多媒体通信是集多媒体技术与通信网络、计算机网络的交互性和电视的真实性于一体的现代通信技术。多媒体通信终端与宽带化、智能化、个人化的宽带综合业务数字网络相配合的传输信息的形式，将成为21世纪多媒体通信技术发展的基本特征。多媒体通信的实现，将为社会提供一种全新的信息服务方式，使人们的生活更加便利和丰富多彩。
本章将对多媒体通信的基本概念以及视频会议、视频点播、IP电话等重要的多媒体通信系统的构成和工作原理作介绍。
9.1多媒体通信概述
多媒体通信（multimediacommunication）是利用多种媒体语音、文字、图像、图形和数据来表示信息，而且把各种媒体的信息综合成一个有机的整体，互相协调同步，实时地表现各种信息及其变化，通信的双方还可以相互交流沟通。
多媒体对通信的影响具体体现在如下几个方面。
（1）多媒体的数据量
其特点是多媒体的数据量大（尤其是图像、视频），存储容量大，传输带宽要求高，虽然可以压缩，但高压缩比往往以牺牲图像质量为代价。
（2）多媒体的实时性
多媒体中的声音、动画、视频等媒体对多媒体传输设备的要求很高。
（3）多媒体的时空约束
多媒体系统中各媒体彼此相互关联，相互约束，这种约束既存在于空间，也存在于时间。
（4）多媒体的交互性
多媒体系统的关键特点是交互性。
（5）分布式处理和协同工作
通信网络的发展趋势必将从现在的“多网共存”到未来的“多网合一”，业务具有分布性和协同性。
一方面，教育、商业、科研等领域都迫切需要利用多媒体通信技术来提高工作效率；另一方面，多媒体通信技术的发展更多地依赖于应用环境的发展。多媒体通信主要应用在以下方面。
（1）办公自动化
在办公室常常产生和处理多种形式的信息，还能建立“虚拟办公室（Virtualoffice）”环境，允许专业人员在不同地点、不同时间共同修改和处理同一文件、图样，闻其声，见其人，如同在一起办公。
（2）教育、财政和医疗服务行业
教育、财政和医疗服务行业都是计算技术的大用户。计算工业中许多新的开发基本来自这三个领域中的研究。
（3）科研和工程
科研和工程技术方面的应用是指分析信息、推导其内容的结论。多媒体应用是信源对分析者，其中分析者可以是人，也可以是一台数字设备。在科学和技术应用领域中的研究着重于完全理解信息属性及处理信息的过程。因此使用多媒体通信可支持诸如分布式制造和设计。
（4）家庭
多媒体通信能为家庭用户接入大量的信息服务，如新闻、教育、保健、医疗、休闲、社会活动、消费活动、家庭管理等。
（5）其他应用领域
多媒体通信在军事和保安（指挥、调度、会议与现场监测）、交通管理、金融、保险、房地产等领域也有广泛的应用。
9.2多媒体视频会议系统
多媒体视频会议系统（MultimediaVideoConferencingSystem）是一种以多媒体形式支持多方通信和协同工作的应用系统。其基本特征是：通过计算机远程地参加会议或交流；合作工作不受地理位置分离的限制；通信涉及多个参与者站点之间的连接，以及在这些连接之上的操作；会话可以通过视频、音频以及共享应用空间来进行。总而言之，它的特点是实时性、交互性、可视化以及协同性。多媒体会议系统在远程教育、远程医疗、军事决策等方面得到了广泛应用，节省了时间与空间成本，提高了工作效率。
9.2.1多媒体视频会议系统概述
多媒体视频会议运行的网络是多样化的，包括LAN、WAN、ISDN、Internet以及BISDN等，每种网络的带宽和传输协议是不相同的，而视频会议系统不同种类数据的传输特性也是不同的。以现有的传输体系为基础，多媒体视频会议应用系统主要有以下几种。
1.大中小型会议室型
会议地点安排在某个固定的专用会议室，由于配置的设备质量高，因此视频效果好，但设备价格昂贵。在会议室配置了专用的硬件和软件、大屏幕显示器和音响系统。通常使用专用的宽带通信信道，能为与会者提供接近广播级的视频通信质量。这种系统主要用于有固定地点和时间的大型会议。
2.桌面会议系统型
PC是办公的标准配置，把会议系统的硬件，主要是视音频编解码器和通信接口集成到PC中就可以构造成桌面会议系统。桌面会议系统利用公共通信网络来通信。因为终端就在桌面上，所以可以随时与他人讨论问题，或在家里就可以参加一个远程会议。桌面会议设备的价格相对较便宜，根据所使用的通信网络带宽的不同，视频质量一般在专业级以下水平，能满足人们的基本要求。
3.电话接入网关（PSTNGateway）
用户直接通过电话或手机在移动的情况下加入视频会议，这点对需要参加会议而又不在会议现场的人尤其重要，可以说今后将成为视频会议不可或缺的功能。
9.2.2多媒体视频会议系统的构成
1．视频会议系统构成
视频会议系统主要由视频会议终端、多点控制单元（MCU）、信道（网络）及控制管理软件构成，如图91所示。
图91多媒体视频会议系统构成图
1）视频会议系统终端
完成视频信号的采集、编辑处理及显示输出，音频信号的采集、编辑处理及输出，视频音频数字信号的压缩编码和解码，最后将符合国际标准的压缩码流经线路接口送到信道，或从信道上将标准压缩码流经线路接口送到终端中。此外，终端还要形成通信的各种控制信息，包括同步控制和指示信号、远端摄像机的控制协议、定义帧结构、呼叫规程及多个终端的呼叫规程、加密标准、传送密钥及密钥的管理标准等。视频会议系统终端包括音频、视频I/O设备，视频、音频编解码器，信息处理设备与应用软件，多路复用/分接设备等。
音频I/O设备包括麦克风、扬声器、调音设备和回声抑制器等。
视频输入设备包括摄像机、录像机、图文摄像机和VCD等，主要功能是将模拟视频信号通过视频输入口送入编码器进行处理。视频输出设备包括监视器、投影机和电视机等。
视频编解码器是视频会议终端的核心设备，它能对各种制式的模拟视频信号进行实时数字化和压缩编码处理，以便在信道上传输。
音频编解码器能将模拟语音信号数字化，以PCM或ADPCM、LDCELP等方式进行编码和解码。此外，音频编码器还要增加适当的延时，解决由视频编码引起的唇音同步问题。
信息处理设备包括电子白板、书写电话等。应用软件通常包括白板系统、应用程序共享系统等，与会人员可以通过这些设备和应用软件来讨论问题和实现数据共享等功能。
多路复用/分接设备将视频、音频、数据和信令等各种数字信号组合为规范速率的数字码流，并成为与用户网络接口相兼容的信号格式。
2）信道（网络）
会议系统的传输介质可采用光缆、电缆、微波以及卫星等数字信道，或者其他类型的传输信道。在用户接入网的范围内，还可以采用HDSL、ADSL等设备进行传输。在传输方式上，它可以在现有的多种网络上展开，例如，AT、DDN、ISDN、SDH数字通信网或帧中继网络等。新的会议系统标准还允许它在各种计算机网络中传输，但由于不同的传输网络原理及结构差异很大，导致了视频会议系统微观部署结构（包括终端系统的连接结构，多点控制设备（MCU）的配置方案结构等）的差异性。
3）多点控制单元
多点控制单元MCU（MultipointControlUnit）是视频会议系统的关键设备，它的主要功能是对视频、语音及数据信号进行切换，实现多点间的信息控制功能，所以在多点视频会议系统中必须使用MCU。例如，它会把传送到MCU某会场发言者的图像信号切换到所有会场。对于语音信号，若同时有几个发言，可以对它们进行混合处理，选出最高的音频信号，切换到其他会场。当视频会议终端数量比较多时，可采用多个MCU来完成对多个会议终端同时通信的处理。
MCU的主要组成部分包括网络接口单元、呼叫控制单元、多路复用和解复用单元、音频处理器、视频处理器、数据处理器、控制处理器、密钥处理分发器及呼叫控制处理器等。
2．视频会议系统的基本功能
视频会议系统的主要功能是通过终端向用户呈现所需的视频图像、声音以及各种数据，为此需要视频会议终端，特别是音视频编解码器具有各种特定会议功能并支持多种通信协议及会议控制方式，因此视频会议系统的功能有时也称为视频会议终端的功能。
（1）在视频会议系统工作时，将图像、声音等在各个会议终端间进行实时传输、接收。
（2）视频显示的转换控制可有以下三种模式。
①语音激活模式（语音控制模式）。它是一种自动模式，其特征是会议的“视频源”根据与会者的发言情况来转换。MCU从多个会场终端送来的数据流中提取音频信号，在语音处理器中进行电平比较，选出电平最高的音频信号，将最响亮的语音发言人的图像与语音信号广播到其他的会场。
②主席控制模式。在这种模式下，与会的任意一方均可能作为会议的主席，会议主席行使会议的控制权。通过令牌可以控制会议的视频源为某个与会方。
③讲课模式。这种模式是一种强制显像控制模式，演讲人通过编解码器向MCU请求发言。编解码器给MCU一个请求信号，若MCU认可，便将它的图像、语音信号播放到所有与MCU相连接的会场终端。所有分会场均可观看主会场的情况，而主会场则可选择性地观看分会场的会议情况。
（3）在对图像质量要求较低的场合，可利用音频线路传送低分辨率的黑白图像；在要求较高的场合，则应采用更先进的数据压缩技术。
9.2.3多媒体视频会议系统的关键技术
视频会议是多媒体通信的一种主要应用形式，因此多媒体通信中使用的关键技术也是视频会议中的关键技术，主要包括音视频数据压缩技术、同步技术和网络传输技术。下面来进行具体介绍。
1．音视频数据压缩技术
计算机中对文字、数值等结构化数据都是经过编码存放的，而对于非结构化数据，如图形、图像、语音也必须转化成计算机可以识别和处理的编码，多媒体计算机实时综合处理声音、文字、视频信息的数据量是非常大的，同时要求传输速度快。考虑到一般通信网络传输速度的限制，要实时处理和传输视频和音频数据，不进行数据压缩是无法实现的。
2．同步技术
在视频会议系统中，除了音频、视频媒体的同步（唇音同步）外，由于不同地区的多个用户所获得的不同媒体信息也需要同步显示，因而一般采用存储缓冲法和时间戳标记法两种方法来实现多媒体信息的同步。存储缓冲法在接收端设置一些大小适宜的存储器，通过对信息的存储来消除来自不同地区的信息时延差。时间戳标记法对所有媒体信息打上时间戳，凡具有相同时间戳的信息将被同步显示，以达到不同媒体间的同步。
3．网络传输技术
现有的各种通信网络可以在不同程度上支持视频会议传输。公共交换网（PSTN）由于信息传输速率较低，因而只适于传输话音、静态图像、文件和低质量的视频图像。传统的共享介质计算机局域网（如以太网、令牌环网、FDDI网）在基于分组交换的H.323标准出台之后，也可用于视频会议。窄带综合业务数字网（NISDN）采用电路交换方式，其基本速率接口可以传输可视电话质量级的音视频信号，基群速率接口可以传输家用录像机质量级和会议电视质量级的音视频信号。理论上，最适用于多媒体通信的网络是宽带综合业务数字网（BISDN），它采用异步传输模式（ATM）技术，能够灵活地传输和交换不同类型（如声音、图像、文本、数据）、不同速率、不同性质（如突发性、连续性、离散性）、不同性能要求（如时延、抖动、误码等）、不同连接方式（如面向连接、无连接等）的信息。9.2.4多点控制单元（MCU）
MCU是视频会议系统中的关键设备，它的作用是对图像、语音、数据信号进行切换，而且是对数据流进行切换，MCU对视频信号采用直接分配的方式，若某会场有发言者，则它的图像信号便会传送到MCU，MCU将其切换到它所连接的所有会场。对于数据信号，MCU采用广播方式将某一会场的数据切换到其他所有会场。
1．MCU的工作原理
MCU的工作原理如图92所示。每个端口对应一个线路单元，每个线路单元包括网络接口、多路分解、多路复用和呼叫控制四个部分。
图92MCU的工作原理
1）网络接口单元
网络接口单元分为输入、输出两个方向，该单元校正输入数据流中由H.221建议定义的帧定位信号（FrameAlignmentSignal，FAS）和输出由H.221、H.230定义的输出信号，并按本系统的时钟定位输入的数据流。在接口模块的输出方向插入所需的比特率分配信号（BitrateAllocationSignal，BAS）和相关信令，形成信道帧，以便输出到数字信道。一个网络接口单元可支持多个逻辑端口。
2）端口
端口是一个可支持一个语音或视听终端的逻辑实体，它只与一对多路复用器/解复用器相连。
3）解复用器
进入解复用器的信号是会议终端传送的完全符合H.221建议的数据流。解复用器的动作与会议终端接收方的动作类似，包括：
①帧恢复和帧定界；
②缓冲、同步及相关多个通道的定序；
③BAS的分解并把其中相应的某些信息送往控制处理器；
④加密码的分解及解密；
⑤分解音频信息并送往音频处理器；
⑥分解视频信息并送往视频处理器；
⑦分解数据信息并送往数据处理器；
⑧模式控制BAS码及相关的音频、视频和数据信息之间必须保持正确的时序关系。
4）音频处理器
音频处理器由语音代码转换器和语音混合模块组成，用来完成语音的处理。语音代码转换器从各个端口输入的数据流的帧结构中分离出A律、U律的语音信号，并进行译码，然后送入混合器进行线性叠加，最后送入编码器，形成合适的编码形式，插入到输出的数据流中。
混合器送往每个会议终端的信号都是所有其他会议终端的信号的和。随着音频信号个数的增加，回声和噪声也会累积，所以必须采取回声抑制和降低噪声的措施。
