Раздел: Документация
0 ... 6 7 8 9 10 11 12 ... 55 ограниченным количеством участников, и оказывается невозможным осуществить вызов произвольного абонента, как это делается в сетях с коммутацией каналов. Использование сетей с коммутацией каналов привлекательно простотой обеспеченния изохронности трафика мультимедиа, а также возможностью вызова любого абонента сети. Системы КВКС, предназначенные для использования в таких сетях, могут применяться даже в телефонных сетях общего пользования (системы, удовлетворяющие рекомендациям серии Н.324 ITU-T), однако ограниченность пропускной способности телефонных каналов не позволяет добиться качества, требуемого для профессионального использовния КВКС. В то же время имеется большое число систем КВКС, которые предназначены для использования в сетях ISDN. Использование ISDN для организации компьютерных видеоконференций как одна из форм предоставляемых услуг становится все более распространенным. Качество КВКС оказывается вполне приемлемым для профессиональнолй работы. Следует учесть, что при этом возможно соединение с любым абонентом мировой сети ISDN аналогично соединениям в телефонных сетях общего пользования. При соединении «точка-точка» происходит конференция двух партнеров (или соединение двух студий с любым числом участников в каждой из них), а при использовании сервера MCU может осуществляться и многоточечная конференция. В режиме повышенного качества, применяя расширенный доступа ISDN PRA, можно использовать большие конференц-студии с проектированием изображения с экрана компьютера на большой экран размером до 3-4 м по диагонали. Одним из важнейших условий использования систем КВКС как средства коллективной работы удаленных пользователей является совместимость программно-аппаратных средств таких систем. Благодаря усилиям, прежде всего, таких международных организаций, как ITU, ISO и IMTC проведена большая работа по стандартизации в сфере КВКС. Наибольшее распростанение в настоящее время получили системы КВКС, работающие в соответствии с рекомендациями Н.320, Н.323, Н.324 при широком использовании рекомендаций Т. 120. Важным результатом такой стандартизации является возможность использования аудио и видео кодеков, соответствующих единым и взаимосогласованным стандартам, что исключает необходимость перекодировки при обмене аудио и видео информацией, заметно снижая время задержки при транспортировке данных между терминалами. Единый стандарт обмена данными, соответствующий рекомендациям Т. 120, охватывает все аспекты протоколов взаимодействия от транспортного до прикладного уровня и делает возможным применение мощных инструментов совместной работы (виртуальная рабочая доска, совместное использование приложений и пр.). Чрезвычайно важным результатом деятельности указанных организаций является обеспечение взаимодействия приложений КВКС, работающих в различных сетевых средах, разделенных коммуникационными устройствами, включая аналоговые телефонные сети общего пользования, N-ISDN, B-ISDN, TCP/IP. При этом, в одной многоточечной конференции одновременно могут участвовать приложения, работающие в разных сетях и на различных компьютерных платформах (PC, мощные рабочие станции). Таким образом, к настоящему времени можно считать принципиально решенным вопрос о совместимости систем КВКС, функционирующих в различных сетях. Большое число затронутых в данной главе вопросов (специфика методов кодирования аудио и видео информации в соответствии с рекомендациями сериий Н, технологии групповой передачи данных и протоколов реального времени и пр.), более подробно рассматриваются в последующих главах книги. ГЛАВА 2. ЦИФРОВЫЕ МЕТОДЫ ПЕРЕДАЧИ АУДИО- И ВИДЕОИНФОРМАЦИИ 2.1. ИМПУЛЬСНО-КОДОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ. РЕКОМЕНДАЦИЯ G.711 При построении систем цифровой передачи непрерывных сообщений принципиальным моментом является определение полосы частот, требуемой для обеспечения заданного качества воспроизведения переданного сообщения. Вообще говоря, для высококачественной передачи речевого сообщения требуется полоса не менее 10 кГц. Однако для достижения удовлетворительного уровня разборчивости при передаче речи по телефонным каналам достаточно передать спектр в полосе 300-3400 Гц. Именно такой спектр звуковых частот обычно передается в современных системах КВКС. Как правило, максимальная частота передавемого спектра аудиосигнала выбирается равной fmax=3,4 кГц, а частота дискретизации тд=8 кГц (например, рекомендации G.711, G.721), хотя в ряде случаев, с целью повышения качества передачи, используются и более высокие значения этих величин (напр., рекомендация G.722). При использовании импульсно-кодовой модуляции ИКМ (PCM - Pulse Code Modulation,) дискрети-зированное сообщение подвергается далее квантованию по q уровням, в результате чего каждому значению s[k] ставится в соответствие число sq[k], представленное n-разрядной комбинацией двоичного кода. Для достижения приемлемого качества восприятия восстановленного речевого сообщения при равномерном квантовании необходимо п>12. Столь большое число q=2n уровней квантования при тд=8 кГц требует скорости передачи символов в канале не менее fKQH=96 кбит/с. Однако в связи с тем, что при восприятии речи человеческим ухом в области больших мгновенных значений s(kAt) оказываются допустимыми значительно большие искажения сообщения, чем в области малых мгновенных значений, требуемое число уровней квантования может быть существенно снижено путем использования неравномерного квантования, используя компрессию исходного сообщения по логарифмическому закону с последующим равномерным квантованием при сравнительно малом числе уровней (например, при п=8), или путем соответствующего цифрового преобразования (цифровой компрессии) сообщения, предварительно преобразованного в цифровую форму при сравнительно большом исходном числе уровней квантования (например, при n= 12). Цифровое преобразование непрерывного речевого сообщения в соответствии с рекомендацией G.711 (рис. 2.1) используется наиболее часто. При этом fmax=3.4 кГц; тд=8 кГц. После равномерного квантования при числе уровней q=212 и предварительного кодирования производится цифровая компрессия, в результате чего длина кодовой комбинации уменьшается до п=8 разрядов. Результатом преобразования является двоичная последовательность, передаваемая со скоростью 64 кбит/с.
fmax=3,4KTu i>8 кГц
Рис. 2.1. Рекомендация G.711 2.2. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ИМПУЛЬСНО-КОДОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ Наряду с ИКМ применяются и более эффективные цифровые методы передачи речи. В частности, с целью снижения требований к пропускной способности канала можно использовать наличие корреляции между отсчетными значениями передаваемого сообщения. Такой метод называется передачей с предсказанием [21]. При этом последовательность значений s[k] поступает на один вход вычитающего устройства (рис. 2.2а), в время как на другой вход поступает предсказанное значение ?[к], полученное тем или иным методом в устройстве предсказания на основе анализа как предыдущих огсчетных значений сообщения, так и текущих передаваемых значений на входе вычитающего устройства. На приемном конце значения сообщения s[k] восстанавливаются путем добавления принятого сигнала ошибки предсказания е[к] к предсказываемому значению *s[k] (рис. 2.26). а) s[k] б) efkl •О- Предсказатель ilk] Предсказатель Рис. 2.2. Передача (а) и прием (б) в системе с предсказанием Efkl Сигнал ДИKM
-»[ Кодер" sq[k] Кодер Предсказатель В системе с дифференциаль- a) ной импульсно-кодовой модуляциейs[k] ДИКМ (DPCM - Differencial Pulse Code Modulalion) отсчетные значения c[k] ошибки предсказания подвергаются квантованию с переходом к значениям cq[k] аналогично тому, как б ) это делается при использованииСигнал обычной ИКМ, однако при сущест-ДИКМ венно меньшем числе уровней квантования. Таким образом, при одина-ковом качестве передачи речи метод ДИКМ позволяет использовать меньшее число разрядов п в кодовых комбинациях по сравнению с ИКМ. При этом существует большое число различных вариантов реализации метода ДИКМ, наиболее типичный из которых представлен на рис. 2.3 [21]. При этом имеют место соотношения: e[k] = s[k] - s[k]sM sjk]= s[k]+ sjk] В качестве предсказываемого значения сообщения Si [к] в простейшем случае может быть использо- вано предыдущее отсчетное значение, хотя в общем случае используется выражение Рис. 2.3. Передача (а) и прием (б) в системе ДИКМ
зд Рис. 2.4. Устройство предсказания s[k] = Ic,sq[k-i], I -1 так что предсказатель может быть реализован в виде трансверсального фильтра на основе L-отводной линии задержки (регистра сдвига) с временем задержки между отводами, равным интервалу временной дискретизации At (рис. 2.4). 2.3. АДАПТИВНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ИМПУЛЬСНО-КОДОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ. РЕКОМЕНДАЦИИ G.721 И G.726 Квантователь Предсказатель Статистическсх оценивание АРУ Вычисление коэффициентов s[k] 6) Эффективность метода ДИКМ может быть повышена путем перехода к адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции АДИКМ (ADPCM - Adaptive Differencial Pulse Code Modulation) [22]. При этом производится автоматическое регулирование величины шага квантования сигнала ошибки предсказания, а также автоматическая подстройка коэффициентов ci трансверсального фильтра устройства предсказания (рис. 2.4) в соответствии с изменением текущего спектра передаваемого сообщения. Для этого как в передающее, так и в приемное устройства вводятся дополнительные цепи автоматической регулировки усиления и подстройки параметров предсказателя на основе статистического оценивания параметров передаваемого сообщения (рис. 2.5). За счет использования АДИКМ достигается уменьшение скорости результирующего цифрового потока практически без снижения качества звука В соответствии с рекомендациями G.721 и G.726 используются те же параметры fmax=3,4 кГц; тд=8 кГц, что и в случае использования рекомендации 0.71 1. После квантования и кодирования 12-разрядными комбинациями двоичного кода полученные выборочные значения звукового сообщения сравниваются с предсказанныАли (на основе предыдущих выборочных значений), причем разность указанных значений вновь квантуется, но уже всего лишь на 16 уровней (п=4). В результате скорость цифрового потока снижается до величины 32 кбит/с (рис. 2.6). Статистическое оценивание Предсказатель и Вычисление коэффициентов АРУ Рис. 2.5. Передача (а) и прием (б) в системе с АДИКМ 0 ... 6 7 8 9 10 11 12 ... 55
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
