視頻技術(shù)的最新發(fā)展
2003/10/27
動(dòng)態(tài)圖像傳輸在電信領(lǐng)域被稱(chēng)為視頻業(yè)務(wù)或視訊業(yè)務(wù)，在計算機界常常稱(chēng)為多媒體通信、流媒體通信等。視頻通信技術(shù)是實(shí)現和完成視頻業(yè)務(wù)的主要技術(shù)，本文從信源和信道角度，來(lái)闡述其最新發(fā)展。
視頻編碼壓縮方面
ISO/IEC的標準主要制定了MPEG系列標準，最新發(fā)展是MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21。MPEG-4目前已應用于Internet，并開(kāi)始支持目前標準尚未全面支持的那些應用，例如移動(dòng)通信和個(gè)人通信中的聲像業(yè)務(wù)，以及各種基于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境的手持式電子產(chǎn)品。今后MPEG-4可能應用于多媒體電腦、掌上電腦、網(wǎng)絡(luò )電視、遠程視頻監控、視頻會(huì )議和可視電話(huà)等。MPEG-7并不兼容以前的標準，而是以前標準的擴展和延伸，主要描述各種類(lèi)型的視聽(tīng)材料，如靜止圖像、圖形、3D模型、音頻、視頻等，以及關(guān)于這些視聽(tīng)材料在一個(gè)多媒體表達中是如何結合的等信息。MPEG-21的目標是定義一個(gè)交互式多媒體框架，跨越大范圍內不同的網(wǎng)絡(luò )和設備，使用戶(hù)能夠透明地使用多媒體資源，存取、使用并交互多媒體對象，實(shí)現多種業(yè)務(wù)模型，包括在價(jià)值鏈中對版權和支付交易的自動(dòng)管理，以及對內容使用者隱私的尊重等等。
ITU-T的標準已頒發(fā)的視頻壓縮標準有H.261、H.262、H.263。與之相關(guān)的會(huì )議電視標準分別有：基于電路交換網(wǎng)絡(luò )H320、基于有QoS的分組交換網(wǎng)絡(luò )H.322、基于IP網(wǎng)絡(luò )的H.323v1～H.323v4、基于PSTN模擬電話(huà)網(wǎng)的H.324、H.320系統通過(guò)適配進(jìn)入ATM網(wǎng)絡(luò )的技術(shù)標準H.321以及基于A(yíng)TM網(wǎng)絡(luò )的H.310標準。
目前正在制定H.264標準是ITU-T的VCEG（視頻編碼專(zhuān)家組）和ISO/IEC的MPEG（活動(dòng)圖像編碼專(zhuān)家組）的聯(lián)合視頻組（JVT：Joint Video Team）開(kāi)發(fā)的標準。在相同的重建圖像質(zhì)量下，H.264能夠比H.263節約50％左右的碼率。H.264雖至今尚未通過(guò)標準，但因其更高的壓縮比、更好的IP和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )信道適應性，必將在數字視頻通信或存儲領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應用。同時(shí)也要注意，H.264獲得優(yōu)越性能的代價(jià)是計算復雜度的增加，據估計，編碼的計算復雜度大約相當于H.263的三倍，解碼復雜度大約相當于H.263的兩倍。
網(wǎng)絡(luò )傳輸技術(shù)方面
對于視頻業(yè)務(wù)應用而言，主要是寬帶網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。寬帶網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的最新發(fā)展有以下幾個(gè)方面：
利用電話(huà)線(xiàn)傳輸視頻信息。利用電話(huà)線(xiàn)傳輸視頻信息主要是各種數字用戶(hù)線(xiàn)路xDSL技術(shù)。ADSL的關(guān)鍵技術(shù)在于高速信道的調制技術(shù)，可選用的調制技術(shù)有三種：正交幅度調制（QAM）、無(wú)載波幅度相位調制（CAP）和離散多頻（DMT）調制。目前已經(jīng)發(fā)展到第二代ADSL，其技術(shù)標準G.992.3 (ADSL2)和G.992.4 (Splitterless ADSL2)已經(jīng)獲得通過(guò)。此建議規定的第二代ADSL至少支持下行8Mb/s、上行800kb/s凈數據速率，支持Data+POTS、Data+ISDN、Voice over Data三種應用環(huán)境，可支持STM、ATM、PTM三種傳送模式，具有多延遲通道、多承載信道，具備快速初始化、無(wú)縫速率適配等能力。在A(yíng)DSL2(G.992.3)的基礎上，又提出了ADSL+，目前正在研究之中。
相比而言，VDSL能夠提供更高的傳輸速率。VDSL的線(xiàn)路編碼(調制技術(shù))有兩種：QAM(正交幅度調制)和DMT(離散多音頻)。VDSL的傳送模式包括ATM、PTM(分組傳送模式)、STM(同步傳送模式)三種。
為規范和推動(dòng)VDSL技術(shù)在我國的應用和推廣，傳送網(wǎng)與接入網(wǎng)標準組于2002年初開(kāi)始研究制訂我國VDSL的行業(yè)標準。目前，此標準已經(jīng)完成并于2002年底發(fā)布。
利用自由空間光通信(FSO) 傳輸視頻信息。目前，能傳輸視頻業(yè)務(wù)的寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)有多種，如VSAT寬帶衛星廣域接入、以IEEE 802.16為代表的寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統（BWA，包括MMDS、LMDS）、中距離的無(wú)線(xiàn)本地環(huán)路技術(shù)、以IEEE802.11系列和HiperLAN為代表的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)接入、以IEEE 802.15無(wú)線(xiàn)個(gè)人域網(wǎng)WPAN，包括藍牙、紅外、超寬頻以及HomeRF為代表的短距離無(wú)線(xiàn)互連技術(shù)。最近，作為一種解決“最后一公里”瓶頸的解決方案，自由空間光通信（Free Space Optical Communication）技術(shù)也浮出水面。
自由空間光通信是光纖通信與無(wú)線(xiàn)通信相結合后的創(chuàng )新產(chǎn)物，它以大氣為媒質(zhì)，通過(guò)激光或光脈沖來(lái)傳送數據信號。FSO網(wǎng)絡(luò )有點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)和網(wǎng)狀三種組網(wǎng)方式。目前，當采用點(diǎn)到點(diǎn)的組網(wǎng)方式，傳輸距離在2～4公里之間時(shí)，FSO能支持155Mbps～10Gbps的傳輸速率；當采用點(diǎn)到多點(diǎn)的組網(wǎng)方式，傳輸距離為1～2公里時(shí)，FSO同樣能支持155Mbps～10Gbps的傳輸速率；當采用網(wǎng)狀的組網(wǎng)方式時(shí)，傳輸距離為200～400米時(shí)，FSO支持622Mbps的傳輸速率。其缺點(diǎn)是傳輸質(zhì)量受飛物遮擋、大氣環(huán)境等影響。FSO主要用于無(wú)線(xiàn)寬帶接入，還可作為光纖通信系統的備份、城域網(wǎng)的擴展，FSO還非常適用于企業(yè)網(wǎng)、校園網(wǎng)等局域網(wǎng)，實(shí)現各局域網(wǎng)網(wǎng)段之間的互聯(lián)。
采用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )（PON）傳輸視頻信息。PON技術(shù)是實(shí)現FTTx最理想的寬帶接入方式。PON包括ATM-PON（APON）和Ethernet-PON（EPON）兩種形式。ATM-PON代表了寬帶接入技術(shù)的最新發(fā)展方向，被認為是實(shí)現FTTB/C 和FTTH的一種較好方法，并可以實(shí)現寬帶數據業(yè)務(wù)與CATV業(yè)務(wù)的共網(wǎng)傳送。EPON不僅能綜合現有的有線(xiàn)電視、數據和話(huà)音業(yè)務(wù)，還能兼容未來(lái)業(yè)務(wù)如數字電視、VoIP、電視會(huì )議和VOD等等，實(shí)現綜合業(yè)務(wù)接入。隨著(zhù)多協(xié)議標簽交換（MPLS）等新的IP服務(wù)質(zhì)量（QoS）技術(shù)的采用，高層協(xié)議與EPON MAC協(xié)議相配合，EPON已完全可能以相對較低的成本提供足夠的QoS保證。加之EPON的價(jià)格優(yōu)勢明顯，因而被認為是解決電信接入瓶頸問(wèn)題，最終實(shí)現光纖到家的優(yōu)秀過(guò)渡方案。
采用Fibre Channel技術(shù)傳輸視頻信息。Fibre Channel技術(shù)的最大特點(diǎn)是將網(wǎng)絡(luò )和設備的通信協(xié)議與傳輸物理介質(zhì)隔離開(kāi)，這樣多種協(xié)議可在同一個(gè)物理連接上同時(shí)傳送。FC傳輸速度快，它可以提供接近于設備處理速度的吞吐量，提供從266Mbps到4Gbps的傳輸帶寬，支持超過(guò)10公里的傳輸距離；FC是一種通用傳輸機制，支持HIPPI、IPI、SCSI、IP、ATM等多種高級協(xié)議。FC技術(shù)對于視頻圖像和海量數據的存儲及傳輸極為理想，能提供實(shí)時(shí)的廣播級視音頻數據訪(fǎng)問(wèn)能力，現已成為視頻傳輸與存儲領(lǐng)域具有強大生命力的新技術(shù)。目前，FC技術(shù)已被許多計算機廠(chǎng)家推薦為電視節目制作設備的數據存儲連接標準，同時(shí)得到了諸多生產(chǎn)廠(chǎng)商的廣泛支持。
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