多媒體通信技術(shù) 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、多媒體通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)一 視頻壓縮、傳輸實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：視頻壓縮、傳輸實(shí)驗(yàn)類(lèi)型：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)適用對(duì)象：通信工程，電子信息科學(xué)與技術(shù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解視頻壓縮及傳輸?shù)幕驹恚?. 掌握視頻壓縮及傳輸?shù)幕痉椒ā６?、?shí)驗(yàn)要求掌握MPEG編碼原理及MPEG編碼圖像文件格式，掌握壓縮編碼的實(shí)現(xiàn)方法；理解局域網(wǎng)內(nèi)視頻數(shù)據(jù)傳輸方法。三、實(shí)驗(yàn)原理通過(guò)攝像機(jī)采集視頻，然后任選一種仿真工具或編程語(yǔ)言，利用MPEG標(biāo)準(zhǔn)完成壓縮編碼；在局域網(wǎng)上實(shí)時(shí)傳輸，并在接收端正確接收。四、實(shí)驗(yàn)所需儀器、設(shè)備、材料（試劑）計(jì)算機(jī)、攝像頭、相應(yīng)的視頻處理軟件、編程軟件等。五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求、實(shí)驗(yàn)條件、方法及步驟熟悉M

2、PEG壓縮和視頻傳輸?shù)幕驹怼⒒痉椒八柘鄳?yīng)的軟硬件工具。實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：(1) 攝像頭與計(jì)算機(jī)連接；(2) 然后利用視頻采集軟件(如，MiniVCap、HXCapVideoV33或通用攝像頭采集軟件等)錄入50秒左右的視頻；(3) 任選一種仿真工具(如，TMPEGenc、Canopus ProCoder等)或編程語(yǔ)言(Matlab軟件)，采用MPEG2標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所采集的視頻文件進(jìn)行壓縮編碼；(4) 分析與比較壓縮前后數(shù)據(jù)的性能，了解MPEG編碼圖像文件格式；(5) 在局域網(wǎng)上傳輸MPEG視頻文件，并在接收端正確接收；(6) 分析傳輸視頻性能。六、思考題1. MPEG編碼原理是什么？2.

3、視頻傳輸?shù)倪^(guò)程是什么？補(bǔ)充說(shuō)明：(1) MPEG壓縮的基本原理：MPEG壓縮編碼算法包括了幀內(nèi)編碼、幀間編碼，DCT變換編碼、自適應(yīng)量化、熵編碼和運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)纫幌盗袎嚎s方法。MPEG-2圖像壓縮的原理是利用了圖像中的兩種特性：空間相關(guān)性和時(shí)間相關(guān)性。這兩種相關(guān)性使得圖像中存在大量的冗余信息。如果能將這些冗余信息去除，只保留少量非相關(guān)信息進(jìn)行傳輸，就可以大大節(jié)省傳輸頻帶。而接收機(jī)利用這些非相關(guān)信息，按照一定的解碼算法，可以在保證一定的圖像質(zhì)量的前提下恢復(fù)原始圖像。一個(gè)好的壓縮編碼方案就是能夠最大限度地去除圖像中的冗余信息。為了區(qū)分幀內(nèi)、幀間編碼，MPEG-2的編碼圖像被分為三類(lèi)，分別稱(chēng)為

4、I幀，P幀和B幀。I幀圖像采用幀內(nèi)編碼方式，即只利用了單幀圖像內(nèi)的空間相關(guān)性，而沒(méi)有利用時(shí)間相關(guān)性。P幀和B幀圖像采用幀間編碼方式，即同時(shí)利用了空間和時(shí)間上的相關(guān)性。P幀圖像只采用前向時(shí)間預(yù)測(cè)，可以提高壓縮效率和圖像質(zhì)量。P幀圖像中可以包含幀內(nèi)編碼的部分，即P幀中的每一個(gè)宏塊可以是前向預(yù)測(cè)，也可以是幀內(nèi)編碼。B幀圖像采用雙向時(shí)間預(yù)測(cè)，可以大大提高壓縮倍數(shù)。為更好地表示編碼數(shù)據(jù)，MPEG-2用句法規(guī)定了一個(gè)層次性結(jié)構(gòu)，它分為六層，自上到下分別是：圖像序列層、圖像組(GOP)、圖像、宏塊條、宏塊、塊。(2) 兩種視頻傳輸方式：TCP傳輸：TCP(傳輸控制協(xié)議)是一種面向連接的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。支持多數(shù)

5、據(jù)流操作，提供流控和錯(cuò)誤控制，乃至對(duì)亂序到達(dá)報(bào)文的重新排序，因此，TCP傳輸提供了可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。使用TCP傳輸?shù)囊话愕倪^(guò)程：客戶(hù)機(jī)向服務(wù)器發(fā)出連接的請(qǐng)求后，服務(wù)器接收到后，向客戶(hù)機(jī)發(fā)出連接確認(rèn)，實(shí)現(xiàn)連接后，雙方進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。UDP傳輸：UDP(用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)是一種無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。提供一種基本的低延時(shí)的稱(chēng)謂數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸服務(wù)。不需要像TCP傳輸一樣需預(yù)先建立一條連接。UDP無(wú)計(jì)時(shí)機(jī)制、流控或擁塞管理機(jī)制。丟失的數(shù)據(jù)不會(huì)重傳。因此提供一種不可靠的應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。但在一個(gè)良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下如局域網(wǎng)內(nèi)，使用UDP傳輸數(shù)據(jù)還是比較可靠，且效率很高。實(shí)驗(yàn)二 流媒體傳輸實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：流媒體傳輸實(shí)驗(yàn)類(lèi)

6、型：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)適用對(duì)象：通信工程，電子信息科學(xué)與技術(shù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解流媒體概念；2. 理解流媒體的傳輸方式及傳輸過(guò)程。二、實(shí)驗(yàn)要求掌握流媒體概念、流媒體的傳輸方式及傳輸過(guò)程等，了解主流的流媒體實(shí)現(xiàn)方案，能使用現(xiàn)有軟件建立視頻服務(wù)器和客戶(hù)端，并在局域網(wǎng)上播放視頻文件。三、實(shí)驗(yàn)原理選擇一段影音文件，建立視頻服務(wù)器和客戶(hù)端，在局域網(wǎng)上播放視頻文件。四、實(shí)驗(yàn)所需儀器、設(shè)備、材料（試劑）計(jì)算機(jī)、視頻素材、流媒體工具軟件等。五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求、實(shí)驗(yàn)條件、方法及步驟應(yīng)用相關(guān)的流媒體軟件，建立視頻服務(wù)器和客戶(hù)端，在局域網(wǎng)上播放視頻文件，進(jìn)而熟悉流媒體概念，掌握流媒體的傳輸方式及傳輸過(guò)程。實(shí)驗(yàn)主

7、要步驟如下：(1) 獲取一段流媒體格式的影音文件(如，F(xiàn)LV格式或F4V格式等)；也可從攝像頭錄入一段視頻文件，然后再用視頻轉(zhuǎn)換軟件把錄入的視頻轉(zhuǎn)成流媒體格式；(2) 建立一個(gè)視頻服務(wù)器，利用Flash Media Server搭建流媒體服務(wù)器(可采用美萍VOD點(diǎn)播系統(tǒng)軟件)，服務(wù)器程序?yàn)镕lash Media Server；(3) 在局域網(wǎng)上播放視頻文件，流媒體協(xié)議為RTMP協(xié)議；(4) 客戶(hù)端接收視頻文件，客戶(hù)機(jī)程序?yàn)锳dobe Flash Player；(5) 分析流媒體傳輸?shù)男阅?，理解流式傳輸中的緩存機(jī)制。圖1是流媒體傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)框圖，圖2和圖3分別是流媒體在遠(yuǎn)程教學(xué)和視頻會(huì)議中的應(yīng)用。

8、六、思考題 1. 什么是流媒體？2. 流媒體的傳輸過(guò)程是什么？3. 常見(jiàn)的流媒體的應(yīng)用有哪些？ 圖1 流媒體傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)圖2 流媒體在遠(yuǎn)程教學(xué)中的應(yīng)用圖3 流媒體在視頻會(huì)議中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)三 多媒體視頻會(huì)議系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：多媒體視頻會(huì)議系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)類(lèi)型：綜合性實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)適用對(duì)象：通信工程，電子信息科學(xué)與技術(shù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)讓不同地點(diǎn)的人進(jìn)行全方位的信息交流，包括聽(tīng)對(duì)方說(shuō)話(huà)、看對(duì)方表情、聊天、共享白板和文件傳送，實(shí)現(xiàn)真正意義上的多媒體通信，使學(xué)生對(duì)多媒體通信與傳統(tǒng)意義通信的區(qū)別有足夠的認(rèn)識(shí)；并熟悉典型多媒體通信系統(tǒng)的構(gòu)成、各部分功能和工作過(guò)程，體會(huì)視頻會(huì)議系統(tǒng)的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)要求了解并熟悉典型多媒體通

9、信系統(tǒng)的構(gòu)成、各部分作用和工作過(guò)程，能夠設(shè)計(jì)不同環(huán)境下的多媒體議系統(tǒng)。三、實(shí)驗(yàn)原理在局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)上進(jìn)行兩點(diǎn)、三點(diǎn)以及多點(diǎn)會(huì)議，進(jìn)行語(yǔ)音、視頻、聊天、文件傳送等全方位信息的交流，觀(guān)察和分析多點(diǎn)會(huì)議的控制方式。四、實(shí)驗(yàn)所需儀器、設(shè)備、材料（試劑）多媒體視頻會(huì)議系統(tǒng)的典型配置是：“多媒體通信終端+多媒體通信網(wǎng)”，其中多媒體通信終端構(gòu)成為“多媒體計(jì)算機(jī)+攝像頭+捕捉卡+話(huà)筒+耳機(jī)”等，多媒體通信網(wǎng)可以是計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)、公用 網(wǎng)、IP網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)等。五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求、實(shí)驗(yàn)條件、方法及步驟 1. 熟悉視頻會(huì)議系統(tǒng)的構(gòu)成，各部分的作用。2. 在局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)上進(jìn)行兩點(diǎn)會(huì)議，進(jìn)行話(huà)音、視頻、聊天、共享白板和文件傳送等全方位的信息交流，體會(huì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)多媒體視頻會(huì)議系統(tǒng)的功能。3. 在廣域網(wǎng)上進(jìn)行多點(diǎn)(3點(diǎn))會(huì)議，進(jìn)行話(huà)音、視頻、聊天、共享白板和文件傳送等全方位的信息交流，體會(huì)多點(diǎn)多媒體視頻會(huì)議系統(tǒng)的功能，比較多點(diǎn)與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)會(huì)議的異同；同時(shí)，觀(guān)察和分析多點(diǎn)會(huì)議的控制方式(本實(shí)驗(yàn)為主席控制方式)。4. 觀(guān)察win 98netmeeting 下點(diǎn)對(duì)點(diǎn)環(huán)境會(huì)議系統(tǒng)在雙方配置不同時(shí)（如都有攝像頭、耳機(jī)、話(huà)筒時(shí)，或一方有另一方無(wú)、甚至雙方都沒(méi)有這些設(shè)備時(shí)會(huì)議的不同效果。5. 比較win 98下netmeeting 環(huán)境會(huì)議系統(tǒng)與VCON H.323 會(huì)議系統(tǒng)的不同效果。本實(shí)驗(yàn)通信網(wǎng)