第九章 多媒体通讯

一、多媒体通讯的类型

顾名思义，所谓多媒体通讯，就是把声音、图像等多种信息载体传到远方，或者说通讯的双方不但可以听到声音、传送文件，甚至还可以看到对方。

从通讯的眼光来看，这种多媒体通讯是继电报、电话、传真以后的新一代的第四代通讯手段。

当今信息社会的发展，对通讯提出了更高的要求，要不但能听到对方的声音，还要能看到对方的面貌。这就是可视电话的诞生。而多媒体通讯，则又进一步增加了新的功能。它和可视电话有什么不同呢？它的最大不同是多媒体通讯把多媒体电脑和通讯结合起来，不只是可以同时传图像和声音，更重要的是它具有一切电脑所具有的功能，而且把双方的电脑结合了起来，所以这种多媒体通讯称为“个人间会议”（Per- sonal Conferencing），也简称为 PC。

电话会议

在进行通话时，双方不但可以采用手机，而且还可以采用微音器和扬声器，这样就可以不只供一人使用，在房间内的其他人也可以参与讨论。在附加一些设备以后，还可以进行一点对多点的通话，各点之间也可以互相通话， 所有这些都不必经过电话局就可以实现。

由于语音信号是数字化的，而且是经过压缩的，所以很容易进行数字加密，因而全部电话会议都可以是在保密的情况下进行。这一特点，使其特别适用于军用或其它要求保密的场合。

文件会议（Document Conference）

多媒体通讯可以在双方的显示屏上显示同一个文件，这个文件可以先是从甲传给乙，或是再从乙方传给甲，总之是实时双向的。而且双方可以就同一文件展开讨论，所以，也是交互式的。而且由于它是和计算机联结在一起的，所以它可以利用计算机的一切优点，例如文件的储存、检索、修改、打印等一切功能。所有这一切，都不知比普通传真机要方便多少。最重要的是， 因为双方可以实时地就某一文件进行讨论、修改，最后还可以签字画押，一切复杂的需要面对面的讨论过程，都可以在短短的十几分钟的文件会议中解决，免除了从甲地到乙地的长途跋涉，提高了效率。

电视会议（Video Conference）

这种个人间电视会议不同于正式的“电视会议”。后者适用于大型正式会议，需要有多台摄影机等或是遥控摄像机、大屏幕显示连续的活动画面等⋯⋯。这种个人间的电脑会议，主要用于看到对方。然而双方在交谈时可看到对方是很重要的，因为这可以增加讨论时的亲切感，看到对方的面部表情也是一种很重要的交流方式。

正式的电视会议系统需要数字线路，例如美国的 T—1 线路、X.25 数字线路，或是 ISDN 线路，所有这些并不是到处都有的，而且租金昂贵，不能和普通的电话线路相比。

个人间电视会议则可利用电话线，它通常有一种“快摄”功能，所谓“快摄”就是你可以先把摄影机对准你所要传送的物体或景象，只要按一下鼠标上的键，就可以把一幅高分辨率（640×480）的彩色图像在十几秒的时间里传送到对方。这在很多场合是十分有用的。例如，在商品贸易中，可以利用

这一功能来展示不同的样品给对方看。

二、在多媒体通讯中的关键技术

由于多媒体通信是一项综合性技术，涉及多媒体、计算机及通信等许多领域，因此通信技术十分繁杂，牵扯到的技术十分广泛。如：系统平台技术， 包括数/模转换、音/视频信号的压缩及解压缩、音/视频信号的抓取和播放、音/视频信号的混合及同步、数字信号处理、VGA 和 TV 相互转换技术等；多媒体技术，包括多媒体操作系统、多媒体数据库管理系统、多媒体文件存储等；多媒体网络技术，包括网络管理技术、高速网络协议、开放式文件结构、不同网络间的传输技术、ISDN 通信技术等等。这里仅谈谈其中几个关键技术。

音/视频信号的压缩技术

由于要传输多种媒体信息，多媒体通信的数据量极大而且应用中又需要实时处理，因此不可避免地要对所传输的多媒体数据进行压缩。多媒体数据的压缩/解压缩技术可以说是多媒体信息处理的瓶颈。

1. 视频压缩技术。原始信源数据存在大量的冗余，在多媒体通信技术中，图像和视频信号的压缩十分重要。压缩的方法有多种，可以分为两种类型：有损压缩和无损压缩。无损压缩利用数据的统计特性来进行数据压缩， 可以完全恢复原始图像而不引起任何失真。典型的编码有 Hufman 编码、行程编码、算术编码和 Lempel—Iev 编码。无损压缩的压缩率一般为 2∶1～5∶1。为进一步提高压缩率，可以使用有损压缩法，这种方法不能完全恢复原始数据，而是利用人的视觉特性使解压缩后的图像看起来与原始图像一样。主要方法有预测编码、变换编码、模型编码、基于重要性的编码以及混合编码方法等。压缩比随着编码方法的不同差别较大。

图像、视频的压缩目前主要有三种国际标准可以遵循：ISO JPEG、ISO MPEG和 CCITT H.261。JPEG 用于静止图像的压缩，适用于黑白及彩色照片、传真和印刷图片；H.261 标准的制定是为可视电话和电视会议服务，因此，标准中建议的视频编码算法有实时处理的能力，延时控制在最小。MPEG 用于动态图像的压缩。其中第一个阶段的目标（MPEG—I）是以约 1.5Mb/s 的速率传输电视质量的视频信号，亮度信号的分辨率为 360×240，色度信号的分辨率为180×120，每秒 30 帧。MPEG 第二阶段的目标（MPEG—II）是对每秒 30 帧的

720×572×分辨率的视频信号进行压缩。在 MPEG—II 的扩展模式下可以对

1440×1152 的视频信号进行压缩编码，因此可以作为对高清晰度电视的压缩编码方法。

1. 音频压缩技术。音频信号是多媒体信息的重要组成部分。音频信号可以分成三种：电话质量的语音、调幅广播质量的音频信号和高保真立体声信号，它们的频率范围分别是：200Hz～3.4kHz、50Hz～7kHz、20Hz～15kHz。

音频信号的压缩方法也有多种。无损压缩法包括不引入任何数据失真的各种熵编码。有损压缩法又可分为波形编码、参数编码和同时利用这两种技术的混合编码方法。波形编码利用抽样和量化过程来表示音频信号的波形， 使编码后的音频信号与原始信号的波形尽可能匹配。它主要根据人耳的听觉特性进行量化，以达到压缩数据的目的。波形编码的特点是在较高码率的条件下可以获得高质量的音频信号，适合于高保真语音和音乐信号。参数编码的压缩率很大，但计算量大，保真度不高，适合于语音信号的编码。混合编

码介于波形编码和参数编码之间，集中了这两种方法的优点。

三种常用音频信号分别有不同的压缩标准。电话质量的语音信号压缩编码的一些主要质量评判使用 MOS 标准，它是利用多人打分的平均值衡量语音质量的一种主观评估方法，满分为 5 分。

调幅广播质量的音频标准有 CCITT 制定的 G.722 标准。G.722 采用子带编码方法，能够在每秒 8kB 的存储量下给出相当好的音乐信号，很适合于需要存储大量高质量音频信号的多媒体系统使用；目前国际上比较成熟的高保真立体声音频压缩标准为“MPEG 音频”，MPEG 音频压缩技术的传输速率为每声道 32kB/s～448kB/s。

高速网络

对于多媒体通信而言，高速网络是基石，否则多媒体信息的特性将很难实现。现在市场上已有 FDDI，传输速率在 100Mbps，是高速 LAN 的一种；蓬勃发展的 100Mbps 的 Eth- ernet 也是高速网络的新产品；宽带综合业务数字网（B—IS- DN）被许多人预言为未来高速网络的主干。

FDDI 可以说是高速局域网的先驱，它是用于数据传输的通信网络，可提供实时传输，但它没有考虑所传送的媒体的数据特性，不能为不同的媒体数据选择不同的协议，也不能动态分配带宽；100Mbps 的 Ethernet 既能处理多个 LAN 用户的同时需求，也可以应付高性能 PC 及其复杂应用程序带来的特性高峰。当突发传输成为关键因素时，选择快速以太网是工作组的适当方案； ISDN（综合业务数字网）的出现大大改善了网络条件。它可以提供标准接口， 可以支持多种通信业务，但服务内容有限，带宽也不很高，对媒体特性也仅从带宽上考虑，很难满足复杂多媒体应用的要求。B—ISDN 克服了 ISDN 的局限性，在用户网络接口上至少能提供 H1（135Mbps）以上的接口速率。采用异步传输模式（ATM）进行高速分组传送，极大地提高了网络的通信处理能力。

多媒体通信网的交换技术

交换是网络的核心。网络交换技术是保持多媒体通信网络在扩展后的性能及可管理性的一个新兴方案。ATM 交换技术被 CCITT 定为 B—ISDN 的基础。ATM 是在光纤大容量传输媒体的环境中分组交换技术的新发展，它所传送的单元长度固定。ATM 交换速度比路由器快。采用 ATM 技术的通信网可支持语音、数据以及图像传送、提供专用高带宽以及可预测性能，可直接支持多媒体计算机。

用户接入网技术

用户接入网在多媒体通信中起着十分重要的作用，接入网的发展也是当前国际上的一个主要问题，即常说的“竞争在最后一英里”。在多媒体通信中，有三种用户接入网可供选择：

1. 非对称数字用户环 ADSL（Asymmetic Digital Sub-scriber Line） ADSL 是在一根双绞铜线上传输高速数字信息。它的传输能力在上行、下

行两个方向上是不对称的。上行比特率为 16kB/s，下行比特率为 1.5～ 8MB/s。这是由于一般情况下，查询语句很短而被查内容很多，在网上跑的信息量是非对称的。ADSL 的基本原理是采用了多载波技术，最大特点是利用现有电话网络开展宽带视频服务。

虽然现在“光纤到户”“光纤到路边”讲得很多，其实这不是在任何情况下都是一种最佳的选择。在最靠近用户的最后一段通信线路内铜缆技术仍大有可为。

1. 光纤同轴电缆混合网 HFC（Hybrid Fiber Coaxial）

HFC 由光纤节点经由同轴电缆送至用户，有足够宽的带宽。这是一种通带

（Passband）调制传送方式，在有线电视网中易于与有线电视并存兼容。在发达国家，有线电视（CATV）已相当普及，约有 60％～90％的家庭的有线电视接到了 CATV 网上。我国情况很特殊，我国有 2 亿多台电视机，远远超过电话机，而且连接到 CATV 网上的家庭数目增长非常快。对用户来说，利用有线电视网接入更大范围的通信网是一个很好的手段。发展 HFC 的思路就是让小范围的同轴电缆网（CATV 网）和大范围的光纤网结合起来。

利用 HFC 技术已经实现将 PC 接入因特网，它很有可能发展成为宽带通信网的主体，并与多媒体计算机结合实现多媒体通信。

1. 光纤用户环路 FITL（Fiber In The Loop）

光纤用户环路以其频带宽、可传高速数据甚至高清晰度电视并能适用于 B

—ISDN 和信息高速公路的优点引起广泛重视。但是 FITL 中的光纤到家庭

（Fiber To The Home）成本昂贵，限制了它的大规模应用。在光纤用户环中， 有前景的是光纤到大楼（Fiber To The Building）和光纤到路边（FiberTo The Curb）。

多媒体通信协议及标准化

通信对于多媒体信息数据的标准化的要求比独立的多媒体计算机更加严格，因此应采用国际标准。近几年来，多媒体通信协议的标准化工作是国际通信界讨论与研究的最热门话题之一。目前关于多媒体通信协议种类很多， 但尚无成熟的标准。国际电信联盟标准化部门（ITU—T）、国际标准化组织

（ISO）和国际电工委员会（IEC）正积极通过协作来制定通用标准。有人预测目前因特网逐步采用的 RTP/RTCP（实时传输协议/实时控制协议）有可能发展为通用标准。