【正文】 的從一個(gè)信道跳到另一個(gè)信道 ， 只有收發(fā)雙方是按這個(gè)規(guī)律進(jìn)行通信的 ， 而其他的干擾源不可能按同樣的規(guī)律進(jìn)行干擾。 (3)藍(lán)牙技術(shù) 藍(lán)牙技術(shù)使用全球通用的 ISM 頻 段 ， 由于 ISM頻段是對(duì)所有無線電系統(tǒng)都開放的頻段 ， 因此會(huì)遇到不可預(yù)測(cè)的干擾源。只有當(dāng) IEEE 標(biāo)準(zhǔn)處于“純 g模式”時(shí) ， 網(wǎng)絡(luò)客戶端與接入點(diǎn)之間的連接速度才能達(dá)到 54Mb/s， 一旦接入點(diǎn)中有 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)客戶端介入 ， IEEE 標(biāo)準(zhǔn)客戶端的連接速度立刻會(huì)下降到 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)同一水準(zhǔn)。 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)只支持 3 條非重疊信道 ， 其總寬帶為54Mb/s*3=162Mb/s， 也就是說隨著客戶端數(shù)目的增加 ， 數(shù)據(jù)流量的增大 ， IEEE 標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)會(huì)越來越慢 ， 直到帶寬耗盡。③ IEEE 標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品能夠兼容 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 優(yōu)點(diǎn) ： ①在 數(shù)據(jù)傳輸速率方面 ， IEEE 標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到 54Mb/s， 支持視頻數(shù)據(jù)流應(yīng)用。 (2)IEEE IEEE ISM頻段、數(shù)據(jù) 傳輸率達(dá)到 54Mb/s 的正交頻分復(fù)用 (OFDM)物理層。② 所使用的頻段是免費(fèi)的 ， 這使得 WLAN 非常容易受到干擾 ， 包括很多工業(yè)、醫(yī)療、科研等部門的藍(lán)牙無線通信設(shè)備和無繩電話通信系統(tǒng)在內(nèi)。 缺點(diǎn) ： ① IEEE 的理論容量只有 11Mbit/s， 這個(gè)數(shù)字是指整個(gè)物理層的容量。②IEEE 具有良好的可伸縮性 ， 允許最多三個(gè)訪問點(diǎn)同時(shí)定位于有效使用范圍中 ，已支持百個(gè)用戶同時(shí)進(jìn)行語音和數(shù)據(jù)傳輸。 優(yōu)點(diǎn) ： ① 標(biāo)準(zhǔn)使用 的較低頻段 ， 使得符合該標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)可以達(dá)到一個(gè)較大的范圍 (通常室外可達(dá) 300m， 室內(nèi)可達(dá) 100m 左右 )。利用 RTSCTS 握手 (handshake)程序 ， 確保接下來傳送資料時(shí) ， 不會(huì)被碰撞。 (1)IEEE 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)在物理層采用 的無線頻率 ， 最大的位速率達(dá) 11Mb/s，使用直接序列擴(kuò)頻 (DSSS)傳輸技術(shù)。 綜合以上的論述和性能考慮 ， 我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)不采用軟件編碼方案 ， 采用 支持的 MPEG4 硬件編解碼庫實(shí)現(xiàn)視頻的編解碼。除了最原始單重估定碼流壓縮 (1pass CBR)之外 ， XviD提供了包括 ： 單重質(zhì)量模式動(dòng)態(tài) 碼流壓縮、單重量化 (Quantization)模式動(dòng)態(tài)碼流壓縮、和包括外部控制和內(nèi)部控制的兩種雙重 (2pass)動(dòng)態(tài)碼流壓縮模式。 在我們采用的 處理器的開發(fā)平臺(tái)上 ， 可以選擇硬件或者軟件來實(shí)現(xiàn) MPEG4 編碼。 因此 ， 視頻壓縮和解壓技術(shù)需要使用另外的方法實(shí)現(xiàn)。在嵌入式處理器的開發(fā)板上使用軟件進(jìn)行視頻壓縮與解壓是不可取的做法。 在嵌入式處理器的開發(fā)板上把視頻采集的視頻進(jìn)行壓縮與解壓的技術(shù) ， 典型的解決方案 是 在嵌入式處理器上加上一塊視頻壓縮與解壓芯片 ， 實(shí)現(xiàn)視頻壓縮與解壓。 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 編碼解碼的實(shí)現(xiàn)技術(shù) MPEG4 視頻編碼技術(shù)采用了現(xiàn)代圖像編碼方法 ， 利用人眼視覺特性 ， 從輪廓 — 紋理的思路出發(fā) ， 支持基于內(nèi)容和對(duì)象的編碼 ， 支持基于內(nèi)容的交互功能 ， 并實(shí)現(xiàn)編碼的連續(xù)可分級(jí)性 ， 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的通信狀況控制視頻圖像質(zhì)量。 (2)考慮到我們系統(tǒng)的實(shí)際的應(yīng)用范圍 ， 是應(yīng)用于嵌入式多媒體視頻無線網(wǎng)絡(luò)傳輸以及傳輸介質(zhì)的限制 ， 我們認(rèn)為 MPEG4 和 H264 符合我們的要求。 H264 的應(yīng)用確屬相當(dāng)廣泛 ， 包括固定或移動(dòng)的可視電話、移動(dòng)電話、實(shí)時(shí)視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控、流媒體、多媒體視頻、 Inter 視頻及多媒體、 PTV、手機(jī)電視、寬帶電話以及視頻信息存儲(chǔ)等。從理論上來說 ， 在相同畫質(zhì)、相同容量的情況下 ， 可比目前的 DVD 光盤多保存 2 倍以上時(shí)間的影像。目前 標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被各種可視電話終端協(xié)議廣泛采用。它在低碼率條件下 ， 能夠在不增加太多復(fù)雜度的情況下 ， 獲得更高的圖像質(zhì)量。 MPEG4 的音頻、視頻通信編碼速率為 8Kb/s 至32Mb/s。 MPEG4 MPEG4 視頻壓縮算法相對(duì)于 MPEG1/2 在低比特率壓縮上有著顯著提高 ， 在CIF(352*288)或者更高清晰度 (768*576)情況下的視頻壓縮 ， 無論從清晰度還是從存儲(chǔ)量上都比 MPEG1 具有更大的優(yōu)勢(shì) ， 也更適合網(wǎng)絡(luò)傳輸。 MPEG2 在 MPEG1 基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)充和提升 ， 和 MPEG1 向下兼容 ， 主要針對(duì)存儲(chǔ)媒體、數(shù)字電視、高清晰等應(yīng)用領(lǐng)域 ， 分辨率為 ： 低 (352x288)， 中 (720x480)， 次高 (1440x1080)， 高 (1920x1080)。 較 MJPEG 技術(shù) ， MPEG1 在實(shí)時(shí)壓縮、每幀數(shù)據(jù)量、處理速度上有顯著的提高。 本文采取 MPEG4 的圖像編碼比較合適 ， 理由如下 ： l、 MPEG1/2 MPEG1 標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì) SIF 標(biāo) 準(zhǔn)分辨率 (NTSC 制為 352X240； PAL 制為 352X288)的圖像進(jìn)行壓縮 。對(duì)于最終用戶來言 ， 最為關(guān)心的主要有 ： 清晰度、存儲(chǔ)量 (帶寬 )、穩(wěn)定性還有價(jià)格。一方面 ， 運(yùn) 動(dòng)圖像的內(nèi)容隨時(shí)間不斷發(fā)生變化 ， 圖像傳輸系統(tǒng)必須實(shí)時(shí)的對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像信號(hào)進(jìn)行編碼傳輸 ， 接收端才能解碼恢復(fù)連續(xù)的運(yùn)動(dòng)圖像 ； 另一方面 ， 運(yùn)動(dòng)圖像的內(nèi)容豐富 ， 信息量大 ， 所需的數(shù)碼速度很高。很顯然 ， 在信道帶寬、通信鏈路容量一定的前提下 ， 采用編碼壓縮技術(shù) ， 減少傳輸數(shù)據(jù)量 ， 是提高通信速度的重要手段。 視頻壓縮和解壓技術(shù) 視頻信息的存儲(chǔ)和傳輸具有數(shù)據(jù)量龐大的特點(diǎn) ， 大數(shù)據(jù)量的視頻圖像信息會(huì)給存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量 ， 通信干線信道的帶寬 ， 以及計(jì)算機(jī)的處理速度增加極大的壓力。 ? 視頻傳輸模塊 視頻傳輸系統(tǒng)采用了 Cardbus 與 WLAN 技術(shù)結(jié)合的方案，即擴(kuò)展出一個(gè) Cardbus PC 卡接口，接入符合 IEEE 協(xié)議的 PC 卡，就可實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)無線傳輸 的功能。在傳送完一幀信號(hào)后，MCU 向處理單元發(fā)出中斷請(qǐng)求，待此幀數(shù)據(jù)處理完后，繼續(xù)進(jìn)行圖像信息采集。其 中， A/D 電路集成在 CMOS 圖像感光器中，數(shù)據(jù)緩存與邏輯控制電路由單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，采集模塊通過 USB 接口與視頻處理模塊連接。 無線視頻傳輸系統(tǒng) 無線視頻傳輸系統(tǒng)總體上可分為三個(gè)部分：視頻信號(hào)采集部分、視頻處理部分、視頻無線傳輸部分。然而，有線傳輸則不存 在那些電路環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的問題。 無線視頻傳輸系統(tǒng)的缺點(diǎn) 無線視頻傳輸系統(tǒng)的 缺點(diǎn)也是明顯的。如果采用有線的方式，需要重新的布線，施工比較麻煩，而且還有可能破壞原來的通訊線路，但是如果采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式， 只需將新增設(shè)備與無線數(shù)傳電臺(tái)相連接就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)充了，相比之下有更好的擴(kuò)展性。 （ 2） 適應(yīng)性好： 有線通訊的局限性太大，在遇到一些特殊的應(yīng)用環(huán)境，比如遇到山地、湖泊、林區(qū)等特殊的地理環(huán)境或是移動(dòng)物體等布線比較困難的應(yīng)用環(huán)境的時(shí)候，將對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)的布線工程有著極強(qiáng)的制約力，而無線針孔攝像頭這種無線數(shù)據(jù)傳輸方式將不受這些限制，所以說無線數(shù)據(jù)傳輸方式比有線通訊有更好的更廣泛的適應(yīng)性，幾乎不受地理環(huán)境限制。 （ 1） 成本廉價(jià) ： 有線通信方式的建立必須架設(shè)電纜，或挖掘電纜溝，因需要大量的人力和物力；而無線數(shù)據(jù)傳輸方式則無需架設(shè)電纜或挖掘電纜溝，只需要在每個(gè)終端連接無線數(shù)傳電臺(tái)北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 和架設(shè)適當(dāng)高度的天線就可以了，比如無線針孔攝像頭。 （ 3） 頻帶寬 光傳輸系統(tǒng)所用的激光頻率處于 1014Hz 量級(jí)在 100MHz 載頻上 8MHz 帶寬是 8%， 而在 200THz， T=1012 載頻上如果取 8%的帶寬即為 16THz， 也就是具有 200 萬個(gè)頻道的容量 ， 這是非常巨大的帶寬 資源 ， 盡管目前由于各種技術(shù)限制暫時(shí)做不到這么寬的頻帶傳輸 ， 但是它給人們留下了巨大的資源潛力。 傳輸模式選擇 有線視頻傳輸優(yōu)點(diǎn) （ 1） 傳輸損耗小 損耗小是光纖傳輸?shù)淖畲髢?yōu)點(diǎn)， 1310nm 波長(zhǎng)時(shí)損耗約為 ， 1550nm 波長(zhǎng)時(shí)損耗約為 ， 而 12 同軸電纜在 500MHz 頻率時(shí)損耗約為 40dB/km 左右 ， 可見光纖的損耗比同軸電纜降低上百倍 。 系統(tǒng)功能要求 針對(duì)所設(shè)計(jì)的嵌入式視頻傳輸系統(tǒng) ， 有如下功能要求 ： (1) 網(wǎng)絡(luò)整體是可以移動(dòng)的 ， 即網(wǎng)絡(luò)具有交互性 ； (2) 網(wǎng)絡(luò)由 1 個(gè)主機(jī)連接 K 個(gè)節(jié)點(diǎn)組成。系統(tǒng)功能組成結(jié)構(gòu)如圖 所示。利用嵌入式技術(shù) ， 采用專用芯片和嵌入式操作系統(tǒng) ， 把攝像頭輸出的信號(hào)進(jìn)行圖像壓縮編碼處理、網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)控制等 ， 支持網(wǎng)絡(luò)傳輸和網(wǎng)絡(luò)管理 ， 有效地提高了 系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性 ， 把視頻采集壓縮和網(wǎng)絡(luò)傳輸功能集成到一個(gè)體積很小的設(shè)備內(nèi) ， 直接連入無線網(wǎng) ，省掉各種復(fù)雜的電纜 ， 安裝方便 ， 使得應(yīng)用范圍達(dá)到前所未有的廣度。嵌入式系統(tǒng)也由于軟件硬件可裁剪、本身體積小 、 實(shí)時(shí)性高 、 穩(wěn)定性好 、 支持網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)點(diǎn) ， 成為工控領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。兼容性差 ， 由于使用專用的視頻壓縮卡 ， 故系統(tǒng)只能支持一種編解碼格式。但是這種應(yīng)用方案的缺點(diǎn)也是很明顯的 ， 由于圖象壓縮與解壓縮采用的是專用的視頻卡 ， 這使得視頻前端的圖像信號(hào)的采集、壓縮、通訊過于復(fù)雜 ， 穩(wěn)定性、可靠性不高 ， 而且成本較高。經(jīng)過壓縮的數(shù)字圖像可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)磁盤上 ， 存儲(chǔ)容量大 ，故障率低 ， 讀取方便 ， 易于檢索。由計(jì)算機(jī)作為服務(wù) 器代替了控制中心 ， 在一定程度上解決了上一代監(jiān)控系統(tǒng)的缺陷 。例如 ， 可以通過軟件設(shè)計(jì)使攝像機(jī)多路攝像機(jī)的矩陣切換、云臺(tái)控制、報(bào)警等功能統(tǒng)一由計(jì)算機(jī)來管理 ， 使系統(tǒng)的管理和維護(hù)大為簡(jiǎn)化 ， 性能更為優(yōu)越。在這一代視頻傳輸系統(tǒng)中 ， 將各個(gè) 攝像機(jī)獲得的視頻信號(hào)首先利用專用的壓縮設(shè)備進(jìn)行視頻壓縮 ， 然后通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)到一個(gè) PC 機(jī)或工業(yè)計(jì)算機(jī)上 ， 在這臺(tái)作為核心的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行視頻解壓 ， 提供視頻傳輸服務(wù)。模擬視頻傳輸系統(tǒng)的主要 缺點(diǎn)是 ： 受到線路的限制 ， 不能長(zhǎng)距離的布線 ， 例如同軸電纜的視頻信號(hào)傳輸距離只有一千米 ， 而使用雙絞線更短 ， 這決定了只能在較小的范圍內(nèi)應(yīng)用 ； 擴(kuò)展能力差 ， 很難添加新的節(jié)點(diǎn)到原有的體系中 ； 模擬信號(hào)容易受到干擾 ， 接收的圖像質(zhì)量不好 ； 信息存儲(chǔ)一般采用錄像帶等設(shè)備 ， 容量有限且成本較高 ； 只能進(jìn)行順序檢索 ， 不利于查找信息 ； 沒有良好的用戶界面 ， 不利于操作管理。在這一代視頻傳輸系統(tǒng)中 ， 由攝像機(jī)獲得現(xiàn)場(chǎng)的視頻 ， 通過電纜的傳輸 ，在顯示設(shè)備中對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的狀況進(jìn)行顯示。從第一代基于模擬攝像機(jī)的模擬傳輸系統(tǒng) ， 到第二代基于計(jì)算機(jī)的數(shù)字傳輸系統(tǒng) ， 再到第三代基于嵌入式的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字傳輸系統(tǒng) ， 視頻傳輸系統(tǒng)己經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。 視頻傳輸?shù)膭?dòng)態(tài)發(fā)展情況 視頻傳輸系統(tǒng)的功能是能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行視頻采集并傳輸?shù)斤@示設(shè)備中 ， 自從攝像機(jī)、電視機(jī)等出現(xiàn)后 ， 最初的視頻傳輸系統(tǒng)也隨之出現(xiàn)?；谏鲜鲇^點(diǎn)，研究設(shè)計(jì)視頻圖像的無線傳輸有重要的意義。圖像傳輸無線化打破了傳統(tǒng)同軸電纜和光纖圖像監(jiān)控受制于硬件連接的不利局面，具有更強(qiáng)的靈活性和方便性。通常情況下，多媒體監(jiān)控涉及的圖像所包含的信息最為豐富和有用，但同時(shí)圖像數(shù)字化、壓縮、傳輸及處理也較為復(fù)雜，因而圖像監(jiān)控就成了多媒體監(jiān)控的主要內(nèi)容。所以開發(fā)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或多點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線擴(kuò)頻實(shí)時(shí)視頻圖像傳輸系統(tǒng)有很高的實(shí)用價(jià)值。有線的實(shí)時(shí)視頻傳輸系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)到了實(shí)用階段，但是，由于有線傳輸?shù)木窒扌?，如要預(yù)埋線路，機(jī)動(dòng)性差，造價(jià)高昂等缺點(diǎn)，使得有線的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或多點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的實(shí)時(shí)視頻傳輸系統(tǒng)的使用受到限制。無線電通信技術(shù)的日新月異和無線 局域網(wǎng)的飛速發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了無線數(shù)據(jù)（ 語音、視頻、數(shù)據(jù)）通信的發(fā)展，使得無線多媒體教學(xué)、多媒體監(jiān)控、視頻通信，無線 寬帶上網(wǎng)等成為現(xiàn)實(shí)，并在社會(huì)生活中得到廣泛應(yīng)用。通過以上的技術(shù)和方法的綜合運(yùn)用 ， 才得以實(shí)現(xiàn)本文所設(shè)計(jì)的無線視頻傳輸系統(tǒng)。MPEG4 4 目 錄 摘 要 ................................................................................................ 2 Abstract ................................................................................................... 3 引 言 ................................................................................................ 1 1 緒論 .................................................................................................... 2 課題背景 ..............................................................................................