《多媒体通信技术》教学大纲

第一部分 大纲说明

一、课程的性质、目的和任务

《多媒体通信技术》课程的主要内容包括 多媒体技术的特征、视觉特性和彩色电视信号、数据压缩的基本技术、恒定速率多媒体信息的编码、多媒体同步、多媒体传输网络、多媒体通信终端与系统、视频数据的分组传输、多媒体数据库等。本课程以概念为主，理论性较强。通过本课程的学习，使学生能了解多媒体通信技术及其发展趋势。

二、与其他课程的关系

    先修课程：通信系统原理、 数字电路。

三、教学总体要求

1.教学基本要求：

本课程教学的教学过程中应突出重点，省略较麻烦的数学推倒过程，注重结论和应用，使学生了解整个多媒体通信系统。

2.教学建议：

在 实践性教学环节方面，应结合具体条件，与多媒体方面的刊物、实际应用成果等，使学生通过理论联系实际，巩固所学的知识。

四、课程内容要求的层次

课程内容的要求分为了解、熟悉、掌握三个层次。

第二部分 教学总体设计初步方案

一、课内教学总学时数、总学分数

本课程 54 个学时， 3个学分。

二、课程教材

课程教材采用电子工业出版社蔡安妮、孙景鳌等编著的《多媒体通信技术基础》。

三、 考核  

考试采用笔试的方法，考试时间 120分钟，平时成绩占考试成绩的20%。

四、学时分配

第三部分     教学内容和教学要求

第一章 概论——多媒体技术的特征

一、 教学内容

1.1   概述

1.2   多媒体的概念与含义

1.3   多媒体产生的技术背景

1.3.1   图像压缩编码技术的成熟

   1.3.2   大规模集成电路技术的发展

1.3.3   大容量数字存储技术的发展

       1.4   多媒体计算机，多媒体终端和多媒体通信系统

1.4.1   多媒体计算机

1.4.2   多媒体通信终端

1.4.3   多媒体通信系统

       1.5   多媒体 通 信系统的类型，特点及其相关业务

1.5.1   独立商亭式系统

1.5.2   多媒体信息检索与查询

1.5.3   多媒体会议与协同工作

1.5.4   点播电视

1.5.5   多媒体信件

      1.6    信息高速公路

  二、教学要求

•  了解 多媒体的概念以及产生的技术背景。

•  了解多媒体计算机、多媒体终端和多媒体通信系统。

•  了解 多媒体系统的类型、特点和相关业务。

•  视觉特性和彩色电视信号

一、教学内容

2.1   人眼的视觉特性

2.1.1   图像的对比度与视觉的对比度灵敏度特性

2.1.2   空间频率与视觉的空间频率特性

2.1.3   视觉的时间域特性

  2.1.4   彩色的计量和彩色视觉

2.2   多媒体的概念与含义

2.2.1   扫描——空间频率与时间频率的转换

2.2.2   隔行扫描与逐行扫描

2.2.3   电视信号的带宽

2.2.4   彩色空间的处理

2.2.5   全彩色电视信号

    2.3   彩色电视信号的数字化

2.3.1 分量 电视信号的数字化

2.3.2 复合 电视信号的数字化

二、教学要求

•  了解人 眼的视觉特性 及 彩色电视信号的相关定义。

第三章 数据压缩的基本技术

一、教学内容

3.1   概述

3.2   数据压缩的理论依据

3.2.1   离散信源的信息熵

3.2.2   信源的概率分布与熵的关系

3.2.3   信源的相关性与序列熵的关系

3.3   信息率—失真理论简述

3.3.1   通信系统的一般模型

3.3.2   信息率—失真函数

3.3.3   限失真信源编码定理

3.4   取样频率的转换

3.4.1   整数比率转换

3.4.2   分数比率转换和变比率转换

3.5   预测编码

3.5.1   差分脉冲编码调制

3.5.2   序列图像中运动矢量的估值

3.5.3   具有运动补偿的帧间预测

3.5.4   具有运动补偿的帧间内插

3.6   正交变换编码

3.6.1   线性正交变换

3.6.2   离散余弦变换

3.7   子带编码

3.7.1   子带编码工作原理

3.7.2   正交镜像滤波器组

3.7.3   时域消除混叠的变换编码

3.8   量化

3.8.1   均匀量化器

3.8.2   非均匀量化器

3.8.3   最小熵量化器

3.8.4   自适应量化

3.8.5   DPCM预测误差信号的量化

3.8.6   DCT系数的量化

3.8.7   子带信号的量化

3.9   熵编码

3.9.1   熵编码的基本概念

3.9.2   霍夫曼编码

3.9.3   算术编码

3.10 压缩编码算法性能的评价

二、教学要求

•  熟悉数据压缩的理论依据。

•  熟悉 预测编码中，掌握差分脉冲编码调制（ DPCM）。

•  熟悉 正交变换编码、熵编码。

•  掌握子带编码、量化。

•    恒定速率多媒 体信息的编码

一、教学内容

4.1 典型的视频编码器和解码器

4.1.1   编码器与解码器结构

4.1.2   图像信号的预处理

4.1.3   编码过程

4.1.4   运动估值/补偿模式

4.2   速率控制

4.2.1   速度控制策略

4.2.2   视频缓存证实器

4.3   图像压缩编码的国际标准

4.3.1   静止图像压缩编码标准JPEG

4.3.2   视听会议压缩编码标准H.261

4.3.3   数字声像存储压缩编码标准MPEG1

4.3.4   通用视频图像压缩编码标准MPEG2（H.261）

4.3.5   低比特率视听会议压缩编码标准H.263

4.3.6   低比特率音频与视频对象压缩编码标准MPEG4

    4.4   声音压缩编码的国际标准

二、教学要求

•  熟悉典 型的视频编码器和解码器结构框图、编码过程。

•  熟悉速率控制策略。

•  了解图像压缩编码的国际标准。

•  了解声音压缩编码的国际标准。

第五章 多媒体同步

一、 教学内容

    5.1   多媒体数据

5.1.1   连续媒体数据与静态媒体数据

5.1.2   多媒体数据内部约束关系

5.1.3   多媒体数据的构成

5.2   多媒体数据时域特征表示

5.2.1   时域场景和时域定义方案

5.2.2   时域参考框架

5.2.3   描述时域特征的时间模型

5.2.4   同步容限

5.3 多媒体同步的四层参考模型

5.4 分布式多媒体系统结构

5.4.1   同步规范的传送

5.4.2   影响多媒体同步的因素

5.4.3   多级同步机制

5.5   连续媒体内部的同步

5.5.1   基于播放时限的同步方法

5.5.2   基于缓存数据量控制的同步方法

5.6   媒体流之间的同步

5.6.1   基于全局时钟的时间戳方法

5.6.2   基于反馈的流间同步方法

5.6.3   基于流内同步的流间同步方法

5.6.4   同步算法的比较

二、教学要求

•  了解多媒体数据的特点 。

•  熟悉多媒体数据时域特征表示。

•  掌握多媒体同步的四层参考模型。

•  熟悉分布式多媒体系统中的同步、连续媒体内部的同步、以及媒体流之间的同步。

第六章 多媒体传输网络

一、 教学内容

    6.1 概述

6.2 多媒体信息传输对网络的要求

6.2.1   性能指标

6.2.2   网络功能

6.2.3   服务质量

6.3 网络类别

6.3.1   电路交换网络和分组交换网络

6.3.2   面向连接方式和无连接方式

6.3.3   资源预留，资源分配和资源独享

6.4   电路交换广域网对多媒体信息传输的支持

6.4.1   电路交换网络

6.4.2   多点控制单元

6.5   局域网对多媒体信息传输的支持

6.5.1   传统的共享介质局域网

6.5.2   传统局域网进行多媒体数据传输的性能

6.5.3   局域网帧交换

6.5.4   同步FDDI和优先级令牌环

6.5.5   100 VG-AnyLAN以太网和FDDIⅡ

6.5.6   等时以太网

6.5.7   ATM局域网

6.5.8   局域网性能的比较

6.6   分组交换的广域网对多媒体信息传输的支持

6.6.1   X.25网

6.6.2   帧中继

6.6.3   SMDS

6.7 IP网对多媒体信息传输的支持

6.7.1   传统的IP网

6.7.2   IP多网

6.7.3   新一代IP协议(IP v6)

6.7.4   新出现的QoS保障机制

6.8 ATM广域网对多媒体信息传输的支持

6.8.1   ATM原理

6.8.2   ATM协议结构

6.8.3   ATM服务类型和ATM适配层

6.8.4   ATM性能

6.9   宽带IP网

6.9.1   千兆位路由器与IP交换   

6.9.2   IP over SDH与波分复用

6.9.3   千兆位以太网

6.10    宽带用户接入网

6.10.1   数字用户线路接入

6.10.2   光缆接入

6.10.3   光缆-同轴电缆混合接入

二、教学要求

•  了解多媒体传输网络的性能指标、网络功能、网络类别。

•  熟悉 电路交换广域网对多媒体信息传输的支持、 局域网对多媒体信息传输的支持、分组交换的广域网对多媒体信息传输的支持、 IP网对多媒体信息传输的支持。

•  了解宽 带 IP网、宽带用户接入网。

第七章 多媒体通信终端与系统

一、 教学内容

7.1 传送层协议

7.1.1   应用层分帧和集成层次处理

7.1.2   因特网传送层协议

7.1.3   实时传送层协议RTP及RTCP

7.1.4   实时流协议RTSP

7.1.5   其它传送层协议

7.2   服务质量的保障

7.2.1 端到端的QoS保障

7.2.2 QoS规范

7.2.3 QoS预备机制

7.2.4   QoS控制机制

7.2.5   QoS管理机制

7.2.6   端到端的QoS体系结构的研究

7.3 视听通信系统与终端

7.3.1 视听通信终端的一般框架

7.3.2   N-ISDN视听业务标准(H.320)

7.3.3   ATM视听业务标准(H.310/H.321)

7.3.4   局域网视听业务标准(H.322/H.323)

7.3.5   公用电路网视听业务标准(H.324)

7.3.6   H系列系统间的互通

7.3.7   视听系统的复制/分接标准

7.3.8   视听系统的通信控制协议

7.4 协同计算与组通信

7.4.1   协同计算的概念

7.4.2   组通信

7.4.3   应用共享控制

7.4.4   会话管理

二、教学要求

•  了解 传送层协议、服务质量的保障。

•  熟悉 视听通信终端的一般框架，了解 N-ISDN视听业务标准、ATM视听业务标准、局域网视听业务标准、公用电路网视听业务标准。

•  了解协同计算与组通信的概念。

第八章 视频数据的分组传输

一、 教学内容

8.1 概述

8.2 变比特率视频码流的传输

8.2.1   变比特率视频编码

8.2.2   变比特率编码的用户/网络接口

8.3 分层编码与QoS过滤

8.3.1   分层编码的概念

8.3.2   空间域可伸缩性编码

8.3.3   时间域可伸缩性编码

8.3.4   频率域可伸缩性编码

8.3.5   信噪比可伸缩性编码

8.3.6   可伸缩性编码的混合应用

8.3.7   QoS过滤器

8.4 接收与发送时钟的同步

8.4.1   基于缓存器充满程度的方法

8.4.2   基于时间戳的方法

8.5   差错控制

8.5.1   误码和包丢失对已压缩视频信号的影响

8.5.2   错误预防与补偿技术  

8.5.3   鲁棒编码

8.5.4   差错隐藏

8.5.5   检错与纠错

8.6   前向纠错码

8.6.1   基本定义

8.6.2   有限域

8.6.3   线性能分组码

8.6.4   汉明码

8.6.5   BCH码

8.6.6   RS码

8.6.7   卷积码

8.7 视频信源模型

8.7.1   概述

8.7.2   视频信源的统计特性

8.7.3   自回归过程模型

8.7.4   马尔柯夫过程模型

二、教学要求

•  熟悉变比特率编码、分层编码与 QoS过滤。

•  了解接收与发送时钟的同步。

•  掌握差错控制编码和前向纠错码。

•  熟悉视频信源模型。

第九章 多媒体数据库

一、 教学内容

9.1 概述

9.2 多媒体数据库系统

9.2.1   多媒体数据库系统的任务

9.2.2   多媒体数据库的特点

9.2.3   多媒体应用对MMDBS的影响

9.2.4   MMDBS的框架结构

9.2.5   MMDBS中多媒体数据的形态

9.2.6   MMDBS的功能

9.3 数据模型

9.3.1   概述

     9.3.2   层次模型

9.3.3   网状模型

9.3.4   关系模型

9.3.5   关系数据模型的缺点

9.3.6   语义模型

9.3.7   复杂对象模型

9.3.8   面向对象数据模型

9.4 多媒体数据库

9.4.1   关系数据库与多媒体数据库

9.4.2   面向对象数据库与多媒体数据库

9.5 多媒体数据的物理存储

9.5.1   连续媒体的存储服务器

9.5.2   磁盘调度算法

9.5.3   接纳控制

9.5.4   媒体数据的排放方式

9.5.5   连续媒体对象的层次化存储

9.6 多媒体查询

9.6.1   多媒体对象的检索方式

9.6.2   多媒体查询

9.6.3   多媒体对象的内容属性及提取方式

二、教学要求

•  了解 多媒体数据库系统的任务。

•  熟悉多媒体数据库系统的框架结构、功能。

•  了解多媒体数据库的物理存储、多媒体查询。