基于STi7105高清机顶盒实现视频通话设计方案

　　语音通信是可视电话最基本的功能，受网络条件的限制，可视电话通常在较低码率下工作。ITU-T 推出了一系列语音压缩标准，其中有G.711、G.723.1、G.

　　728、G.729 和G.729A 等，在可视电话中得到了广泛应用。当可视电话与普通电话通信时，采用G.711 标准，G.711 为PCM 编码，只对语音信号进行采样和量化，产生64kbps 的码流，G.711 编码后的语音质量高，缺点是占用的带宽也很高。G.723.1 能够产生两种速率的码流，高速率编码器使用多脉冲最大自然量化（MP-MLQ）算法，低速率编码器使用代数码激励线性预测（ACELP）算法。G.729A 是G.729 的简化版本，其复杂度与G.729 相比降低了50%，语音质量略有降低，两种标准编码后的码流可互相解码。

　　实际选择语音编解码算法时，要考虑各种因素，高比特率可以保证良好的语音品质，但要占用大量存储空间，耗费更多资源；而过低的比特率会影响语音的品质增加延迟。由于STi7105芯片音频处理能力有限，所以我们音频编码选用G.711、G.723.1 格式。

　　3.1.3视频编码技术

视频压缩是多媒体应用中的核心技术，ITU-T 推出的低码率视频压缩标准对推动可视电话的发展和实用化起到了重要的促进作用。H.261 是ITU-T 推出的第一个低码率视频压缩标准，码率为P×64kbps，其中P 在1~30 中取值，图像格式为CIF 和QCIF.H.261压缩编码算法的基本思想是利用预测编码减少时间冗余度，利用变换编码减少空间冗余度。算法主要由运动估计、运动补偿、DCT 变换、量化和霍夫曼编码构成。

　　H.263 是最早用于低码率视频编码的ITU-T 标准，随后出现的第二版（H.263+）及H.263++增加了许多选项，使其具有更广泛的适用性。H.263 是ITU-T为低于64kb/s 的窄带通信信道制定的视频编码标准。

　　它是在H.261 基础上发展起来的，其标准输入图像格式可以是S-QCIF、QCIF、CIF、4CIF 或者16CIF 的彩色4∶2∶0 亚取样图像。H.263 与H.261 相比采用了半像素的运动补偿，并增加了4 种有效的压缩编码模式。

　　H.264 是由ISO/IEC 与ITU-T 组成的联合视频组（JVT）制定的新一代视频压缩编码标准。对信道时延的适应性较强，既可工作于低时延模式以满足实时业务，又可工作于无时延限制的场合。在编解码器中采用复杂度可分级设计，在图像质量和编码处理之间可分级，以适应不同复杂度的应用，提高网络适应性。相对于先期的视频压缩标准，H.264 引入了很多先进的技术，包括4×4 整数变换、空域内的帧内预测、1/4 像素精度的运动估计、多参考帧与多种大小块的帧间预测技术等。

　　H.261 与H.263 在视频通信中应用较广，H.263 与H.261 相比，增加了若干选项，提供了更灵活的编码方式，压缩效率大大提高，更适应网络传输。H.264 标准的推出，是视频编码标准的一次里程碑式的重要进步，它与H.263、H.261 相比，具有明显的优势，特别是编码效率的提高，使之能用于许多新的领域。由于STi7105芯片视频编码能力有限，所以我们视频编码选用H.263 格式。

　　3.2 系统结构

　　视频通话测试系统主要由服务器、传输网络和STi7105机顶盒终端组成，架构如图2 所示。

　　图2 系统结构示意图

　　服务器用来控制整个系统的通话过程，服务器的基本功能是按照用户的要求完成对信令、视频、话音等信号切换，保证音频及视频的连续性。

　　网络接入采用现有的有线HFC 双向网络。

　　STi7105机顶盒终端是提供实时、双向通信功能的节点设备，主要是把信令、视频、音频等各种数字信号分别进行处理后组成一路复合的数字码流，再将它转变为适合在传输网络中传输的格式送到信道中进行传输。同时，STi7105机顶盒终端可以接收视频、音频信号，处理后送到相应的输出设备。STi7105 机顶盒终端主要包括以下几个主要部件：视频编解码器、音频编解码器、数据协议、控制协议、解复用模块。

　　3.3 STi7105 机顶盒终端

　　STi7105高清机顶盒终端是一款完全符合DVBC标准的有线高清数字双向机顶盒，采用单片解码芯片STi7105 （ST40 CPU@450MHz 32K I 32K DCache），并配置64M FLASH 和256M SDRAM;内置Cable Modem 电路板，HFC 网络传来的有线数字电视信号先接入Cable Modem 电路板， 再环出接入STi7105 主电路板；双路网络RJ45 接口，一路为外置接口，一路接Cable Modem;双路USB2.0 高速接口，高清输出支持HDMI、YPbPr 高清接口，音频支持Dolby5.1 声道数字音频输出及PCM 解码输出，可以支持内置SATA 硬盘实现多媒体数据的本地录制播放时移，实现真正的家庭影院效果，同时支持网络下载上传业务，为用户提供全面的数字音视频增值服务。外接摄像头、电话机或者蓝牙耳机用于实现视频通话。结构示意图如图3 所示。

　　图3 STi7105 机顶盒结构示意图