視頻通信

張文軍 等

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本書是工業和信息化部"十四五”規劃教材、國家一流高校思政示範培育課程教材、國家一流學科核心課程教材、國家級一流本科專業建設點核心課程教材、上海市Ⅰ類高峰學科必修課程教材。本書註重教學體系的科學性，從系統角度介紹視頻通信的基本理論和應用技術。全書共10章，主要內容包括：視頻通信的歷史演進和系統組成，視頻信號的形成、編碼和傳輸3部分的基本原理與共性技術，視頻壓縮和傳輸的相關標準與協議，電視廣播、流媒體和視頻會議3種典型視頻通信系統，以及未來視頻通信的媒體新形態、網絡新架構和智能化新體系介紹等。本書配套電子課件、習題參考答案等。

目錄大綱

目 錄

第1章 概論 1
1.1 視頻通信歷史演進 1
1.1.1 發展歷程 2
1.1.2 發展趨勢 5
1.2 視頻通信系統的組成 6
1.2.1 視頻表示 6
1.2.2 壓縮處理 8
1.2.3 碼流傳輸 9
1.3 章節安排 11
習題 12
參考文獻 12
第2章 視頻信號形成 13
2.1 視覺原理 13
2.1.1 彩色視覺 13
2.1.2 人眼視覺特性 18
2.2 信號表示 23
2.2.1 視頻基本參數 24
2.2.2 視頻信號採集 26
2.2.3 數字視頻格式 31
2.3 質量評價 34
2.3.1 主觀評價 34
2.3.2 客觀評價 36
習題 43
參考文獻 44
第3章 視頻壓縮原理 46
3.1 基礎知識 46
3.1.1 數據壓縮原理 46
3.1.2 視頻編碼框架 51
3.1.3 幀結構和分塊 52
3.2 預測編碼 55
3.2.1 幀間預測編碼 55
3.2.2 幀內預測編碼 60
3.2.3 環內濾波 62
3.3 變換編碼 64
3.3.1 離散餘弦變換 65
3.3.2 哈達瑪變換 71
3.3.3 量化和掃描 72
3.4 熵編碼 74
3.4.1 熵編碼的概念 75
3.4.2 霍夫曼編碼 76
3.4.3 算術編碼 77
習題 81
參考文獻 81
第4章 視頻編碼標準 83
4.1 視頻壓縮標準演進 83
4.1.1 H.26x/MPEG系列 84
4.1.2 AVS系列 89
4.1.3 其他標準 90
4.2 編碼性能優化 91
4.2.1 率失真優化模式選擇 93
4.2.2 率失真優化運動估計 95
4.2.3 率失真優化復雜度控制 96
4.3 碼率控制技術 98
4.3.1 碼率控制的基本思想 98
4.3.2 典型的碼率控制模型 103
4.4 分級編碼 104
4.4.1 基本方法 104
4.4.2 SVC的典型應用 108
習題 109
參考文獻 109
第5章 視頻傳輸基礎 111
5.1 基礎知識 111
5.1.1 傳輸通道與特性 111
5.1.2 傳送網絡與分層 114
5.2 通道傳輸 123
5.2.1 通道編碼 123
5.2.2 數字調制 131
5.2.3 時頻交織 136
5.2.4 信號調制與成幀 138
5.3 網絡傳送 140
5.3.1 媒體同步 140
5.3.2 擁塞控制 142
5.3.3 差錯控制 147
習題 151
參考文獻 152
第6章 視頻傳輸協議 154
6.1 電視廣播傳輸協議 155
6.1.1 MPEG-2視頻流 155
6.1.2 PES 包結構 156
6.1.3 TS包結構 157
6.2 實時傳輸協議RTP 162
6.2.1 承載數據的RTP 162
6.2.2 檢測傳輸的 RTCP 165
6.2.3 控制會話的 RTSP 168
6.3 自適應流媒體傳輸協議 170
6.3.1 DASH協議 170
6.3.2 相關企業協議 174
6.4 融合網絡媒體傳輸協議 176
習題 186
參考文獻 187
第7章 地面電視廣播系統 188
7.1 單載波地面電視廣播系統 189
7.1.1 單載波調制技術 189
7.1.2 典型單載波地面電視
廣播系統 190
7.2 多載波地面電視廣播系統 191
7.2.1 多載波調制技術 191
7.2.2 典型多載波地面電視
廣播系統 193
7.3 我國地面電視廣播系統 194
7.3.1 系統構成 194
7.3.2 技術特點 196
7.4 新一代歐洲地面電視廣播系統 197
7.4.1 系統構成 197
7.4.2 技術特點 198
7.5 新一代美國地面電視廣播系統 199
7.5.1 系統構成 199
7.5.2 技術特點 201
7.6 系統對比 202
習題 203
參考文獻 203
第8章 流媒體系統 205
8.1 內容分發網絡 205
8.1.1 典型CDN架構 206
8.1.2 CDN關鍵技術 207
8.2 互聯網電視 210
8.2.1 互聯網電視概述 210
8.2.2 IPTV 215
8.2.3 OTT TV 218
習題 221
參考文獻 221
第9章 視頻會議系統 222
9.1 國際電信聯盟會議系統（H.323） 222
9.1.1 H.323 系統概述 222
9.1.2 呼叫信令 225
9.1.3 連接過程 227
9.2 互聯網實時通信系統（WebRTC） 229
9.2.1 連接架構 230
9.2.2 工程框架 234
9.2.3 工作流程 236
9.2.4 開源實現 237
習題 237
參考文獻 238
第10章 視頻通信新進展 239
10.1 沉浸式視頻 239
10.1.1 立體視頻和裸眼3D 239
10.1.2 自由視點視頻和容積視頻 240
10.1.3 全息視頻 242
10.1.4 擴展現實視頻 243
10.1.5 點雲與網格 244
10.1.6 神經輻射場 246
10.2 新型媒體網絡架構 247
10.2.1 雲邊端協作計算 247
10.2.2 多網協同傳輸 255
10.3 智能視頻通信 260
10.3.1 AI視頻編碼 260
10.3.2 視頻語義通信 268
習題 272
參考文獻 273

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