基于STi7105高清機頂盒實現(xiàn)視頻通話設計方案

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

　　728、G.729 和G.729A 等，在可視電話中得到了廣泛應用。當可視電話與普通電話通信時，采用G.711 標準，G.711 為PCM 編碼，只對語音信號進行采樣和量化，產生64kbps 的碼流，G.711 編碼后的語音質量高，缺點是占用的帶寬也很高。G.723.1 能夠產生兩種速率的碼流，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(shù)碼激勵線性預測（ACELP）算法。G.729A 是G.729 的簡化版本，其復雜度與G.729 相比降低了50%，語音質量略有降低，兩種標準編碼后的碼流可互相解碼。

　　實際選擇語音編解碼算法時，要考慮各種因素，高比特率可以保證良好的語音品質，但要占用大量存儲空間，耗費更多資源；而過低的比特率會影響語音的品質增加延遲。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

　　視頻壓縮是多媒體應用中的核心技術，ITU-T 推出的低碼率視頻壓縮標準對推動可視電話的發(fā)展和實用化起到了重要的促進作用。H.261 是ITU-T 推出的第一個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間冗余度，利用變換編碼減少空間冗余度。算法主要由運動估計、運動補償、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(xiàn)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。對信道時延的適應性較強，既可工作于低時延模式以滿足實時業(yè)務，又可工作于無時延限制的場合。在編解碼器中采用復雜度可分級設計，在圖像質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)絡適應性。相對于先期的視頻壓縮標準，H.264 引入了很多先進的技術，包括4×4 整數(shù)變換、空域內的幀內預測、1/4 像素精度的運動估計、多參考幀與多種大小塊的幀間預測技術等。

　　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(tǒng)結構

　　視頻通話測試系統(tǒng)主要由服務器、傳輸網(wǎng)絡和STi7105 機頂盒終端組成，架構如圖2 所示。

　　圖2 系統(tǒng)結構示意圖

　　服務器用來控制整個系統(tǒng)的通話過程，服務器的基本功能是按照用戶的要求完成對信令、視頻、話音等信號切換，保證音頻及視頻的連續(xù)性。

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

　　STi7105 機頂盒終端是提供實時、雙向通信功能的節(jié)點設備，主要是把信令、視頻、音頻等各種數(shù)字信號分別進行處理后組成一路復合的數(shù)字碼流，再將它轉變?yōu)檫m合在傳輸網(wǎng)絡中傳輸?shù)母袷剿偷叫诺乐羞M行傳輸。同時，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主要部件：視頻編解碼器、音頻編解碼器、數(shù)據(jù)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標準的有線高清數(shù)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)絡傳來的有線數(shù)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(shù)字音頻輸出及PCM 解碼輸出，可以支持內置SATA 硬盤實現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)的本地錄制播放時移，實現(xiàn)真正的家庭影院效果，同時支持網(wǎng)絡下載上傳業(yè)務，為用戶提供全面的數(shù)字音視頻增值服務。外接攝像頭、電話機或者藍牙耳機用于實現(xiàn)視頻通話。結構示意圖如圖3 所示。

　　圖3 STi7105 機頂盒結構示意圖