一、概述
电视会议系统是继电话会议系统之后新发展的、更加先进的远程会议系统，它是 1964年由美国贝尔实验室率先推出，而后逐渐发展起来的；由点对点之间的黑白的．静止或活动图像的模拟传输发展到多点之间彩色活动图像的数字传输。1990年原 CCITT（原国际电报电话咨询委员会，即现在的ITU-T，国际电信联盟）通过了电视会议、可视电话的H．261建议；以及后来的H．320系列标准，对电视会议的各种技术标准作了完整的规定，为各种产品的国际互通提供了保证；再加上电视会议可节省与会者旅费、时间，提高开会的效率、适合某些特殊情况、增加参加会议人员等优势；电视会议系统成为近年来发展最迅速的新型业务之一。在国内，电视会议系统 1994年首次在电信网中使用，1995年 11月电视会议系统正式投入商用；近几年来随着广电、铁路等网络的开通，电视会议系统的应用更加广泛。

二、电视会议系统的突键技术
电视会议系统是一项新技术，它涉及的技术内容很多，其中最关键的是信息压缩技术。
图像、声音采用模拟信号传输时占用频带宽，远距离传输难，因此必须采用数字信号传输；但视、音频信号数字化后数据率很高，如一路电视信号用模拟信号传输时占用6-8MHz带宽，数字化后形成270Mbit／s的数据流，直接用于电视会议显然不可取，必须采用信息压缩技术。
下面介绍压缩编码的基本内容，压缩编码包括信源编码和信道编码。
1、信源编码
视频压缩编码有以下几种方式。
1）差值脉冲编码
在连续变化的图像中，相邻帧间的相应位置的变化很小，即前后帧间相应象素之差为零或差值小的概率大，差值大的概率小。差值脉冲编码DPCM（Differential Pulse Code Modulation）这一原理．发端将当前帧和前一帧相关样值相减所得差值经量化后进行传输，
收端将收到差值同前一帧相关样值相加得当前帧样值，由于差值小幅度出现的概率大，总码率将减小。

2）预测编码
预测编码（Predictiv Coding）不仅利用前后样值的相关性，同时也利用其它行、其它帧的象素的相关性．用更接近当前样值的预测值与当前样值相减；小幅度样值的概率会进一步增加。当前使用的一种预测编码就是用了三个象素作为下一个象素的预测值，即预测值等于 1／2前一象素加1／4上一行相应象素再加上1／4上一行相应象素的前一象素。这样做要比差值编码有更小的码率，如果再用上前一帧的象素会进一步降低码率。只用到帧内象素的处理称为帧内编码，JPEG是典型的帧内编码方案，主要用于静止图像；用到前后帧象素的处理称为帧间编码，MPEG是帧间编码；主要用于对运动图像的处理。

3）变换编码
变换编码（Transform Coding）用一种符合图象本身内在特性的变换，把原来的图象样值变成一个更利于进行统计编码的新序列，提高效率的编码方法。当前常用的变换编码是DCT（Disciete Cosine Transform）即离散余弦变换，DCT是先将整体分成N×N象块逐一进行DCT变换。由于大多数图象的高频分量较少，相应于图象高频成分的系数经常为零加上人眼对高频成分的失真不太敏感，所以可用更粗的量化，因此传送变换系数所用的数码率要大大小于传送图象象素所用的数码率。

4）量化，之字型读出和游程编码
量化；根据人眼对低频分量敏感，对高频分量不太敏感的生理特点，对DCT变换后系数的低频分量采用较细量化，高频分量采用较粗量化，这样会使大多数高频分量的系数为零。
之字型读出：读出数据时，按之字的形态读出。由于经DCT变换以后，系数大多数集中于左上角，即低频分量区；因此之字型读出是按二维频率的高低顺序读出系数的，这就为游程长度编码创造条件。
游程长度编码（RunLengrt Encoding）：指一个码可同时表示码的值和前面有几个零，这样就可以把之字型读出的优点显示出来。因为之字型读出在大多数情况下出现连零的机会比较多，尤其在最后，如果都是零，在读到最后一个数后，只要给出“块结束”（EOB）码；就可以结束输出，节省码率。
在国1变换例子中；为简单起见，每个系数都除4，进行相同比例的量化。

5）霍夫曼编码
霍夫曼编码（Huffman）是可变字长编码的一种，对概率大的符号给短码，对概率小的符号给长码。具体方法。先按出现的概率大小排队，把两个最小的概率相加，作为新的概率和剩余的概率重新排队，再把最小的两个概率相加，再重新排队，直到最后变成1。霍夫曼编码的另一个好处是，任何短码都不会是长码的起始部分；这样就可以把各码字直接相连而不需要增加其它形式的间隔。

6）运动估值和运动补偿
运动估值和运动补偿是MPEG－2的一大特点。实际上，图像数据的多余成份大多在时间方向。例如；一秒的静止图像相当于25帧相同的图像，即使是活动图象；许多情况也只是很少一部分图象在运动；因此只要对活动部分进行编码即可。进一步说，即使有大范围的活动部分，前后帧尽管有很大的区别；但移动物体本身大多数情况下是相同的，只要知道移动物体具体移动了多少，就可以在前一帧找到相应图象的内容，这时只要传送相应图象内容不同的部分就可以了。找到图象中某一部分运动多少的过程称为运动补偿。

7）语音压缩编码
一般说来，语音信息比图象信息要少的多；但和文本信息比；仍然显得比较庞大，必须对它进行压缩处理。
（1）波形压缩
对数PCM：对出现概率大的小幅度信号采用量化步长小，出现概率小的大幅度信号采用量化步长大，输入、输出信号吴对数特性。
自适应差分（ADPCM）：其原理同差值编码和预测编码相类似。
子带分割：对音频信号用正交镜像滤波器（QMF）分成高子带（4kHz－7kHz）和低于带（okH－4kHZ）两部分，分别进行ADPCM编码，再送到混合器混合；形成输出码流输出。
(2)参数压缩
根据语音产生的机理，对发音模型的有关参数进行编码，其中常用的是线性预测编码（LPC）。
(3)混合压缩法
波形压缩法音质差,LPC简单，但合成语音波形同原语音波形差别较大，因此将波形压缩法同参数压缩法有机结合，这样合成后的语音质量得到改善，这种压缩法叫混合压缩法。

2、信道编码
当数据在信道上传输时．由于传输信道特性不理想；以及外界的电磁干扰，会使所传的码流产生误码，信道编码的主要目的就是要设法检测并纠正这一类误码。在电视会议中，信道编码主要是指差错控制编码，它包括自动请求重发（ARQ），前向纠错（FEC）；混合纠错（HEC）（前二种方式的结合），其中常用的是前向纠错。
前向纠错主要有三种：
1）奇偶校验码
字符最后一位为校验位，使总的比特模2和为“1”，采用1个校验只能发现1个错误比特，如果有两个或两个以上的比特发生错误，奇偶校验位就不能保证可以发现了。
2）汉明码
以（7，4）汉明码为例，其中4位为信息码元，3位为校验码元，校验码元由信息码元计算机给出；它可纠正1位错误或者检测两位误码。
3）循环场
在循环码的码字集合中，任两个码字的模2和必定为该集合中的一个码字；而且任一码字循环以后；仍为该码集合中的一员。循环码具有循环性和封闭性，具有较强的检测、纠错能力。

三、电视会议系统的组成及其应用
当前，电视会议主要在广电网，电信网中召开，因此在下面介绍电视会议系统的组成和电视会议在广电网，电信网中具体应用情况。
电视会议系统由网络、终端、多点控制单元三部分组成。

1、网络
网络是多点端之间由各种媒介组成的联结网的总称，媒介可分为光纤、微波、卫星、电缆等，在电视会议系统中；网络主要由光纤、电缆组成。
由于电视会议的特殊要来．电视会议网络在具体应用中是分层级的，即国家级、省级、市级、县级网；国家级网指中央联结备首、直辖市、自治区的电视会议网络，以下类同，同时，下级网通过一点同上级网相连，从而构成从上到下一个宪整的电视会议网络系统。
在具体应用中，电信网中的电视会议网络，国家级、省级、市级网都是基于 SDH技术的环形网，其县级网还未开通。
由于我国有线电视是先各自发展而后逐步联网，因此，国家网、省级网主要是基于SDH技术的环形网，而市级、县级网主要是传输调幅、调频模拟信号的星形和树形网；在市级网中，也有少数基于SDH技术的星形网。
同步数字体系SDH（Synchronous Digital Hierarchy），它采用的信息结构等级称为同步传送模块STM-N（Synchronous Transport Module, N＝1.4.16.64）最基本的模块为STM-1,四个STM叫同步复用构成STM－4，16个 STM-1或 4个 STM-4同步复用构成STM-16； SDH采用块状的帧结构来承载信息。每帧由纵向别于和横向270× N列字节组成，每个字节含8比特，整个帧结构分成段开销（SOH），STM－N净负荷区和管理单元指针E（AU PTR）三个区域如图2，其中段开销区主要用于网络的运行、管理、维护及指配以保证信息能够正常灵活的传送，它又分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）；管理单元指针用来指示净负荷区域内的信息首字节在STM－N帧内的准确位置以便接收时能正确分离净负荷；净负荷区域用于存放真正用于信息业务的比特和少量的用于通道维护管理的通道开销字节。SDH的帧传输时按由左到右，由上到下的顺序排成串型码流依次传输，每帧传输时间为 125微秒，每秒传输8000帧（1/(125 × 10-6）），每帧比特为 8比特／字节×(9× 270 ×1）字=19440比特，则 STM-1的传输速率为 19440 × 8000＝155．520Mb／S。同理，STM-4，STM-16的传输速率为 622.080Mb／S 2488.320Mb／S

2、终端设备
终端设备指用户在召开电视会议时所用的终端设施的总合，它由视频、音频的输入、输出电路和接口电路二部分组成：
1）视频、音频的输入、输出电路
视、音频（A、V）的输入设备基本为摄像机和麦克风，摄像机为数字摄像机，根据会场的规模1台到3台，视频信号同麦克风的声音信号经视音频分配器和视音频切换器．接入接口电路。
视、音频输出电路根据输出信号和会场的规模不同而不同。当只有一台显示器时，输出信号在接接到显示器上；当有几台显示器时，输出信号为人V时，用一台视音频分配器把一路 A、 V分成几路A、V供几台显示器或用调制器把A、V调制成射频信号（RF）用分
配器分成几路供几台显示器；输出信号为RF时，直接用分配器把信号分成几路供几台显示器。最简单的系统只有下行信号而没有上行信号。图3为输入、输出电路示意图：
2）接口电路
接口电路根据网络中传输的信号不同而有很大差异，当网络传输数字信号时，接口电路就是编码器和解码器：当网络传输调频．调幅模块信号时，接口电路就是调频、调幅光发射机和光接收机。
数字接口电路中，解码器是编码器的反过程，所以在下面介绍接口电路时，只介绍编码器。
视频编码器原理如图4。视频编码采用混合编码器，同时运用变换编码和预测编码两种。随着输入信号内容不同，它有两种基本工作状态可供选择。一是帧内编码方式，此时以块为单位的图像数据直接进入二维DCT单元，进行二维离散余弦变换。变换后的系数经过量化（Q）、Ziyxahg扫描；二维游程变长编码（RE）后送到视频多种复用。另一种是帧间编码方式，此时，将当前图像块数据和前一帧重建图像相应几何位置的图像块数据—一对应相减，将减得的差值信号（帧间差）进行帧内编码；同时把输出信号进行反量化(IQ)、反DCT（IDCT）获得重建的帧间差值，将重建的帧差值和前一帧重建图像值相加，就得到当前重建图像的值。
音频编码原理如图民模拟语言信号首先经过放大和阻抗匹配，再经过低通滤波器，送到A／D变换器。在A／D变换器中，模拟语音信号先以8KHz频率取样，14比特的精度进行量化得到数字音频，然后再将此数字音频经M律或A律压缩，形成8比特 PCM语音信号送到输出寄存器。在2.048Mbit／S线路时钟和时隙时钟共同作用下，将8位并行的PCM语音信号变为符合时隙要求的串行语音信号，这种语音编码器的输出码率为64Kbit／S。
在广电网中．可采用阿尔卡特公司的多信道视频／音频编码器1715VC和STM－16同步插分复用设备来传输，171 SVC就是采用混合差分脉码调制（HDPCM）技术，每个STM叫传送2路视频信号和4蹈音频信号。另外，MPEG－2压缩技术（同上述帧间编码原理同）也是当前电视编码的标准，电视信号可压缩到1．5～15Mb／S，通常压缩到8Mb／S； STM－1可传输近20套MPEG－2压缩的数字电视信号。数字接口电路如图6。
模拟接口电路用在广电网中，它分调频、调幅H种方式，结构原理如图7，图8。
在电信网中，电视会议终端设备都是专用设施，特别是编码，解码器更是专门为电视会议设计的，不召开会议时设备闲置，而且其最低层设备设在县电信局，带回传的最低层设备设在市电信局。在广电网，我们除增加极少数设备外；基本可利用现有的传输网（下行信号）和回传设备（上行信号）以及电视台的视音频设备就可召开电视会议，设备利用率高，其最低终端设备设在村里或有线信号可达的任何地方，带回传的最低层设备设在县城，有的地方甚至设在乡镇。

3、多点控制单元（MCU Multipoint Control Unit）
电视会议业务是一种多点之间双向通信业务，限于目前的网络，多点间电视会议信号的切换必须用专用的设备多点控制单元MCU来完成。
MCU和终端的连接网呈星形状态，通常放置在星形网络的中心处，即参加会议的各个终端都以双向通信的方式和 MCU相连接，由于 MCU端口数是有一定限制的，因此，在遇到会议点特别多的情况时，可以级连多个MCU来使用，但同一级级连一般不多于2级，图9是一个H层星形 电视会议组成示意图：
处在上面的一层的MCU是上层MCU，处在下层的 MCU为从 MCU，从MCU受控于上层MCU。在电信网中，MCU是专用设备，例如中兴公司的多点控制器ZXMVC3200，它主要对图像、声音和信道进行不同的处理，进行切换、控制。在广电网中；MCU主要有视音频分配器和视音频切换器，对会场的视、音频进行直接切换．控制。
下面对比一下利用广电网或电信网召开电视会议的特点：
（1）电信网络一般以环形为主，自愈能力强；地市或县广电网以树形、星形为主，自愈能力较弱，利于单向控制。
（2）电信网中设备专用，利用率低，而在广电网中，设备主要利用现有设备，利用率高。
（3）电信局专业人员少，专用设备由厂家调试、维修；广电局专业人员多、素质好，对召开电视会议有丰富的经验，对会议的顺利进行有更大的保障。
（4）在广电网中，电视会议召开地点灵活，而且易于扩大规模；而在电信网中；会议召开地点固定，规模受限制。
（5）在广电网中；电视会议召开费用低；而在电信网中费用较高。
由上面几点可看出，广电网更加适合召开电视会议；近几年来我县召开的几次电视会议都是在广电网中开的。

4、电视会议的发展前景
随着电视会议系统的逐步应用，电视会议系统正朝着以下两个方面发展：
一、样式多样化。除现有这种方式外，还可以开通两人或多人的点对点电视会议（例如可视电话）以及差人多点之间的电视会议（例如桌面电视会议等）
二、功能全、应用广泛。电视会议系统的功能将比现在更齐全，更加利于人的使用；而且可将其应用于远程教育，远程医疗，远程协作等。
　

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