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多媒体终瑞形式和接口

一、数据通信终端
       在数据通信业务中,用于发送和接收数据的设备称为数据终端设备(简称DTE)。DTE可能是大、中、小型计算机,也可能是一台只接收数据的打印机,所以说DTE属于用户范畴,其种类繁多,功能差别较大。从计算机和计算机通信系统的观点来看:终端是输入/输出的工具;从数据通信网络的观点来看:计算机和终端都称为网络的数据终端设备,简称终端。
       由于数据通信是计算机与计算机或计算机与终端间的通信,为了有效而可靠地进行通信,通信双方必须按一定的规程进行,如收发双方的同步、差错控制、传输链路的建立、维持和拆除及数据流量控制等,这一功能就是由网络中的通信控制器来完成的,在通信控制器中实现上述功能一般是通过“协议”软件来实现的。不同的网络,在通信控制器中可能会有不同的协议软件。
       另外数据终端的类型有很多种,有简单终端和智能终端、同步终端和异步终端、本地终端和远程终端等。同步终端是以帧同步方式(如X.25、HDLC等)和字符同步方式(如BSC)工作的终端;异步终端是起止式终端,在每个字符的首尾加“起”和“止”比特,以实现收发双方的同步,字符和字符之间的间隙时间可以任意长,因此称为异步。
       数据终端还可分为分组型终端(PT)和非分组型终端(NPT)两大类。分组型终端有计算机、数字传真机、智能用户电报终端(Teletex)、用户分组装拆设备(PAD)、用户分组交换机、专用电话交换机(PABX)、可视图文接入设备(VAP)和局域网(LAN)等各种专用终端设备;非分组型终端有个人计算机终端、可视图文终端和用户电报终端等各种专用终端。
       多媒体终端可以对多种表示媒体进行处理,显现多种呈现媒体,并能与多种传输媒体和存储媒体进行信息的交换。多媒体通信终端可以提供用户对多媒体信息发送、接收和加工处理过程有效的交互控制能力,它对各种不同表示媒体的加工处理是以同步方式工作的。以确保各种媒体在空间和时间上的同步关系。
二、多媒体终瑞形式
        目前,人们常用的多媒体终端主要有两种形式:一是以通用计算机或工作站为基础加以扩充,使其具备多媒体信息的加工处理能力,即多媒体计算机终端;二是釆用特定的软硬件设备制成针对某种具体应用的专用设备,如智能手机、平板电脑、多媒体会议终端和各种机顶盒等。此外,其他形式的多媒体终端还有可视电话、远程医疗中使用的各种专用终端等。
1. 多媒体计算机终端
       多媒体终端要求能处理速率不同的多种媒体,能和分布在网络上的其他的终端保持协同工作,能灵活地完成各种媒体的输入输出、人机界面接口等功能。事实上,目前微型计算机已成为多媒体终端的主要开发和应用平台。以微机为核心,向外延伸出多媒体信息处理部分、输入输出部分、通信接口等部分。用这样的终端设备可作为实现视频、音频、文本的通信终端,如进行不同的配置就可实现可视电话、会议电视、可视图文、互联网浏览等终端功能。
2. 机顶盒
       通常,开展交互视音频业务所用的多媒体终端多为机顶盒终端(SetTopBox)。机顶盒的基本功能是能接收通过HFC或ADSL等接入网传输的下行数据,经解调、纠错解扰、解压缩等操作将其恢复成视音频信号,并将用户点播要求的上行信号传到播控服务器。它应具有节目选择功能,并支持红外遥控器和录像机控制功能。目前,机顶盒的功能已从一个多频道的调谐器和解码器演变成为一个可以访问和接收大量多媒体信息(包括电影、新闻、数
据等)的控制终端。
      机顶盒一般应具有如下功能:
(1) 人机交互控制功能
       机顶盒的人机交互控制功能一般是通过遥控键盘或遥控器来实现的,它除了具备一般键盘所具有的功能以外,它还必须能够通过遥控器实现对所播放节目的控制,如快进、快退、播放、暂停、慢放、静帧等控制。
(2) 通信功能
       机顶盒的通信过程包括通信的建立、多媒体数据的传输和通信的结束。其中涉及信号的调制解调、纠错编码解码以及各种通信协议。一般来讲机顶盒应具备不对称的双向通信能力,即较宽的下行通道和较窄的上行通道,而每个方向上应至少有一个控制通道和一个数据通道。
(3) 信号解码功能
       由于机顶盒的最主要功能是完成数字视音频信息的接收,因此压缩视音频信息的解码在机顶盒中占有重要的地位。一般来讲机顶盒必须支持MPEG视音频信息的解码,而当其承担多功能服务平台的任务时,可能还需要支持JPEG、H.26x等标准。
(4) 互联网浏览功能
       机顶盒趋势是朝微型电脑发展,即逐渐集成电视和电脑的功能,成为一个多功能服务的工作平台,用户通过机顶盒即可实现VoD、数字电视接收。Internet访问等多媒体信息服务,采用Web方式实现上述业务的用户接人。
(5) 信息显示功能
       机顶盒一般来说必须具备视频信号输出接口,以完成和电视机的连接。信息显示功能除了要完成活动视频图像信号的显示之外,还要实现菜单文字或静止图像及图标的显示。此外,随着机顶盒逐渐集成电视和电脑的功能.越来越多的机顶盒同时具备VGA和视频输出端口。因此,它不仅具备视频图像显示能力,还具备网页及其他信息的显示能力。
3. 可视电话终端
       从可视电话所使用的通信网络来划分,可以有基于ISDN的可视电话、基于包交换网络的网络可视电话,以及基于PSTN的可视电店。从可视电话所使用的终端类型来划分,有基于计算机终端的可视电话和类似于普通电话的专用可视电话终端。
        可视电话终端可实时传输视频、音频和数据等多媒体内容。图3.3表示了一般可视电活系统的组成结构。
4. 电视会议系统
       电视会议系统的特点是利用数字视频技术,通过传输信道提供不同地点的多个用户,以电视方式举行面对面的远程会议。电视会议主要由终端设备、传输设备和传输信道以及网络管理系统等组成。主要有基于H.26x标准的视频编解码器、全景摄像机、特写镜头摄像机、图文摄像机、云台及其云台控制器、电视机、话筒、扬声器、录像机、音视频合成器和各种操作控制装置等。
       利用上述的终端设备,通过传输设备完成传输信道和终端设备的信号接口。利用相互间的双向宽带数字传输信道,例如,电缆、光缆、微波和卫星等传输媒体,把不同地点的会议电视终端连接起来,就可以召开点对点的会议电视了。但是如果要召开多点会议电视,还必须借助多点控制设备MCU建立多点会议电视系统网络。
可视电话终端系统
图3    可视电话终端系统框图
       多点控制设备MCU是会议电视网中的关键设备,其作用是完成对来自不同会议点的多路视频图像、语音、数据信号的混合与切换;协调各个会议电视终端设备的工作速率,使整个会议电视网自动工作在所有终端的最低速率上。
       MCU对视频信号釆取直接分配的方式,若某会场发言,则它的图像信号便会传送到MCU.MCU将其切换到与它连接的所有会场。对数据信号,MCU采取广播方式将某一会场的数据切换到其他所有会场。对语音信号可分为两种情况,如只有一个会场发言,MCU将它的音频信号切换到其他所有会场;若同时有几个会场,MCU将它们的音频信号进行混合处理,挑出电平最高的音频信号,然后切换到除它之外的其他所有会场。
5. 智能手机和平板电脑
        随着人们对多媒体通信业务及终端的移动性要求越来越高,智能手机和平板电脑正日益成为多媒体通信业务最重要的终端平台。
智能手机平板电脑
       智能手机除了具备普通手机的语音通话功能外,还具备了视频通话、个人数字助理以及多媒体应用的能力,特别是个人信息管理以及基于无线数据通信的网页浏览器和电子邮件功能。智能手机为用户提供了足够的屏幕尺寸和带宽,既方便随身携带,又为软件运行和内容服务提供了可能,很多增值业务可以就此展开,如股票、新闻、天气、交通、商品、应用程序下载、音乐图片下载等。智能手机内嵌GPS接收模块,可以轻松完成各种位置服务和导航应用。智能手机内嵌的重力感应器和陀螺仪.可支持各种游戏应用.使之成为人们随身携带的游戏机。此外.由于智能手机具备了足够强的媒体信息处理能力,因而可以完成音乐及电影播放、拍照及摄录视频短片等多媒体应用。结合3G/4G通信网络的支持,智能手机的发展趋势是成为一个功能强大,集通话、短信、网络接入、影视娱乐为一体的综合性个人手持终端设备。
智能手机的特点如下:
(1) 具备普通手机的全部功能,能够进行正常的通话,发短信等手机应用。
(2) 具备无线接入互联网的能力,即需要支持Wi-Fi,GSM网络下的GPRS或者CD¬MA网络下的CDMAIX或者3G/4G网络。
(3) 具备个人数字助理和多媒体应用功能,包括PIM(个人信息管理),日程记事,任务安排,多媒体应用,浏览网页等。
(4) 具备一个具有开放性的操作系统,在这个操作系统平台上,可以安装更多的应用程序,从而使智能手机的功能可以得到扩充。
       从原理上来看,智能手机除了有射频前端(RF-front)和基带(Baseband)芯片,还需要一个独立的CPU来负责整个系统的通讯及其他的功能,如多媒体播放及各种应用软件的安装运行。因为具有独立的CPU和内存,所以可像PC一样通过安装软件来扩展功能,其系统组成框图如图4所示。
 智能手机/平板电脑系统
图4   智能手机/平板电脑系统
       平板电脑与智能手机在系统功能、软硬件平台及应用方式等方面并无显著区别,两者最大差异主要体现在显示屏幕的大小和是否能被单手握持及操作。一般而言,智能手机的屏幕尺寸大致在3.5英寸至7英寸之间,而平板电脑的屏幕尺寸大致在7英寸至12英寸之间。除此之外,语音通话和3G/4G通道是智能手机的必备功能,而对平板电脑来说则是可选功能。
三、多媒体通信终端接口
       多媒体通信终端有两个接口需要考虑,一是多媒体终端与人的接口,二是多媒体终端与网络及外部设备之间的接口。前者称为人机接口,后者称为通讯与外设接口。
       人机接口介于用户和计算机系统之间,是人与计算机之间传递、交换信息的媒介。通过人机界面,用户向计算机系统提供命令、数据等输入信息,这些信息经计算机系统处理后,又通过人机界面,把产生的输出信息回送给用户。过去的计算机普遍采用字符界面,用户接收信息的装置主要是字符终端,主要的输入工具是键盘。现在,多媒体终端普遍采用图形图像卡和声音卡,以图形图像以及活动视频和声音作为信息输出手段;而采用鼠标、电子笔、触摸屏、扫描仪、数字相机和视音频采集卡作为输入设备,大大丰富了人机接口。随着技术进步,采用语音识别、图形识别和图像理解等先进技术,人机接口将越来越方便人们对多媒体终端设备的使用。
      在信息爆炸的现代社会里,多媒体计算机只有联成网络才有生命力,任何人、任何组织都不可能拥有所有所需的信息,只能通过通信网络来实现信息的共享。通信接口是用户接入通信网络的桥梁。用户网络接口为用户进入网络提供手段,不同的通信网络中存在不同的用户网络接口。用户接入网络的主要形式是计算机网、传统电信网络和HFC网。因此,多媒体终端通信接口需根据接入网络的特点,提供相应的网络接口,或提供多种网络接口。
       此外,随着计算机技术和多媒体技术的迅速发展,多媒体终端外围设备的逐渐增多,对计算机外设技术提出了更高的要求,促使外设产品逐渐走向智能化、多功能化、微型化、遥控化和与主机一体化。为此人们开始寻求新的接口标准,于是产生了新型的USB和1EEE1394高速串行通信接口标准。
       USB2.0规范的数据传输率达120〜480Mbit/s。USB的主要特点是外设的安装十分简单,所有的USB外设利用通用的连接器可简单方便地连入计算机中,实现热插拔。全速传送时,结点间连接距离为5m,连接使用4芯电缆(电源线2条,信号线2条);利用菊花链的形式对端口加以扩展,支持多设备连接,最多可在一台计算机上同时支持127种设备,避免了PC机上插槽数量对扩充外设的限制;提供内置电源。USB电源能向低压设备提供5V
的电源,因此新的设备就不需要专门的交流电源,从而降低了这些设备的成本并提高了性价比。USB3.0是新一代的USB接口,特点是传输速率快,理论上能达到4.8Gbit/s,比480Mbit/s的USB2.0快10倍。
        IEEE-1394也是一种高效的串行接口标准。IEEE-1394可以在一个端口上连接多达63个设备,设备间采用树形或菊花链拓扑结构0IEEE-1394标准定义了两种总线模式,即Backplane模式和Cable模式。其中Backplane模式支持12.5Mbit/s,25.5Mbit/s的传输速率;Cable模式支持100Mbit/s, 200Mbit/s, 400Mbit/s的传输速率。在400Mbit/s时,只要利用50%的带宽就可以支持不经压缩的高质量数字化视频信息流。IEEE-1394的最新版 本在技术上做了进一步的改进,在保持与已有产品兼容的同时,使IEEE-1394的互操作性和控制性能得到了较大的提高。将数据传输速度提高到800Mbit/s和1.6Gbit/s,而且这种体系结构的底层数据速率能达到3.2Gbit/s,甚至更快。
四、多媒体通信终端软件系统
       多媒体通信终端不仅需要强有力的硬件的支持,还要靠相应的软件支持,只有在这两者充分结合的基础上才能有效地发挥出终端的各种多媒体功能。多媒体通信终端软件系统是由多媒体操作系统和针对各种不同应用的多媒体通信应用软件组成的。
       多媒体操作系统是建立在各种多媒体硬件驱动程序之上的一个多媒体核心系统,一般具有实时任务调度、多媒体数据转换和同步控制机制、对多媒体设备的驱动和控制,基于QoS的资源管理、支持连续媒体的文件系统以及具有图形和声像功能的用户接口等。多媒体系统根据其终端组成方式,其操作系统将采取不同的方式实现。对于多媒体计算机终端, 
       一般是在已有操作系统基础上扩充和改造,使其具备多媒体操作系统的能力;而对采用特定的软硬件设备制成的针对某种具体应用的专用设备,如智能手机、平板电脑、多媒体会议终端和各种机顶盒,则一般采用具备多媒体处理能力的嵌入式实时操作系统。
多媒体操作系统一般需要解决以下几个关键问题:
• 具备支持连续媒体的文件系统,可对包含有活动图像和声音的标准文件格式进行操作;
• 包含图像和声音数据同步所需的同步控制机制;
• 为满足系统存储空间和对媒体响应的要求,具备对声像数据进行压缩和还原的能力;•
• 标准化的、对硬件透明的应用程序接口API;
• 友好的具有图形功能和声像功能的用户接口。
       一个操作系统到底是否是多媒体操作系统,主要看它能否以统一的格式处理和管理多媒体信息.能否直接控制多媒体设备。这就要求它能像处理文本文件那样处理动态视频或音频文件,也能像控制普通计算机外设(如键盘、打印机、硬盘、显示器)那样控制摄像机、音响.MIDI.以及DVD等视听设备,也就是说能控制视听信息的输入、输出和存储。
图3.3可视电话终端系统框图