ITU-T H 120 FRENCH-1993 CODECS FOR VIDEOCONFERENCING USING PRIMARY DIGITAL GROUP TRANSMISSION《采用数字基群传输的视频会议编码》.pdf

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1、UNION INTERNATIONALE DES TLCOMMUNICATIONS5)4 4 H.120SECTEUR DE LA NORMALISATION (03/93)DES TLCOMMUNICATIONSDE LUIT54),)3!4)/. $%3 ,).%30/52 ,! 42!.3-)33)/. $%3 3).!58!542%3 15% 4 , 0(/.)15%3#/$%#3 $% 6)3)/#/. une version du codec pour fonctionnement 525 lignes, 60 trames/s et 2048 kbit/s pouvant int

2、erfonc-tionner avec le codec dcrit dans larticle 1.Larticle 3 de la Recommandation dcrit un codec pour utilisation intrargionale en 525 lignes, 60 trames/s et1544 kbit/s.Les structures de trame associes aux codecs dcrits dans la prsente Recommandation se trouvent dans la Recomman-dation H.130.Etant

3、donn que les codecs sont des appareils complexes faisant appel des techniques de codage dimages combinesintratrame et intertrame, qui ne sont gnralement connues que des spcialistes, on trouvera dans lAppendice I laprsente Recommandation un bref aperu des principes appliqus aux codecs des articles 1

4、et 2.Recommandation H.120 (03/93) 1Recommandation H.120Recommandation H.120 (03/93)CODECS DE VISIOCONFRENCE UTILISANT LA TRANSMISSIONDE GROUPE NUMRIQUE PRIMAIRE(Malaga-Torremolinos, 1984; modifie Melbourne, 1988et Helsinki, 1993)Le CCITT,considrant(a) quil existe de manire de plus en plus manifeste

5、une demande des abonns pour un service de visioconfrence;(b) que lon peut actuellement fournir effectivement des circuits pour rpondre cette demande, par transmissionnumrique utilisant le groupe numrique primaire;(c) que lexistence de diffrentes hirarchies numriques et de diffrentes normes de tlvisi

6、on dans diffrentesparties du monde complique le problme de la spcification de normes de codage et de transmission pour lescommunications internationales;(d) que lutilisation ventuelle de rseaux de transmission numriques commuts devrait tre prise enconsidration,conscientde ce que des progrs rapides s

7、ont faits en matire de recherche et de dveloppement des techniques de codage vido etde rduction du dbit binaire, qui pourront conduire, au cours des prochaines priodes dtudes, la proposition denouvelles Recommandations sur la visioconfrence des dbits binaires multiples ou sous- multiples de 384 kbit

8、/s, sibien que la prsente Recommandation peut tre considre comme la premire dune nouvelle srie,et notantquun des objectifs fondamentaux du CCITT est de recommander dans la mesure du possible, une solution unique pourles communications internationales,recommandeque les codecs, ayant les caractristiqu

9、es de traitement des signaux et dinterface dcrites dans les articles 1, 2 et 3, soientutiliss pour les communications de visioconfrence internationales.NOTE Des codecs diffrents de ceux dcrits dans la prsente Recommandation ne sont pas exclus.1 Codecs pour utilisation intrargionale1), 625 lignes, 50

10、 trames/s et avec transmission 2048 kbit/s capables dinterfonctionnement avec le codec de larticle 21.1 PorteLe prsent article 1 dfinit les caractristiques essentielles dun codec pour la transmission numrique 2048 kbit/s designaux pour le service de visioconfrence ou le service visiophonique conform

11、ment la Recommandation H.100. Alentre du codeur et la sortie du dcodeur, le signal vido est un signal 625 lignes et 50 trames/s, conforme auxnormes de la classe a de la Recommandation H.100 ou encore le signal 313 lignes, 50 trames/s conforme auxnormes de la classe b. Une voie son et des voies de do

12、nnes facultatives sont galement prvues. LAppendice Iexplique brivement comment fonctionne le codec._1)Le mot intrargional dsigne des connexions lintrieur dun groupe de pays qui partagent une norme de balayage de tlvisioncommune et une hirarchie numrique commune et peuvent tre ou non gographiquement

13、proches. Le mot interrgionaldsigne ici des connexions entre un groupe de pays ayant des normes de balayage de tlvision et/ou des hirarchies numriquesdiffrentes.2 Recommandation H.120 (03/93)La Recommandation dbute par une brve spcification technique du codec (voir 1.2) et une description de linterfa

14、cevido, suivies de dtails sur le codeur (voir 1.4) qui assure la conversion des signaux analogiques en signaux numriquessuivie dun recodage avec rduction substantielle de la redondance dans le mode face face. Le paragraphe suivant(voir 1.5) traite du codeur multiplex vido qui insre les instructions

15、et les adresses dans le signal vido numrique pourcommander le dcodeur, en sorte que ce dernier puisse interprter correctement les signaux reus. Le paragraphe 1.6traite du codeur dmission, qui combine les divers signaux numriques (vido, son, donnes, signalisation) sous uneforme compatible avec la Rec

16、ommandation G.732 en vue de leur transmission sur des conduits numriques 2048 kbit/s. Le paragraphe 1.7 dcrit des options de correction derreur sans voie de retour. Il est prvu dinclure dans lastructure de trame numrique dautres options telles que mode document, chiffrement et confrence multipoint.

17、Desdtails sur les facilits actuellement disponibles sont donns dans les annexes de la prsente Recommandation.1.2 Spcification abrge1.2.1 Entre et sortie vidoLentre et la sortie vido sont des signaux de tlvision normaliss 625 lignes et 50 trames/s, de couleur oumonochrome. Les signaux de couleur sont

18、 sous forme de composantes ou convertis. Les modes dexploitationmonochrome et couleur sont entirement compatibles.1.2.2 Entre et sortie numriqueLentre et la sortie numrique sont 2048 kbit/s, compatibles avec la structure de trame de la Recommandation G.704.1.2.3 Frquence dchantillonnageLa frquence d

19、chantillonnage vido et lhorloge du rseau 2048 kHz sont asynchrones.1.2.4 Techniques de codagePour pouvoir transmettre faible dbit binaire, on a recours au codage rafrachissement conditionnel auquel sajoutentun filtrage numrique adaptatif, de la MIC diffrentielle, et un codage longueur variable.1.2.5

20、 Voie audiofrquenceIl existe une voie audiofrquence 64 kbit/s. A lheure actuelle, la loi de codage utilise est la loi A, conformment laRecommandation G.711, mais un systme de codage plus efficace est prvu.1.2.6 Mode dexploitationMode dexploitation normal: duplex.1.2.7 Signalisation dans le sens code

21、c vers rseauIl existe un canal facultatif pour la signalisation dans le sens codec vers rseau. Cette disposition est conforme aux idesen cours dlaboration au CCITT pour la commutation des conduits numriques 2 Mbit/s dans le RNIS.1.2.8 Canaux de donnesIl existe en option des canaux de donnes 2 64 kbi

22、t/s et 1 32 kbit/s. Ils servent la transmission des signaux vidoquand on nen a pas besoin pour la transmission de donnes.1.2.9 Correction des erreurs sans voie de retourLa correction derreurs sans voie de retour est disponible en option. Son usage ne simpose que si le taux derreur longterme de la vo

23、ie est suprieur 1 106.1.2.10 Autres optionsLintroduction future du chiffrement, du mode document et de facilits multipoint est prvue dans la structure de tramenumrique.Recommandation H.120 (03/93) 31.2.11 Temps de propagationLorsque la mmoire tampon du codeur est vide et celle du dcodeur pleine, le

24、temps de propagation du codeur estinfrieur 5 ms et celui du dcodeur est de 130 30 ms 2 Mbit/s ou 160 36 ms si seulement 1,5 Mbit/s sontutiliss2).1.3 Interface vidoA lentre, le signal vido normal est un signal 625 lignes et 50 trames/s, conforme la Recommandation 472 duCCIR. En cas de transmission en

25、 couleur, les signaux vido dentre (ou de sortie) prsents aux convertisseursanalogique/numrique (ou provenant des convertisseurs numrique/analogique) ont la forme de composantes dediffrence de couleur. Les composantes de luminance et de diffrence de couleur, EY, (ER EY) et (EB EY), sontdfinies dans l

26、e Rapport 624 du CCIR. Linterface vido analogique dentre (ou de sortie) avec le codec peut seprsenter sous forme de composantes de diffrence de couleur, de composantes de couleur (R, V, B) ou de signaux decouleur composites. Linterface vido est conforme la Recommandation 656 du CCIR.On peut utiliser

27、, titre optionnel, toute autre norme vido convertible en 143 lignes actives par trame.1.4 Codeur de source1.4.1 Composante de luminance ou monochrome1.4.1.1 Conversion des signaux analogiques en signaux numriquesIl y a 256 chantillons dimage par ligne active (320 chantillons par ligne complte). Lcha

28、ntillonnage est structure orthogonale etrptitif en ligne, en trame et en image. La frquence dchantillonnage du signal dentre 625 lignes est de 5,0 MHz, verrouille surle signal vido.On utilise un signal MIC quantification uniforme, raison de 8 bits par chantillon.Le niveau du noir correspond au nivea

29、u 16 (00010000).Le niveau du blanc correspond au niveau 239 (11101111).Les mots de code MIC en dehors de cette gamme sont interdits (les codes tant utiliss dautres fins). Pour la prdiction etlinterpolation, le dernier lment dimage de chaque ligne active (cest-dire llment 255) est mis au niveau 128 d

30、ans le codeur et ledcodeur.Dans toutes les oprations arithmtiques, on utilise larithmtique 8 bits et les bits derrire la virgule sont limins chaque tape dedivision.1.4.1.2 Filtrage avant et aprs conversionOutre un filtrage classique contre le repliement de spectre qui a lieu avant la conversion des

31、signaux analogiques en signauxnumriques, le signal 625 lignes est soumis un filtrage numrique transversal de faon rduire la dfinition verticale de limageavant le codage rafrachissement conditionnel. Aprs cette opration, on nutilise plus que 143 lignes actives par trame au lieu de287 du signal 625 li

32、gnes, bien que la dfinition effective dans le sens vertical reste suprieure la moiti de ce quelle est pour uneimage 625 lignes. Dans le dcodeur, un dispositif dinterpolation rtablit le signal 625 lignes.1.4.1.3 Codage rafrachissement conditionnelUn dtecteur de mouvement reconnat les groupes dlments

33、dimage qui sont estims en mouvement. Llmentessentiel de ce dtecteur est une mmoire de trame qui stocke 2 trames de 143 lignes dont chacune comprend 256 pointsadressables. Cette mmoire est remise jour la vitesse de renouvellement de limage et les diffrences entre le signaldentre et les valeurs stocke

34、s correspondantes permettent de dterminer les zones en mouvement dans le codeur. Unemmoire de trame analogue doit se trouver dans le dcodeur et tre mise jour de la mme faon laide desinformations fournies par le codeur. Il nest pas ncessaire de prciser les techniques employes pour la dtection demouve

35、ment puisquelles nont aucune influence sur linterfonctionnement, encore quelles influent sur la qualit delimage obtenue.Les zones o le mouvement est dtect sont transmises par MIC diffrentielle avec 16 niveaux de quantification aumaximum. Le premier lment dimage de chaque zone de mouvement est transm

36、is en MIC. On applique un codage delongueur variable aux mots de code en modulation par impulsions et codage diffrentiel (MICD)._2)Ce sont des chiffres types. Les temps de propagation dpendent des dtails de la ralisation utilise.4 Recommandation H.120 (03/93)Le premier lment dimage de chaque groupe

37、et les lignes MIC compltes, lorsquils sont transmis pour assurer unemise jour systmatique ou force, sont cods conformment au 1.4.1.1.1.4.1.3.1 Algorithme de prdiction de la MICDLalgorithme employ pour la prdiction de la MICD est le suivant:XAD2=+, o X est lchantillon prvu.Voir la Figure 1.Aux fins d

38、e prdiction, on suppose que la suppression de ligne et de trame est au niveau 128 (sur 256).ASAB C DXT1513820-93d01Ligne prcdenteTrame prcdenteFIGURE 1/H.120Identification des chantillons= 4.5 CM1.4.1.3.2 Loi de quantification et codage de longueur variable511 niveaux dentre sont quantifis sur 16 ni

39、veaux de sortie au maximum. Le quantificateur ne suppose pas lemploidune arithmtique modulo 256.La loi de quantification et les codes de longueur variable associs qui sont utiliss pour les lments image de luminanceet de diffrence de couleur dans les zones en mouvement non sous-chantillonnes horizont

40、alement sont donns dans leTableau 1.Le code de fin de groupe est 1 0 0 1 et est dsign par le numro de code 11. Le code de fin de groupe est omis la findu dernier groupe dune ligne, quil sagisse dun groupe de luminance ou dun groupe de diffrence de couleur.1.4.1.4 Sous-chantillonnageA mesure que la m

41、moire tampon se remplit, on procde au sous-chantillonnage horizontal, puis au sous-chantillonnage de trame.1.4.1.4.1 Sous-chantillonnage horizontalLe sous-chantillonnage horizontal na lieu que dans les zones de mouvement. Dans ce mode, seuls les lments pairssont transmis sur les lignes paires, les l

42、ments impairs tant transmis sur les lignes impaires. On obtient ainsi pour leszones de mouvement une disposition en quinconce de lignes.Le dcodeur rtablit par interpolation les lments non transmis en faisant la moyenne des deux lments horizontauxadjacents.Les lments dimage interpols sont placs dans

43、les mmoires de trame. Une zone en mouvement commencera toujourspar une valeur MIC et finira toujours par lmission dun lment dimage en MICD, mme en cours de sous-chantillonnage. Cela signifie que, dans certains cas, la zone transmise doit tre tendue dun lment par rapport lazone en mouvement dclare pa

44、r le dtecteur de mouvement. A la fin de la ligne active, toutefois, cela ne peut seproduire car les zones ne peuvent tre tendues dans la suppression, si bien quil peut tre ncessaire de raccourcir lazone dun lment.Recommandation H.120 (03/93) 5TABLEAU 1/H.120Table de code pour zones en mouvement sans

45、 sous-chantillonnage horizontalLe sous-chantillonnage adaptatif des lments permet la transmission dlments normalement omis, soit pour liminerles erreurs dinterpolation, soit pour assurer un sous-chantillonnage plus progressif et, partant, amliorer la qualit delimage. On assure la signalisation de ce

46、s lments supplmentaires en appliquant, uniquement sur les lignes sous-chantillonnes horizontalement, 8 niveaux de quantification pour les lments normalement mis et les 8 niveauxrestants pour les lments supplmentaires. Aussi une zone peut-elle se terminer, soit par un lment normalement mis,soit par u

47、n lment supplmentaire.Au cours des lignes sous-chantillonnes horizontalement, la loi de quantification et le code de longueur variable duTableau 2 seront utiliss pour les chantillons de luminance et de diffrence de couleur dans les zones en mouvement.En ce qui concerne les prvisions, si llment A est un lment non mis dans une zone en mouvement, il est remplacpar As(voir la Figure 1); si llment D fait partie dune zone en mouvement sous-chantillonne et nest pas transmisdans la trame en cours, il est remplac par C.1.4