Відеоконференції в мережі INTERNET

Анотація.

У дипломному проекті було розроблено абонентське пристрій для проведеннявідеоконференція в мережах INTERNET з наступними вхідними параметрами:стандартний цифровий компонентний цифровий сигнал формата ITU-R 601/25 івихідними - стандартний компонентний цифровий сигнал формата ITU-R 601/25.
Для пристрою кодування - декодування обрали: цифрову камеру
PANASONIC GN213, мікросхеми американської фірми GET PLESSEY, комп'ютер INTEL
Pentium, відеомонітор VIEW SONIC 17 GS з роздільною здатністю 0,26 дюйм.

Зміст

Анотація. 1
Зміст 2
Вступ: 3
Глава 1. Огляд систем відеоконференцій 4 п. 1.1. Призначення систем відеоконференцій. 4
П. 1.2. Передача мультімедіний даних в INTERNET в реальному масштабі часу 17
Глава 2. Технічні вимоги на абоненсткое пристрій конференц зв'язку
33 п. 2.1. Вибір структури та форматів даних у системі відеоконференцій 33
П. 2.2. Вибір методу кодування - декодування, опис стандарту кодування. 42
Глава 3. Розробка структурної схеми пристрою кодування-декодування
52 п. 3.1 Вибір елементної бази для абонентського пристрою 52 п. 3.2. Розробка структурної схеми абонентського пристрою кодування
59 п.3.3. Порівняльний аналіз кінцевих пристроїв, що є на ринку на даний момент 60 п.3.4. Розробка принципової схеми декодування абонентського пристрою. 62 п. 3.5. Розрахунок цифрових потоків в системі відеоконференцій 68 п. 2.7.Виработка вимог до крайовому терміналу 69
Глава 3. Розробка питань по екології та безпеки життєдіяльності.
70 п. 3.1.Требованія до Дмитрий Мансуров і ПЕОМ. 70
Глава 4. Техніко-економічне обгрунтування. 76
Висновок. 85
Глосарій найбільш часто вживаних скорочень. 86
Додаток 1 91
Принципова схема декодера абонентного пристрої 91
Додаток 2 92
Специфікація 92

Вступ:

Даний дипломний проект присвячений розробці абонентського пристрою дляпроведення відеоконференцій у Internet. Ця проблема стає все більшактуальна останнім часом. Серед найбільш перспективних сфер застосуваннявідеоконференцій можна виділити наступні: спільна робота наддокументами, додатками в робочій групі; корпоративна мережа, у тому числіз використанням надомного офісу. Даний спосіб групової роботи знаходитьвсе більше застосування завдяки збільшенню числа компаній, робочі місцяспівробітників яких розташовуються за місцем проживання, що сприяєпідвищення ефективності їх роботи та істотної економії коштів. УЗокрема, виключається оренда приміщень, оплата рахунків на електроенергію,робочий час.

отримали останнім часом розвиток практика поступового запровадженнякоштів відеоконференцій у сферу навчання дозволить не просто прослухати іпобачити лекцію відомого викладача, що знаходиться в іншій півкулі,але здійснювати інтерактивне спілкування за допомогою відеоконференцій.

В дипломному проекті розглянуто стандарт Н.323 для проведеннявідеоконференцій в мережах з інтегрованими послугами. Розробленоструктурна схема абонентського пристрою з такими параметрами:вхідні параметри пристрою кодування -

Стандартний цифровий компонентний телевізійний сигнал ITU-R 601/25,вихідні параметри декодування: стандартний цифровий компонентний сигналформату ITU-R 601/25

Економічний розрахунок показує, що впровадження саме цього пристроює актуальним.

Глава 1. Огляд систем відеоконференцій

п. 1.1. Призначення систем відеоконференцій.

У зв'язку з бурхливим розвитком мережевих і комунікаційних технологій, яка вирослапродуктивністю комп'ютерів, і, відповідно, з необхідністюобробляти дедалі зростаючу кількість інформації (як локальної,що знаходиться на одному комп'ютері, так і мережевої і міжмережевий) зросла рольустаткування і програмного забезпечення, що можна окреслити одним загальнимназвою "person to person". Віртуальні засоби навчання, віддаленийдоступ, дистанційне навчання та управління, а також засоби проведеннявідеоконференцій переживають період бурхливого розквіту і призначені дляполегшення і збільшення ефективності взаємодії як людини зкомп'ютером і даними, так і груп людей з комп'ютерами, об'єднаними вмережу. Незважаючи на те, що екологічна ніша відеоконференцій розробленане на всі сто відсотків, вже зараз у світі є понад 200 компаній,які пропонують різне обладнання та програмне забезпечення для їхорганізації та проведення.

Завдяки тому, що відеоконференції, надають можливість спілкування вреальному режимі, а також використання поділюваних додатків,інтерактивного обміну інформацією, їх починають розглядати не тільки якщось експериментальне, але і як часткове вирішення проблеми автоматизаціїдіяльності і підприємства, і людину, що дає істотні переваги запорівнянні з традиційними рішеннями.

Засоби проведення відеоконференцій, що були дивиною два роки тому, вжезараз знаходять широке застосування в більшості корпоративних,державних та приватних установ. Вже до початку 1995 року в усьому світібуло понад 100 тисяч настільних систем відеоконференцій. Причомузбільшення встановлених систем здійснюється експоненціально. На початку
1996 число встановлених у всьому світі систем перевищувало 350 тисяч, зяких більше двох третин - у США. У США ж нікого не дивує той факт,що в візитних картках, разом з телефоном, факсом, адресою електронноїпошти та адресою в Internet, вказуються телефон і адресу, за якими можназдійснити відеоконференцзв'язок з господарем візитної картки. У зв'язку збурхливим розвитком глобальних мереж і максимальним використанням коштіввідео та аудіо для досягнення істотного зростання ефективності виконуванихдій більшість компаній, що входять у список Fortune 500 ідержавних установ, США до кінця 1998 року планують оснаститизасобами проведення відеоконференцій більше 90 відсотків робочих місць.

Віддалена діагностика людини, устаткування, видалене навчання - щеодин цікавий напрям застосування засобів відеоконференцій. Навітьперебуваючи за сотні кілометрів від пацієнта, лікар може правильнопродіагностувати хворого, вдаючись до "віртуальної" консультаціївисококласних фахівців, присутність яких в даному місці непредставляється можливим. Аналогічно група експертів може провестидіагностування обладнання, перебуваючи в офісі і не витрачаючи час нанескінченні перельоти.

Проте аж до недавнього часу настільна відеоконференцзв'язок буланедостатньо якісної і технічно повноцінної (при виняткововисокою ціною - до 20 тисяч доларів в розрахунку на робоче місце) для того,щоб її сприймати серйозно. Зараз ситуація змінилася на кращесторону, причому вартість навіть найбільш складних виробів не перевищує 6-7тисяч доларів, а більшість настільних систем відеоконференцій не дорожче
2000 доларів. Традиційно відеоконференції характеризувалися яккомбінація спеціалізованого звуку і відео, а також технології роботи змережами зв'язку для взаємодії в реальному масштабі часу і частовикористовувалися робочими групами, які збиралися в спеціалізованомумісці (зазвичай це був зал засідань, оснащений спеціалізованимобладнанням), щоб зв'язатися з іншими групами людей. Вартість засобіввідеоконференцій, що використовуються для цього, була велика через необхідністьвикористання спеціалізованого високоякісного обладнання ідорогих орендованих каналів зв'язку.

Історія настільної відеоконференцзв'язку - це аж ніяк не ідеальна історіядовгого використання відеозображень розміром з поштову марку інадзвичайно низької якості. Завжди існували проблеми з передачеюінформації та її спотворенням, тим більше, що що були тоді технічні тапрограмні засоби, на жаль, не сприяли популярності і,відповідно, поширенню відеоконференцзв'язку. [6]

Можна припустити, що кошти проведення відеоконференцій почалиінтенсивно розвиватися і що технологія, яка використовується при цьому, пропонуєсерйозний варіант обміну інформацією та зв'язку між людьми, будучигідною альтернативою іншим формам зв'язку і спільної роботи.

Історично склалося так, що засоби проведення відеоконференцій можнарозділити не тільки за технічними характеристиками і принципам відповідностірізними стандартами, а й на настільні (індивідуальні), групові тастудійні. Кожен з цих варіантів відеоконференцій чітко орієнтований навирішення своїх завдань. Найбільш поширені завдяки відносноневисокої вартості й швидкості окупності витрат сьогодні настільнізасоби проведення відеоконференцій.

Настільні відеоконференції (НВ)

рис. 1

Доступна аудиторія і варіант спілкування: зазвичай діалог двох осіб. Якіснахарактеристика зв'язку: немає необхідності у великій продуктивності
(ширині смуги зв'язку). Стиль спілкування: неформальний, спонтанний. Необхіднівитрати: тільки програмне й апаратне забезпечення, що використовується наробочому місці. Необхідне обладнання: комп'ютер з встановленоюпідтримкою аудіо і відео, мікрофон, динаміки або навушники, відеокамера,
LAN, ISDN з'єднання.

Оптимально для спільного інтерактивного обміну інформацією, використанняподілюваних додатків, пересилка файлів з низькими тимчасовими і фінансовимивитратами.

Настольная відеоконференція об'єднує аудіо-і відеозасоби, технологіїзв'язку для забезпечення взаємодії в реальному масштабі часу шляхомвикористання звичайного персонального комп'ютера. При цьому всі учасникизнаходяться на своїх робочих місцях, а підключення до сеансу відеоконференційпроводиться з персонального комп'ютера способом, дуже схожим на звичайнийтелефонний дзвінок. [6]

Настольная відеоконференція дозволяє користувачам ефектно заповнюватипроміжки часу між узгодженням спільних дій та виконаннямузгоджених дій, що дає незрівнянно більший ефект, ніж простоспілкування по телефону.

Для НВ потрібні персональний комп'ютер, сконфігурованих длявикористання в мережі, зі звуковими і відтворення відео, кодер-декодер (длястиснення/декомпресії звукових і відеосигналів), відеокамера, мікрофон,швидкодіючий модем, мережеве з'єднання або ISDN лінія.

Здатність спільно використовувати програми - невід'ємна частинасучасних настільних систем відеоконференцій. При спільномувикористанні ідей або даних вже недостатньо бачити і чути іншоголюдини. Значно більший ефект дає спільне спілкування за допомогоюаудіо-та відеоінформації разом з можливістю одночасно бачити івикористовувати різні документи і додатки.

В даний час більшість найбільш популярних НВ систем використовує
"whiteboard", чи дошку оголошень. З її допомогою окрема екранна областьзарезервована для перегляду і спільного використання документів удоповнення до вікна конференц-зв'язку, на якому відображаються учасники НВ.

Дошка оголошень

Зазвичай під дошкою оголошень потрібно розуміти програмне забезпечення, що даєможливість спільного створення і редагування документа всімаучасниками конференції. Причому сам документ може не тільки складатиметься зтекстової інформації, але і мати можливість відображати і графіку ірізні елементи оформлення, такі, як виділення ділянок текстумаркером, наприклад. Перевагою дошки оголошень над іншими засобамигрупової обробки інформації, що є в НВ, є відносновисока швидкодія її порівняно з розділяються додатками.

Групові відеоконференції (ГВ)

рис. 2

Доступна аудиторія і варіант спілкування: група з групою. Якіснахарактеристика зв'язку: необхідна велика продуктивності (ширині смугизв'язку). Стиль спілкування: практично формальний, що орієнтується нарегламент. Необхідні витрати: програмне та апаратне забезпечення, атакож витрати на спеціалізовані засоби та приміщення.

Необхідне обладнання: обов'язкові дисплей (по діагоналі 29 або 37дюймів) з можливістю масштабування зображення, switched 56, ISDNз'єднання, спеціалізоване обладнання.

Оптимально для спільної інтерактивної вироблення рішень, організаціїгрупової взаємодії між віддаленими групами. Характерніпредставники: PictureTel (Concorde 4500).

Як видно з перерахованих вище характеристик, ГВ підходять для організаціїефективної взаємодії великих і середніх груп користувачів. Причомузавдяки значно більш високій якості відеозображення сьогодніможливі обмін і перегляд документів, демонстрація яких у НВвиключається. Крім того, ГВ ідеально підходять для проведення дискусій івиступів там, де особиста присутність неможливо.

Число встановлюваних систем ГВ можна порівняти з числом НВ, але зростати вонобуде не так швидко, як НВ, через необхідність використання в ГВ, якмінімум, ISDN лінії.

Студійні відеоконференції (СВ)

Доступна аудиторія і варіант спілкування: зазвичай один промовистий з аудиторією.
Якісна характеристика зв'язку: необхідна максимальнапродуктивність (ширина смуги зв'язку). Стиль спілкування: формальний, жорсткорегламентований, встановлений ведучим. Необхідні витрати: наобладнання студії, на спеціалізоване обладнання.

Необхідне обладнання: студійна камера (и), відповідне звуковеобладнання, контрольне обладнання та монітори, доступ до супутниковоїзв'язку або оптоволоконної лінії зв'язку. Оптимально для вирішення завдань, депотрібна максимальна якість і максимум можливостей для організаціїобробки інформації великою кількістю людей. Характерні представники:спеціалізоване телеустаткування.

Настільні відеоконференції - відносно нова технологія, що з'явилася здекількох інших існуючих технологій. Минулого настільнівідеоконференції були неможливі. Проте інтенсивний розвиток комп'ютернихтехнологій, особливо технологій зв'язку, мультимедіа і персональнихкомп'ютерів, дало їм життя. Сьогодні більшість компаній шукають способивикористання цієї нової технології, щоб зберегти конкурентоспроможністьна своєму сегменті ринку.

Першими з'явилися студійні відеоконференції, що використовуютьспеціалізоване телевізійне обладнання, яке коштувало багатодесятки, якщо не сотні тисяч доларів і які нагадували собоютелевізійну студію зі спеціалізованим освітлювальним і звуковимобладнанням, з десятком камер. Крім того, коли доводилося орендуватиспеціалізовану лінію, або використовувати супутниковий зв'язок. Студійнівідеоконференції - це свого роду "hi-end" системи. Їх використовують тількивеликі корпорації, що мають можливість вкладати багато сотень тисячдоларів на створення, розвиток і підтримка в робочому станіобладнання. Однак, незважаючи на надзвичайно високу вартість, у світіє більше 5000 систем (за оцінками західних експертів - Binder, John.
"Videoconferencing: Yesterday` s Science Fiction, Today `s Telephone."
Aerospace America, February, 1995), які в даний моментексплуатуються. Настільки величезна кількість цих систем пояснюєтьсядосить великим тимчасовим інтервалом, протягом якого здійснювалосяїх впровадження.

Групові системи відео конференції представляють собою щось більш близьке донастільним, ніж студійним. Тому більшість фірм, що випускають настільнікошти відеоконференцій, мають у своєму каталозі один-два варіантигрупових.

Сама недорога і поширена система відеоконференцій базується наперсональному комп'ютері. Більшість настільних відеоконференцій складається знабору програм і апаратури, інтегрованих в комп'ютер. Ціна такогокомплекту може коливатися від 1500 до 7000 доларів. Типовий набір складаєтьсяз однієї-двох периферійних плат, відеокамери, мікрофона, колонок абонавушників та програмного забезпечення. Для зв'язку використовується або локальнамережу, або ISDN, або аналогові телефонні лінії.

Оскільки у них різні методи передачі і незважаючи на наявністандарти, поки існують проблеми в з'єднанні і спільне використаннявиробів різних виробників. Ще однією проблемою является низькешвидкодію при передачі по аналогових лініях. Швидкість самогошвидкодіючого модему (принаймні, з використовуваних) складає
28.8 кбіт/с. Це фактично призводить до того, що передача даних отримуєбільший пріоритет і стає більш важливою, ніж аудіо і відео. Томунастільні відеоконференції з використанням модемного зв'язку забезпечуютьпередачу від 4 до 10 відеокадрів в секунду, що навряд чи прийнятно. У кращомувипадку результатом буде віконце з відеозображенням розміром 176х144елементу. (Salamone, Salvatore. "Videoconferencing` s Achilles Heels. "
Byte, August 1995).

Якщо ж використовувати ISDN, де доступна зв'язок на швидкості 128 Кбіт/сек, томожлива передача відео від 10 до 30 кадрів в секунду з удвічі більшим вікном,ніж при модемного зв'язку. За оцінками аналітиків, частка використання ISDNзросте від 50 до 80 відсотків від загального числа систем відеоконференцій. Дожаль, і ISDN властиві певні недоліки, серед яких требавиділити високу вартість.

Найбільш оптимальний рівень швидкодії - це використання локальноїобчислювальної мережі як конвеєра передачі. При цьому на основіпротоколу CSMA-CD (Carrier-Sense Multiple Access/Collision Detection, абомножинний доступ з контролем носія і виявленням конфліктів, --стандартний метод і протокол асинхронного доступу до мережі з широкоютопологією) теоретичне швидкодію передачі складає 10 Mbps (абонавіть 100 Mbps з більш новими системами). Цей варіант має перевагуу швидкодії, однак щоб отримати такий високий рівеньпродуктивності, мережа повинна бути спеціально виділена для проведеннявідеоконференцій (кілька нерозсудливо припускати, що вся системалокальної мережі на основі протоколу CSMA-CD буде створена для єдиноїмети - для відеоконференції). Дійсно, якщо б відеоконференціявикористовувала існуючу систему, то у результаті швидкодія було б меншеоптимального через необхідність поєднувати стандартні функції локальноїмережі з проведенням відеоконференцій. Більшість локальних обчислювальнихмереж використовує посилку пакетів даних, у той час як системівідеоконференцій потрібно пересилання безперервних потоків даних.

Потрібно пам'ятати, що немає стандартів для межз'єднань мереж відеоконференцій
(H. 320 відноситься тільки до ISDN), отже, існують проблемикоректного зв'язування різнорідних мереж відеоконференцій. Крім того,стандарт Н.320, визнаний зараз базовим, на основі якогорозробляються інші стандарти відеоконференцій, свого часу зустрівпротидія Intel. Вона на противагу ITU сформувала свій власнийкомітет PCWG, який займався просуванням стандарту Indeo фірми Intel.
Невдоволення фірми Intel було викликано обмеженнями, що накладаютьсястандартом Н.320 (вірніше, її підрозділом G.261). Ситуація зі стандартамидля відео (протистояння VHS і Video-8) не повторилася. Intel забезпечиласумісність з Н.320 (тільки QCIF, але не CIF, як PictureTel, наприклад).

Ідеї щодо розвитку відеоконференцзв'язку впираються в такі досить серйозніпроблеми, як повну відповідність систем передусім прийнятим промисловимстандартам, таким, як H.320, який визначає, яким чином, в якомуобсязі та з якою якістю будуть передаватися аудіо-і відео данні полініях ISDN. Незважаючи на не вщухають суперечки, більшістю провіднихпостачальників стандарт H.320 оцінений як самий життєздатний, найбільш вдалопоєднує швидкість передачі і якість інформації, що передається повузькосмуговим лініях, подібно до того як V.32 є загальноприйнятим стандартомдля визначення робочих характеристик модемного зв'язку.

Прагнення привести всі кошти до єдиного стандарту дуже важливо. Це даєможливість багатьом потенційним постачальникам ввести в ринок різнірішення, орієнтовані як на різноманітні сфери застосування, так і нарізні цінові групи і що гарантують кінцевому користувачеві можливістьзробити вибір, не побоюючись несумісності між декларованимисистемами. Це також означає, що настільна відеоконференцзв'язоквикористовується на підприємстві, яке набуло достатню кількість однотипнихкомплектів. А це в свою чергу при відповідності всіх систем стандартамвідеоконференцзв'язку дозволить купувати набори, які за своїмихарактеристиками найбільш повно відповідають вимогам специфічнихдодатків користувача без обмежень щодо використання інших комплектівяк програмного, так і комунікаційного та апаратного забезпечення.

Основна проблема з якістю відео полягає в тому, що наявні технологіїдозволяють здійснювати відносно низьку швидкість передачі кадру
(фрейму). Однак ця проблема може бути вирішена, якщо система будевикористовувати гарну відеофіксацію та ефективну реалізацію стисненнязображення без істотної втрати якості.

Значно простіше вирішення проблем з якістю аудіо. Незважаючи на те, щосереднє людське вухо в змозі сприймати коливання від 20 Герц до
20 кГерц, коливання, викликані людським голосом, лежать в значнобільш вузькій смузі. Це дозволяє значно зменшити витрати мережевоготрафіку на передачу аудіоінформації. Ось чому багато постачальників системнастільних відеоконференцій вважають за краще класти в основу своїх продуктівгарна якість аудіо і розвинені засоби групової обробки інформації.

Якість і обсяг даних

Чим вище передається обсяг даних, тим якіснішим виходитьвідеозображення. При швидкості T1 (1536 Кб/с) якість відео найбільшоптимально. Однак більшість користувачів не можуть використовувати данушвидкість із-зі великої вартості. Саме тому для користувачів,яким потрібно оптимальне поєднання якості відео і вартості,особливо популярно використання 768 Кб/с. Більшість організаційвикористовує 384 Кб/с. Нарешті, 128 Кб/с є більшості приватнихкористувачів ISDN.

Крім того, існує цілий ряд стандартів, прямо і побічно що базуютьсяна Н.320: Н.310 (для АТМ та широкосмугового ISDN), Н.322 (isoEthernet), Н. 323
(Ethernet) і, Н.324 (для аналогових ліній). У стандарті Н.321 доданийстандарт MPEG-2, що дозволяє отримати повноекранне відеозображеннятелевізійного якості. [7]

Якщо підтримка стандартів ряду Н.320, Н.323, Р.324 декларована величезнимкількістю постачальників, то найбільшу кількість проблем пов'язано зі стандартом
Т.120). Т.120 регламентує розподіл документів, програм,використання дошки оголошень і пересилання файлів. Менше 10 відсотківвиробів провідних постачальників обладнання для настільних відеоконференційпідтримує зазначений стандарт (з більш ніж 60 основних найменувань --всього 6).

відеоконференцій - оптимальний вибір

Як зробити правильний вибір, чи необхідно вкласти максимум коштів,купити десяток дорогих систем або обмежитися більш простими іпридбати вдвічі більше?

Неправильне вкладення коштів може призвести до не використання передовимитехнологіями. Саме тому при вирішенні питання використання коштіввідеоконференцій необхідно виходити з низки чинників, де ціна і велика кількістьможливостей стоять аж ніяк не на першому місці. У першу чергу потрібнознати кілька ключових моментів, на основі яких і слід оцінюватикошти відеоконференцій.

В основі будь-якої сучасної системи проведення відеоконференцій лежитьпристрій, який називається кодер-декодером (кодеком). Кодек відповідальний закодування, декодування, стиснення і декомпресію звукових і відеосигналів.
При всіх інших рівних умов (наприклад, при однаковій якості камер)чим краще реалізований кодек, тим краще звуковий і відеосигнал. Опції кодекможуть бути виконані програмним забезпеченням або апаратним шляхом здопомогою DSP або деякої комбінації з програмного і апаратногозабезпечення. Головний фактор, що впливає на ціну системи, - ціна і можливостікодека. Реалізовані програмно кодеки іноді в кілька разів дешевшеапаратних. Однак для успішного використання їх необхідна значнобільш висока продуктивність комп'ютера, а також потрібно більше місця нажорсткому диску і більше оперативної пам'яті. Іноді групові й настільнісистеми так близькі за можливостями і цінами між собою, що буває важкокоректно позиціонувати їх, тим більше що більшість постачальників мають усвоєму арсеналі і ті й інші.

Персональні системи зазвичай виконуються як програми для Windows, завідеозображенням в маленькому вікні на робочому столі. Вони також використовуютьодиночну ISDN лінію (одна або дві 64-Kбіт/з b-каналу). Крім традиційноїдвосторонньої звукової та відеозв'язку, ці системи, як правило,надають можливості, які полегшують спільне використанняданих, що розділяються додатків, що дозволяє обом сторонам редагуватидокумент або електронну таблицю. Термін "балакучі голови" інодіхарактеризує звукове та відеокачество цих систем. Швидкі рухипризводять до значного спотворення зображень, іменується звичайно ефектомтіні. Така якість - результат обмежень ширини смуги частот,компромісів у реалізації кодека, дешевої камери і звукових компонентів.
Тому в даних системах, хоча і декларується сумісність зістандартами Н.320 і G.261, в більшості випадків частота кадрів неперевищує 10, а роздільна здатність CIF взагалі недоступне.

Системи групових конференцій, з іншого боку, іноді пропонують відео вповний екран, 30 кадрів в секунду, а також високу якість аудіо.
Досягається це шляхом використання складних кодеків, високоякіснихаудіо-та відеокомпонент і значної смуги пропускання, що лежить позамеж одноканальної ISDN. Тому не дивно, що вартість такихсистем може в кілька разів перевищувати начебто близьку за характеристикаминастільну систему. Так що якщо є потреба у використанні груповихкоштів відеоконференцій, то необхідно застосування Т1 (як дрібного, так івиділеного) або PRI з'єднання ISDN. Отже, мінімум для них - 384
Кбіт/с.

Ще одна серйозна проблема - проведення конференцій з числом учасниківбільше 20 і спільне використання не зовсім сумісних систем. Длявирішення цих проблем використовуються спеціалізовані пристрої MCU
(Multipoint Control Unit), які історично є своєріднимибриджами для з'єднання Н.320 сумісних пристроїв. До числа основнихфункцій MCU входить кодування, декодування, мікшування аудіо-тавідеосигналу, а також управління, контроль за проведенням відеоконференції.
Однак зараз назва MCU помилково дається тим мосту, якіпідтримують багатосторонні конференції з використанням тільки даних абоданих і аудіо і несумісні з Н.320. Насправді ці пристроїназиваються MCS (Multimedia Conferencing Server).

Характерним прикладом коштів настільних відеоконференцій з усіма притаманнимиїм перевагами і недоліками можна вважати Intel ProShare Personal Video
Conferencing System 200, яка, не будучи найпоширенішоюсистемою, проте є однією з найбільш функціонально багатих,апаратно-сумісних і не дуже дорогих рішень для відеоконференцій набазі Windows-сумісних комп'ютерів.

Відеоконференції в даний час-відносно нова технологія, яказ'явилася шляхом використання найкращих властивостей інших технологій, у тому числіі настільки популярною сьогодні мультимедіа. Два-три роки тому важко булопередбачити, що відеоконференції з забав для професіоналів перетворяться насерйозні інструменти для вирішення проблем, які постійно виникають унашому стрімко мінливому світі. Сьогодні більшість компаній шукаютьспособи використовувати цю нову технологію, щоб залишитисяконкурентоспроможними на своєму сегменті ринку.

П. 1.2. Передача мультімедіний даних в INTERNET в реальному масштабічасу

Система відеоконференцзв'язку базуються на досягненнях технологій засобівтелекомунікацій та мультимедіа. Зображення і звук за допомогою комп'ютерапередаються по каналах зв'язку локальних і глобальних обчислювальних мереж.
Обмежують факторами для таких систем буде пропускна здатністьканалу зв'язку та алгоритми компресії/декомпресії цифрового зображення ізвуку. Припустимо, ми маємо нерухому картинку (кадр) на екранікомп'ютера розміром 300х200 пікселів з глибиною кольору всього 1 біт/піксель.
На запис такого зображення буде потрібно 60 Kбайт. Швидкість зміни кадрів утелевізорі становить 25 кадрів/с, у професійному кінопроекторі 24кадру/с. Нам би хотілося отримати таку ж частоту зміни кадрів розміром 60
Kбайт кожен при сеансі зв'язку в системі відеоконференції. Для цього нашканал зв `язку має забезпечити пропускну здатність 1,5 Мбайт/с. Жоденсучасний канал зв'язку такої пропускної здатності за розумну ціну незабезпечує, тому виникає проблема стиснення відеосигналу. На сьогоднівідомі два основних типи алгоритмів стиснення відеозображення: алгоритмистиснення без втрат і алгоритми стиснення з втратами. Стиснення звтратами дозволяють досягти дуже високого ступеня стиснення зображення,такий, що навіть з низькошвидкісними каналах зв'язку можна передаватизображення з незначною втратою якості, практично непомітною длялюдського ока. Виконання таких алгоритмів вимагає чималихобчислювальних потужностей. Для досягнення прийнятних частот зміни кадрів наекрані монітора потрібно дороге апаратне забезпечення, званезагальним словом CODEC (compression/decompression). Концепція настільнихвідеоконференцій припускає можливість доступу до телеконференцій збудь-якого, навіть домашнього, комп'ютера. Використання дорогогообладнання CODEC йде врозріз з цією концепцією, що змушуєтворців апаратури систем відеоконференцій вдаватися до розумнихкомпромісів. Декомпресія зображення потребує меншої обчислювальноїпотужності, ніж компресія, тому деякі виробники використовуютьапаратні засоби для компресcіі даних, а декомпресія здійснюєтьсяпрограмно. [11]

Стандарт JPEG і його похідні

Стандарт JPEG (Joint Photographic Experts Group, група експертів зфотографічних зображень) є стандартом ISO (International
Standards Organization, Міжнародна організація по стандартизації). Цейстандарт підтримує компресію як з втратами, так і без втрат. Однакякщо термін "формат стандарту JPEG" вживається без будь-яких застережень,то зазвичай це означає, що мається на увазі компресія з втратами. Стисненнязображення за методом JPEG передбачає перетворення блоків зображення вреальному кольорі розміром 8х8 пікселів в набір рівнів яскравості і кольоровості. Докожному блоку застосовується двовимірне дискретне перетворення Фур'є, врезультаті чого виходить набір з 64 коефіцієнтів, які представляють данийблок. Потім коефіцієнти квантів за допомогою таблиць компонентів яскравості ікольоровості, після чого інформація про блок упаковується в коефіцієнти,відповідні меншим частотах. У результаті виходить поданнякоефіцієнтів у двійковому вигляді. Цей метод забезпечує стиснення зображення вмежах від 10:1 до 20:1 за прийнятної якості. Основне призначенняформату JPEG з втратами - отримання фотографічних зображень високоїступеня стиснення при незначних видимих втрати якості. Формат MJPEG,або Motion JPEG (JPEG для рухомих зображень) стандартом ISO неє. Тим не менше, так прийнято називати цифровий відеосигнал,що представляє собою послідовність зображень, стислих з втратами встандарті JPEG.

Стандарт Н.261 розроблений організацією за стандартами телекомунікацій ITU
(Міжнародний союз телефонного зв'язку), яка раніше називалася CCITT
(Міжнародний консультативний комітет з телеграфії і телефонії). Напрактиці, перший кадр у стандарті H.261 завжди являє собоюзображення стандарту JPEG, компресувати з втратами і з високоюступенем стиснення. Наступні кадри будуються з фрагментів зображення
(блоків), або JPEG-подібних, або фіксують відмінності від фрагментівпопереднього кадру. Послідовні кадри відеоряду, як правило, дужесхожі один на одного. Тому стандарт Н.261 найчастіше використовують утелеконференціях. Код, що задає переміщення частини зображення, коротше кодуаналогічного фрагмента в стандарті MJPEG, тобто вимагає передачі меншогокількості даних. Тому при певному значенні пропускної здатностілінії зв'язку зображення у форматі H.261 візуально сприймається більшеякісним, ніж зображення у форматі MJPEG. Відмінності кадрів завждикодуються виходячи з попереднього кадру. Тому ця методика одержаланазву "диференціація вперед" (forward differencing). Отже, зображенняу форматі H.261 передається?? еньшім кількістю даних, і, крім того, длядекодування такого зображення потрібно менше обчислювальної потужності,ніж для декодування відеопотоку у форматі MJPEG за аналогічної якості.

Специфікація MPEG (Motion Picture Experts Group, Група експертів зрухомим зображенням) пропонує ще більш витончену, ніж стандарт
H.261, методику підвищення якості зображення при меншому обсязіпереданих даних, реалізовану в стандартах MPEG-1 і MPEG-2. Крімдиференціації вперед, стандарт MPEG-1 забезпечує диференціацію тому
(backward differencing) і усереднення (averaging) фрагментів зображення.
Навіть на CD-ROM c одинарною швидкістю передачі даних (1,2 Мбіт/с) MPEG-1дозволяє добитися якості, який можна порівняти з якістю касети VHS, збереженіна професійній апаратурі. Крім того, MPEG-1 нормує кодуванняаудіосигналу, синхронізованого з відеосигналом. 2.2.4.1. [10]

ВІДЕО MPEG

Кольоровий цифрове зображення з стисливою послідовності переводиться вколірний простір YUV (YCbCr). Компонента Y являє собоюінтенсивність, а U і V - кольоровість. Так як людське око меншесприйнятливий до кольоровості, ніж до інтенсивності, то дозволів колірнихкомпонент може бути зменшено в 2 рази по вертикалі, або і по вертикалі іпо горизонталі. До анімації і високоякісному студійному відеозменшення дозволу не застосовується для збереження якості, а дляпобутового застосування, де потоки більш низькі, а апаратура дешевша,така дія не призводить до помітних втрат у візуальному сприйнятті,зберігаючи в той же час дорогоцінні біти даних.

Основна ідея всієї схеми - це передбачати рух від кадру до кадру, апотім застосувати дискретне косінусное перетворення (ДКП), щобперерозподілити надмірність в просторі. ДКП виконується на блоках 8х8точок, пророкування руху виконується на каналі інтенсивності (Y) наблоках 16х16 пікселів, або, залежно від характеристик вихідноїпослідовності зображенні (черезстрокова розгортка, вміст), наблоках 16х8 точок. Іншими словами, даний блок 16х16 точок у поточному кадрішукається у відповідній області більшого розміру в попередніх абонаступних кадрах. Коефіцієнти ДКП (вихідних даних або різниці цьогоблоку і йому відповідного) квантів, тобто поділяються на деякийчисло, щоб відкинути несуттєві біти. Багато коефіцієнти після такоїоперації виявляються нулями. Коефіцієнт квантування може змінюватися длякожного "макроблока" (макроблок - блок 16х16 точок з Y-компонент івідповідні блоки 8х8 у разі відносини YUV 4:2:0, 16х8 у разі 4:2:2і 16х16 у разі 4:4:4. Коефіцієнти ДКП, параметри квантування, векторирухи та ін кодується за Хаффману з використанням фіксованихтаблиць, визначених стандартом. Закодовані дані складаються впакети, які формують потік згідно синтаксису MPEG.

Співвідношення кадрів один з одним

Існує три типи закодованих кадрів. I-Фремо - це кадри,закодовані як нерухомі зображення - без посилань на наступні абопопередні. Вони використовуються