多媒体通信技术基础 第4版PDF电子书下载

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/AVC 90

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/HEVC 98

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 BC 141

5.10.2 MPEG-2 AAC 142

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RSVP 166

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UDP 214

7.8.3 实时传输层协议RTP与RTCP 215

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 IPTV 258

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