基于STi7105高清機頂盒實(shí)現視頻通話(huà)設計方案

　　語(yǔ)音通信是可視電話(huà)最基本的功能，受網(wǎng)絡(luò )條件的限制，可視電話(huà)通常在較低碼率下工作。ITU-T 推出了一系列語(yǔ)音壓縮標準，其中有G.711、G.723.1、G.

　　728、G.729 和G.729A 等，在可視電話(huà)中得到了廣泛應用。當可視電話(huà)與普通電話(huà)通信時(shí)，采用G.711 標準，G.711 為PCM 編碼，只對語(yǔ)音信號進(jìn)行采樣和量化，產(chǎn)生64kbps 的碼流，G.711 編碼后的語(yǔ)音質(zhì)量高，缺點(diǎn)是占用的帶寬也很高。G.723.1 能夠產(chǎn)生兩種速率的碼流，高速率編碼器使用多脈沖最大自然量化（MP-MLQ）算法，低速率編碼器使用代數碼激勵線(xiàn)性預測（ACELP）算法。G.729A 是G.729 的簡(jiǎn)化版本，其復雜度與G.729 相比降低了50%，語(yǔ)音質(zhì)量略有降低，兩種標準編碼后的碼流可互相解碼。

　　實(shí)際選擇語(yǔ)音編解碼算法時(shí)，要考慮各種因素，高比特率可以保證良好的語(yǔ)音品質(zhì)，但要占用大量存儲空間，耗費更多資源；而過(guò)低的比特率會(huì )影響語(yǔ)音的品質(zhì)增加延遲。由于STi7105 芯片音頻處理能力有限，所以我們音頻編碼選用G.711、G.723.1 格式。

　　3.1.3 視頻編碼技術(shù)

　　視頻壓縮是多媒體應用中的核心技術(shù)，ITU-T 推出的低碼率視頻壓縮標準對推動(dòng)可視電話(huà)的發(fā)展和實(shí)用化起到了重要的促進(jìn)作用。H.261 是ITU-T 推出的第一個(gè)低碼率視頻壓縮標準，碼率為P×64kbps，其中P 在1~30 中取值，圖像格式為CIF 和QCIF.H.261壓縮編碼算法的基本思想是利用預測編碼減少時(shí)間冗余度，利用變換編碼減少空間冗余度。算法主要由運動(dòng)估計、運動(dòng)補償、DCT 變換、量化和霍夫曼編碼構成。

　　H.263 是最早用于低碼率視頻編碼的ITU-T 標準，隨后出現的第二版（H.263+）及H.263++增加了許多選項，使其具有更廣泛的適用性。H.263 是ITU-T為低于64kb/s 的窄帶通信信道制定的視頻編碼標準。

　　它是在H.261 基礎上發(fā)展起來(lái)的，其標準輸入圖像格式可以是S-QCIF、QCIF、CIF、4CIF 或者16CIF 的彩色4∶2∶0 亞取樣圖像。H.263 與H.261 相比采用了半像素的運動(dòng)補償，并增加了4 種有效的壓縮編碼模式。

　　H.264 是由ISO/IEC 與ITU-T 組成的聯(lián)合視頻組（JVT）制定的新一代視頻壓縮編碼標準。對信道時(shí)延的適應性較強，既可工作于低時(shí)延模式以滿(mǎn)足實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，又可工作于無(wú)時(shí)延限制的場(chǎng)合。在編解碼器中采用復雜度可分級設計，在圖像質(zhì)量和編碼處理之間可分級，以適應不同復雜度的應用，提高網(wǎng)絡(luò )適應性。相對于先期的視頻壓縮標準，H.264 引入了很多先進(jìn)的技術(shù)，包括4×4 整數變換、空域內的幀內預測、1/4 像素精度的運動(dòng)估計、多參考幀與多種大小塊的幀間預測技術(shù)等。

　　H.261 與H.263 在視頻通信中應用較廣，H.263 與H.261 相比，增加了若干選項，提供了更靈活的編碼方式，壓縮效率大大提高，更適應網(wǎng)絡(luò )傳輸。H.264 標準的推出，是視頻編碼標準的一次里程碑式的重要進(jìn)步，它與H.263、H.261 相比，具有明顯的優(yōu)勢，特別是編碼效率的提高，使之能用于許多新的領(lǐng)域。由于STi7105 芯片視頻編碼能力有限，所以我們視頻編碼選用H.263 格式。

　　3.2 系統結構

　　視頻通話(huà)測試系統主要由服務(wù)器、傳輸網(wǎng)絡(luò )和STi7105 機頂盒終端組成，架構如圖2 所示。

　　圖2 系統結構示意圖

　　服務(wù)器用來(lái)控制整個(gè)系統的通話(huà)過(guò)程，服務(wù)器的基本功能是按照用戶(hù)的要求完成對信令、視頻、話(huà)音等信號切換，保證音頻及視頻的連續性。

　　網(wǎng)絡(luò )接入采用現有的有線(xiàn)HFC 雙向網(wǎng)絡(luò )。

　　STi7105 機頂盒終端是提供實(shí)時(shí)、雙向通信功能的節點(diǎn)設備，主要是把信令、視頻、音頻等各種數字信號分別進(jìn)行處理后組成一路復合的數字碼流，再將它轉變?yōu)檫m合在傳輸網(wǎng)絡(luò )中傳輸的格式送到信道中進(jìn)行傳輸。同時(shí)，STi7105 機頂盒終端可以接收視頻、音頻信號，處理后送到相應的輸出設備。STi7105 機頂盒終端主要包括以下幾個(gè)主要部件：視頻編解碼器、音頻編解碼器、數據協(xié)議、控制協(xié)議、解復用模塊。

　　3.3 STi7105 機頂盒終端

　　STi7105 高清機頂盒終端是一款完全符合DVBC標準的有線(xiàn)高清數字雙向機頂盒，采用單片解碼芯片STi7105 （ST40 CPU@450MHz 32K I 32K DCache），并配置64M FLASH 和256M SDRAM;內置Cable Modem 電路板，HFC 網(wǎng)絡(luò )傳來(lái)的有線(xiàn)數字電視信號先接入Cable Modem 電路板， 再環(huán)出接入STi7105 主電路板；雙路網(wǎng)絡(luò )RJ45 接口，一路為外置接口，一路接Cable Modem;雙路USB2.0 高速接口，高清輸出支持HDMI、YPbPr 高清接口，音頻支持Dolby5.1 聲道數字音頻輸出及PCM 解碼輸出，可以支持內置SATA 硬盤(pán)實(shí)現多媒體數據的本地錄制播放時(shí)移，實(shí)現真正的家庭影院效果，同時(shí)支持網(wǎng)絡(luò )下載上傳業(yè)務(wù)，為用戶(hù)提供全面的數字音視頻增值服務(wù)。外接攝像頭、電話(huà)機或者藍牙耳機用于實(shí)現視頻通話(huà)。結構示意圖如圖3 所示。

　　圖3 STi7105 機頂盒結構示意圖