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可視電話系統(tǒng)
可視電話業(yè)務(wù)是一種集圖像、話音于一體的多媒體通信業(yè)務(wù),它是利用電話線路實(shí)時(shí)傳送人的語音和圖像的一種通信方式。通過可視電話可以實(shí)現(xiàn)人們面對面的實(shí)時(shí)溝通,即通話雙方在通話過程中能夠互相看到對方場景。拿起電話機(jī),看著熒光屏,可立即和千里之外的朋友交談,不僅可以聞其聲,更可觀其人,明顯加強(qiáng)了通信效果。電視電話系統(tǒng)中的攝像機(jī)不但可以攝取談話人的面貌,而且可拍攝實(shí)物、表格及文檔傳送給對方,雙方可同時(shí)在熒光屏上進(jìn)行討論、修改及定稿。近年來已在遠(yuǎn)程會議、遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療等方面得到了快速的發(fā)展。
可視電話還可以加入錄像設(shè)備,就像錄音電
2、話一樣,把圖像錄制下來,以便保留。目前,可視電話產(chǎn)品主要有兩種類型,一類是以個(gè)人電腦為核心的可視電話,除電腦外還配置有攝像機(jī))、麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器等輸入輸出設(shè)備;另一類是專用可視電話設(shè)備,它能像普通電話一樣,直接接入家用電話線進(jìn)行可視通話。由于普通電話線普及率很高,因此在公用電話網(wǎng)上工作的可視電話最具發(fā)展?jié)摿Α?
可視電話按傳輸信道來分主要有三種類型:在模擬電話網(wǎng)、ISDN網(wǎng)上以及IP網(wǎng)上工作的可視電話:
(1 ) 基于模擬電話網(wǎng)的可視電話
從傳輸線路上看,PSTN已經(jīng)在中國發(fā)展了幾十年,是覆蓋最廣、最為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的通信網(wǎng)。一部PSTN的可視電話終端的價(jià)格約為4000元左右,但是使用時(shí)卻只需
3、支付普通電話的費(fèi)用。由于PSTN的傳輸帶
寬較窄,因此PSTN的傳輸受到很大的限制,而且PSTN模擬線路的誤碼率比ISDN數(shù)字線路誤碼率高,這就對基于PSTN的可視電話終端提出了較高的要求。對于可視電話這種對稱式的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù),在線路較好的情況一下,調(diào)制解調(diào)器的傳輸速率能達(dá)到最快33.6kbit/s。測時(shí)在傳輸彩色視頻信號時(shí),對圖像的壓縮算法要求很高,就目前基于離散余弦變換和H.263標(biāo)準(zhǔn)算法而言,很難達(dá)到每秒25幀左右的流暢的傳輸速率,全屏顯示的圖像質(zhì)量是能夠讓人接收的,而增大傳輸?shù)膸剩溜@示的圖像會產(chǎn)生失真和解碼的馬賽克現(xiàn)象。在實(shí)際電路上的圖像效果會比實(shí)驗(yàn)室上的傳輸效果還要差一些。盡管如
4、此,在目前情況下,這種可視電話終端是比較適合中國使用的,有一定的市場前景。
(2) 基于ISDN的可視電話
從傳輸線路上來看,基于ISDN的可視電話的接續(xù)時(shí)問短,幀速率可達(dá)到l5幀/秒以上,是幾種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中效果較好的,但是價(jià)格昂貴。目前每部電話的價(jià)格存l萬元左右,通話費(fèi)一般為模擬線路下的l~2
倍,而且這種可視電話的廣泛使用還要取決于ISDN的普及程度。
(3) IP可視電話
隨著電信部門加快了寬帶城域網(wǎng)的建設(shè),實(shí)現(xiàn)了寬帶到戶,寬帶到辦公室的夢想,寬帶IP網(wǎng)有著其他剛絡(luò)所無法比擬的低成本,高帶寬的優(yōu)勢,使得承載在IP網(wǎng)上的視訊業(yè)務(wù)的費(fèi)用大大降低了,降低了門檻,形成了視訊
5、通信向IP網(wǎng)發(fā)展的趨勢。
可視電話按圖像顯示的不同,分為靜態(tài)圖像可視電話和動態(tài)圖像可視電話:
(1)靜態(tài)圖像可視電話在熒光屏上顯示的圖像是靜止的,圖像信號和話音信號利用現(xiàn)有的模擬電話系統(tǒng)交替?zhèn)魉?,即傳送圖像時(shí)不能通話;傳送一幀用戶的半身靜止圖像需5-10秒。一部可視電話設(shè)備可以像一部普通電話機(jī)一樣接入公用電話網(wǎng)使用。
(2)動態(tài)圖像可視電話顯示的圖像是活動的,用戶可以看到對方的微笑或說話的形象。動態(tài)圖像可視電話的圖像信號因包含的信息量大,所占的頻帶寬,不能直接在用戶線上傳輸,需要把原有的圖像信號數(shù)字化,變?yōu)閿?shù)字圖像信號,而后還必需采用頻帶壓縮技術(shù),對數(shù)字圖像信號進(jìn)行“壓縮”,使之所占的頻
6、帶變窄,這樣才可在用戶線上傳輸。動態(tài)圖像可視電話的信號因是數(shù)字信號,所以要在數(shù)字網(wǎng)中進(jìn)行傳輸。
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無論是哪種可視電話,一般均由五大部分組成,即語音處理部分(普通電話機(jī),語音編解碼器),圖像信號輸入部分(CCD攝像機(jī),圖像A/D);圖像信號輸出部分(監(jiān)視器等),圖像信號處理部分(圖像信源編解碼器、復(fù)用解復(fù)器);信號發(fā)送及接收部分(信道編解碼器,信道調(diào)制、解調(diào)器)。
數(shù)字可視電話系統(tǒng)方框圖
另外,聲音和圖像的同步是可視電話系統(tǒng)很重要的參數(shù),即人說話的口音必須和發(fā)出的聲音一致。但實(shí)際的可視電話系統(tǒng),由于采用了圖像壓縮編
7、碼及編碼裝置,不可避免地會產(chǎn)生0.1秒左右的時(shí)間延遲。為了使聲音和圖像保持同步,要在聲音傳輸系統(tǒng)中插入等效延遲。下面著重介紹一下靜止圖像可視電話系統(tǒng):
靜止圖像可視電話是在普通電話線上傳輸一路靜止的圖像,傳輸一幅圖像的時(shí)間由幾秒鐘到幾分鐘。在發(fā)送端由攝像機(jī)攝得的圖像經(jīng)A/D變換轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像后快速存入幀存儲器.接著將存入的一幀畫面低速讀出,經(jīng)編碼處理及調(diào)制后變成模擬信號在電話線上傳輸,在接收端經(jīng)解調(diào)及解碼恢復(fù)成原數(shù)字圖像信號,以低速方式寫入幀存儲器,并反復(fù)以高速讀出,經(jīng)D/A變換后送到顯示器顯示。
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靜止圖像可視電話內(nèi)部結(jié)構(gòu)原
8、理圖
上圖為靜止圖像可視電話內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理框圖??梢钥闯鲈撓到y(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)接口電路、圖像收發(fā)機(jī)、中央控制器、圖像控制器、圖像存儲器、圖像顯示器、攝像機(jī)等部分組成。網(wǎng)絡(luò)接口電路控制圖像信息和語音通話信號的輸入、輸出的轉(zhuǎn)換及盒式錄像機(jī)等的信號輸入、輸出。圖像信息通信時(shí)不能通話。當(dāng)收到傳來的圖像信息時(shí)在調(diào)制解調(diào)器中進(jìn)行解調(diào),經(jīng)AGC電路進(jìn)行增益控制,由解調(diào)定時(shí)器產(chǎn)生定時(shí)信號進(jìn)行取樣同步,并利用A/D變換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,并經(jīng)中央控制器及圖像控制器存入圖像存儲器,在中央控制器指令控制下,圖像控制器控制圖像存儲器讀出數(shù)字圖像信號,經(jīng)D/A變換后轉(zhuǎn)換成模擬信號由CRT輸出顯示。由攝像機(jī)攝取的圖像信號經(jīng)A/
9、D變換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號后在圖像控制器作用下存入圖像存儲器,在中央控制器的指令下,圖像信息由圖像存儲器讀出經(jīng)圖像控制器及中央控制器,再經(jīng)調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行調(diào)制后經(jīng)網(wǎng)絡(luò)接口送入電話線路。中央控制器對各種操作按鈕進(jìn)行掃描,進(jìn)行系統(tǒng)的總體控制,圖像控制器則在中央控制器的指令下進(jìn)行圖像的讀寫操作,并控制圖像輸入及輸出顯示。傳送方式采用幅度相位調(diào)制,其載波頻率為1748Hz,是彩色副載波3.57954MHz的1/2”,因而電路容易實(shí)現(xiàn)。且在l748Hz時(shí)模擬電活線路頻率特性最好.即群延時(shí)最小,線路衰減亦最小。
傳輸線路也會影響可視電話的通信質(zhì)量。傳統(tǒng)的電話線是普通的雙絞線,主要用來傳輸語音,視音頻同時(shí)傳
10、輸時(shí),其傳輸速率僅能達(dá)到33.6K,所以在普通電話線的支持下,不能傳輸清晰連貫的圖像。在實(shí)驗(yàn)室條件即電話線路比較好的情況下,每秒可傳輸10~15幀圖像。
在圖像壓縮編碼已趨成熟的今天,動態(tài)圖像可視電話系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)今可視電話發(fā)展的主流。所謂動態(tài)圖像的可視電話系統(tǒng)是指每秒鐘可連續(xù)傳輸和顯示10幀甚至10幀以上圖像的電視電話系統(tǒng),此時(shí)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量很大,故必須采用高效壓縮編碼技術(shù),由于是每秒可顯示圖像幀數(shù)較多,因此可利用幀間相關(guān)性進(jìn)行幀間編碼,大大提高編碼效率,H.261及H.263即是應(yīng)用在活動圖像電視電話中的動態(tài)圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)。H.261會議電視圖像壓縮國際標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用在戶p64kb/s
11、的會議電視系統(tǒng)中。H.261標(biāo)準(zhǔn)輸出的碼流為64kb/s時(shí),可在ISDN的64kb/s數(shù)字話路中傳輸??捎迷贗SDN數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)目梢曤娫捪到y(tǒng)中。
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編解碼芯片技術(shù)是可視電話發(fā)展的關(guān)鍵,沒有核心編解碼芯片,可視電話只能是無源之水、無本之木。語音和圖像在傳輸時(shí),必須經(jīng)過壓縮編碼-解碼的過程,而芯片正是承擔(dān)著編碼解碼的重任,只有芯片在輸出端將語音和圖像壓縮并編譯成適合通訊線路傳輸?shù)奶厥獯a,同時(shí)在接收端將特殊代碼轉(zhuǎn)化成人們能理解的聲音和圖像,才能構(gòu)成完整的傳輸過程,讓通話雙方實(shí)現(xiàn)聲情并茂的交流。由于協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,影響市場推廣。長
12、期以來,雖然有廠家推出可視電話,但由于他們各自為政,沒有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),各種可視電話不能互通,影響了可視電話市場的拓展。在協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的情況下,只有用戶購買了同一型號的可視電話才能達(dá)到“可視”效果,如果甲用戶買了甲廠家的可視電話,而乙用戶買的是乙家的,那么他們通話就沒法“可視”了。 正因?yàn)榧夹g(shù)、線路和行業(yè)管理等方面存在問題,所以造成了可視電話幾十年仍遠(yuǎn)離用戶,市場沒有起色。
盡管如此,隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的廣泛使用,以及綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的迅速發(fā)展,可視電話必然會在未來的通信中發(fā)揮重要的作用。正如目前隨著3G手機(jī)的誕生及普及,中國移動和中國聯(lián)通已經(jīng)宣布可以3G視頻通話。相信隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展,可視電話技術(shù)定將成為人們交流溝通中不可缺少的組成部分。