IP視頻電話設(shè)計(jì)營(yíng)造逼真環(huán)境

伴隨寬帶的繁榮，IP網(wǎng)絡(luò)步入千家萬(wàn)戶，同時(shí)也催生出VoIP業(yè)務(wù)，全球VoIP用戶有望在2010年達(dá)到1.5億。雖然目前國(guó)內(nèi)對(duì)VoIP服務(wù)的規(guī)范還未明朗，但是“擦邊球”式的業(yè)務(wù)已經(jīng)造就了一個(gè)不小的市場(chǎng)，據(jù)iSuppli的估算，中國(guó)VoIP的市場(chǎng)份額在2005年底約為5.6億美元，這一數(shù)字到2010年可達(dá)到11億美元。隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，人們不再滿足基本的語(yǔ)音通話，生動(dòng)的影像可以營(yíng)造逼真的環(huán)境，更能縮短溝通的距離。IP 視頻電話除了對(duì)視頻和語(yǔ)音質(zhì)量的高要求，電話終端也在向多功能的方向發(fā)展，網(wǎng)頁(yè)瀏覽、收發(fā)e-mail甚至是類似PVR功能的視頻留言都將出現(xiàn)在終端話機(jī)上。

因而，一個(gè)優(yōu)秀的IP 視頻電話開(kāi)發(fā)平臺(tái)，除了需要支持各種音頻/視頻編解碼的處理能力外，更多的特性體現(xiàn)在平臺(tái)開(kāi)發(fā)的靈活性上。例如，在應(yīng)用層添加豐富的I/O接口讓客戶定制不同的應(yīng)用、提供良好的圖形用戶見(jiàn)面以及同時(shí)支持SIP和H.323多種通信協(xié)議等等。聞亭數(shù)字系統(tǒng)公司總裁董永宏把這種方便靈活的方式稱作交鑰匙（Turn Key）式解決方案。在聞亭和TI最近聯(lián)合推出的視頻電話開(kāi)發(fā)平臺(tái)VDP-II上，采用了主板+子板的模式，董永宏稱這種模塊化的設(shè)計(jì)更適合客戶小批量的靈活生產(chǎn)。

高質(zhì)量的音視頻體驗(yàn)

目前的IP 視頻電話消費(fèi)市場(chǎng)是以商業(yè)用戶為主，他們要求視頻電話具備高分辨率和良好的語(yǔ)音質(zhì)量，以提高身臨其境的體驗(yàn)。對(duì)于用做長(zhǎng)途通話的家庭用戶，清晰逼真的環(huán)境也能實(shí)現(xiàn)，因而先進(jìn)的編解碼技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用到新一代的視頻電話解決方案中。

圖  基于DM644X的視頻電話方案

新興的視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)H.264需要的帶寬只有目前通用的H.263的一半、MPEG-2的1/5，這個(gè)性能優(yōu)勢(shì)將允許流媒體在更低的帶寬上傳輸，非常適合像網(wǎng)絡(luò)視頻應(yīng)用這樣在帶寬受限緊缺的應(yīng)用中。董永宏告訴記者，IP 視頻電話中通常采用H.264 Baseline Profile，它滿足了實(shí)時(shí)通話的低延遲要求，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)720x480的D1分辨率。此外，IP 視頻電話機(jī)正在綜合更多的多媒體功能，例如有些解決方案廠商在應(yīng)用軟件里加入了視頻回放和錄制功能，從而實(shí)現(xiàn)視頻留言。或者為了增加數(shù)碼像框的功能而加入JPEG幀采集。

在音頻編解碼技術(shù)方面，國(guó)際電信聯(lián)盟 (ITU)針對(duì)寬帶 IP 電話應(yīng)用的 G.722.2 （WB-AMR）規(guī)范將成為IP 視頻電話的主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)。G.722.2 是取樣在 16KHz 的語(yǔ)音壓縮標(biāo)準(zhǔn)，音頻覆蓋從 50Hz 到 7KHz。與窄帶編解碼器如 G.711 和 G.729 相比，G.722.2通過(guò)提高摩擦音（如 s、f）的可理解性來(lái)改善所有通過(guò) IP 和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)恼Z(yǔ)音交流。設(shè)計(jì)人員還需要考慮到與移動(dòng)電話的IP通話，采用GSM-AMR（Adaptive Multi-Rate）語(yǔ)音編解碼技術(shù)可以減少GSM- G.729的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，改善固定電話和移動(dòng)電話的通話質(zhì)量。值得一提的是，iLBC也是一種收到歡迎的低比特率編解碼，iLBC在丟包率達(dá)到10%的情況下都能具有健壯性，因而輸送的語(yǔ)音音質(zhì)超過(guò) G.729 和 G.723.1。iLBC 支持兩種基本的幀長(zhǎng)度：13.3 kbps 比特率下編碼幀長(zhǎng)度為 30 ms；而 15.2 kbps比特率下編碼幀長(zhǎng)度則為 20 ms。

除了音視頻編解碼技術(shù)外，一個(gè)好的實(shí)時(shí)軟件框架同樣能幫助改善體驗(yàn)。例如，QoS自適應(yīng)功能、DTMF抖動(dòng)緩沖器和媒體同步化等等。
　　
雙核處理優(yōu)勢(shì)

IP 視頻電話的開(kāi)發(fā)面臨著成本和性能的雙重挑戰(zhàn)，高性能的數(shù)字媒體處理器在其中舉足輕重。通常情況下，IP 視頻電話需要處理2種不同的任務(wù)：事務(wù)密集型和流密集型。有些解決方案在VoIP系統(tǒng)中加入視頻協(xié)處理器控制設(shè)計(jì)成本，但是卻沒(méi)有足夠的帶寬處理寬帶音頻和高清視頻。

相較而言，集成一個(gè)通用處理器和一個(gè)DSP的雙核數(shù)字多媒體SoC更能有效協(xié)調(diào)成本和性能之間的關(guān)系：采用ARM處理器處理事務(wù)密集型任務(wù)，用DSP處理流密集型任務(wù)。在一個(gè)典型的MPEG-4編解碼器中，離散余弦變換及其反變換、像素插值和運(yùn)動(dòng)估計(jì)四種功能大約占據(jù)了整個(gè)處理過(guò)程的80%，一個(gè)每秒15幀的MPEG-4解碼幾乎占據(jù)了RISC處理器的所有資源，而DSP卻有足夠的計(jì)算能力完成相同的任務(wù)。在雙核架構(gòu)中，ARM處理器則負(fù)責(zé)支持應(yīng)用操作系統(tǒng)并完成以控制為核心的應(yīng)用處理，ARM集成了大量的內(nèi)部電路和外圍接口，例如LCD控制器、UART串行接口、USB2.0、I2C等等。雙核架構(gòu)的一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)就是可以使操作系統(tǒng)的效率和多媒體代碼的執(zhí)行更加優(yōu)化并延長(zhǎng)電源壽命；同時(shí)采用雙處理器可以將總工作負(fù)荷進(jìn)行合理劃分，從而降低時(shí)鐘工作頻率，減少系統(tǒng)的功耗。

有些解決方案還添加了一種視頻／影像協(xié)處理器 (VICP)，用于減輕相關(guān)算法（如：JPEG、H.264、MPEG4 與 VC-1）的 DSP 內(nèi)核繁重的視頻與影像處理負(fù)擔(dān)，從而使更多的 DSP MIPS 能夠用于視頻后處理或者其他并行運(yùn)行功能。

IP視頻電話的發(fā)展正在經(jīng)歷著類似2001年VoIP的發(fā)展?fàn)顩r，一方面要求高質(zhì)量的基本通話功能，另一方面設(shè)備制造商也正在單一設(shè)備上提供更多的附加增值應(yīng)用，如WEB瀏覽器、Wi-Fi、短消息甚至是互動(dòng)游戲等等。而隨著技術(shù)的發(fā)展，視頻電話也正在協(xié)調(diào)成本和性能的關(guān)系，有望在不久的將來(lái)走進(jìn)大眾的生活。