1、H. 261建議簡(jiǎn)介
拿起電話機(jī),不僅能聽(tīng)到對(duì)方的聲音,而且可以看到活動(dòng)的圖像,這種理想的通信手段就是電視電話(Video Phone)。而會(huì)議電視是指利用電視技術(shù)的設(shè)備進(jìn)行開(kāi)會(huì)的另一種通信方式。ITU-T的第15研究組于1990年提出了用于電視電話和會(huì)議電話的H. 261標(biāo)準(zhǔn)。
H.261簡(jiǎn)稱p x 64標(biāo)準(zhǔn),全稱為《p x 64kbit/s視聽(tīng)業(yè)務(wù)的視頻編碼解碼器》。當(dāng)p=1或2時(shí),碼率最大為128kbit/s,由于該碼率太低,只能傳輸清晰度不太高的圖像,所以只能適用于面對(duì)面的電視電話。當(dāng)p大于或等于6時(shí),碼率大于或者等于384kbit/s,可傳輸清晰度尚好的圖像,所以適用于會(huì)議電話。
2、圖像格式
圖像格式是指圖像寬高比和每幀圖像的大小。為了使現(xiàn)行的各種電視制式(PAL、NTSC和SECAM)比較容易轉(zhuǎn)換為電視電話的圖像格式,便于相互交換,且碼率又較低,H. 261采用通用中間格式CIF,CIF規(guī)定圖像亮度分量Y的水平像素為352個(gè),垂直像素為288個(gè)。圖像色差分量CB和CR的水平與垂直分辨率均為亮度分量的一半。另外,圖像尺寸的寬高比為4∶3,與常規(guī)電視一致。
當(dāng)電視電話在ISDN網(wǎng)中傳輸時(shí),若p取1或2時(shí),最高信道速率為128kbit/s,上述的CIF規(guī)定的圖像尺寸太大,為此專門定義了QCIF格式(其中Q為Quarter,即1/4),此時(shí)亮度圖像的水平像素為176,垂直像素為144,色度CB和CR的水平像素為88,垂直像素為72。
QCIF為最低要求,所有的電視電話系統(tǒng)都必須達(dá)到此要求。而CIF為任選。下圖1為H.261的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
圖1:H.261的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
CIF和QCIF的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為圖像層(P)、塊組層(GOB)、宏塊層(MB)和塊層(B)。以CIF為例,每個(gè)一幀圖像層P包括12個(gè)GOB(QCIF為三個(gè)塊組),每個(gè)GOB為3 x 11個(gè)MB,每個(gè)MB由4個(gè)8 x 8的色差塊(CB和CR)組成。它們的格式見(jiàn)圖2。
圖2:CIF格式
H.261規(guī)定最大幀速率為29.97幀/秒。CIF每秒傳輸?shù)南袼攸c(diǎn)數(shù)為352 x 288 x 29.97,再進(jìn)行量化編碼后達(dá)到36.45Mbit/s的速率。QCIF因每行的點(diǎn)數(shù)和行數(shù)均為CIF的一半(即176 x 144 x 29. 97),因而數(shù)據(jù)率為9.15Mbit/s。
3、視頻編解碼
視聽(tīng)業(yè)務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)之一是視頻信號(hào)的編解碼。圖3中上方為視頻編碼器,下方為視頻解碼器,左側(cè)為視頻信號(hào)的輸入和輸出端。如果輸入信號(hào)是NTSC、PAL、SECAM制模擬復(fù)合視頻信號(hào),則應(yīng)先解碼成紅、綠、藍(lán)(R,G,B)三基色信號(hào),經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換,再變?yōu)榱炼取⑸刃盘?hào)Y、CB和CR,進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成幀頻為30 Hz的CIF或QCIF格式,經(jīng)過(guò)幀存儲(chǔ)器緩沖及壓縮編碼后,送入信道。收端經(jīng)過(guò)相反的過(guò)程,還原成復(fù)合視頻信號(hào)。
實(shí)際的圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)中,為了得到較高的壓縮比,往往采用多種混合的壓縮編碼方案及技術(shù)手段。H.261建議采用混合壓縮編碼方式,即幀內(nèi)變換編碼,幀間預(yù)測(cè)。前后兩幀相似,則應(yīng)用幀間預(yù)測(cè),對(duì)預(yù)測(cè)誤差進(jìn)行DCT處理。若兩幀差異較大,則進(jìn)行幀內(nèi)DCT處理。第一幀肯定是幀內(nèi)變換。每一個(gè)DCT均是對(duì)一個(gè)8 x 8的塊進(jìn)行處理。
DCT處理后,再對(duì)其系數(shù)進(jìn)行量化。直流系數(shù)采用步長(zhǎng)為8的均勻量化,交流系數(shù)則用變步長(zhǎng)的均勻量化。然后進(jìn)行“Z”字型掃描獲得連零的游程、幅值數(shù)據(jù),再對(duì)其進(jìn)行二維變字長(zhǎng)編碼。幀間預(yù)測(cè)采用運(yùn)動(dòng)估值(發(fā)端)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償(收端)的辦法。在采用上述措施后,圖像的數(shù)碼率可以壓縮到1%~10%左右。圖4為H. 261壓縮編碼原理框圖。
在H. 261的基礎(chǔ)上又提出了甚低比特速率視聽(tīng)會(huì)議壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)H.263,通過(guò)改進(jìn)的壓縮方案,可提供小于64kbit/s的、可接受的視頻信號(hào)質(zhì)量的壓縮編碼圖像信號(hào)。