宏电 MPEG II高清晰度会议电视与图像传输系统

1. 概述

所谓会议电视，是利用通信线路把两地或多个地点的会议室连接起来，以电视方式召开会议，能实行同时传送图像、声音和文件等的一种图像通信方式。

在信息、知识及机遇挑战的时代，会议电视的广泛使用，其产生的巨大社会效益和经济效益是显而易见的。会议电视系统的普及率已发展成为衡量一个国家，一个民族，甚至一个企业文明程度的标准之一。我国地域广阔，人口众多，运输常年超负荷运转，到外地出差已成为令人望而却步的事。而会议电视正是一种以视觉为主的通信业务；采用会议电视的通信方式，即能达到参加会议的目的，又可避免到外地出差的苦恼，从而节省了时间和费用。对于一些紧急性的会议，会议电视在争取时间、及时传达重要信息等方面，更是具有明显的优越性。

MPEG-2 (Moving Picture Expert Group)是1994年由国际标准化组织(ISO)通过的国际编码压缩标准，它是一种用于高分辨率活动图像编码压缩标准。原本在广播电视领域作为广播级图像传输的压缩标准，随着光纤通信技术的不断发展，传输带宽已经不是主要问题。所以近年来MPEG-2也广泛应用于会议电视领域。它使会议电视系统既具有了广播级的视频图像质量，又具有了会议电视所必须的图像双向传输、图像采集信号远程控制的会议功能。所以说，MPEG-2宽带会议电视系统和MPEG-2 图像传输监控系统是一个高画质、高可靠性、高效率、高稳定性的图像传输系统。它具有强大的综合服务功能，集电话交换、电视会议、计算机数据通信三网合一为一体。齐备的接口、强大的网管功能可随时扩容，便于升级换代。智能化的高速信息网络工程使网络的潜能充分地发挥了出来。

到目前为止，国内外的会议电视产品主要是基于H.261/263协议的窄带产品。它的图像质量和传输速率比MPEG-2 宽带会议系统低了两个数量级。

目前，随着网络技术的发展，基于TCP/IP协议的广域网，以太网路由的局域网之间的连通已经深入到各个小区，办公大楼的千家万户。MPEG-2 宽带会议系统在城市网络现有条件下，既可基于E1接口的不变速率下的专网，又可以基于TCP/IP可变速率下的IP网上实现会议电视功能。同时，可以做到在这两种网络线共有的情况下达到相互兼容，会议图像的相互传输与控制。

深圳市宏电技术开发有限公司MPEG2会议电视系统包括：

• H2000/E MPEG-1/2编码器


• H2000/D MPEG-1/2解码器


• H2000/M多点控制单元

所有设备均遵循国际ISO/IEC13818标准和2xE1通信协议(或TCP/IP协议)，可实现对视频和音频进行压缩，产生符合MPEG-1/2标准的数据流，再经信道编码后形成2xE1(或以太网接口)输出接口，可以与具有2xE1接口(或以太网接口)标准的传输系统(如：卫星、数字微波、光纤等) 相连，将压缩后的电视信号传输出去。

1.1 MPEG标准介绍

MPEG为Moving Picture Expert Group (活动图像专家组)的缩写，是国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)、联合技术委员会(JTC)的第29分委员会SC29)的第11工作组(WG11)。MPEG成立于1988年，他的任务是开发运动图像及其声音的数字编码标准。

专家组最初的任务是：实现1.5Mbit/s、10Mbit/s、40Mbit/s的压缩编码标准，即MPEG-1、MPEG-2、MPEG-3。但是因为MPEG-2的功能已经使MPEG-3成为多余，所以MPEG-3于1992年撤消。MPEG-4项目是1991年5月建议并于1993年7月确认，其目标是甚低数码率的视频压缩编码(码率低于28.8kbit/s)。这里主要介绍MPEG-1和MPEG-2标准。

MPEG-1标准可以处理各种类型的活动图像，其基本算法对于压缩水平方向352个像素、竖直方向288个像素的空间分辨率及每秒24-30幅画面的运动图像有很好的效果，在MPEG-1标准中一帧的概念不同于电视中帧的概念，前者是一定成逐行扫描的图像，如果待处理的信号是隔行扫描的图像，则编码前必须将其转换成逐行扫描的格式。

MPEG-1标准提供了一些录像机的功能：正放、图像冻结、快进、快倒和慢进。此外，还提供了随机存储的功能，当然解码器这些功能的实现在一定程度上同图像存储介质相关。

MPEG-1标准采用了一系列技术以获得高压缩比：第一，对色差信号进行亚采样，减少数据量；第二，采用运动补偿技术减少帧间冗余度；第三，做二维DCT 变换，去除空间相关性；第四，对DCT分量进行量化，舍去不重要的信息，将量化后的DCT分量按照频率进行重新排序；第五，将DCT分量进行变字长编码；第六，对每数据快的直流分量(DC)进行预测差分编码。

MPEG-1标准中的图像类型共分为四种：I图像，或称为帧内(INTRA)帧图像，采用帧内编码，不参照其他图像；P图像，或称预测帧 (PREDICTED)图像，它们参照前一幅I或P图像进行运动补偿编码；B图像，或称双向预测图像，它们参照前一幅和后一幅I或P图像做双向运动补偿编码；D图像，或称直流图像(DC)，这类图像中只含直流分量，是为快放功能而设计的。

MPEG-1的压缩性能见下表：

MPEG-2标准是MPEG开发的第二个标准，是活动图像及有关声音信息的通用编码。MPEG-2标准制订于1990年7月。在此之前国际电信联盟成立了一个有关ATM的图像编码专家组，从1990年开始了JTC1和ITU-T的合作。1991年5月开始征集图像编码算法的文件，有32个公司和组织提供了非常详细的研究结果和D1格式的编解码图像录像带。1991年11月，在日本的JVC研究所进行了对比测试，确定带有运动补偿预测和内插的DCT最成熟和性能最好。在1992年1月的会上又定下了MPEG-2是通用标准。MPEG-2声音和系统部分的工作始于1992年7月。MPEG为制订MPEG-2标准，经常与有关国际组织，如ISO、IEC、TIU-T、ITU-R等开会协调，并注意到了与MPEG-1的兼容。国际电联的无线通信部门从广播电视方面提出的不同要求，构成了MPEG-2的档次/等级概念的基础。ITU-R在MPEG-2的质量检验、测试方面做了大量的工作。MPEG-2的委员会草案 ISO/IEC CD 13818是1993年11月产生的。按计划在1994年11月7日-11日的新加坡会议上，批准为国际标准ISO/IEC IS 13818。此后又对MPEG-2进行了扩展。

1.2 宽带网络的发展状况

面对新世纪的挑战，全球涌起了建设信息高速公路的热潮。信息网络的建设与发展会对一个国家乃至全球的社会政治、经济、生活产生重要影响，加快信息网络建设在社会信息化进程中具有非常重要的意义。美国、欧共体、日本、新加坡等国正在争夺新技术优势，雄心勃勃地规划、建设适应信息时代的全国性乃至全球性的高速信息网络。

信息化社会的一个重要特点是人们对网络通信的能力提出了更多更高的要求，不仅要实现语音的传输，还希望实现文字、图像乃至实时视频信号的传送。光纤传输网络技术、高性能网络交换技术、TCP/IP协议技术、计算机技术、软件技术、多媒体技术的发展以及其它相关技术的最新发展使人们看到了下一代高性能、多样化网络服务的前景。随着社会经济的发展，人们对信息的需求急剧增加，信息量呈指数增长。通信业务也从电话、数据向视频、多媒体等宽带业务发展。现有网络不能满足这些宽带业务的发展要求，迫切需要建设一个高带宽、业务发展受限少的宽带业务网。

从技术上说，所谓宽带(Broadband)是指在同一传输介质上，可以利用不同的频道进行多重的传输，并且速率在原级(1.54Mbps)以上。因此，基于有线电视的Cable Modem技术、基于普通电话线路的xDSL技术及基于卫星通信的DirectPC技术都是宽带技术的典型。

同样，城市信息化离不开城市信息高速公路，宽带城域网的建设为城市信息化提供了高速通道。当IP成为宽带业务网的承载技术后，数据视频、语音网络的融合成为目前宽带城域网发展方向之一。我们知道，城市具有经济发达、工业产业区集中、人口密集，覆盖地域紧凑等特点。这给城域网建设提供了得天独厚的条件。宽带城域网从接入到核心各个部分都实现宽带化，架构了以IP为基础的无阻塞数据承载平台，为实现电子商务、网上医疗、网上政府、信息港等城市信息化工程，提供了安全、可靠的高速业务网络环境。三网融合必将是宽带城域网的另一个发展方向。近年来，全球信息化迈进的步伐明显加快，电信网、计算机网、有线电视网的业务市场开始融合，人类开始迈向网络经济时代。

宽带城域网的建设为电视会议提供了可靠的网络平台。在TCP/IP的网络环境中，使用电视会议实现多媒体的应用也有了现实的应用。可以预见，随着科学技术的更加发展，新兴网络技术的成熟和应用，视频压缩技术的不断突破和完善，会议电视必将迎来更加美好的未来。

可以相信，未来网络无处不在，城市信息化涵盖了更广泛意义的内容，基于宽带网络的各种系统的应用将给人们的生活、工作、学习带来前所未有的便利，网上无所不包的内容极大地丰富了人们对信息的渴求。

2. 产品介绍

H2000 MPEG-2宽带会议系统是采用最新图像压缩技术开发出的新一代会议电视系统，与国外同类会议电视和图像传输系统相比，具有如下技术特点。

2.1 技术特点

• 技术先进性

考虑到多媒体技术和数字有线电视网技术的迅猛发展，三网合一势在必行。VOD与未来的数字有线电视均将以MPEG为主要的应用标准，如WEB TV 和IP TV 等。因此，采用MPEG-2标准的会议电视系统能够满足当前技术的发展需要，具有开放性和可扩充性，可以在实现资料保存和检索的过程中最大限度地保证图像及声音的品质。MPEG-2电视会议系统与机关局域网以广播方式可以实现互通，从而通过电视会议系统与桌面系统相结合实现业务培训和远程教学等功能。局域网如实现了VOD，则可以通过广播服务器存储广播内容，以备VOD素材。

• 保密安全性

MPEG-2电视会议系统具有自主知识产权，系统具有主从时钟，在不加保密机时，具备数据加扰加密功能，也可与指定的保密机连接，以确保电视会议系统的保密和安全。 可升级扩充性 根据图像通信发展的需要，在传输带宽充足的情况下，将两个E1接口通过反向复接技术使系统变成具有广播级图像质量的电视会议和图像传输系统。

MPEG-2电视会议系统扩充简单，其多点控制单元MCU采用插板式结构，每块接口可提供4个2xE1接口，每台可连接24个会场。而且MCU可以多级级联。

• 设备可靠性

本系统具有良好的远程图像传输功能，图像清晰，伴音与图像严格同步。

卓越的图像品质

MPEG-2会议电视系统的图像压缩效率高，图像质量大大优于H.261。

MPEG-2电视会议系统具备“R-S”纠错能力，在信道干扰及误码率仅为10-4的情况下也能产生令人满意的图像质量，而所有H.261设备对信道误码率的要求为10-7或更高。因而MPEG-2电视会议系统对于突变情况如场景切换等具备更好的适应性；MPEG包含的运动补偿和帧间预测算法使得MPEG -2电视会议系统在传输高速运动和变化剧烈的图像时也不会出现“马赛克”现象。

MPEG-2电视会议系统在传输过程中可以在不停运动的情况下保持视、音频无限同步，这与H.261标准下的编解码器产品相比具有无法比拟的优势。

• 快速实时性

能够在任何时间及时召开内部电视会议，迅速将主会场图像，或任何一个分会场(或下级分会场)的分会场图像传送到各个分会场，保证图像清晰并与伴音同步，保证图像动态连续性和实时性。根据具体要求，还可以将图像通过专线或内部局域网接入领导办公室。

• 经济实用性

在保证使用要求和技术可行性的前提下，MPEG-2电视会议系统所有终端设备具有便于操作、管理、实用有效的卓越特性，并可根据用户的实际需要修改和扩充系统设备功能。由于系统主设备和控制软件是我公司自主开发，所以具有较高的性能价格比。

• 标准和规范

MPEG-2电视会议系统主要设备和通信软件及协议均符合国内外相关标准，以及制定的技术规范。(ISO/IEC、ITU-T、CCIR601、MPEG-2、2x2xE1、G.703等)

实用美观的控制台软件界面 MPEG-2电视会议系统操作控制功能通过PC机完成，控制台软件界面鲜明美观，个性化图文显示。图标与会场定义名称结合，提供直观的视频切换控制、图像采集、摄像机云台遥控和会议管理及系统维护等功能。状态栏显示操作提示，点击和拖放相结合使系统的使用直观、灵活、简便。自动检测全部设备端口的状态，便于系统维护。操作系统控制软件基于WINDOWS 32位操作系统开发而成，性能安全稳定，易于升级。

2.2 H2000 MPEG-2宽带会议电视系统

MPEG-2 宽带会议系统是由下列数字视频设备组成：

• H2000/E MPEG-2编码器


• H2000/D MPEG-2解码器


• H2000/M多点控制单元


• DTM复用器


• IP 编码器


• IP 解码器

所有设备均遵循国际ISO/IEC13818标准和2xE1通信协议，可实现对视频和音频进行压缩，压缩后的媒体流符合MPEG-2标准的数据流格式，再经信道编码后形成2xE1(2x2.048Mb/s)输出接口，可以与具有2xE1接口标准的传输系统(如：卫星、数字微波、光纤等)相连，将压缩后的电视信号传输出去。

• H2000/E MPEG-2编码器

H2000系列MPEG-2编码器具有4:2:0 和4:2:2(专业级)两种格式可选，可实时对视频和音频进行压缩，图像为广播级，智能液晶显示方式，系统参数设置十分简便，并配有丰富的接口板可选件。

技术指标

H2000/E编码器外形

• 
  

  H2000/D MPEG-2解码器型

H2000/D解码器在收端用于解压缩，将通过双E1或多个E1接口或V.35、RS422接口送来的数字视音频信号还原成模拟的视频信号和音频信号，并从码流中提取控制信令，形成RS-232数据。

技术指标

H2000/D解码器外形

• 
  

  H2000M多点控制单元型

H2000M系列产品可以实现3级级联，组网十分方便灵活，完全能够满足各种电视会议的要求，该系列产品均可根据具体用户要求按4x4模块迭加。

技术指标

单块接口板：4个E1输入，4个E1输出
      a. 2M速率：4x4
      b. 4M速率：2x2
      c. 6M、8M速率：1x1
接口板：采用V.35/RS422(可选)
      a. 单块接口板实现4x4
      b. 速率可自适应
模块式组件：(最小4x4，单个设备最大为32x32)
完善的控制协议机制
可靠的3级级联，便于构成全国性大网

• DTM复用器(DVB、TS流)

DTM -1000型复用器符合MPEG-2标准，单个设备最大可支持8个TS流复用输出接口，为SPI、ASI或DS3。可直接与QAM调制器联接，形成占一个 8M带宽的DVB-C节目通道，支持插入式的加抗器及条件接收界面，提供了一种非常高效、经济的统计复用解码方案。

• IP 编码器

H2200E型编码器遵循ISO/IEC13818国际标准；实时对广播级视频和音频进行压缩；采用美国C-CUBE最新编码压缩芯片 DVXTMpress，并基于美国Optibase技术，运行于NT4.0平台上一体化理想的IP终端设备。IP编码器具有4:2:0 和4:2:2(专业级)两种格式可选.该产品可作为广播级会议电视组网终端设备，且在远程医疗和远程教育等方面有广泛应用。

技术指标

视频输入：
      a. 复合全电视信号：CVBS
      b. 分量视频：S-Video
视频制式：PAL/NTSC
分辨率(可选)：
      PAL：720x576、480x576、352x576、352x288
      NTSC：720x480、352x480、352x240
音频输入：
      a. 立体声
      b. 取样频率：32KHz、44.1KHz、48KHz可选
系统传输速率： 2-15Mb/s(连续可调)
传输接口：以太网口，RJ45
数据接口：RS232、RS485(可选)

• 
  

  IP解码器

H2200D型解码器遵循MPEG-2标准，具有多种通信接口协议，支持主级4:2:0及专业级4:2:2两种编码格式。该产品是理想宽带IP的终端设备。

技术指标

视频输出：
      a. 复合全电视信号：CVBS
      b. 分量视频：S-Video
视频制式：PAL/NTSC自适应
分辨率：
      a. PAL：720x576、480x576、352x576、352x288
      b. NTSC：720x480、352x480、352x240
音频输出：
      a. 立体声输出
      b. 频率范围：20Hz～20KHz
传输速率：自适应2～15Mb/s
传输接口：以太网接口RJ45
数据接口：RS232、RS485(可选)

2.3 H1000 MPEG-2图像传输监控系统

MPEG-2图像传输监控系统是在E2信道(G.703)上实现高质量的实时图像及声音传输的成套专用设备。图像编解码采用MPEG-2标准。保证在E2 信道上提供最优的图像质量。图像实时、清晰、色彩鲜艳，全硬件设计，没有普通计算机软件构成的系统所固有的系统不稳定因素。可在极恶劣的环境下工作，具有很高的可靠性，可直接与数字光端机、数字微波及无线扩频设备互连。其中透明的数据接口，可用于传输控制数据、报警数据及实现远程云台/镜头的控制。

• 数字视频图像传输编/解码器

数字视频编解码器是采用大规模集成电路ASIC和高速DSP技术设计而成的远程图像传输设备。该设备在E1信道可提供最佳的图像质量，图像实时、清晰、色彩鲜艳，全硬件设计，没有普通计算机软件构成的系统所固有的系统不稳定因素。可在极恶劣的环境下工作，具有很高的可靠性。在控制中心切换时无延时及滞后现象。可多级组网，任意组合，对误码率要求低，因此可在多种信道中传输。

• 智能云台镜头控制器

该设备是用来控制摄像机和云台，它可以接受控制中心的命令完成对镜头的焦距光圈及云台转动角度等功能的控制，还可以通过辅助开关控制照明灯、雨刷以及除霜等。

• 智能视频切换器

智能视频处理器主要完成：16路图像输入，两路图像输出的自由切换功能，包括视频切换控制、云台控制、光圈控制、灯光和雨刷控制。控制均有本地操作方式和监控中心联动控制两种方式。可实现自动切换与手动切换，切换时间间隔可根据需要调整，系统操作简单，使用方便。

• 多点控制器

多点控制器能同时接入16个数字视频编码器，经内部的视音频数据流的数字切换，提供1-8路数字视频输出，再由数字视频解码器解码后送监控器显示，并可级联。在切换过程中始终保持视音频数据流的流畅性，无延时和误码。

• 无人值守变电站集中监控系统

该系统利用航天遥感和SCADA核心技术开发的一套完整的无人值守变电站集中监控系统。系统较好地解决了遥控、遥调、遥测、遥信即“四遥”和遥视；红外和热成像测温；MIS系统和图像网络浏览的互联等问题。

该系统较好地完成了变电站视频和环境数据的采集和远传，利用红外测温和热成像技术解决了对高压设备、刀闸、接头等的温度测量。

3. 应用

• 政府机关及事业单位

随着政府机构改革的深入，政府的职能及办事效率发生了很大的变化，它要求政府职能由计划经济模式转变成为适应市场经济要求的模式。政府各职能部门更多的是组织协调、宏观调控、咨询服务、上传下达、信息处理、快速反应、提高办事效率。所以，基于三网合一的电视电话会议系统为政府减少文山会海，减少异地开会的费用和时间，提高办事效率起到了非常重要的作用。

• 公安部门

从国家公安部到各省厅级公安厅的电视电话会议系统以及从各省公安厅到各地市，县公安局的电视会议系统，使得全国公安系统图像传输网络成为可能。卫星转播车和图像报送系统对于应急突发事件的处理提供了方便、快捷和机动反应的能力。

• 军队作战指挥系统

根据党中央、国家军委科技强兵的要求，现代化的通信设备对提高军队的战斗力和官兵文化素质是有很重要的作用。在军队中应用电视会议系统、图像传输系统以及卫星通信图像转播车，在战时，可以通过卫星转播车将作战场的图像实时地传输到作战指挥部。在平时，从军到师，从师到团的各级会议图像以及数据的传输成为可能，并且可以丰富部队的文化娱乐活动，实时地转播到团以下的连队。同时还可以将各连队的各种活动和作战演习现场通过电视会议系统实时地传送到军区各首长的办公桌上。

• 电力监控部门

随着无人值守变电站(所)改造的深入进行，遥控、遥调、遥测、遥信，即“四遥”功能的实现已成为势在必行的先进管理手段。无人值守变电站集中监控系统较好地解决了四遥和遥视地问题，红外和热成像测温，MIS系统和图像网络浏览的互联等问题。无人值守变电站(所)集中监控系统完成了变电站(所)视频图像和环境数据的采集和远传，利用红外测温和热成像技术解决了对高压设备、刀闸、接头等的温度测量。领导和值班长可以在计算机上实时监控远程变电站(所)设备的运行情况，操作的执行情况，预监故障发生，迅速排除故障，处理突发事件。

• 数字视频有线电视网

从1996年至2015年被世界公认为发展数字视频产品的黄金时代。以美国为代表，到2006年将要完成图像数字化的整个进程。要更换所有模拟图像前端设备，并将把普通的图像质量提高到全数字，高清晰度电视(HDTV)的图像质量。但在1995年之前，从世界各国来看，基本上使用着模拟图像设备，数字设备完全是空白。因此，致力于数字有线电视网数字视频产品的研制和开发，有着远大的前景。MPEG-2数字视频编解码器设备完全可以替代目前有线电视台模拟图像设备而使全数字高清晰度电视成为可能。

• 银行监控部门

应用数码摄像机和硬盘录像系统，可以在一台主机上实现最大16路图像的同时实时记录、实时预览，配合声音采集部件实现同步录音。音/视频同步回放。

• 高速公路监控部门

数字信号不再通过传统的电路传输网而是通过计算机网络，由远端的解码计算机解码并还原，从PC机加板卡到专用监控设备，提高系统可靠性。集中管理一台计算机实现全部管理，例如：广大的监控点分布、多级监控，远距离传输，多种特殊功能如图像抓拍，字符叠加等的管理。

• 远程医疗与远程教育