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出版者:

作者:Boumans, Jak 编

出品人:

页数:183

译者:

出版时间:

价格:$ 206.79

装帧:

isbn号码:9781586038618

丛书系列:

图书标签:

• 多媒体
• 高性能
• 视频处理
• 图像处理
• 编码解码
• 流媒体
• 实时系统
• 并行计算
• 通信网络
• 嵌入式系统

《数字时代的声音与影像：多媒体技术深度解析》 本书简介 在信息爆炸的数字时代，多媒体技术已渗透到我们生活的方方面面，从沉浸式的娱乐体验到高效的远程协作，再到复杂的科学可视化，其核心在于声音和影像的采集、处理、存储与传输。然而，支撑这一切的背后，是一套复杂而精密的工程学原理与算法体系。本书《数字时代的声音与影像：多媒体技术深度解析》，旨在为读者构建一个全面、深入且富有实践指导意义的技术图谱，彻底揭示现代多媒体系统的运作机制。 本书并非一本浅尝辄止的技术综述，而是聚焦于支撑高质量、高效率多媒体应用的关键底层技术。我们着重探讨了声音和影像信号在数字化过程中的理论基础，以及在应用层面必须面对的带宽、延迟和质量之间的永恒权衡。 第一部分：信号的数字化基础与感知模型 本部分奠定了理解后续所有多媒体技术的基础。我们首先深入探讨了连续信号到离散信号的转化过程，重点解析了奈奎斯特采样定理的深层意义及其在实践中的应用边界。对于声音信号，我们将详细解析人耳的听觉生理特性，如何基于听觉掩蔽效应设计出高效的心理声学模型，这是MP3、AAC等有损音频压缩算法的理论支柱。 在图像和视频领域，视觉感知模型的研究至关重要。我们将详细分析人眼的空间频率响应、亮度与色度的感知差异，并阐述这些模型如何指导我们设计出更符合人眼习惯的量化和变换策略。传统的色彩空间转换（如RGB到YUV/YCbCr）的数学原理和在视频编码中的必要性，也将被详尽论证。 第二部分：高效的压缩编码技术原理 多媒体数据的巨大规模使得压缩成为不可或缺的一环。本书的第二部分集中于最先进的音频和视频编码标准背后的核心算法。 在音频编码方面，我们超越了基础的变换编码，深入剖析了基于感知模型和统计模型的混合编码框架。对于时域和频域的分析，如MDCT（修正离散余弦变换）在音频压缩中的应用，及其如何优化能量集中度，我们将提供详尽的数学推导。此外，我们还会对比分析当前主流的音频编码器（如Opus、AAC-LC/HE-AAC）在不同比特率下的性能表现和适用场景。 视频编码是本书的重点之一。我们将系统地梳理从早期的运动补偿技术到当前的基于块的运动估计（BMA）和变换编码。重点解析了H.264/AVC和H.265/HEVC等标准中革命性的技术，例如： 1. 帧内预测（Intra Prediction）的几何优化：如何利用已编码像素的边界信息来预测当前块的值，以减少残差信号的熵。 2. 运动估计的精度与复杂度权衡：详细分析了亚像素精度运动估计的算法复杂度，以及HEVC中引入的更大运动搜索窗口和更复杂的运动向量划分（Partitioning）机制。 3. 变换与量化：深入探讨了从DCT到更适应视频特性的整数变换（Integer Transform）的演变，以及如何通过非线性量化实现最优的视觉质量与压缩比的平衡。 我们还将展望下一代标准（如VVC/H.266）中引入的更细粒度块结构和更复杂的混合预测模式，展示视频编码技术持续迭代的方向。 第三部分：多媒体的存储、传输与流媒体 数据被高效压缩后，如何安全、可靠、实时地交付到用户手中是另一大挑战。本部分聚焦于多媒体数据在网络环境下的传输协议和封装格式。 关于文件格式，本书将详细剖析如MPEG-4容器格式（MP4/MOV）的结构，讲解元数据（Metadata）、轨道（Tracks）、片段（Segments）和索引表的物理布局。理解这些结构对于实现高效的随机存取和流媒体前导下载至关重要。 在网络传输方面，本书深入比较了TCP和UDP在多媒体流媒体应用中的优劣。随后，我们将重点介绍实时传输协议（RTP）和其控制协议（RTCP）在延迟敏感应用中的作用，包括如何通过RTCP实现同步、丢包检测和反馈机制。 流媒体技术是现代分发系统的核心。我们将详尽解析自适应比特率流媒体（ABR）的工作原理，包括HLS（HTTP Live Streaming）和DASH（Dynamic Adaptive Streaming over HTTP）。这部分内容将涵盖： 分段与清单文件（Manifest File）的生成逻辑。 客户端如何根据网络状况动态选择合适的码率流。 关键帧（IDR/CRA）的放置策略对流媒体恢复能力的影响。 第四部分：多媒体处理与应用的前沿 最后一部分将视角转向多媒体处理的交叉领域和未来趋势。我们将探讨如何利用并行计算架构（如GPU GPGPU）加速复杂的视频编解码过程，包括快速傅里叶变换（FFT）在音频处理中的应用，以及基于CUDA/OpenCL的视频滤波和后处理加速。 此外，本书还将涉及多媒体安全和版权保护技术，例如数字水印（Digital Watermarking）的嵌入与提取技术，以及内容指纹识别在反盗版中的应用。我们还将简要探讨面向沉浸式体验（如VR/AR）的360度全景视频编码和渲染挑战，以及它们对传统视频编码范式的冲击。 目标读者 本书适合于计算机科学、电子工程、通信工程等相关专业的本科高年级学生、研究生，以及从事音视频编解码、流媒体系统设计、数字信号处理和多媒体软件开发的工程师。阅读本书需要具备一定的数字信号处理和线性代数基础。通过本书的学习，读者将不仅掌握多媒体技术的“是什么”，更能深入理解其背后的“为什么”和“如何做”。

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