hù)們的印象還是鼓舞人心的。修修補補的WCDMA網(wǎng)絡(luò )，對于其本身大部分已經(jīng)建成的設施來(lái)說(shuō)，無(wú)論是針對于呼叫還是下載等的視頻應用來(lái)說(shuō)，其用戶(hù)的增長(cháng)規模還是極其有限的。究其原因，主要是因為如果手持設備的用戶(hù)無(wú)法在其鄰近找到WCDMA的基站（所覆蓋的區域），那么也自然無(wú)法享受到視頻方面的服務(wù)，進(jìn)而，取而代之的是他們將不得不接入到2G或者2.5G的網(wǎng)絡(luò )。
    視頻服務(wù)使用得以增長(cháng)，前提條件是WCDMA基站的大規模建立。要吸引更多的服務(wù)訂戶(hù)，視頻方面的服務(wù)就必須迅速地多樣化，并且3G電話(huà)應該成為一個(gè)"必須"的設備而不是一種高級的玩具。手持設備目前存在的問(wèn)題是電池壽命短，但隨著(zhù)新產(chǎn)品的不斷涌現，其性能和視頻處理方面的能力將能得到相應的提高。

    　　由于3G電話(huà)和核心網(wǎng)絡(luò )基礎設施制造商等的多樣性，為了保證這些設備的互可操作性，有關(guān)標準化方面的問(wèn)題備受關(guān)注。在將來(lái)，H.264/AVC標準和3GPP標準的整合，相比較目前的編碼解碼方式而言，它將以一種"等位速率"的方式大幅度提升所有視頻應用的圖象質(zhì)量。實(shí)際上，H.267/AVC與3GPP標準任何一種形式的整合更多的是一種表面的而非實(shí)質(zhì)性的改變。為了將對標準所做的改變保持在最低限度，H.264/AVC編碼解碼標準更多的是作為一個(gè)可選的編解碼方式而非必選方式加入到主標準中。這樣一來(lái)現有的硬件設備也就不會(huì )因此被廢棄。

    　　移動(dòng)電話(huà)上的視頻服務(wù)經(jīng)常被描述為"殺手應用"，這是因為它們提供了最新穎和最具娛樂(lè )性的3G技術(shù)的應用，并且也最能吸引新的訂戶(hù)。運營(yíng)商們是否能在3G上取得成功還是一個(gè)未知數，但"3"在英國的運營(yíng)，肯定會(huì )是在眾多的制造商、投資商和消費者為了一個(gè)可以預測的將來(lái)而眾目睽睽下進(jìn)行的。

    八、多媒體技術(shù)縱覽

    　　在EEM.mms模塊上，由各位學(xué)者提供的研討會(huì )概述節選如下。

    1. 流式視頻

    　　因特網(wǎng)正日益成為豐富媒體內容的傳播媒介，尤其是在網(wǎng)絡(luò )帶寬和最終用戶(hù)接入速度提高的情況下更是如此。此類(lèi)媒體一最明顯的例子就是視頻，例如音樂(lè )錄影片，電影預告片或電視直播等。而所謂的"流式視頻"，就是一種無(wú)須下載整個(gè)文件就能播放實(shí)況或者離線(xiàn)視頻內容的技術(shù)。

    　　流式傳送的最基本概念是將每一軌道（視頻和音頻）交叉嵌入到數據流中，這樣一來(lái)，解碼器將以零碎的方式來(lái)接收用于重構原始發(fā)送內容中一小部分片段所需的全部信息。相比較之下，傳統的文件格式連接了不同的軌道，并且需要在回放前完全下載文件。為了克服數據包延遲變化和其他的網(wǎng)絡(luò )阻塞，流式傳送技術(shù)采用了流緩沖技術(shù)，以此來(lái)保證被解碼的視頻內容能經(jīng)常性地保持順暢，即便這將會(huì )造成在初始的播放中會(huì )有少許延遲。實(shí)時(shí)（或者接近實(shí)時(shí)）狀態(tài)下的視頻編碼方式，使得在網(wǎng)絡(luò )上進(jìn)行"實(shí)況"的流式傳送成為可能，例如BBC的News 24節目。

    　　對于流式傳送技術(shù)來(lái)說(shuō)，伸縮性是重要的，因為它將使得系統能在無(wú)須超過(guò)用戶(hù)連接限制的情況下，為其提供一個(gè)合適的帶寬流傳送。廣大的用戶(hù)也將能從中獲益，從無(wú)線(xiàn)移動(dòng)用戶(hù)到高速局域網(wǎng)用戶(hù)，都可根據可用帶寬來(lái)獲取合適的媒體傳送質(zhì)量。

    　　現存的還有一些相互競爭的流式傳送解決方案，主要的三大解決方案是Apple的QuickTime, Microsoft的Windows Media Server和Real Network Server。每一種解決方案都為各種的IP流式協(xié)議的媒體傳送提供了支持，但壓縮算法的限制性許可措施使得他們的互可兼容性受到了制約。3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的到來(lái)，將很可能出現對這些競爭性的標準的一個(gè)革新，這是由于移動(dòng)設備因為其有限的尺寸和運算能力的原因，只能支持流式協(xié)議的一小個(gè)子集。

    2. 顯示技術(shù)

    　　許多年以來(lái)，可視化顯示一直是人機溝通的一種基本方法，尤其是在圖形用戶(hù)界面（GUI）的出現后更是如此。在我們的現代生活中，我們總是被家里、辦公室里、機場(chǎng)中或旅行轉車(chē)站的計算機顯示器所圍繞著(zhù)，或者是諸如膝上電腦和掌上電腦等的移動(dòng)設備所包圍著(zhù)。

    　　多年來(lái)用于顯示的主流技術(shù)一直是陰極射線(xiàn)顯象管（CRT）。技術(shù)的充分進(jìn)步和全球化的銷(xiāo)售，已經(jīng)使得其成本在穩步下降，而顯示的尺寸和質(zhì)量則相應提高。但是，CRT顯示器的能耗高，不易攜帶，用戶(hù)如果長(cháng)時(shí)間使用易于造成眼部疲勞（由于屏幕閃爍）。

    　　近年來(lái)所開(kāi)發(fā)出的液晶顯示技術(shù)（LCD）已經(jīng)開(kāi)始形成規模，足以取代已經(jīng)老化的CRT技術(shù)。LCD顯示屏能耗很低，重量輕且體積緊湊，并且不易抖動(dòng)和閃爍。研究表明，LCD較CRT能大大減少眼部緊張。早期的LCD由于不均一的亮度而造成了有限的視覺(jué)角度；新的顯示屏則較少存在此問(wèn)題。生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)和銷(xiāo)售量的增長(cháng)已經(jīng)使得LCD的價(jià)格大幅下降，這使得它能在移動(dòng)電話(huà)、數碼照相機和移動(dòng)計算方面的應用得以大規模采用。而在大型屏幕尺寸方面，在筆者撰寫(xiě)本文的時(shí)候，LCD相比較CRT還是相當的昂貴的。

    　　最新的能得以大規模市場(chǎng)化的顯示技術(shù)是等離子屏幕，它主要在大尺寸屏幕上與LCD相競爭（例如28英寸）。到了2010年，采用與"3D眼鏡電影術(shù)"相同原理的3D顯示屏預計將進(jìn)入市場(chǎng)，應用到諸如電影院、視頻游戲、虛擬現實(shí)和視頻會(huì )議等領(lǐng)域上。

    3. 運動(dòng)預估技術(shù)的應用
    　　對于連續視頻幀的時(shí)間關(guān)系的分析稱(chēng)為運動(dòng)預估技術(shù)。現存有多種的分析方法可供使用，例如"塊匹配"，" 傅立葉技術(shù)"和"特征抽取"等方法。運動(dòng)預估技術(shù)可以用來(lái)改善視頻編碼算法，并對典型視頻序列中的連續幀之間關(guān)系進(jìn)行利用，以此來(lái)減少相鄰幀相似信息的重新傳送。所有的MPEG格式和許多的ITU-T標準（例如H.261和H.263）都使用著(zhù)運動(dòng)預估技術(shù)的一兩種形式。

    　　運動(dòng)預估技術(shù)的運用已經(jīng)不僅僅是在視頻壓縮技術(shù)方面。在電視技術(shù)方面，運動(dòng)預估技術(shù)可以用來(lái)對攝象機的移動(dòng)（例如鏡頭的搖動(dòng)）所造成的圖象不穩定進(jìn)行彌補并且能使得圖象在平面上的重疊（例如在球場(chǎng)上草地上顯示出足球俱樂(lè )部的標志）。

    　　在娛樂(lè )業(yè)，運動(dòng)預估技術(shù)可能已經(jīng)在諸如面部表情識別等這些領(lǐng)域得到了應用。它在數字化汽車(chē)后視鏡方面的使用能根除后視盲點(diǎn)的問(wèn)題，同樣也能對可能與其他車(chē)輛產(chǎn)生的碰撞提出警告。軍事方面的應用包括了使用熱視或者夜視技術(shù)來(lái)識別運動(dòng)，或者對諸如導彈等軍火的跟蹤。

    4. 圖形加速的發(fā)展趨勢

    　　現代的計算機正日益依賴(lài)圖形加速技術(shù)來(lái)實(shí)時(shí)的、以現實(shí)情況下可利用的幀率來(lái)發(fā)送豐富的媒體內容。尤其是現今的游戲，如果沒(méi)有高度復雜的設備來(lái)生成輸出顯示，那么就根本無(wú)法運行。幾乎所有的現代計算機都采用協(xié)處理器來(lái)處理圖象的生成，該處理器被稱(chēng)為圖形處理單位（GPU），它與CPU同步工作。

    　　GPU提供了在處理矢量、3D和材質(zhì)映射操作時(shí)的優(yōu)化指令集，使得現實(shí)場(chǎng)景能得以重建、活動(dòng)化并獨立于CPU的實(shí)時(shí)導航。針對優(yōu)化的軟硬件解決方案，現存有多項不同的標準，例如OpenGL和DirectX，并且在市場(chǎng)的競爭明顯，這方面的主導者是NVIDEA和ATI公司。

    　　通過(guò)高級圖形接口（AGP）連接的最新圖象技術(shù)，為CPU和RAM提供了一個(gè)快速和寬闊的總線(xiàn)。圖形加速器的進(jìn)步所面臨的挑戰包括不斷增長(cháng)的AGP總線(xiàn)吞吐量和逐步減少延遲等問(wèn)題。

    5. 光纖
    　　如果沒(méi)有光纖，就沒(méi)有現代通訊。光纖依賴(lài)其完全的內部反射來(lái)保證光訊號不會(huì )因為調制訊號端到端的傳遞而從玻璃芯部中喪失。相比較通過(guò)通過(guò)銅進(jìn)行電訊號傳送，光纖減少了損耗和噪音。配合高頻載波的話(huà)，光纖能提供更多的帶寬。

    　　載光的芯部由硅二氧化物制成，并使用鍺或鉛基合成物做保護。多模光纖芯部直徑約50-85μm，由于其較大的散射特性，其有效傳送距離相當有限。單模光纖越為10μm，由于其散射性較小，故而傳輸距離較大。

    　　光纖的應用并不僅僅是在通訊方面。一個(gè)非常重要的應用是在醫療內窺手術(shù)方面，光纖被用于在人體內傳送光以便對手術(shù)區域照明。它們也少量用在樓宇照明和游泳池中。

    　　現代的光纖發(fā)展包括了"實(shí)波減少散射斜面"（RS）光纖，它提供了更大的數據帶寬。

    6.虛擬現實(shí)（VR）
    　　虛擬現實(shí)系統可以被定義為第一人模擬環(huán)境，人在其中駕御著(zhù)環(huán)境，與其交互并無(wú)法區分模擬與現實(shí)。

    　　VR系統有多種分類(lèi)，按其模擬機制進(jìn)行區分。浸入式VR是指用戶(hù)的視覺(jué)角度是在模擬環(huán)境中的，例如置頭顯示器（HMD）或者模擬環(huán)境被投射到房間的墻面上等。非浸入式VR則被定義在圖形工作站上所顯示的虛擬環(huán)境。而對于混合式VR來(lái)說(shuō)，則是指將虛擬圖象疊合到真實(shí)世界的景象的一種方法（例如戰斗機駕駛員的HMD）。

    　　VR系統的性能如何，通常采用"每秒最多多邊形"和"幀率"等方式來(lái)衡量。而諸如紋理映射、反鋸齒、Z緩沖法等則在所需場(chǎng)景的高質(zhì)量重建方面有所幫助。人與環(huán)境的交互，可以通過(guò)在結合3維音效的同時(shí)，采用觸摸和按壓反饋作用器來(lái)得以增強現實(shí)感，但這方面也存在諸如用戶(hù)的安全性和舒適性等問(wèn)題。

    　　虛擬現實(shí)在娛樂(lè )、醫療和軍事訓練等方面有著(zhù)廣泛的應用。尤其是在利用飛行模擬器來(lái)訓練戰斗機駕駛員和商業(yè)航空駕駛員方面，可以利用其來(lái)安全地訓練緊急著(zhù)陸。

    翻譯：廣州富年電子科技有限公司 姚薇 校對：潘勇強

    廣州富年電子公司供稿 CTI論壇編輯


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