第1章 多媒体技术概要1
1.1 多媒体的概念1
1.1.1 多媒体是什么1
1.1.2 超文本的概念2
1.1.3 超媒体的概念2
1.1.4 多媒体系统的结构3
1.2 多媒体数据压缩与编码3
1.2.1 为什么要压缩4
1.2.2 两种类型的压缩4
1.2.3 三种类型的编码4
1.2.4 压缩与编码5
1.3 多媒体与光盘5
1.4 多媒体与网络6
1.4.1 因特网是什么6
1.4.2 万维网是什么7
1.5 多媒体国际标准8
1.5.1 国际电信联盟(ITU)标准8
1.5.2 ISO/IEC标准9
1.5.3 因特网技术标准10
1.5.4 万维网协会(W3C)11
1.6 多媒体内容处理14
1.6.1 内容是什么14
1.6.2 内容处理16
1.6.3 内容标记语言17
1.6.4 多媒体内容检索20
1.7 迈向信息时代21
练习与思考题21
参考文献和站点22
第一部分 多媒体压缩和编码
第2章 数据无损压缩25
2.1 数据冗余25
2.1.1 冗余的概念25
2.1.2 决策量26
2.1.3 信息量26
2.1.4 熵26
2.1.5 数据冗余量26
2.2 统计编码27
2.2.1 香农-范诺编码27
2.2.2 霍夫曼编码28
2.2.3 算术编码29
2.3 RLE编码32
2.4 词典编码33
2.4.1 词典编码的思想33
2.4.2 LZ77算法34
2.4.3 LZSS算法35
2.4.4 LZ78算法36
2.4.5 LZW算法38
练习与思考题43
参考文献和站点44
第3章 数字声音编码45
3.1 声音简介45
3.1.1 声音是什么45
3.1.2 声音的频率范围45
3.2 声音信号数字化46
3.2.1 从模拟过渡到数字46
3.2.2 模拟信号与数字信号46
3.2.3 声音信号数字化47
3.2.4 声音质量与数据率48
3.3 声音质量的MOS评分标准48
3.4 脉冲编码调制(PCM)49
3.4.1 PCM的概念49
3.4.2 均匀量化50
3.4.3 非均匀量化50
3.5 PCM在通信中的应用51
3.5.1 频分多路复用51
3.5.2 时分多路复用51
3.5.3 数字通信线路的数据传输率52
3.6 增量调制与自适应增量调制53
3.6.1 增量调制(DM)53
3.6.2 自适应增量调制(ADM)54
3.7 自适应差分脉冲编码调制55
3.7.1 自适应脉冲编码调制(APCM)的概念55
3.7.2 差分脉冲编码调制(DPCM)的概念55
3.7.3 自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)56
3.7.4 G.726 ADPCM编译码器56
3.8 G.722 SB-ADPCM编译码器57
3.8.1 子带编码(SBC)57
3.8.2 子带-自适应差分脉冲编码调制(SB-ADPCM)58
3.9 线性预测编码(LPC)的概念60
3.10 GSM声音简介61
3.11 话音编码标准摘要62
3.11.1 编码算法的性能62
3.11.2 话音编码标准62
练习与思考题63
参考文献和站点64
第4章 彩色数字图像基础65
4.1 视觉系统对颜色的感知65
4.2 图像的颜色模型66
4.2.1 显示彩色图像用RGB相加混色模型66
4.2.2 打印彩色图像用CMY相减混色模型68
4.3 图像的三个基本属性69
4.3.1 图像分辨率69
4.3.2 像素深度与阿尔法(α)通道70
4.3.3 真彩色、伪彩色与直接色71
4.4 图像的种类71
4.4.1 矢量图与位图71
4.4.2 灰度图与彩色图72
4.5 伽马(γ )校正73
4.5.1 γ的概念73
4.5.2 γ校正74
4.6 JPEG压缩编码74
4.6.1 JPEG算法概要74
4.6.2 JPEG算法的主要计算步骤76
4.6.3 JPEG压缩和编码举例82
4.7 图像文件格式84
4.7.1 BMP文件格式84
4.7.2 GIF文件格式85
4.7.3 JPEG格式86
4.7.4 PNG格式87
练习与思考题89
参考文献和站点89
第5章 颜色的度量体系91
5.1 颜色科学简史91
5.2 描述颜色的几个术语92
5.2.1 什么是颜色92
5.2.2 色调93
5.2.3 饱和度93
5.2.4 亮度94
5.2.5 颜色空间95
5.3 颜色的度量体系概要96
5.4 Munsell颜色系统97
5.5 Ostwald颜色系统98
5.6 CIE颜色系统98
5.6.1 颜色科学史上的两次重要会议98
5.6.2 CIE 1931 RGB99
5.6.3 CIE 1931 XYZ100
5.6.4 CIE 1931 xyY102
5.6.5 CIE 1960 YUV和CIE YU′V′106
5.6.6 CIE 1976 LUV106
5.6.7 CIE 1976 LAB108
5.6.8 CIELUV LCh和CIELAB LCh109
练习与思考题110
参考文献和站点110
第6章 颜色空间变换111
6.1 该用什么颜色空间111
6.1.1 颜色空间的分类问题111
6.1.2 颜色空间的变换问题112
6.1.3 颜色空间的选择112
6.2 计算机图形颜色空间114
6.2.1 RGB、CMY和CMYK114
6.2.2 HSV和RGB116
6.2.3 HSL/HSB和RGB118
6.2.4 HSI和RGB120
6.3 设备无关的颜色空间121
6.3.1 CIE XYZ和CIELAB121
6.3.2 CIE XYZ和CIELUV121
6.3.3 CIE XYZ和RGB、BT.601、BT.709122
6.4 电视系统颜色空间124
6.4.1 电视系统的颜色空间124
6.4.2 European Y′U′V′125
6.4.3 American Y′I′Q′126
6.4.4 SMPTE-C RGB128
6.4.5 ITU-R BT.601 Y′CbCr130
6.4.6 ITU-R BT.709 Y′CbCr132
6.4.7 SMPTE-240M Y′PbPr135
6.4.8 Kodak PhotoYCC颜色空间136
练习与思考题138
参考文献和站点138
第7章 小波与小波变换139
7.1 小波介绍139
7.1.1 小波简史139
7.1.2 小波概念140
7.1.3 小波分析141
7.1.4 小波定义146
7.2 哈尔函数146
7.2.1 哈尔基函数146
7.2.2 哈尔小波函数148
7.2.3 函数的规范化149
7.2.4 哈尔基的结构150
7.3 哈尔小波变换150
7.4 规范化算法152
7.5 二维哈尔小波变换153
7.5.1 二维小波变换举例153
7.5.2 二维小波变换方法160
练习与思考题161
参考文献和站点162
第8章 小波图像编码163
8.1 从子带编码到小波编码163
8.1.1 子带编码163
8.1.2 多分辨率分析163
8.1.3 滤波器组与多分辨率164
8.1.4 子带编码与小波编码164
8.1.5 小波分解图像方法165
8.2 PSNR失真度量法165
8.3 EZW编码166
8.3.1 介绍166
8.3.2 算法167
8.3.3 算法举例170
8.4 SPIHT编码178
8.4.1 介绍178
8.4.2 渐进图像的传输179
8.4.3 分集排序算法179
8.4.4 类型和变量180
8.4.5 算法181
8.4.6 算法举例182
8.5 EBCOT编码简介185
8.5.1 介绍185
8.5.2 质量层的概念186
8.6 JPEG 2000简介186
8.6.1 JPEG 2000是什么186
8.6.2 JPEG 2000的基本结构187
8.6.3 JPEG 2000的主要功能188
8.6.4 JPEG 2000标准的文档188
练习与思考题189
参考文献和站点190
第9章 数字电视基础191
9.1 模拟彩色电视制191
9.1.1 电视与电视制191
9.1.2 重现彩色图像的过程191
9.1.3 彩色电视制192
9.1.4 国际彩色电视标准193
9.2 电视扫描和同步194
9.2.1 电视的扫描方式194
9.2.2 PAL制的扫描特性195
9.2.3 NTSC制的扫描特性196
9.2.4 SECAM制的扫描特性196
9.3 彩色电视信号的类型197
9.3.1 复合电视信号197
9.3.2 分量电视信号197
9.3.3 S-Video信号198
9.4 电视图像数字化198
9.4.1 数字化方法198
9.4.2 BT.601数字化标准199
9.4.3 CIF电视图像格式200
9.5 图像子采样201
9.5.1 图像子采样概要201
9.5.2 4∶4∶4 YCbCr格式202
9.5.3 4∶2∶2 YCbCr格式202
9.5.4 4∶1∶1 YCbCr格式202
9.5.5 4∶2∶0 YCbCr格式203
9.6 数字电视203
9.6.1 数字电视是什么203
9.6.2 数字电视的原理204
9.6.3 数字电视的标准205
9.7 数字电视图像格式206
9.7.1 数字电视图像格式简介206
9.7.2 数字电视图像格式参数207
9.7.3 SDTV格式208
9.7.4 EDTV格式209
9.7.5 HDTV格式209
练习与思考题210
参考文献和站点210
第10章 MPEG概要212
10.1 MPEG简介212
10.1.1 MPEG是什么212
10.1.2 MPEG文档的创建过程213
10.1.3 MPEG标准的重要性214
10.2 MPEG-1数字电视标准215
10.2.1 MPEG-1是什么215
10.2.2 MPEG-1的系统模型215
10.2.3 MPEG-1标准的文档216
10.3 MPEG-2数字电视标准217
10.3.1 MPEG-2是什么217
10.3.2 MPEG-2的系统模型217
10.3.3 MPEG-2视像的类型与等级218
10.3.4 MPEG-2标准的文档222
10.4 MPEG-4视听对象编码223
10.4.1 MPEG-4是什么223
10.4.2 MPEG-4的系统模型223
10.4.3 MPEG-4标准的文档227
10.5 MPEG-7多媒体内容描述接口标准228
10.5.1 MPEG-7是什么228
10.5.2 MPEG-7标准化范围229
10.5.3 MPEG-7标准的文档230
10.6 MPEG-21 多媒体框架标准231
10.6.1 MPEG-21是什么231
10.6.2 MPEG-21的结构232
10.6.3 MPEG-21标准的文档235
10.7 MPEG-A～MPEG-E235
10.7.1 MPEG-A多媒体应用格式236
10.7.2 MPEG-B系统技术237
10.7.3 MPEG-C视像技术237
10.7.4 MPEG-D声音技术238
10.7.5 MPEG-E 多媒体中间件238
练习与思考题239
参考文献和站点239
第11章 MPEG声音240
11.1 听觉系统的感知特性240
11.1.1 对响度的感知240
11.1.2 对音高的感知241
11.1.3 掩蔽效应241
11.2 感知声音编码244
11.2.1 MPEG声音的压缩依据244
11.2.2 感知子带编码244
11.2.3 杜比数字编码245
11.3 MPEG-1 Audio245
11.3.1 声音编码246
11.3.2 声音的性能246
11.3.3 子带编码248
11.3.4 多相滤波器组249
11.3.5 编码层249
11.4 MPEG-2 Audio253
11.4.1 MPEG-2 Audio简介253
11.4.2 MPEG-2 Audio使用的环绕声254
11.4.3 MPEG-2 Audio的后向兼容结构254
11.5 MPEG-2 AAC255
11.5.1 MPEG-2 AAC是什么255
11.5.2 MPEG-2 AAC编解码器的结构256
11.5.3 MPEG-2 AAC的类型257
11.6 MPEG-4 Audio259
11.6.1 MPEG-4 Audio是什么259
11.6.2 MPEG-4 Audio工具与文档259
11.6.3 MPEG-4话音(speech)编码261
11.6.4 MPEG-4声音(audio)编码262
11.6.5 MPEG-4声音无损压缩(ALS)265
练习与思考题266
参考文献和站点266
第12章 MPEG视像269
12.1 视像数据的冗余269
12.2 视像数据的速率270
12.2.1 BT.601视像数据速率270
12.2.2 VCD视像的压缩比271
12.2.3 DVD视像的压缩比271
12.3 MPEG-1视像272
12.3.1 视像数据的压缩算法272
12.3.2 帧内图像I的压缩编码算法273
12.3.3 预测图像P的压缩编码算法273
12.3.4 双向预测图像B的压缩编码算法277
12.3.5 帧图像的编排顺序277
12.3.6 视像数据流的结构278
12.4 MPEG-2视像279
12.4.1 视像编码器和解码器279
12.4.2 视像数据位流的结构280
12.4.3 视像质量可变编码280
12.5 MPEG-4 Visual视像285
12.5.1 MPEG-4 Visual简介285
12.5.2 视像对象的编码与解码概要286
12.5.3 可视对象的层次结构288
练习与思考题289
参考文献和站点289
第13章 MPEG-4 AVC/H.264视像291
13.1 MPEG-4 AVC/H.264的由来291
13.2 提高编码效率的主要技术292
13.3 视像数据的编码结构293
13.3.1 分层处理的结构293
13.3.2 视像数据的组织294
13.3.3 三种类型的视像296
13.4 编解码器的结构296
13.5 帧内预测298
13.5.1 4×4亮度预测方式298
13.5.2 16×16亮度预测方式299
13.5.3 8×8色度预测方式300
13.6 帧间预测300
13.6.1 移动补偿块的大小300
13.6.2 子像素移动矢量 301
13.6.3 移动矢量的预测301
13.7 变换和量化302
13.7.1 变换类型302
13.7.2 DCT和IDTC变换简化303
13.7.3 正变换与量化304
13.7.4 逆变换与逆量化307
13.7.5 4×4亮度DC残差系数的变换和量化309
13.7.6 2×2色度DC系数的变换和量化310
13.7.7 变换与量化过程举例310
13.8 熵编码312
13.8.1 指数葛洛姆编码介绍313
13.8.2 CAVLC编码315
13.8.3 CABAC编码323
练习与思考题325
参考文献和站点325
第二部分 多媒体的存储
第14章 光盘存储器329
14.1 CD329
14.1.1 CD工业史上的大事329
14.1.2 CD系列产品330
14.1.3 CD的结构330
14.1.4 数据是怎样写入到CD上的331
14.1.5 数据是怎样从CD读出的332
14.1.6 激光唱盘标准摘要333
14.2 CD-Audio334
14.2.1 采样频率和样本大小334
14.2.2 声道数334
14.2.3 声音数据的通道编码335
14.2.4 CD如何批量生产336
14.3 DVD337
14.3.1 DVD是什么337
14.3.2 DVD的规格337
14.3.3 DVD的存储容量是怎样提高的338
14.4 VCD与DVD播放机340
14.4.1 VCD简介340
14.4.2 VCD播放机的基本结构341
14.4.3 DVD播放机的基本结构342
14.5 HD DVD与BD343
14.5.1 HD DVD与BD是什么343
14.5.2 HD DVD与BD技术规范343
练习与思考题346
参考文献和站点347
第15章 光盘存储格式348
15.1 CD标准系列348
15.2 激光唱盘标准--红皮书348
15.2.1 CD上的音乐节目是如何组织的349
15.2.2 CD-DA的通道： P-W350
15.2.3 CD-G是什么351
15.3 CD-ROM标准--黄皮书351
15.3.1 CD-ROM Mode 1351
15.3.2 CD-ROM Mode 2352
15.3.3 混合方式352
15.4 CD-ROM/XA352
15.4.1 CD-ROM/XA Mode 2 Form 1353
15.4.2 CD-ROM/XA Mode 2 Form 2353
15.4.3 CD-ROM/XA中的声音354
15.5 CD-I标准--绿皮书354
15.5.1 CD-I格式354
15.5.2 CD-I Ready格式354
15.5.3 CD-Bridge355
15.6 可录CD标准--橙皮书355
15.6.1 橙皮书概要355
15.6.2 橙皮书第一部分356
15.6.3 橙皮书第二部分356
15.7 CD-ROM文件系统357
15.7.1 ISO 9660概要357
15.7.2 CD-ROM的逻辑结构359
15.7.3 目录结构360
15.7.4 路径表362
15.7.5 卷结构364
15.8 VCD标准--白皮书366
15.8.1 VCD的组织367
15.8.2 VCD的文件目录结构368
15.8.3 MPEG-Audio/Video扇区的结构369
15.9 通用磁盘格式(UDF)369
练习与思考题370
参考文献和站点370
第16章 错误检测和校正371
16.1 CRC错误检测原理与检测码371
16.1.1 CRC错误检测原理371
16.1.2 CD上的错误检测码372
16.2 RS编码和纠错算法373
16.2.1 GF(2m)域373
16.2.2 RS的编码算法374
16.2.3 RS码的纠错算法376
16.3 CIRC纠错技术376
16.3.1 交插技术377
16.3.2 交叉交插技术377
16.4 RSPC码378
练习与思考题382
参考文献和站点382
第三部分 多媒体的传输
第17章 多媒体网络应用与服务质量385
17.1 多媒体网络技术是什么385
17.1.1 网络是什么385
17.1.2 多媒体网络是什么386
17.1.3 多媒体网络技术是什么386
17.2 网上数据的交换方法387
17.2.1 线路交换387
17.2.2 数据包交换388
17.2.3 消息的类型390
17.2.4 关于packet switching的中文术语390
17.3 流媒体的传输方法390
17.3.1 流媒体与媒体流播390
17.3.2 先下载后播放--用Web服务器实现392
17.3.3 边流边播--用Web服务器实现393
17.3.4 边流边播--用流媒体服务器实现393
17.3.5 媒体播放器的主要功能394
17.4 多媒体网络的典型应用394
17.4.1 多媒体广播395
17.4.2 IP电话395
17.4.3 IP电视会议395
17.4.4 IP电视395
17.4.5 IP影视点播396
17.4.6 IP声音点播396
17.4.7 IP远程教育系统396
17.5 多媒体服务质量(QoS)397
17.5.1 服务质量的概念397
17.5.2 服务质量的衡量397
17.5.3 多媒体的服务质量399
17.5.4 提高服务质量的技术400
17.5.5 综合服务(IntServ)保障法401
17.5.6 区分服务(DiffServ)保障法402
练习与思考题406
参考文献和站点406
第18章 因特网介绍408
18.1 因特网是计算机网络408
18.1.1 计算机网络的概念408
18.1.2 计算机网络的结构409
18.1.3 计算机连网的部件410
18.1.4 计算机网络的类型412
18.1.5 因特网是计算机网络414
18.2 电话网络上的网络415
18.2.1 电话网络415
18.2.2 ISDN网络416
18.2.3 DSL网络417
18.3 因特网接入方法418
18.3.1 通过电话网络接入419
18.3.2 通过DSL网络接入422
18.3.3 通过有线电视网络接入425
练习与思考题426
参考文献和站点426
第19章 TCP/IP协议套427
19.1 因特网的参考模型427
19.1.1 ISO/OSI参考模型427
19.1.2 因特网参考模型428
19.1.3 面向连接服务与无连接服务430
19.1.4 TCP/IP的核心协议432
19.2 因特网上的地址432
19.2.1 电子邮件地址433
19.2.2 网际协议(IPv4)地址433
19.2.3 网际协议(IPv6)地址435
19.2.4 MAC地址437
19.2.5 域名地址和域名系统438
19.2.6 统一资源地址(URL)440
19.3 应用层上的协议441
19.3.1 应用层简介441
19.3.2 超文本传输协议(HTTP)442
19.3.3 部分常用协议介绍445
19.4 传输层上的协议448
19.4.1 传输层简介448
19.4.2 端口和套接口的概念448
19.4.3 TCP协议450
19.4.4 UDP协议453
19.5 网络层上的协议455
19.5.1 网络层简介455
19.5.2 网际协议(IPv4)455
19.5.3 网际协议(IPv6)457
19.5.4 相关的核心协议458
练习与思考题459
参考文献和站点459
第20章 多媒体的传输460
20.1 多媒体应用协议套460
20.1.1 多媒体应用协议套460
20.1.2 多媒体应用相关协议摘要462
20.2 实时传输和控制协议463
20.2.1 实时传输协议(RTP)463
20.2.2 实时控制协议(RTCP)466
20.3 实时流播协议467
20.3.1 RTSP协议概要467
20.3.2 RTSP协议原理468
20.4 资源保留协议469
20.4.1 RSVP协议概要469
20.4.2 RSVP协议原理470
20.4.3 RSVP文件471
20.5 会话启动协议471
20.5.1 SIP概要471
20.5.2 SIP的请求和响应472
20.5.3 SIP服务器474
20.5.4 SIP的消息结构476
20.6 会话描述和会话通告协议477
20.6.1 会话描述协议(SDP)477
20.6.2 会话通告协议(SAP)478
20.7 多目标广播479
20.7.1 多目标广播的概念479
20.7.2 多目标广播地址482
20.7.3 网际机组管理协议(IGMP)484
20.7.4 多目标广播路径选择简介485
20.8 下一代网络(NGN)技术489
练习与思考题490
参考文献和站点490
第四部分 多媒体内容处理语言
第21章 HTML语言495
21.1 HTML文档495
21.1.1 HTML与网页495
21.1.2 元素和标签的概念495
21.1.3 HTML文档什么样496
21.2 HTML标签和属性497
21.2.1 基本标签497
21.2.2 标签的属性503
21.3 字符样式504
21.3.1 物理样式和逻辑样式504
21.3.2 字符实体505
21.4 超链接507
21.4.1 超链接的概念507
21.4.2 文档的相对路径与绝对路径507
21.4.3 使用URL508
21.4.4 文档内部之间的链接509
21.4.5 链接电子邮件程序510
21.4.6 链接内联图像510
21.4.7 用图像作超链接511
21.4.8 用图像作网页的背景512
21.4.9 链接外联图像512
21.4.10 在文档中链接和嵌入声音文件513
21.4.11 在文档中链接和嵌入影视文件514
21.5 表格标签和属性515
练习与思考题518
参考文献和站点519
第22章 XML语言520
22.1 XML是什么语言520
22.2 XML文档的语言基础520
22.2.1 XML文档什么样520
22.2.2 XML文档元素521
22.2.3 XML文档结构525
22.2.4 XML文档语法526
22.2.5 XML文档类型528
22.2.6 XML文档的名称空间529
22.3 XML文档的显示方法531
22.3.1 在浏览器中查看XML文档531
22.3.2 使用CSS显示XML文档532
22.3.3 使用JavaScript显示XML文档533
22.3.4 使用数据岛显示XML文档 535
22.4 XML文档的模式语言537
22.4.1 DTD--文档类型定义537
22.4.2 XML Schema--XML模式541
22.5 XML文档的样式语言550
22.5.1 XSL系列规范550
22.5.2 XPath路径语言552
22.5.3 XSLT转换语言557
22.5.4 XSL-FO格式对象语言566
练习与思考题578
参考文献和站点579
附录 缩略语汇编580
