多媒體通信技術(shù)基礎(chǔ)

前言

　　第三版前言　　時(shí)隔四年，本書第三版出版了。在這一版中，根據(jù)技術(shù)的發(fā)展，刪去了一些過(guò)時(shí)的內(nèi)容，補(bǔ)充了一些新概念和新技術(shù)，并增加了少量習(xí)題。此外在選材和敘述上，力求更為簡(jiǎn)明和精練，以突出重點(diǎn)內(nèi)容。　　與本書第二版相比，第三版的主要改動(dòng)如下：　　由于多媒體應(yīng)用，特別是視頻應(yīng)用的迅速發(fā)展和普及，在第1章中刪去了對(duì)多媒體早期業(yè)務(wù)的敘述?！　∮捎谀M電視正在被數(shù)字電視逐步取代，在第2章中刪去了復(fù)合電視信號(hào)的數(shù)字化一節(jié)?！　〉?章的改動(dòng)主要在對(duì)小波變換講述的精練和靜止圖像變換系數(shù)量化的刪節(jié)?！　〉?章針對(duì)基于幀和基于對(duì)象的編碼方法分別增加了碼流結(jié)構(gòu)一節(jié)，使內(nèi)容更加完整，并在壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中補(bǔ)充了對(duì)正在制定的HEVC標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)介。同時(shí)，將壓縮算法的性能評(píng)價(jià)一節(jié)從第3章移至第4章，加入了對(duì)視頻壓縮率失真性能的定量評(píng)價(jià)方法?！　≡诘?章中刪去了多媒體同步的4層參考模型一節(jié)?！　〉?章的改動(dòng)比較大，刪去了有關(guān)物理層和鏈路層的技術(shù)，僅保留了重要網(wǎng)絡(luò)的基本工作原理和性能（包括QoS機(jī)制）。同時(shí)，引入了用戶體驗(yàn)質(zhì)量（QoE）的概念，并將無(wú)線局域網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)和WiMAX合并到一節(jié)，因?yàn)檫@三種網(wǎng)絡(luò)正在向融合的方向發(fā)展?！　≡诘?章中刪去了一些使用不多的傳輸層協(xié)議以及有關(guān)ATM網(wǎng)的視聽(tīng)業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)锳TM技術(shù)將不會(huì)在終端上應(yīng)用。此外，流媒體文件一節(jié)中改用使用更為廣泛的MP4作為例子進(jìn)行講解；刪去了流式應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)一節(jié)，因?yàn)橄嚓P(guān)內(nèi)容已包含在其他章節(jié)中。更為重要的是，本章最后增加了兩節(jié)：P2P流式應(yīng)用系統(tǒng)和2011年底MPEG制定標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)HTTP流式應(yīng)用系統(tǒng)（DASH），這是兩種正在和將會(huì)成為主流的流媒體技術(shù)。　　第9章刪去了服務(wù)質(zhì)量的保障和循環(huán)冗余碼兩節(jié)，因?yàn)樗鼈冎饕婕皞鬏攲右韵碌募夹g(shù)；同時(shí)，補(bǔ)充了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的擁塞控制一節(jié)?！　〉?0章刪除了視頻信號(hào)模型一節(jié)?！　∽詈?，向給本書第二版提出意見(jiàn)和建議的老師和學(xué)生表示衷心的感謝！　　作者　　2012年7月

內(nèi)容概要

　　《普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材：多媒體通信技術(shù)基礎(chǔ)（第3版）》作者緊密跟蹤國(guó)際上多媒體技術(shù)發(fā)展的動(dòng)向和研究成果，在分析本領(lǐng)域內(nèi)大量具有代表性的文獻(xiàn)及書籍的基礎(chǔ)上，結(jié)合多年的科研和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，綜合提煉出本書的大綱和內(nèi)容。全書比較全面地介紹了這一新領(lǐng)域內(nèi)的主要理論與技術(shù)，包括：多媒體技術(shù)的特征、視覺(jué)特性與彩色電視信號(hào)、數(shù)據(jù)壓縮的基本技術(shù)、視頻數(shù)據(jù)的壓縮編碼、音頻數(shù)據(jù)的壓縮編碼、多媒體同步、多媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)、多媒體通信終端與系統(tǒng)、視頻在分組網(wǎng)上的傳輸、視頻在異構(gòu)環(huán)境下的傳輸?shù)?0章。全書在理論上力求嚴(yán)謹(jǐn)、敘述上盡量深入淺出。

書籍目錄

第1章概論——多媒體技術(shù)的特征 1.1概述 1.2多媒體的概念與含義 1.3多媒體產(chǎn)生的技術(shù)背景 1.3.1圖像壓縮編碼技術(shù)的成熟 1.3.2大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展 1.3.3大容量數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展 1.4多媒體系統(tǒng)的基本類型及相關(guān)業(yè)務(wù) 1.4.1獨(dú)立商亭式系統(tǒng) 1.4.2多媒體信息檢索與查詢 1.4.3多媒體會(huì)議與協(xié)同工作 1.4.4多媒體即時(shí)通信 1.4.5點(diǎn)播電視（VOD） 1.5三網(wǎng)融合及相應(yīng)的業(yè)務(wù) 1.5.1網(wǎng)絡(luò)的融合 1.5.2多重服務(wù)與業(yè)務(wù)融合 習(xí)題一 參考文獻(xiàn) 第2章視覺(jué)特性和彩色電視信號(hào) 2.1人的視覺(jué)特性 2.1.1圖像對(duì)比度與視覺(jué)的對(duì)比度靈敏度特性 2.1.2空間頻率與視覺(jué)的空間頻率響應(yīng) 2.1.3視覺(jué)的時(shí)間域響應(yīng) 2.1.4彩色的計(jì)量和彩色視覺(jué) 2.2彩色電視信號(hào) 2.2.1掃描——空間頻率到時(shí)間頻率的轉(zhuǎn)換 2.2.2隔行掃描與逐行掃描 2.2.3電視信號(hào)的帶寬 2.2.4彩色空間的處理  2.2.5全彩色電視信號(hào) 2.3分量彩色電視信號(hào)的數(shù)字化 習(xí)題二 參考文獻(xiàn) 第3章數(shù)據(jù)壓縮的基本技術(shù) 3.1概述 3.2數(shù)據(jù)壓縮的理論依據(jù) 3.2.1離散信源的信息熵 3.2.2信源的概率分布與熵的關(guān)系 3.2.3信源的相關(guān)性與序列熵的關(guān)系  3.3信息率—失真理論 3.3.1通信系統(tǒng)的一般模型 3.3.2信息率—失真函數(shù) 3.3.3限失真信源編碼定理 3.4取樣頻率的轉(zhuǎn)換 3.4.1下取樣 3.4.2上取樣 3.4.3分?jǐn)?shù)比率轉(zhuǎn)換 3.5預(yù)測(cè)編碼 3.5.1差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）  3.5.2序列圖像中運(yùn)動(dòng)矢量的估值 3.5.3具有運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膸g預(yù)測(cè) 3.6正交變換編碼 3.6.1最佳線性正交變換 3.6.2離散余弦變換 3.7子帶編碼 3.7.1子帶編碼的工作原理 3.7.2正交鏡像濾波器組 3.7.3時(shí)域混疊消除 3.8小波變換編碼 3.8.1多尺度分析 3.8.2二進(jìn)小波變換 3.8.3變換系數(shù)的排序和編碼 3.9量化 3.9.1均勻量化器 3.9.2最小均方誤差量化器 3.9.3最小熵量化器 3.9.4 自適應(yīng)量化 3.9.5預(yù)測(cè)誤差和DCT系數(shù)的量化 3.10熵編碼 3.10.1熵編碼的基本概念 3.10.2霍夫曼編碼 3.10.3算術(shù)編碼 習(xí)題三 參考文獻(xiàn) 第4章視頻數(shù)據(jù)的壓縮編碼 4.1基于幀的視頻編碼  4.1.1典型的編碼器與解碼器 4.1.2視頻序列的編碼 4.1.3幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼 4.1.4幀間預(yù)測(cè)編碼的優(yōu)化 4.1.5基于率一失真優(yōu)化的編碼模式選擇 4.1.6低計(jì)算復(fù)雜度的變換編碼與量化 4.1.7碼流結(jié)構(gòu) 4.2基于對(duì)象的視頻編碼 4.2.1編碼器與解碼器 4.2.2任意形狀VOP的預(yù)測(cè)編碼 4.2.3任意形狀VOP的紋理編碼 4.2.4形狀編碼 4.2.5碼流結(jié)構(gòu) 4.3恒定速率編碼器的速率控制 4.3.1高碼率應(yīng)用的速率控制（TM 5） 4.3.2速率控制中的率一失真模型 4.3.3低延時(shí)應(yīng)用的速率控制（TMN8） 4.3.4基于率—失真優(yōu)化的速率控制（JVT—C012） 4.3.5視頻緩存證實(shí)器 4.4變速率視頻編碼 4.5壓縮編碼算法性能的評(píng)價(jià) 4.6圖像和視頻壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 4.6.1靜止圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)JPEG／JPEG2000 4.6.2視聽(tīng)會(huì)議壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)H.261 4.6.3數(shù)字聲像存儲(chǔ)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)MPEG—1 4.6.4通用視頻及伴音壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)MPEG—2（H.262） 4.6.5低比特率視聽(tīng)會(huì)議壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)H.263  4.6.6通用音視頻對(duì)象壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)MPFG—4 4.6.7視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264／AVC  4.6.8視頻壓縮編碼的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)——AVS 4.6.9正在制定的視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)——HEVC 習(xí)題四 參考文獻(xiàn) 第5章音頻數(shù)據(jù)的壓縮編碼 5.1概述 5.2人的聽(tīng)覺(jué)特性 5.2.1響度級(jí)和響度 5.2.2聽(tīng)覺(jué)靈敏度 5.2.3聽(tīng)覺(jué)掩蔽 5.2.4臨界帶寬 5.3音頻信號(hào)的數(shù)字化 5.4音頻自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制 5.5音頻子帶編碼 5.6線性預(yù)測(cè)編碼 5.7碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼（CELP） 5.7.1感知加權(quán)濾波器 5.7.2合成分析法 5.7.3 CELP編解碼原理 5.7.4 G.729編解碼器 5.8感知編碼 5.9 MPEG—1音頻編碼 5.9.1概述 5.9.2 MPEG—1心理聲學(xué)模型 5.9.3編碼層次 5.10 MPEG—2音頻編碼 5.10.1 MPEG—2 BC 5.10.2 MPEG—2 AAC 5.11杜比（AC—3）編碼 5.12音頻壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 習(xí)題五 參考文獻(xiàn) 第6章多媒體同步 6.1多媒體數(shù)據(jù) 6.1.1連續(xù)媒體數(shù)據(jù)與靜態(tài)媒體數(shù)據(jù) 6.1.2多媒體數(shù)據(jù)內(nèi)部的約束關(guān)系 6.1.3多媒體數(shù)據(jù)的構(gòu)成 6.2多媒體數(shù)據(jù)時(shí)域特征的表示 6.2.1時(shí)域場(chǎng)景和時(shí)域定義方案 …… 第7章多媒體傳輸網(wǎng)絡(luò) 第8章多媒體通信終端與系統(tǒng) 第9章視頻數(shù)據(jù)的分組傳輸 第10章視頻在異構(gòu)環(huán)境中的傳輸

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   1.ATM原理 ATM采用固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)包，稱為信元。雖然選用長(zhǎng)度固定的信元，在有些情況下（如傳送幾個(gè)字節(jié)的短消息時(shí)）會(huì)因信元填充不滿而有所浪費(fèi)，但信元長(zhǎng)度固定有利于快速交換的實(shí)現(xiàn)，以及糾錯(cuò)編碼的實(shí)施。另一方面，長(zhǎng)度大的包由于附加信息（包頭）占的比例小而效率較高，但是在節(jié)點(diǎn)逐級(jí)存儲(chǔ)一轉(zhuǎn)發(fā)的過(guò)程中，整個(gè)包必須完全被接收下來(lái)之后才能轉(zhuǎn)發(fā)，從而導(dǎo)致延遲增長(zhǎng)。此外，長(zhǎng)度大的包如果丟失，信息損失肯定比長(zhǎng)度小的包要多?？紤]到上述種種因素的折中，ATM信元長(zhǎng)度確定為53字節(jié)，其中5個(gè)字節(jié)為信元頭，48個(gè)字節(jié)為數(shù)據(jù)。信元頭中包括：虛通道和虛路徑的標(biāo)識(shí)符，虛通道（Virtual Channel）和虛路徑（Virtual Path）是ATM的兩種虛連接方式；數(shù)據(jù)類型域用來(lái)標(biāo)識(shí)信元所攜帶數(shù)據(jù)的類型；信元丟失優(yōu)先級(jí)域標(biāo)識(shí)在網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，該信元被丟棄的優(yōu)先程度；通用流量控制域是為流量控制的需要而準(zhǔn)備的；錯(cuò)誤檢測(cè)域則用于信元頭誤碼的檢測(cè)和校正等。 ATM是面向連接的網(wǎng)絡(luò)，終端（或網(wǎng)關(guān)）通過(guò)ATM的虛通道相互連接。兩個(gè)終端（或網(wǎng)關(guān)）之間的多個(gè)虛通道可以聚合在一起，像一個(gè)虛擬的管道，稱為虛路徑。這就是說(shuō)ATM允許在一個(gè)連接中建立多個(gè)邏輯通道，這便于具有不同QoS要求的媒體采用不同的通道傳輸。 ATM具有高吞吐量、低延時(shí)和高速交換的能力，信元在硬件中交換。當(dāng)發(fā)送端和接收端之間建立起虛通道之后，沿途的ATM交換機(jī)直接按虛通道傳輸信元，而不必像數(shù)據(jù)報(bào)分組網(wǎng)的路由器那樣，利用軟件根據(jù)每個(gè)數(shù)據(jù)包的目的地址尋找路由。ATM繼承了分組交換網(wǎng)絡(luò)中利用統(tǒng)計(jì)復(fù)用提高資源利用率的優(yōu)點(diǎn)，幾個(gè)信源可以被結(jié)合到一條鏈路上，當(dāng)其中一個(gè)信源發(fā)送數(shù)據(jù)的速率低于它的平均速率時(shí)，它所剩余的帶寬可為該鏈路上的其他信源享用。同時(shí)，ATM采用的統(tǒng)計(jì)復(fù)用允許某一數(shù)據(jù)流瞬時(shí)地超過(guò)其平均速率，這對(duì)于突發(fā)度較高的多媒體數(shù)據(jù)是很有利的。ATM與一般的分組交換網(wǎng)絡(luò)有所不同的是，它有一定的措施防止由于過(guò)多的信源復(fù)用同一鏈路、或信源送入過(guò)多的數(shù)據(jù)而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的過(guò)負(fù)荷。換句話說(shuō)，ATM網(wǎng)具有對(duì)流量進(jìn)行控制的功能。ATM流量控制功能中最基本的兩項(xiàng)為連接接納控制（CAC）和使用參數(shù)控制UPC（Usage Parameter Control）。CAC根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源決定接受、或者拒絕用戶的呼叫；UPC對(duì)信源輸出速率是否超過(guò)約定值進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理。ATM的流量控制對(duì)用戶的QoS要求得到統(tǒng)計(jì)性的保障有著重要的意義。 2.ATM服務(wù)類型和ATM適配層 ATM有定義明確的服務(wù)等級(jí)，也就是說(shuō)，它支持對(duì)定性描述00S的保障。ATM的服務(wù)類別由圖7—6所示。第一類稱為CBR服務(wù)，它提供帶寬固定、延時(shí)確定的服務(wù)。由于它與電路交換信道的性能相近，因此，常稱為電路仿真模式。此類服務(wù)適合于電話，以及恒定速率的實(shí)時(shí)媒體的傳輸。當(dāng)信源要求CBR連接時(shí)，它必須將它的峰值速率通知網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)速率在整個(gè)通信過(guò)程中都為該信源使用。第二類稱為實(shí)時(shí)VBR（VBR—RT）服務(wù)，它提供延時(shí)確定、帶寬不固定的服務(wù)，特別適合于經(jīng)壓縮編碼后的聲音或視頻信號(hào)的傳輸。當(dāng)信源要求VBR連接時(shí)，它需要通知網(wǎng)絡(luò)它的平均速率、峰值速率和突發(fā)的最大長(zhǎng)度（峰值速率的持續(xù)時(shí)問(wèn)）等參數(shù)。第三類稱為非實(shí)時(shí)VBR服務(wù)，它適合于沒(méi)有延時(shí)要求、而突發(fā)性強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳輸。

編輯推薦

《普通高等教育"十一五"國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材?電子信息科學(xué)與工程類專業(yè)精品教材:多媒體通信技術(shù)基礎(chǔ)(第3版)》選材兼顧到研究生及本科生教學(xué)兩個(gè)方面的教學(xué)需要，同時(shí)可以作為從事通信、信息及相關(guān)行業(yè)的科研和工程技術(shù)人員的參考。

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