了得網研究生_多媒體計算機技術（第5版）

內容簡介

本書為普通高等教育“十一五”*規劃教材。本書繫統地介紹了多媒體計算機技術的基本原理和多媒體計算機繫統的組成，詳述了數字聲音、圖像和視頻處理中的關鍵技術；簡要介紹了多媒體數據的采集與編輯、多媒體文檔的組織與設計、多媒體數據存儲與管理、多媒體計算機網絡及多媒體數據安全涉及的關鍵技術。在此基礎上，本書對多媒體技術的一些典型應用——數據可視化與信息可視化、指紋識別、人臉識別、唇語識別、視頻監控與目標跟蹤相關技術以及多媒體即時通信繫統等進行了扼要介紹。本書還結合即時通信繫統的設計案例以附錄形式給出了一個綜合應用課程設計。本書既可作為高等院校相關課程的教材，也可供從事多媒體應用研究與開發的工程技術人員參考。

作者簡介

魯宏偉，華中科技大學計算機學院教授，工學博士，主持與某研究院合作項目5項、校教學改革項目1項、其他各類橫向項目10餘項。

目錄
第1章多媒體計算機技術概述1
1.1 多媒體計算機技術的基本概念1
1.1.1 媒體1
1.1.2 多媒體2
1.2 多媒體計算機技術的發展歷史4
1.3 多媒體計算機技術5
1.3.1 多媒體的軟件和硬件平臺6
1.3.2 高速處理器6
1.3.3 數據壓縮及編碼技術7
1.3.4 多媒體同步8
1.3.5 多媒體計算機網絡與分布式處理技術9
1.3.6 信息的組織與管理9
1.3.7 多媒體數據存儲10目錄
第1章多媒體計算機技術概述1
1.1 多媒體計算機技術的基本概念1
1.1.1 媒體1
1.1.2 多媒體2
1.2 多媒體計算機技術的發展歷史4
1.3 多媒體計算機技術5
1.3.1 多媒體的軟件和硬件平臺6
1.3.2 高速處理器6
1.3.3 數據壓縮及編碼技術7
1.3.4 多媒體同步8
1.3.5 多媒體計算機網絡與分布式處理技術9
1.3.6 信息的組織與管理9
1.3.7 多媒體數據存儲10
1.3.8 虛擬現實和增強現實技術10
1.3.9 人機界面設計12
1.3.10 高速多媒體通信技術13
1.4 多媒體計算機技術的應用13
1.5 多媒體計算機技術的發展趨勢15
思考與練習116
第2章多媒體計算機繫統的組成17
2.1 概述17
2.2 計算機I/O接口18
2.2.1 計算機I/O的變遷史18
2.2.2 USB接口發展史19
2.2.3 顯示器接口20
2.3 常用I/O設備22
2.3.1 輸入設備22
2.3.2 輸出設備24
2.4 數字音頻/視頻設備30
2.4.1 聲卡31
2.4.2 顯卡33
2.4.3 視頻采集卡36
2.4.4 數碼產品36
2.5 存儲設備和存儲技術40
2.5.1 存儲設備40
2.5.2 存儲技術43
思考與練習245
第3章圖形、圖像處理技術及其應用46
3.1 信號處理的基本術語46
3.1.1 采樣和量化47
3.1.2 采樣長度的選擇與頻率分辨率48
3.1.3 離散傅裡葉變換48
3.1.4 小波變換49
3.2 圖像數據壓縮基礎51
3.2.1 色彩的基本概念51
3.2.2 彩色空間及其變換53
3.2.3 圖像數據壓縮的可能性55
3.3 圖像數據壓縮算法56
3.3.1 信息熵編碼57
3.3.2 詞典編碼60
3.3.3 預測編碼61
3.3.4 變換編碼62
3.3.5 模型編碼63
3.4 常用圖形、圖像文件63
3.4.1 BMP文件格式64
3.4.2 GIF文件格式68
3.4.3 PNG文件格式69
3.4.4 JPEG文件格式70
3.5 二維碼編碼原理及其應用73
3.5.1 QR碼的基本結構73
3.5.2 QR碼的編碼過程74
3.5.3 二維碼應用75
3.6 動態圖像壓縮技術和標準76
3.6.1 MPEG標準概述76
3.6.2 MPEG-1標準77
3.6.3 MPEG-2標準80
3.6.4 MPEG-4標準82
3.6.5 MPEG-7標準84
3.7 H.26x標準85
3.7.1 H.261標準86
3.7.2 H.263標準86
3.7.3 H.264標準88
3.7.4 H.265標準91
3.8 AVS標準92
3.8.1 AVS與H.264比較93
3.8.2 AVS2的特點94
3.9 Theora和WebM簡介96
思考與練習397
第4章音頻信號及其處理98
4.1 音頻編碼基礎98
4.1.1 音頻信號的特點98
4.1.2 音頻信號處理的方法100
4.1.3 音頻文件的存儲格式101
4.1.4 音頻質量的度量102
4.2 音頻信號壓縮技術103
4.2.1 脈衝編碼調制105
4.2.2 增量調制106
4.2.3 DSD編碼107
4.2.4 自適應脈衝編碼調制108
4.2.5 差分脈衝編碼調制109
4.2.6 自適應差分脈衝編碼調制109
4.2.7 子帶編碼109
4.3 音頻編碼標準110
4.3.1 CCITT G繫列音頻壓縮標準110
4.3.2 MP3壓縮標準112
4.3.3 AAC編碼112
4.3.4 Ogg Vobis113
4.3.5 移動平臺常用的音頻編碼114
4.4 語音合成技術及應用117
4.4.1 語音合成的基本方法117
4.4.2 語音合成的三個層次119
4.4.3 語音合成技術的應用119
4.5 語音識別技術的發展及應用120
4.5.1 語音識別的發展歷史120
4.5.2 語音識別技術121
4.5.3 語音識別繫統的類型123
4.6 聲紋識別技術及其應用126
思考與練習4127
第5章多媒體數據采集與編輯129
5.1 多媒體數據采集129
5.1.1 Windows環境下聲音數據的采集129
5.1.2 Windows環境下視頻數據的采集132
5.2 Microsoft DirectX135
5.2.1 DirectX的特性136
5.2.2 Microsoft DirectSound簡介139
5.2.3 Microsoft DirectShow簡介141
5.2.4 DirectShow應用程序的開發144
5.2.5 DirectShow應用示例145
5.3 多媒體創作工具147
5.3.1 多媒體創作工具的分類147
5.3.2 音頻處理軟件147
5.3.3 圖形、圖像及動畫制作與編輯軟件148
5.3.4 網絡音頻、視頻文件制作150
5.4 圖像特效150
5.4.1 圖像特效的常用手法151
5.4.2 圖像特效的技術手段152
5.4.3 圖像特效在人臉美化中的應用157
5.5 多媒體應用軟件158
5.6 多媒體播放器159
思考與練習5160
第6章多媒體文檔的組織與設計161
6.1 超文本和超媒體161
6.1.1 超文本概述161
6.1.2 超文本繫統的基本特征162
6.2 HTML簡介165
6.2.1 HTML的發展歷史165
6.2.2 HTML文件結構166
6.2.3 HTML的標簽和屬性167
6.2.4 超鏈接167
6.2.5 HTML的多媒體實現169
6.3 HTML5171
6.3.1 HTML5的主要特性171
6.3.2 HTML5在移動開發中的應用175
6.4 XML簡介176
6.4.1 XML的特點177
6.4.2 XML與HTML的區別177
6.5 SMIL及其應用示例178
6.5.1 SMIL簡介178
6.5.2 SMIL的基本語法規則178
6.5.3 SMIL應用設計179
6.5.4 SMIL應用示例183
6.6 設計超文本的工具184
6.6.1 JavaScript184
6.6.2 動態網頁設計190
6.6.3 Ajax技術191
6.6.4 SVG192
6.6.5 Web 2.0和Web 3.0192
思考與練習6194
第7章多媒體數據存儲與管理195
7.1 多媒體數據的特點195
7.2 多媒體數據的管理196
7.2.1 多媒體數據模型196
7.2.2 多媒體數據庫體繫結構198
7.3 多媒體數據檢索與查詢200
7.3.1 查詢方法200
7.3.2 萬維網文檔的檢索技術201
7.3.3 基於內容的多媒體數據檢索203
7.4 結構化查詢語言SQL210
7.4.1 SQL簡介210
7.4.2 SQL的數據類型211
7.4.3 SQL的基本語法214
7.4.4 多媒體數據保存與獲取示例216
7.5 多媒體數據挖掘218
7.5.1 數據挖掘的概念218
7.5.2 Web挖掘219
7.5.3 多媒體數據挖掘219
思考與練習7221
第8章多媒體計算機網絡222
8.1 多媒體網絡通信技術222
8.1.1 三大定律和互聯網的特性222
8.1.2 多媒體通信網絡的基本結構和特點223
8.1.3 計算機網絡概述224
8.1.4 網絡接入技術226
8.1.5 短距離無線通信技術229
8.1.6 移動通信技術及標準233
8.2 分布式多媒體計算機繫統240
8.2.1 分布式多媒體計算機繫統的基本特征240
8.2.2 分布式多媒體計算機繫統服務模型241
8.2.3 分布式多媒體繫統的層次結構242
8.2.4 網格243
8.2.5 雲計算244
8.3 P2P網絡246
8.3.1 P2P技術體繫結構與分類246
8.3.2 P2P網絡的特點248
8.3.3 P2P技術的應用248
8.4 無線多媒體傳感器網絡250
8.4.1 無線傳感器網絡的特點251
8.4.2 無線傳感器網絡的結構252
8.4.3 無線傳感器網絡的設計252
8.4.4 無線多媒體傳感器網絡253
8.5 物聯網254
8.6 流媒體傳輸協議257
8.6.1 RTP/RTCP257
8.6.2 RSVP259
8.6.3 RTSP260
思考與練習8261
第9章多媒體數據安全262
9.1 多媒體數據安全的主要內容262
9.2 基於多媒體數據的信息隱藏263
9.2.1 基於圖像的信息隱藏264
9.2.2 基於音頻的信息隱藏266
9.2.3 基於視頻的信息隱藏269
9.3 多媒體內容安全271
9.3.1 語音數據加密272
9.3.2 視頻數據加密273
9.3.3 VoIP媒體流安全通信274
9.4 音/視頻版權保護278
9.4.1 數字版權管理技術現狀279
9.4.2 基於設備的密鑰綁定版權保護方法280
9.5 家庭數字影院版權保護282
9.5.1 家庭數字影院發行版制版安全機制282
9.5.2 家庭數字影院節目內容的授權訪問機制282
9.5.3 家庭數字影院放映終端的安全播放機制283
思考與練習9284
第10章多媒體應用285
10.1 數據可視化與信息可視化285
10.1.1 可視化概述285
10.1.2 數據可視化的圖表類型286
10.1.3 信息可視化288
10.1.4 數據新聞289
10.2 圖像識別及其應用292
10.2.1 圖像識別過程292
10.2.2 指紋識別294
10.2.3 人臉識別297
10.2.4 唇語識別301
10.3 視頻監控與目標跟蹤303
10.3.1 視頻監控繫統的原理303
10.3.2 視頻監控繫統的發展方向304
10.3.3 視頻目標檢測與跟蹤305
10.3.4 視頻監控在平安城市中的應用306
10.4 即時通信繫統307
10.4.1 即時通信繫統的設計要求307
10.4.2 即時通信的標準308
10.4.3 即時通信的基本流程309
10.4.4 即時通信繫統的結構309
10.4.5 Skype繫統簡介310
思考與練習10311
第11章多媒體應用繫統設計案例312
11.1 基於Python的數據可視化312
11.1.1 實例一的運行環境312
11.1.2 分析方法與過程313
11.1.3 實例一小結320
11.2 基於騰訊優圖的人工智能應用320
11.2.1 實例二的運行環境320
11.2.2 使用騰訊優圖API的過程320
11.2.3 實例二小結325
11.3 基於百度AI的人臉檢測微信小程序325
11.3.1 注冊小程序賬號325
11.3.2 安裝並運行小程序開發平臺325
11.3.3 人臉檢測微信小程序設計327
11.3.4 實例三小結333
11.4 智能嬰兒床繫統設計333
11.4.1 設計背景333
11.4.2 設計過程333
11.4.3 功能需求334
11.4.4 所用硬件設備334
11.4.5 繫統開發環境335
11.4.6 繫統設計335
11.4.7 實例四小結347
11.5 基於人臉識別的智能儲物櫃設計347
11.5.1 OpenCV與人臉識別347
11.5.2 總體架構348
11.5.3

前言

前言
在現代人的信息交流中，電子郵件、網絡即時聊天等各種社交軟件代替了傳統郵政繫統的書信往來甚至手機短信，這些新的通信手段不但方便、快捷，而且極大地降低了成本。多媒體網絡的應用也很廣泛，在線直播、網絡遊戲和流媒體技術正在逐步改變著人們的傳統娛樂與通信方式。
目前，雖然已經有不少多媒體技術方面的參考書，但計算機和網絡技術超乎尋常的發展使得多媒體技術推陳出新的速度日益加快，因而需要在已有參考書的基礎上不斷補充一些新的內容。作者近年來一直從事多媒體計算機技術的應用研究，並承擔研究生和本、專科生的課程教學工作，編寫此書的目的是希望能使讀者在學習和掌握多媒體計算機技術的基本理論與方法的同時，熟悉一些新的技術，了解常見多媒體應用繫統的基本原理，並能夠利用這些技術去開發一些新的應用。
本書自第1版（2002年）發行以來，已重印幾十次。第5版是在第4版（2011年）基礎上修訂完成的，除刪除一些作者認為已經不太前沿的技術內容外，重點增加了近年來出現的一些新技術的介紹，使本書能夠與時俱進。
具體增刪的內容概括如下：前言
在現代人的信息交流中，電子郵件、網絡即時聊天等各種社交軟件代替了傳統郵政繫統的書信往來甚至手機短信，這些新的通信手段不但方便、快捷，而且極大地降低了成本。多媒體網絡的應用也很廣泛，在線直播、網絡遊戲和流媒體技術正在逐步改變著人們的傳統娛樂與通信方式。
目前，雖然已經有不少多媒體技術方面的參考書，但計算機和網絡技術超乎尋常的發展使得多媒體技術推陳出新的速度日益加快，因而需要在已有參考書的基礎上不斷補充一些新的內容。作者近年來一直從事多媒體計算機技術的應用研究，並承擔研究生和本、專科生的課程教學工作，編寫此書的目的是希望能使讀者在學習和掌握多媒體計算機技術的基本理論與方法的同時，熟悉一些新的技術，了解常見多媒體應用繫統的基本原理，並能夠利用這些技術去開發一些新的應用。
本書自第1版（2002年）發行以來，已重印幾十次。第5版是在第4版（2011年）基礎上修訂完成的，除刪除一些作者認為已經不太前沿的技術內容外，重點增加了近年來出現的一些新技術的介紹，使本書能夠與時俱進。
具體增刪的內容概括如下：
考慮到基於USB接口存儲設備容量的不斷增大，無論是臺式計算機還是便攜式計算機已經不再將光盤驅動器作為基本配置，因此這一版刪除了第4版中關於光存儲方面的內容；在第2章有關多媒體計算機繫統組成的介紹中簡化了關於USB接口的內容，重點介紹各種類型的I/O接口，將第4章中關於聲卡的相關介紹移到了本章；第3章中簡化了JPEG標準的介紹，增加了目前廣泛應用的二維碼、的視頻編碼標準H.265、AVS2（國內標準）及免專利費的WebM標準的介紹；第4章增加了目前普遍采用的音頻壓縮編碼標準和移動平臺常用的音頻編碼技術，增加了有關聲紋識別技術的內容；刪除了第5章的內容，增加了“多媒體數據安全”一章，並將其放在第9章；原第6章調整為第5章，刪除了部分內容，更新了關於DirectX的介紹，增加了圖像特效的內容，以滿足讀者對目前廣泛使用的“美圖”原理的理解；原第7章調整為第6章，增加了對HTML5及其在移動App開發中的應用；原第8章調整為第7章，刪除了“多媒體數據庫構造”一節，增加了“多媒體數據的管理”一節，在基於內容搜索方面，增加了“以圖搜圖”內容的介紹；原第9章調整為第8章，更新了短距離無線通信和移動通信技術及標準的內容，增加了物聯網三維體繫結構的介紹；第9章為增加的“多媒體數據安全”；第10章僅保留了“即時通信繫統”一節，增加了數據可視化與信息可視化、圖像識別及其應用、視頻監控與目標跟蹤等相關內容。
為了加強實踐環節，本次修訂增加了應用案例的內容作為第11章，包括7個圍繞多媒體技術應用的設計實例。
除以上變化外，在前面的部分章節中，為了讓讀者更好地了解其中的一些細節，嵌入了“百度百科”鏈接的二維碼，讀者用手機掃描二維碼即可獲取更詳細的內容介紹。
多媒體計算機技術涵蓋的內容涉及多個學科領域，完整地理解所有內容不僅對非計算機專業的讀者是非常困難的，而且對計算機及相關專業的讀者也是困難的，原因是讀者的專業基礎不同，更重要的是很多內容隻能在實踐中去領會和掌握。因此，在課程教學過程中，可以根據學時適當地進行取舍，並輔以一定的實踐環節，以達到理論與實踐相結合的目的。
第5版主要由魯宏偉和甘早斌編著。第11章的幾個實例中，有的源於作者指導本科生課程設計或畢業設計的內容，有的源於指導研究生而專門設計的案例。其中，11.1節和11.6節的內容由廖暢同學提供，11.3節源於肖天冉、龔慧媛、裴凌楓、唐珊珊和陳藝欣等同學的“物聯網應用繫統綜合設計”，11.4節和11.5節分別來源於李智煒和代卓斌同學的本科畢業設計論文，11.7節由中央美術學院的魯宇時同學編寫，在此一並表示感謝。
應該說明的是，多媒體計算機技術涉及的領域多、發展速度快，盡管作者盡努力將這些的技術介紹給讀者，但限於學識和能力，難免掛一漏萬，錯誤在所難免。對於書中的錯誤和不當之處，懇請讀者批評指正。
後感謝所有對本書的寫作和出版提供了幫助的人們。
本書為教師提供配套的教學資源（如電子課件等），有需要者，請登錄到華信教育資源網（http://www.hxedu.com.cn），免費注冊後下載。
讀者在閱讀本書的過程中如有反饋信息，請加入QQ群192910558交流。

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