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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及相关业务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9

1.4.5 点播电视（VOD）10

1.5 三网融合及相应的业务11

1.5.1 网络的融合11

1.5.2 多重服务与业务融合13

习题一13

参考文献13

第2章 视觉特性和彩色电视信号14

2.1 人的视觉特性14

2.1.1 图像对比度与视觉的对比度灵敏度特性14

2.1.2 空间频率与视觉的空间频率响应15

2.1.3 视觉的时间域响应16

2.1.4 彩色的计量和彩色视觉17

2.2 彩色电视信号19

2.2.1 扫描——空间频率到时间频率的转换19

2.2.2 隔行扫描与逐行扫描19

2.2.3 电视信号的带宽20

2.2.4 彩色空间的处理21

2.2.5 全彩色电视信号22

2.3 分量彩色电视信号的数字化23

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33

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）37

3.5.2 序列图像中运动矢量的估值39

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47

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56

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

习题三71

参考文献74

第4章 视频数据的压缩编码75

4.1 基于帧的视频编码75

4.1.1 典型的编码器与解码器75

4.1.2 视频序列的编码79

4.1.3 帧内预测编码80

4.1.4 帧间预测编码的优化81

4.1.5 基于率—失真优化的编码模式选择86

4.1.6 低计算复杂度的变换编码与量化88

4.1.7 码流结构91

4.2 基于对象的视频编码92

4.2.1 编码器与解码器92

4.2.2 任意形状VOP的预测编码93

4.2.3 任意形状VOP的纹理编码94

4.2.4 形状编码95

4.2.5 码流结构96

4.3 恒定速率编码器的速率控制96

4.3.1 高码率应用的速率控制（TM 5）96

4.3.2 速率控制中的率—失真模型98

4.3.3 低延时应用的速率控制（TMN8）100

4.3.4 基于率—失真优化的速率控制（JVT—G012）102

4.3.5 视频缓存证实器105

4.4 变速率视频编码106

4.5 压缩编码算法性能的评价107

4.6 图像和视频压缩编码的国际标准109

4.6.1 静止图像压缩编码标准JPEG/JPEG2000109

4.6.2 视听会议压缩编码标准H.261110

4.6.3 数字声像存储压缩编码标准MPEG—1110

4.6.4 通用视频及伴音压缩编码标准MPEG—2（H.262）111

4.6.5 低比特率视听会议压缩编码标准H.263111

4.6.6 通用音视频对象压缩编码标准MPEG—4112

4.6.7 视频压缩编码标准H.264/AVC113

4.6.8 视频压缩编码的国家标准——AVS114

4.6.9 正在制定的视频压缩编码标准——HEVC114

习题四115

参考文献117

第5章 音频数据的压缩编码118

5.1 概述118

5.2 人的听觉特性118

5.2.1 响度级和响度118

5.2.2 听觉灵敏度119

5.2.3 听觉掩蔽120

5.2.4 临界带宽121

5.3 音频信号的数字化121

5.4 音频自适应差分脉冲编码调制122

5.5 音频子带编码122

5.6 线性预测编码124

5.7 码激励线性预测编码（CELP）124

5.7.1 感知加权滤波器125

5.7.2 合成分析法125

5.7.3 CELP编解码原理126

5.7.4 G.729编解码器127

5.8 感知编码128

5.9 MPEG-1音频编码129

5.9.1 概述129

5.9.2 MPEG-1心理声学模型130

5.9.3 编码层次131

5.10 MPEG-2音频编码134

5.10.1 MPEG-2 BC134

5.10.2 MPEG-2 AAC135

5.11 杜比（AC-3）编码137

5.12 音频压缩编码的国际标准139

习题五141

参考文献141

第6章 多媒体同步142

6.1 多媒体数据142

6.1.1 连续媒体数据与静态媒体数据142

6.1.2 多媒体数据内部的约束关系143

6.1.3 多媒体数据的构成144

6.2 多媒体数据时域特征的表示145

6.2.1 时域场景和时域定义方案145

6.2.2 时域参考框架146

6.2.3 描述时域特征的时间模型147

6.2.4 同步容限151

6.3 分布式多媒体系统中的同步151

6.3.1 分布式多媒体系统的结构151

6.3.2 同步规范的传送152

6.3.3 影响多媒体同步的因素152

6.3.4 多级同步机制154

6.4 连续媒体内部的同步154

6.4.1 基于播放时限的同步方法154

6.4.2 基于缓存数据量的同步方法156

6.5 媒体流之间的同步157

6.5.1 基于全局时钟的时间戳方法158

6.5.2 基于反馈的流间同步方法159

6.6 接收与发送时钟的同步160

6.6.1 基于接收缓存器的方法160

6.6.2 基于时间戳的锁相方法161

6.6.3 基于网络时间协议的方法162

6.7 同步算法小结162

习题六163

参考文献164

第7章 多媒体传输网络165

7.1 概述165

7.2 多媒体信息传输对网络的要求165

7.2.1 性能指标165

7.2.2 网络功能168

7.2.3 服务质量（QoS）和用户体验质量（QoE）的保障169

7.3 网络类别170

7.3.1 电路交换网络和分组交换网络171

7.3.2 面向连接方式和无连接方式172

7.3.3 资源预留、资源分配和资源独享172

7.4 电路交换广域网对多媒体信息传输的支持173

7.4.1 电路交换广域网173

7.4.2 多点控制单元174

7.5 分组交换广域网对多媒体信息传输的支持175

7.5.1 帧中继175

7.5.2 异步传输模式ATM175

7.6 局域网对多媒体信息传输的支持177

7.6.1 共享介质的局域网177

7.6.2 吉比特以太网179

7.6.3 以太网QoS保障180

7.7 IP网对多媒体信息传输的支持181

7.7.1 传统的IP网（IP v4）181

7.7.2 IP多播183

7.7.3 新一代IP（IP v6）184

7.8 IP QoS保障机制186

7.8.1 综合服务模型与资源预留协议RSVP186

7.8.2 区别服务187

7.8.3 多协议标记交换MPLS189

7.8.4 流量工程和基于约束的寻径191

7.9 无线网络对多媒体信息传输的支持192

7.9.1 无线传输的特点192

7.9.2 无线局域网193

7.9.3 蜂窝移动通信网198

7.9.4 无线城域网（WiMAX）202

7.9.5 无线网络中多媒体传输的特殊问题204

7.10 宽带用户接入网205

7.10.1 数字用户线路205

7.10.2 光缆接入207

7.10.3 光缆—同轴电缆混合接入208

7.11 下一代网络213

7.11.1 网络融合模型213

7.11.2 IP多媒体子系统（IMS）213

7.11.3 下一代网络框架214

习题七215

参考文献216

第8章 多媒体通信终端与系统217

8.1 传输层协议217

8.1.1 应用层分帧和集成层次处理217

8.1.2 传统的因特网传输层协议218

8.1.3 实时传输层协议RTP及RTCP219

8.1.4 流控制传输协议（SCTP）222

8.2 多媒体数据的复接与分接223

8.2.1 同步时分复用223

8.2.2 分组复用224

8.2.3 多媒体数据的封装229

8.3 视听通信系统与终端231

8.3.1 视听通信终端的一般框架231

8.3.2 同步电路交换网视听业务标准（H.320）232

8.3.3 分组交换网视听业务标准（H.323）233

8.3.4 公用电话网视听业务标准（H.324）235

8.3.5 移动电话网视听业务标准（H.324M和3G-324M）236

8.3.6 视听系统的通信控制协议238

8.3.7 H系列系统间的互通241

8.4 会话发起协议和会话描述协议242

8.4.1 会话发起协议（SIP）242

8.4.2 SIP消息格式和会话描述协议（SDP）245

8.4.3 SIP与H.323信令的比较246

8.5 协同计算与组通信246

8.5.1 协同计算的概念246

8.5.2 组通信247

8.5.3 应用共享控制248

8.6 多媒体流式应用系统与终端250

8.6.1 流媒体的概念250

8.6.2 多媒体流式应用系统的结构250

8.6.3 实时流协议（RTSP）253

8.6.4 流媒体文件254

8.6.5 流服务器256

8.6.6 内容分发网络260

8.6.7 3GPP分组交换流服务（PSS）264

8.6.8 IPTV265

8.7 对等网络（P-to-P）流式应用系统270

8.7.1 工作原理270

8.7.2 网络结构与数据传输271

8.7.3 其他设计原则272

8.8 动态自适应HTTP流式应用系统274

8.8.1 HTTP流传输技术的发展274

8.8.2 系统的工作原理274

8.8.3 MPEG DASH标准276

习题八278

参考文献278

第9章 视频数据的分组传输280

9.1 概述280

9.2 应用层拥塞控制280

9.2.1 TCP拥塞控制280

9.2.2 TCP流量模型和TCP友好性281

9.2.3 基于速率的拥塞控制282

9.2.4 拥塞检测283

9.2.5 无线网络中的拥塞控制285

9.3 传输层差错控制286

9.3.1 自动重传技术（ARQ）286

9.3.2 前向纠错码287

9.3.3 前向删除复原码291

9.3.4 数据交错296

9.3.5 前向差错控制与ARQ的结合296

9.4 编码层差错控制297

9.4.1 误码和包丢失对已压缩视频信号的影响297

9.4.2 抗误码编码298

9.4.3 错误掩盖305

9.4.4 编解码器交互差错控制309

9.5 差错控制小结311

习题九312

参考文献314

第10章 视频在异构环境中的传输315

10.1 概述315

10.2 可伸缩性编码316

10.2.1 可伸缩性编码的概念316

10.2.2 空间域可伸缩性编码317

10.2.3 时间域可伸缩性编码318

10.2.4 质量可伸缩性编码320

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322

10.3 视频转码322

10.3.1 视频转码框架323

10.3.2 运动向量的再利用325

10.3.3 DCT域的运动补偿327

10.3.4 转码的速率控制328

10.4 多描述视频编码330

10.4.1 多描述编码的概念330

10.4.2 多描述的生成331

10.4.3 视频多描述编码335

习题十336

参考文献336