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第1章 概论——多媒体技术的特征1

1.1 概述1

1.2 多媒体的概念与含义1

1.3 多媒体产生的技术背景3

1.3.1 图像压缩编码技术的成熟3

1.3.2 大规模集成电路技术的发展4

1.3.3 大容量数字存储技术的发展4

1.4 多媒体系统的基本类型5

1.4.1 独立商亭式系统5

1.4.2 多媒体信息检索与查询5

1.4.3 多媒体会议与协同工作7

1.4.4 多媒体即时通信8

1.4.5 视频点播与直播9

1.5 网络融合与业务融合10

1.5.1 网络的融合11

1.5.2 多媒体业务的融合12

习题一12

参考文献12

第2章 视觉特性和彩色电视信号13

2.1 人的视觉特性13

2.1.1 图像对比度与视觉的对比度灵敏度特性13

2.1.2 空间频率与视觉的空间频率响应14

2.1.3 视觉的时间域响应15

2.1.4 彩色的计量和彩色视觉16

2.2 扫描18

2.2.1 空间频率到时间频率的转换18

2.2.2 隔行扫描与逐行扫描18

2.3 模拟彩色电视信号19

2.3.1 电视信号的带宽19

2.3.2 彩色空间的处理20

2.3.3 模拟彩色电视制式21

2.4 数字电视信号22

2.4.1 取样结构22

2.4.2 彩色空间23

2.4.3 主要参数23

2.4.4 亮度信号与色差信号24

习题二25

参考文献26

第3章 数据压缩的基本技术27

3.1 概述27

3.2 数据压缩的理论依据27

3.2.1 离散信源的信息熵27

3.2.2 信源的概率分布与熵的关系28

3.2.3 信源的相关性与序列熵的关系29

3.3 信息率—失真理论30

3.3.1 通信系统的一般模型30

3.3.2 信息率—失真函数31

3.3.3 限失真信源编码定理32

3.4 取样频率的转换33

3.4.1 下取样34

3.4.2 上取样35

3.4.3 分数比率转换37

3.5 预测编码37

3.5.1 差分脉冲编码调制（DPCM）38

3.5.2 序列图像中运动矢量的估值40

3.5.3 具有运动补偿的帧间预测44

3.6 正交变换编码46

3.6.1 最佳线性正交变换46

3.6.2 离散余弦变换48

3.7 子带编码50

3.7.1 子带编码的工作原理50

3.7.2 正交镜像滤波器组52

3.7.3 时域混叠消除53

3.8 小波变换编码55

3.8.1 多尺度分析56

3.8.2 二进小波变换57

3.8.3 变换系数的排序和编码58

3.9 量化61

3.9.1 均匀量化器61

3.9.2 最小均方误差量化器62

3.9.3 最小熵量化器63

3.9.4 自适应量化64

3.9.5 预测误差和DCT系数的量化64

3.10 熵编码65

3.10.1 熵编码的基本概念65

3.10.2 霍夫曼编码66

3.10.3 算术编码68

习题三70

参考文献72

第4章 视频数据的压缩编码74

4.1 基于帧的视频编码74

4.1.1 典型的编码器与解码器74

4.1.2 视频序列的编码79

4.1.3 帧内预测编码79

4.1.4 帧间预测编码的优化81

4.1.5 码流结构85

4.2 视频压缩编码的国际标准86

4.2.1 国际标准的制定86

4.2.2 几个术语87

4.2.3 早期的国际标准87

4.2.4 其他编码标准89

4.3 H.2 64/AVC90

4.3.1 帧间预测编码90

4.3.2 图像的帧内预测编码92

4.3.3 低计算复杂度的变换编码与量化92

4.3.4 基于上下文的自适应变长编码95

4.3.5 基于上下文的自适应算术编码96

4.3.6 去块效应滤波器97

4.3.7 其他特点97

4.4 H.2 65/HEVC98

4.4.1 编码器与图像的划分98

4.4.2 帧间预测编码101

4.4.3 图像的帧内预测编码104

4.4.4 变换编码与量化104

4.4.5 熵编码106

4.4.6 环路滤波器106

4.4.7 其他特点108

4.5 基于率—失真优化的编码模式选择108

4.5.1 率—失真优化的基本方法108

4.5.2 H.2 65的率—失真优化方法110

4.6 恒定速率编码器的速率控制112

4.6.1 速率控制的例子112

4.6.2 速率控制的基本步骤114

4.6.3 Q域速率控制115

4.6.4 ρ域速率控制116

4.6.5 λ域速率控制117

4.7 变速率视频编码118

4.8 压缩编码算法性能的评价120

习题四122

参考文献124

第5章 音频数据的压缩编码125

5.1 概述125

5.2 人的听觉特性125

5.2.1 响度级和响度125

5.2.2 听觉灵敏度126

5.2.3 听觉掩蔽127

5.2.4 临界带宽128

5.3 音频信号的数字化128

5.4 音频自适应差分脉冲编码调制129

5.5 音频子带编码129

5.6 线性预测编码131

5.7 码激励线性预测编码（CELP）131

5.7.1 感知加权滤波器132

5.7.2 合成分析法132

5.7.3 CELP编解码原理133

5.7.4 G.7 29编解码器133

5.8 感知编码135

5.9 MPEG-1音频编码136

5.9.1 概述136

5.9.2 MPEG-1心理声学模型137

5.9.3 编码层次137

5.10 MPEG-2音频编码140

5.10.1 MPEG-2 BC141

5.10.2 MPEG-2 AAC142

5.11 杜比（AC-3）编码143

5.12 音频压缩编码的国际标准145

习题五147

参考文献147

第6章 多媒体传输网络148

6.1 概述148

6.2 多媒体信息传输对网络的要求148

6.2.1 性能指标148

6.2.2 网络功能151

6.2.3 服务质量（QoS）和用户体验质量（QoE）的保障152

6.3 网络类别153

6.3.1 电路交换网络和分组交换网络153

6.3.2 面向连接方式和无连接方式154

6.3.3 资源预留、资源分配和资源独享155

6.4 电路交换广域网对多媒体信息传输的支持156

6.4.1 电路交换广域网156

6.4.2 多点控制单元156

6.5 局域网对多媒体信息传输的支持157

6.5.1 共享介质的局域网157

6.5.2 吉比特以太网159

6.5.3 以太网QoS保障161

6.6 IP网对多媒体信息传输的支持161

6.6.1 传统的IP网（IPv4）162

6.6.2 IP多播163

6.6.3 新一代IP（IPv6）165

6.7 IP QoS保障机制166

6.7.1 综合服务模型与资源预留协议RSVP166

6.7.2 区别服务168

6.7.3 多协议标记交换（MPLS）170

6.7.4 流量工程和基于约束的寻径171

6.8 无线网络对多媒体信息传输的支持172

6.8.1 无线传输的特点172

6.8.2 无线局域网（WiFi）173

6.8.3 蜂窝移动通信网178

6.8.4 无线城域网（WiMAX）181

6.8.5 无线网络中多媒体传输的特殊问题184

6.9 宽带用户接入网185

6.9.1 数字用户线路185

6.9.2 光缆接入187

6.9.3 光缆—同轴电缆混合接入188

6.10 网络融合的水平模型193

习题六193

参考文献194

第7章 多媒体同步与数据封装195

7.1 概述195

7.2 多媒体数据195

7.2.1 连续媒体数据与静态媒体数据195

7.2.2 多媒体数据内部的约束关系196

7.2.3 多媒体数据的构成198

7.3 多媒体数据时域特征的表示198

7.3.1 时域场景和时域定义方案198

7.3.2 时域参考框架199

7.3.3 同步容限200

7.4 分布式多媒体系统中的同步200

7.4.1 分布式多媒体系统的结构201

7.4.2 影响多媒体同步的因素201

7.4.3 多级同步机制203

7.5 连续媒体同步的基本方法203

7.6 同步算法举例205

7.6.1 基于播放时限的流内同步算法205

7.6.2 基于缓存数据量的流内同步算法206

7.7 广播应用的传输层协议208

7.7.1 MPEG2 TS数据封装与复接／分接208

7.7.2 MPEG2 TS定时信息及同步211

7.8 宽带应用的传输层协议213

7.8.1 应用层分帧和集成层次处理213

7.8.2 传统的因特网传输层协议TCP与UDP214

7.8.3 实时传输层协议RTP与RTCP215

7.8.4 RTP/RTCP定时信息及同步218

7.8.5 包长的选择与包头压缩219

7.9 多媒体文件221

7.9.1 支持多媒体流式应用的文件221

7.9.2 MP4文件格式222

7.9.3 MP4的同步信息223

7.10 编码层与传输层的适配224

7.11 下一代多媒体传输协议225

7.11.1 对下一代传输协议的需求225

7.11.2 MPEG多媒体传输协议（MMT）226

7.11.3 MMT定时信息及同步231

习题七232

参考文献233

第8章 多媒体通信终端与系统234

8.1 概述234

8.2 国际电联H系列的会话与会议系统234

8.2.1 视听通信终端的一般框架234

8.2.2 同步电路交换网视听业务标准（H.3 20）234

8.2.3 分组交换网视听业务标准（H.3 23）236

8.2.4 公用电话网视听业务标准（H.3 24）239

8.2.5 移动电话网视听业务标准（H.3 24M和3G-324M）240

8.2.6 视听系统的通信控制协议241

8.2.7 H系列系统间的互通244

8.3 基于SIP的会话与会议系统245

8.3.1 会话发起协议（SIP）245

8.3.2 SIP消息格式和会话描述协议（SDP）247

8.3.3 IP电话（VoIP）248

8.4 协同计算与组通信249

8.4.1 协同计算的概念249

8.4.2 组通信250

8.4.3 应用共享控制251

8.4.4 协同工作的发展253

8.5 基于RTP/UDP的流媒体系统253

8.5.1 流媒体的概念253

8.5.2 系统结构与工作过程254

8.5.3 实时流协议（RTSP）255

8.5.4 流服务器256

8.5.5 IPTV258

8.6 基于HTTP/TCP的流媒体系统259

8.6.1 HTTP/TCP流传输技术的发展259

8.6.2 顺序式流传输261

8.6.3 动态自适应流传输262

8.6.4 MPEG DASH标准264

8.7 覆盖广阔地域的流媒体系统265

8.7.1 内容分发网络（CDN）265

8.7.2 对等（P-to-P）网络270

8.7.3 基于云的内容分发网络275

习题八276

参考文献277

第9章 视频数据的分组传输278

9.1 概述278

9.2 应用层拥塞控制278

9.2.1 TCP拥塞控制278

9.2.2 TCP流量模型和TCP友好性279

9.2.3 非TCP流的拥塞控制280

9.2.4 无线网络中的拥塞控制283

9.2.5 DASH自适应速率控制284

9.3 传输层差错控制288

9.3.1 自动重传技术（ARQ）288

9.3.2 前向纠错码289

9.3.3 前向删除复原码293

9.3.4 数据交错298

9.3.5 前向差错控制与ARQ的结合298

9.4 编码层差错控制299

9.4.1 误码和包丢失对已压缩视频信号的影响299

9.4.2 抗误码编码300

9.4.3 错误掩盖307

9.4.4 编解码器交互差错控制311

9.5 差错控制小结313

习题九314

参考文献315

第10章 视频在异构环境中的传输316

10.1 概述316

10.2 可伸缩性编码317

10.2.1 可伸缩性编码的概念317

10.2.2 空间域可伸缩性编码318

10.2.3 时间域可伸缩性编码319

10.2.4 质量可伸缩性编码321

10.2.5 可伸缩性编码的联合应用321

10.2.6 基于小波变换的可伸缩性编码323

10.2.7 H.2 65的可伸缩性编码323

10.3 视频转码326

10.3.1 视频转码框架326

10.3.2 运动向量的再利用329

10.3.3 DCT域的运动补偿331

10.3.4 转码的速率控制332

10.4 多描述视频编码333

10.4.1 多描述编码的概念333

10.4.2 多描述的生成335

10.4.3 视频多描述编码338

习题十339

参考文献339