Соотношение кадров друг с другом

     Существует три типа закодированных кадров: I-фреймы - это кадры, закодированные как неподвижные изображения - без ссылок на последующие или предыдущие. Они используются как стартовые. P-фреймы   - это кадры, предсказанные из предыдущих I- или P-кадров. Каждый макроблок в P-  фрейме может идти с вектором и разностью коэффициентов ДКП от соответствующего блока последнего раскодированного I или P, или может быть закодирован как в I, если не соответствующего блока не нашлось.

     И, наконец, существуют B- фреймы, которые предсказаны из двух ближайших I или P-фреймов, одного предыдущего и другого - последующего.

     Соответствующие блоки ищутся в этих кадрах и из них выбирается лучший. Ищется прямой вектор, затем обратный и вычисляется  среднее между соответствующими макроблоками в прошлом и будущем. Если это не работает, то блок может  быть закодирован в I-  фрейме.

     2 Технические требования на  абонентское устройство  видеоконференцсвязи

     2.1. Выбор структуры и форматов  данных в системе видеоконференций

     Существует  много причин, почему протоколы семейства TCP/IP  были выбраны за основу Internet. Это прежде всего возможность  работы с этими протоколами как  локальных (LAN), так и в глобальных (WAN) сетях, способность протоколов управлять большим количеством стационарных и мобильных пользователей.

     К данному протоколу больше подходит название "Комплекс протокол Internet". В его состав входят протоколы UDP,ARP, ICMP, TELNET, FTP и многие и другие, но часто  используют только термин TCP/IP.

     Часть из семейства протоколов TCP/IP обеспечивает выполнение "низкоуровневых" сетевых функций для множества приложений, таких, как работа с аппаратными протоколами, поддержка механизма доставки пакета по адресу, назначения через множества  сетей и хостов, обеспечение достоверности и надежности соединения и др..

       Другая часть протоколов предназначена  для выполнения прикладных задач,  таких, как передача файлов  между компьютерами, отправка электронной  почты или чтение гипертекстовой  страницы WWW-сервера.

     Задачей ТСР является доставка всей информации компьютеру получателя, контроль последовательности передаваемой информации, повторная  отправка не доставленных пакетов в  случае сбоя работы сети. Кроме того, если сообщение достаточно большое, чтобы отправить его в данном пакете, ТСР делит и отправляет его несколькими блоками. ТСР также осуществляет контроль за составлением первоначального сообщения из этих блоков на компьютере получателя.

     Наиболее  широко используемый протокол транспортного  уровня - это, как было описано выше,  ТСР. Несмотря на то, что ТСР позволяет  поддерживать множество разнообразных  распределенных приложений, он не подходит для приложения реального времени. Использование ТСР в качестве транспортного протокола ТСР  для этих приложений невозможно по нескольким причинам:

     1. Этот протокол позволяет установить  соединение только между двумя  конечными точками, следовательно,  он не подходит для многоадресной  передачи.

     2. ТСР предусматривает повторную  передачу потерянных сегментов,  прибывающих, когда приложение  реального времени уже их не  ждет.

     3. ТСР не имеет удобного механизма  привязки  информации о синхронизации  к сегментам = дополнительное  требование приложений реального  времени.

     RTCP выполняет несколько функций

     1. Обеспечение и контроль качества  услуг и обратная связь в  случае перегрузки.

     2. Идентификация отправителя. Пакеты RTCP содержат стандартное текстовое  описание отправителя

     3. Оценка размеров сеанса и масштабирование

     

     Рис.3 Логическая структура сетевого программного обеспечения (протокол обмена данных)

     Таким образом с протоколом сетевого уровня IP (Internet Prortocol) взаимодействуют два  протокола транспортного уровня: TCP и UDP.

     Необходимость передачи аудио- и видеоинформации  по Internet привела к созданию нового транспортного протокола RTP (Real-time Transport Protocol). Его рабочая спецификация была предложена группой AVT (Audio/Video Transport working group) разработчиков средств передачи аудио/видеоинформации, входящей в организацию IETF (Internet Engineering Task Force). Протокол RTP отвечает за очередность, тайминг и качество аудио/видеоинформации.

     2.2 Выбор метода кодирования - декодирования, описание стандарта кодирования.

     Современный рынок требует сокращения производственных циклов, повышения качества поставляемой продукции, сотрудничества между различными фирмами и глобализации их деятельности. Средства связи, их расширенные возможности, играют при этом решающую роль. Наличие  быстрой и эффективной связи  определяет конкурентоспособность  фирмы. Выигрывает тот, кто стартует раньше других, используя самые современные  технологии.  На данный момент самым  широко используемый протоколом является стандарт  Н.323.

     Рассмотрим, что представляет собой рекомендация Н.323.

     Совместимые с H.323 приложения и поддерживающая их инфраструктура Internet являются основой  нового направления развития коммуникационных возможностей, связанных с использованием ПК. Программное обеспечение, разработанное Intel и другими компаниями на основе стандарта H.323, впервые позволило без проблем, с помощью простого нажатия кнопки, осуществлять обмен аудио- и видео- данными.

     Технический обзор H.323

     Рекомендация H.323 описывает требования к терминалам, другому оборудованию и различным  службам, предъявляемые при передаче мультимедиа-потоков по локальной  сети с негарантированным качеством  соединения. Терминалы, а также другое оборудование, соответствующее требованиям H.323, могут использоваться для передачи голоса, цифровых данных и видеоинформации, а также произвольного сочетания  этих потоков (например, для видеотелефонной  связи) в реальном масштабе времени.

     Локальная сеть, с помощью которой связаны  совместимые с H.323 терминалы, может  быть простым сегментом, соединением  по типу "кольцо" или целым набором  сегментов сложной топологии  соединений. Необходимо заметить, что  сложность структуры сети влияет на производительность H.323-терминалов. К сожалению, рассмотрение способов, с помощью которых можно добиться нужной производительности терминалов при работе со сложными сетями, выходит  за рамки рекомендации H.323.

     Видеопоток  стандарта Н.261.

     Рекомендация ITU-T Н.261. была разработана для передачи видеоинформации при уровнях  битового потока Рх64 Кбит/с, где р - может  меняться от1 до 30. Стандарт включает как  кодирование отдельных кадров в  стиле JPRG, так и использование  компенсации движения для устранения временной корреляции между кадрами. Он относится к гибридным системам сжатия  в пространственной и  временной областях.

     Таблица 1

     Форматы исходных данных CIF QCIF

 

     Для того, чтобы обеспечить преобразование данных различных систем телевидения  к единому стандарту, был разработан стандарт CIF (общий промежуточный  стандарт).

     Используется  также формат QCIF с половинным разрешением.

     Частота кадров составляет 29,97 кадров/с, но может быть и понижена до 10-15 кадров/с. Декодер должен быть способным раскодировать поток  с пропущенными кадрами, так как для увеличения сжатия предусмотрена возможность опускать при кодировании отдельные кадры вместо того, чтобы поддерживать постоянную частоту кадров.

     Стандартом  предусмотрено разбиение видео  потока на пять уровней:

     - уровень кадров (для CIF-формата - 352х288 пикселов, 396 макроблока, 1584 блока, 12 групп блоков):

     код начала кадра (20 бит,   0000 0000 0000 0001 0000)

     номер кадра в последовательности (5 бит)

     тип кадра в последовательности (6 бит)

     дополнительные  данные

     - уровень группы блоков (GOB) (176х48 пикселов, 132 блока.  33 макроблока)

     код начала группы (16 бит , 0000 0000 0000 0001)

     номер группы в кадре (4бита)

     уровень квантования в группе (5 бит)

     дополнительные  данные

     - уровень макроблока (16х16 пикселов, , 4 блока)

     код адреса макроблока (код переменной дилны, до11 бит)

     код  типа макроблока  (код переменной дины)

     -уровень  квантования макроблока ( 5 бит)

     код вектора движения (код переменной длины, до 11 бит)

     код присутствия данных блоков ( код  переменной длины, до 9 бит)

     -уровень  блока ( 8х8 пикселов)

     коэффициенты  ДКП ( коды переменной длины, до 13 бит)

     Рис. 4. Структура свертки видеоизображения в декодере по стандарту н. 323

     1.Входной  поток подвергается предварительной  обработке:

     Если  исходное изображение передается в  виде чересстрочных полей, то из них  формируются кадры с прогрессивной  разверткой, кадры передискретизиуются  до формата CIF или QCIF;

     Производится  преобразование RGB в YUV

     Производится  преобразование из формата цветности 4:4:4 в 4:2:0 (горизонтальная и вертикальная поддискретизация цветоразностных компонентов).

       

     

     

       

       

     Схема выборки 4:2:2                                          Схема выборки 4:2:0

                  - выборка только Y

                  - выборка Y, Cb, Cr

                  - выборка Сb, Cr

     Рис. 5. Двумерная 2:1 подвыборка  цветоразностных элементов по отношению к элементам яркости

     Эта схема преобразования обычно используется  для стандарта Н. 323

       На рис.5  изображена двумерная  2:1 подвыборка  цветоразностных элементов  по отношению к элементам яркости.  Элементы Cb и Cr не совпадают по расположению с элементами яркости, но представляют информацию о цвете для группы четырех элементов яркости, расположенных по углам квадрата.  Значение Си СR обычно вычисляются 4:4:4 путем горизонтальной и вертикальной фильтрации и интерполяции.  Обычно значения Cb и Cr вычисляются только для каждой второй линии элементов яркости. Т. о. Остальные линии несут только яркостную составляющю.4:2:0. Ширина полосы сигнала 4:2:0 идентична полосе сигнала 4:1:1. На рис.5  Представлен построчный видеосигнал, в котором используется  только одно поле сигнала.

     Для устранений возможных искажений  типа появления ложных элементов  на границе объектов или смещения позиции, может применяться перефильтрация низкочастотным фильтром.

     2.Изображение разбивается на макроблоки, для которых находятся вектора движения.  Вектора движения для макроблоков могут быть только целочисленными и по абсолютной величине не превышать 15 пикселов.

     3.Находятся  ошибки предсказания движения.

     4.Производится  анализ информации о движении  и принимается решение о способе  кодирования макроблока.

     5.В  зависимости от результатов предыдущей  стадии  или исходный или разностный  сигнал подвергается дискретному  косинусному преобразованию