Мультисервисные сети передача видео

Overview

Typical video sender applications include the transmission of television audio and video signals from a lounge to a bedroom or from a CCTV camera to a display, as well as interconnecting appliances with audio, video and (Internet Protocol) requirements.

Most video sender systems will consist of three separate components, a , a and a (also known as a magic eye or IR blaster). The transmitter is responsible for transmitting or broadcasting a connected audio-video device, while the receiver outputs that transmitted audio-video signal to a connected television. The remote control relay permits infrared remote controls to operate the equipment whose output is being transmitted.

As connectivity standards have changed in the television and audio-video markets, so it has in the video sender market, with older models usually featuring and/or and newer models featuring as their key means of connection to host equipment.

Legality

There are several issues which relate to the of video senders. The first is the manner in which the signal is being transmitted and the second relates to the content of the material being transmitted such as DVDs and .

Transmitting via radio within a home

Transmitting signals wirelessly requires the product to be tested to relevant standards for wireless license exemption, these products are generally limited to 100 mW (10 mW in the UK) and for higher power models, used generally within the broadcasting industry, a licence is required. If the broadcast is across or via similar IP technologies, such as the internet, then using streaming technology does not require a license. The regulator is the (FCC) in the who are responsible for the efficient use of radio bandwidth.

Copyrighted programme material

A subscriber may wish to distribute TV to other televisions in the home and provided a is held by the homeowner there is no limit to the number of TVs that can display the same signal. How the subscriber chooses to distribute his TV signals within his home is constantly changing. With an increasing number of TV displays around the home and a need for greater resolution the options continue to grow. Users are permitted to distribute copyright material provided it is being viewed by the or within the subscribers property. Generally, broadcasting copyright material (which applies to just about all broadcast channels) for viewing by members of the public is illegal. There have been a number of test cases where the rebroadcast of subscription channels and off-air channels to subscribers or publicly have been .

Enforcement

Agencies responsible for the enforcement of wireless telegraphy equipment are as follows:

USA The Federal Communications Commission (FCC) regulates interstate and international communications by radio, television, wire, satellite and cable. www.fcc.gov/

Digital Wired

Example of how a power-line video sender works.

Several video sender technologies, such as power-line communication and , now exist that make use of existing networks, providing a wired video sender solution for distributing audio, video and internet connectivity around the home.

Power-line communication

Video senders using power-line communication make use of existing circuits to send the audio and video signals. This provides similar benefits to a wireless video sender i.e. no additional cabling, as well as the ability to transmit in high-definition and even resolutions.

HDBaseT

In 2010 a new standard for cabled applications was released called HDBaseT a (CE) and commercial connectivity technology for transmission of high-definition video (HD), audio, power, home networking, Ethernet, USB, and some control signals, over a common category ( or above) cable with a standard connector ().

IP-сети и видеоконференц-связь

Стек протоколов H.323 систем представлен в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что H.323 использует как «надежные»
(ТСР), так и «ненадежные» (UDP) соединения. По «надежному» каналу передается
управляющая информация (передача сигналов управления H.245 и сигнализации установления
ВК по протоколу Q.931), по «ненадежному» — аудио- и видеоданные и RAS-процедуры.

«Надежный» канал гарантирует доставку
сообщений и сборку на приемном конце в их
исходной последовательности, исправление ошибок
и восстановление потерянных данных, но обладает
низкой пропускной способностью и создает
значительные задержки.

«Ненадежный» канал на основе
протокола UDP в многоточечных конференциях с
множественными аудио/видеопотоками использует
технологию групповой адресации и протокол RTP. В
свою очередь, RTP работает поверх IP-групповой
адресации (в случае ее использования) и поверх UDP.
Заголовок пакета UDP дополняется полем временной
метки и порядковым номером пакета. При
буферизации пакетов приемником эти поля
позволяют исключить повторяющиеся пакеты,
восстановить требуемый порядок их следования,
произвести синхронизацию потоков аудио- и
видеоданных, что в конечном итоге позволяет
достичь эффекта непрерывности при
воспроизведении, несмотря на разброс задержек в
доставке пакетов.

В группу протоколов, обеспечивающих
работу H.323-систем, входят также протоколы RTCP и RSVP.
Протокол RTCP контролирует и управляет
параметрами качества обслуживания,
распространяет информацию об участниках
конференции, периодически рассылает информацию
о качестве функционирования системы (частота
кадров, уровень ошибок и др.).

Основными функциями протокола RSVP
являются формирование и поддержание канала с
необходимыми характеристиками для проведения
ВК. Этот протокол определяет механизмы,
позволяющие приемнику мультимедиаинформации
запросить необходимую ему полосу пропускания у
всех сетевых устройств на пути к передающему
узлу и сообщить последнему свои требования к
характеристикам потока, который он сможет
принять. Хотя протокол RSVP формально не является
частью H.323, большинство современных ВК-систем для
IP-сетей его поддерживает, поскольку
резервирование полосы пропускания является
критически важным условием реализации ВК.
Естественно, что этот протокол должны
поддерживать все компоненты H.323-системы
(терминалы, шлюзы, MCU), а также все сетевые
устройства — коммутаторы и маршрутизаторы.

Продолжение следует

КомпьютерПресс 10’1999

Analogue Wireless

Analogue video senders have the advantage of low manufacturing costs as the audio and video signals are simply onto a carrier at or . They do, however, have the adverse effect of causing reduced to local Wi-Fi networks and, in some cases, Wi-Fi networks can cause picture interference on the video sender signal. More information can be found in the article on . To avoid this, some video senders now use a spread-spectrum technology and can co-exist with wireless networks and share available bandwidth.

Usually there are four FM transmit channels, A, B, C & D, with on 6.0 MHz and 6.5 MHz FM subcarriers added to the composite video baseband. These different channels can often be used to overcome the adverse effects of nearby WiFi networks.

The reverse remote control channel is usually fixed at 433.92 MHz, using whatever modulation is on the 34 kHz to 45 kHz IR remote «carrier». ASK/OOK schemes such as RC5 and RC6 work best over the RF link as the receiver uses a data slicer and AGC designed for ASK/OOK with .

Analogue wireless video senders can achieve typical operating distances of up to 60 metres (clear line of sight) with quality (720×576) video and stereo audio.

References

There are several uses of the 2.4 GHz band. Interference may occur between devices operating at 2.4 GHz. This article details the different users of the 2.4 GHz band, how they cause interference to other users and how they are prone to interference from other users.

An intentional radiator is any device that is deliberately designed to produce radio waves.

Radio transmitters of all kinds, including the garage door opener, cordless telephone, cellular phone, wireless video sender, wireless microphone, and many others fall into this category.

Unlicensed broadcasting, also called pirate broadcasting is a term used for any type of broadcasting without a broadcast license.

Some unlicensed broadcasting, such as certain low-power broadcasting, may be legal. For example, in the United States, Title 47 CFR Part 15 (or «part 15»), is a regulation that allows unlicensed broadcasting within a range of just a few meters. Legal broadcast methods may include ISM bands, used legally at low power to broadcast for personal use, a video sender, used to distribute video (sometimes wireless security cameras) within a home or small business, or FM transmitters, used to transmit satellite radio or digital media players to stereo systems which have no wired input (i.e. car radios).

The term «pirate broadcasting,» by contrast, is almost always used to indicate broadcasting that is illegal, particularly as applied to pirate radio and pirate television. The justifications usually given for legal prohibitions on broadcasting include the need to keep certain broadcast frequencies open for emergency communications, the need to control the broadcasting of material that is obscene or violates copyrights, and the preservation of government revenue derived from licensing airwaves.

Video is an electronic medium for the recording, copying, playback, broadcasting, and display of moving visual media. Video was first developed for mechanical television systems, which were quickly replaced by cathode ray tube (CRT) systems which were later replaced by flat panel displays of several types.

Video systems vary in display resolution, aspect ratio, refresh rate, color capabilities and other qualities. Analog and digital variants exist and can be carried on a variety of media, including radio broadcast, magnetic tape, optical discs, computer files, and network streaming.

The Video Coding Experts Group or Visual Coding Experts Group (VCEG, also known as Question 6) is a working group of the ITU Telecommunication Standardization Sector (ITU-T) concerned with video coding standards. It is responsible for standardization of the «H.26x» line of video coding standards, the «T.8xx» line of image coding standards, and related technologies.

Administratively, VCEG is the informal name of Question 6 (Visual coding) of Working Party 3 (Media coding) of Study Group 16 (Multimedia coding, systems and applications) of the ITU-T. Its abbreviated title is ITU-T Q.6/SG 16.

The goal of VCEG is to produce recommendations (international standards) for video coding and image coding methods appropriate for conversational (e.g. videoconferencing and video telephony) and non-conversational (e.g., streaming, broadcast, file download, media storage/playback, or digital cinema) audio/visual services. This mandate concerns the maintenance and extension of existing video coding recommendations, and laying the ground for new recommendations using advanced techniques to significantly improve the trade-offs between bit rate, quality, delay, and algorithm complexity. Video coding standards are desired with sufficient flexibility to accommodate a diverse number of transport types (Internet, LAN, Mobile, ISDN, GSTN, H.222.0, NGN, etc.).

Question 6 is part of Study Group 16, which is responsible for studies relating to multimedia service capabilities, and application capabilities (including those supported for NGN). This encompasses multimedia terminals, systems (e.g., network signal processing equipment, multipoint conference units, gateways, gatekeepers, modems, and facsimile), protocols and signal processing (media coding).

Телекоммуникации как основа организации видеоконференций

Системы видеоконференц-связи (ВК)
могут использовать различные
телекоммуникационные средства, во многом
определяющие качество предоставляемых услуг.

К основным группам таких средств можно
отнести:

• аналоговые телефонные сети;
• цифровые каналы и сети.

Ко второй группе относятся выделенные
цифровые каналы, цифровые сети с коммутацией
каналов (прежде всего — ISDN) и сети с коммутацией
пакетов.

Аналоговые телефонные сети, как
правило, не позволяют обеспечить приемлемого
качества ВК и не рекомендуются для
профессионального использования.

Выделенные цифровые каналы, несмотря
на гарантированно высокое качество ВК,
вследствие высокой стоимости канала и
невозможности использования преимуществ
коммутируемых сетей не могут рассматриваться
как широко используемое средство передачи ВК.

Использование каналов ISDN,
регламентируемое серией рекомендаций H.320,
разработанных Сектором по стандартизации
телекоммуникаций Международного союза
электросвязи (ITU-Т), стало классической схемой
проведения ВК и получило широкое
распространение.

Однако время не стоит на месте, и в последние годы все более широкое распространение
получают ВК, использующие сети с коммутацией пакетов, в частности IP-сети, как
локальные, так и территориально распределенные и глобальные. Соответствующие
рекомендации (H.323) для видеоконференц-связи по IP-сетям, были приняты ITU-Т
в конце 1996 года. В целом можно сказать, что сегодня для видеоконференц-связи
можно использовать практически любые цифровые каналы связи с достаточно широкой
полосой пропускания.

Некоторые особенности организации передачи видео

При передаче видеосигнала необходимо
учитывать следующие параметры:

• разрешающую способность — горизонтальные и вертикальные размеры видеоизображения;
• глубину цвета — число битов, используемых для отображения цвета;
• частоту смены кадров — число кадров, отображаемых в секунду.

Основываясь на этих параметрах, можно определить ширину полосы пропускания
для передачи видеопотока. Например, для передачи по сети несжатого цифрового
видеосигнала NTSC-качества требуется ширина полосы пропускания приблизительно
27 Мбайт/с: 640x480x3x30=27,648 Мбайт/с (или 221 184 Мбит/с), где
640 и 480 — это разрешающая способность в пикселах, 3 — цвет с 24 битами (3
байта) и 30 — число кадров в секунду.

В табл. 1 приводятся наиболее распространенные размеры
изображений с указанием глубины цвета, а также минимально необходимой пропускной
способности сети для передачи несжатых данных.

Поскольку требования к передаче
полноэкранного видео с качеством телевизионного
сигнала превышают возможности типичной сети
передачи пакетов, используется два метода
снижения требуемой ширины полосы пропускания:

• манипуляция с захватом видеосигнала;
• сжатие видеосигнала.

Манипуляция с захватом видеосигнала —
управление параметрами захвата видеоданных —
включает изменение разрешающей способности,
глубины цвета и частоты кадров. Для уменьшения
требуемой полосы пропускания часто изменяют все
три параметра. Например, некоторые прикладные
программы мультимедиа формируют
видеоизображение размером 320Ѕ240 с
восьмиразрядным цветом и частотой 15 кадров в
секунду. Тогда требования к полосе пропускания
снижаются до 9,216 Mбит/с. Но и этот уровень
недостижим для 10 Mбит/с сети Ethernet; поэтому
необходимо использование 16 Mбит/с Token Ring,
100 Mбит/с Fast Ethernet, ATM и других высокоскоростных
технологий.

Сжатие видеосигнала — процесс замены
первоначальной информации, представленной в
виде совокупности пикселов, более компактными
математическими описаниями, основанными на
использовании специальных методов и алгоритмов.
Декомпрессия — обратный процесс декодирования
математических описаний к первоначальному
пиксельному представлению, необходимому для
вывода на дисплей.

Сжатие видеосигнала выполняется с
использованием кодеков (КОдер-ДЕКодер). Кодек
может быть выполнен программно или аппаратно и
отвечает за прием цифрового потока видео, его
сжатие, а также за получение предварительно
сжатого потока и его декомпрессию.

Различают компрессию с потерей и без
потери качества. В первом случае удается
получить существенно более высокие коэффициенты
сжатия при приемлемом качестве изображения,
поэтому компрессия с потерей качества
используется наиболее широко.

В дополнение к методам сжатия с
потерями механизмы сжатия видео используют два
других метода компрессии:

• межкадровое сжатие (Interframe сompression) — сжатие между кадрами, известное
  также как временная компрессия (temporal compression);
• внутрикадровое сжатие (Intraframe сompression) — сжатие внутри кадров,
  также известное как пространственное сжатие (spatial compression).

Некоторые алгоритмы сжатия видео
используют и межкадровый, и внутрикадровый
механизмы компрессии. Например, группа MPEG
использует как алгоритм JPEG, являющийся
внутрикадровым алгоритмом, так и отдельный
алгоритм межкадрового сжатия. М-JPEG использует
только внутрикадровое сжатие.

Основным стандартом, описывающим сжатие неподвижных изображений, является JPEG.
За компрессию/декомпрессию движущихся изображений отвечают стандарт H.261 и
различные варианты MPEG. Кроме того, распространение получили корпоративные
стандарты, такие как Cell компании Sun Microsystems и Indeo компании Intel.
Их применение позволяет сжать поток видеоданных более чем на порядок и добиться
приемлемого качества при передаче по глобальным сетям.

Digital Wireless

Early digital video sender models typically transmitted in DVD quality, but more recent models are capable of achieving and resolutions.

Rear views of a spread-spectrum transmitter and receiver.

Spread-spectrum

Spread-spectrum techniques are methods by which a signal is deliberately spread in the frequency domain, resulting in a signal with a wider bandwidth. Within the video sender market, these techniques allow for a wireless signal to be transmitted with much less chance of interference from, and to, local Wi-Fi networks.

It is not uncommon for several Wi-Fi networks to be within range of a typical home and as such, spread-spectrum based video senders are often the best solution for transmitting audio and video signals within this crowded wireless environment.

Some manufacturers use proprietary spread-spectrum techniques, enabling typical operational ranges of up to 80 metres in-building. By also employing externally mounted antennas, operational ranges in excess 2000 metres (clear line-of-sight) have been achieved and several such models are sold under the Digi-Sender brand.

Wi-Fi

Video senders that operate on existing Wi-Fi networks have recently been developed and provide another interference free method of transmitting audio and video. Bandwidth over the Wi-Fi network will be shared between the video sender and all other connected devices, which can cause issues when used with older networking technologies, however this is not a problem with more recent and technologies as the available bandwidth is so high. Due to the fact that they operate on the local Wi-Fi network, their range is limited, however Wi-Fi based video senders also allow for other interesting technologies to be included. These include technologies that allow for mobile device screen-mirroring, such as and , as well as features such as .

Ultra-wideband

Ultra-wideband is a technology for transmitting information spread over a large bandwidth (>500 MHz) and is generally used for short-range applications (typically 10 metres or less) where a simple link is required from the source device to a monitor or television. As such, it is generally unsuitable for video sender applications that would require a signal to be sent to another room.