多媒体通信的媒体同步技术

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%&’ 标准并没有明确提出多媒体实时连续同步的需
要。而且， 同步概念只涉及单个连接、 检测点以及对 等会话实体间的状态同步这些方面。同时， 一些新 出现的轻型运输协议 （ ()*+,*
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>E89A= （ >EF=GA=B9C D *9A= I+C;=B &8G:58:G97J ,C7K
%&’ 参考模型作为国际标准化组织 ’&% 建议的网络
协议设计标准， 是面向单一媒体的， 没有提供多种 媒体通信的多道传送、 管理与同步等服务， 因此必 须对 %&’ 参考模型协议进行扩展， 以支持多媒体通 信及其同步控制。 文中提出的支持多媒体通信同步的分层结构 模型（ 如图 ! 所示） 是 %&’ 参 考 模 型 协 议 的 一 种 扩 展。扩展后的 %&’ 模型既能实现单媒体流和多媒体 流的传输通信，而且还满足 (>)? 的 同 步 机 制 要 求。
多媒体通信的媒体同步技术
白成杰 #，白成林 $ （ 山东 济南 3.##!" ； !A 山东师范大学传播学院，
・ 论文 ・
网 络 与 多 媒 体
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3A 山东聊城师范学院 通信工程系，山东 聊城 3.3#.I）
【 摘 要】维持多媒体的同步关系是对多媒体通信的一个重要要求， 也是多媒体通信区别于
45 左右达到稳态值。而 &’()*+,- 控制在 3.# 45 内 一直在缓慢收敛， 3.# 45 时的残余噪声数值和自校 正动态矩阵控制在 .# 45 处的数值相当。 显然， 噪声
有源自校正动态矩阵控制具有更快的收敛速度。
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结论
文中讨论了噪声有源控制问题，提出了一种基
! 收稿日期 " "##$%$"%$&
! 参考文献 " 7!8 9((’:)) ; <， =*(5:> ? @A @B)’C* =:’5* D:>)+:(A E999
北京机 ： !IIJ， !#（ "） !3,J.A ;’F>G( ?+:B*55 HGF， 周雅莉， 贾永乐 A 一维噪声的有源控制 A 738 张奇志， 械工业学院学报， ： 3###， !.（ !） K,!3A 阎 平 凡A 神 经 网 络 与 模 糊 控 制A 北 京 ： 清华大学 7J8 张乃 尧 ， 出版社， !II6A
多媒体应用层 多媒体表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 多媒体获取子层 多媒体同步子层 多媒体通信子层
图!
支持多媒体通信同步的分层结构模型
扩展的 %&’ 模型保持底下 - 层不变， 只扩展了 表示层和应用层。这样做的好处是使得多媒体通信 能基于从网络层到会话层的各种通信协议。而多媒
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然， 在集成了多种媒体的多媒体系统中， 同步是一 个关键性问题。 系统的各个组成部分。 例如， 操作系 统、 数据 库 、 文件系统、 传输数据的通信系统， 以至 于应用程序等，都需要不同层次上支持媒体的同 步。而同步的实现则应从属于相关的国际标准， 诸 如 (>)? （ ， (:@89A=B9C D >EF=GA=B9C )HF=G8 ?G6:F ）
在处理的多媒体对象 +’ 的序列号和该次发送是否 成功标志的信包。
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媒体间同步通信技术
从所同步的对象来区分， 同步可以划分为媒体
网 络 与 多 媒 体
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对象内部的同步和媒体对象之间的同步两种。媒体 内同步技术已比较成熟， 这里重点研究一下媒体间 的同步通信技术。 通过对当前提出的媒体间同步通信方案的分 析研究， 可将这些同步通信方案分为 < 类， 各类同 步方案采用了不同的同步通信技术。 （ 多路复用同步技术 =） 将多个媒体流的数据多路复用到一条连接或 一个报文中， 从而于传输中保持媒体间的相互关系 以达到媒体间的同步功能。多媒体虚电路方案、 ,)> 协议和多媒体信息包方案都采用了该同步技术。 该技术的主要特点是媒体流一起被创建， 并在 传输期间也放在一起， 因而使媒体流间的同步简化 许多。另外它还有不需要附加控制信道和同步化时 钟优势。它的主要缺点是它要求一个满足所有媒体 需要的服务质量，这不仅浪费了宝贵的带宽资源， 也大大降低了适应于网络动态性能和不同应用需 要的灵活处理能力。另一个主要不足是该方案不适 合媒体流来源于不同结点的情况， 无法满足分布多 媒体信息系统的应用需求。因此在此类系统中， 不 同的媒体信息常常分储于不同结点上的媒体数据 库中。 （ 同步标记同步技术 ?） 发送者在每个媒体流中插入“ 同步标记” ， 每个 媒体流通过不同的通信信道传输， 接收方缓存数据 直到所有信道中的“ 同步标记” 都达到时， 才将已同 步化的数据提交给用户。同步标记方案和同步单元 方案都采用了该同步技术。 该技术的主要特点是其简单性， 以及能与现有 协议体系良好地兼容。该方案的不足主要是不适合 媒体流来源于不同结点的情况，只支持并行表现， 不支持复杂的同步表现服务， 且只适合于所有数据 来自一个源点的情况。 （ 同步信道同步技术 6） 将不同的媒体在分离的信道中传输， 同步信息 并不包含在媒体流中而是通过附加同步信道来单 独传输的。同步信道方案和“ 指挥家” 方案都采用了 该同步技术。
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引言
分布多媒体应用已深入到了教育、 办公、 商业、
金融、 制造业、 科学工程研究以及家庭等各个方 如多媒体会议、 面 7!8， 738。未来 的 计 算 机 应 用 ， D;DU （ 计算机支持协同工作） 和分布多媒体信息系统等， 都对计算机通信网络提出了新的要求 7J8。这些应用 都涉及多个彼此相关需要相互同步的多媒体数据 流， 例如视频流和音频流的“ 唇同步” 。多媒体数据 在分组、 传输的过程中， 不可避免地引入延迟， 产生
更佳的稳态降噪效果。 图 " 给出了两种控制方法前 Fra Baidu bibliotek.# 45 的残余噪 声时间历程 2 可以看出噪声有源自校正动态矩阵控 制 的 残 余 噪 声 在 .# 45 就 达 到 了 比 较 小 的 数 值 26# 真结果表明，新方法不论是收敛速度还是降噪效果 都优于经典的 &’()*+,- 控制。在实验系统上验证该 控制方法是下一步的研究内容。
《 电声技术》 !""! 年第 # 期总第 !"! 期
体通信及其同步控制则由最上两层实现。 扩展后的应用层— — —多媒体应用层， 主要实现 用户对多媒体表现要求的设定， 并将其转化为内部 表示。具体功能包括： ! 接受用户对多媒体表现的 方式提供， 或通过界面控制 要求— — —以脚本（ !"#$%&） 功能， 如启动、 终止、 快进、 倒退等提出的关于多媒 体播放或交互通信的要求， 并将其分解为单机多媒 体表现同步和多媒体通信同步。" 对于单机多媒体 表现同步采用单机多媒体同步算法，如 ’()* 模型 或基于时间参考轴算法等表示。# 对于多媒体通信 同步，则生成一张多媒体对象的播放时间表 +),, （ ，该表记录了每一个 +-.&$/01$2 ).23 ,$/0 ,24.0） 多 媒 体 对 象 +’ （ 的起始播放时 +-.&$/01$2 ’450"&） 间、 播放时间及相关的条件同步信息。 扩展后的表示层— — —多媒体表示层， 是分布式 多媒体操作系统的核心， 它实现多媒体数据流的有 序获取、 同步表现控制和通信管理。根据需要它又 分为 6 个子层— — —多媒体数据获取子层、 多媒体同 步子层和多媒体通信子层。 其中多媒体数据获取子层：!根据上层的 媒体的不同类型、 数据量和媒体来源可能造 +),,、 成的时间延迟，形成各原子对象的获取时间表
等等。而多媒体通信同步就是使得经网络传 J:CJ= ） 输后的多媒体对象序列仍能保持原来的约束关系， 在目标结点上仍能得到和源结点相同的多媒体表 现。
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等） ， 也都没有提供数据流间的同步功能 。因此， 如 何在多媒体通信中维持媒体的同步关系， 特别是多 媒体间的同步关系， 是当前多媒体通信领域里的一 个热门课题。许多研究人员对此进行了研究， 并已 陆续提出了一些媒体同步通信方案。
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传统通信的一个重要特征。从媒体同步的概念出发， 给出了一种支持多媒体同步的分层结构模型， 并对多媒体间的同步技术进行了研究。 【 关键词】多媒体通信；多媒体同步；分层结构模型 【 ’()*+,-*】 HG’>)G’>’>F )L* 5M>BL+:>’%G)’:> +*(G)’:> G4:>F 4N()’4*0’G ’> B:44N>’BG)’:> ’5 G
《 电声技术》 !""! 年第 # 期总第 !"! 期
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网 络 与 多 媒 体
延迟抖动， 导致多媒体流间失去同步关系。因此， 多 媒体通信的一个主要要求， 就是采取有效措施来消 除延迟抖动， 恢复、 保持有关媒体流间的时间同 步关 系 ， 特 别 是 多 个 实 时 多 媒 体 流 的 连 续 同 步 关 系 "#$。 虽然 “ 同步”这一术语出现在 %&’ 标准中， 但
星电视、 网络技术和教育技术的教学和研究。
! 基金项目 "
山东省自然科学基金资助课题。
! 作者简介 "
白成杰， 山东师范大学传播学院副教授， 主要从事卫
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 而对 !"# $% 以下的宽带噪声， 噪声有源自校正动态 于前馈补偿和反馈控制技术相结合的自校正动态矩 矩阵控制比 &’()*+,- 控制多降 ./!. 01。因此 2 噪声 阵控制方法。由于参数自适应过程不需要次级声通 有源自校正动态矩阵控制可以取得比 &’()*+,- 控制 道的脉冲响应对输入的滤波， 收敛速度大大加快。 仿
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媒体通信同步的分层结构模型
实现多媒体通信同步的关键问题是同步点的
选择和同步机制的确定。对于同步点， 正确的做法 是将同步点同时选在源结点和目标结点上， 即由源 结点对多媒体对象的发送时间和目标结点对多媒 体对象的接收时间同时进行控制， 以达到多媒体通 信的时间同步， 而多媒体通信的同步机制则应采用 由源和目标共同控制、 分层实施、 同层之间对应同 步的同步机制。另外， 由于多媒体通信的物理基础 是网络，而网络一般采用按协议分层的设计方法。
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媒体同步的概念
能够对多种媒体进行处理是多媒体系统的基
本特征之一。在这些媒体之中， 文字、 图形、 图像等 是不随时间变化的， 而声音或视频信号则是时间的 函数。数学上随时间变化的函数在实际中表现为一 个数据流； 数据流中各个相继的单元之间有确定的 时间关系。如果媒体的每个单元在播放时所用的时 间都相同， 则称这种媒体为连续（ 媒体。 567897:6:; ） 一个多媒体系统至少应该能够支持一种连续媒体。 媒体之间的相互依存关系，不只是显示时才 有， 在捕 获 、 存储、 传输和处理过程中也是存在的。 不同媒体对象之间的相互依存关系可概括为 < 类： （ 内容（ 关系。 根据某一组数据既可以 !） 5678=78） 列出表格， 同时又可以画出曲线， 那么， 在计算机中 只需要保存一份数据， 而将表达这组数据的方式另 作定义， 这称为指定数据间的内容关系。同一组数 据， 可以对应于几个不同的内容关系。 （ 空间关系。主要指不同媒体对象在显示中 4） 所处的相互位置关系。通常它们分别在不同的窗口 中显示， 而每个窗口又允许有缩放、 移动、 激活等功 能， 这些复杂的相对位置关系需要有一定的方法来 描述。 （ 时间关系。电视中的伴音要求很好地和人 <） 的口形动作相吻合， 幻灯片的解说词应该与正在显 示的图像相对应， 这是媒体对象之间必须保持一定 时间关系的典型例子。 因此， 媒体同步指的是上述 < 种关系确立。显