多媒体技术基础(第4版)

　前言

　　《多媒体技术基础》第3版教材于2008年定稿出版发行。从技术上看，当时许多新技术正处在开发和试验过程中，如H.265/HEVC、移动多媒体等技术，现已趋成熟。从国外的多媒体技术课程来看，教学内容已不再局限于多媒体本身，已经扩展到多媒体系统。

　　“多媒体系统”这个名称已在科学技术文献中频繁出现，越来越多地把它作为学术杂志的名称、学术会议的名称、教科书的名称，国外许多高等院校把它作为本科生、研究生的课程名称。从多媒体系统角度考虑，本版教材在内容上做了较大幅度的增减，使《多媒体技术基础》更趋完整，可把它理解为“多媒体系统的技术基础”。

　　一、教材内容的组织

　　与第3版相比，《多媒体技术基础》第4版教材变动较大的部分如下:

　　(1)增加了字符编码和字体技术，系统介绍了汉字编码的过去和现在，弥补了过去多媒体教材没有字符技术的遗憾。

　　(2)参照国外多媒体系统课程的教学大纲，较系统地介绍了多媒体互联网络，包括网络互联和宽带接入因特网的技术基础。宽带接入包括有线宽带、无线宽带和移动宽带接入，技术基础包括有线和无线数据通信学科方面的知识。

　　(3)为减少教材篇幅，第3版中的不少内容没有保留，但仍然有参考价值，如介绍HTML和XML的多媒体内容处理语言。

　　《多媒体技术基础》第4版教材的内容组织成如下三个部分。

　　部分:多媒体压缩和编码(第2～14章)，介绍文字、声音、图像和数字电视媒体的基本知识、压缩技术和编码方法。

　　第二部分:多媒体光盘存储技术(第15～17章)，介绍CD、DVD、HDDVD和蓝光盘的存储原理和存储格式。

　　第三部分:多媒体网络(第18～32章)，以多媒体网络应用和服务质量(QoS)为中心，介绍计算机网络、宽带(有线、无线和移动)接入因特网的基础知识。

　　每章均附有练习和思考题，用于辅助读者掌握本章的要点；每章内容的来源都列出了参考文献和站点，读者可用于加深对教材内容的理解和扩大知识面。

　　二、教材的使用建议

　　本版教材系统介绍了多媒体系统的核心技术，在内容上力求选用相对成熟和实用的新技术，在技术原理阐述和解释上力求清楚准确。

　　为保持多媒体技术基础教材内容的系统性和完整性，本教材不免与其他学科教材有些交集。此外，教材中包含许多技术背景和技术细节，目的是为更好地理解技术原理。在上述思想指导下，使本教材的篇幅较大。

　　对本教材的使用，编者还是建议，教师有所教有所不教，学生有所学有所不学。具体建议详见本教材第3版前言。

　　三、衷心感谢

　　《多媒体技术基础》由林福宗主持编写，参加编写工作的教授、专家和高级程序员有黄民德、汪健如、黄国健、林彩荣和张哲等。特别感谢中国科学院院士、清华大学张钹教授长时期的直接指导和各方面给予的实质性支持；感谢我们课题组所有老师和硕博研究生为本教材所做的贡献；感谢使用本教材的师生和技术人员给予我们的热情鼓励和提出的宝贵建议。

　　林福宗

　　退休单位:清华大学计算机科学与技术系

　　电子邮件地址:linfz@mail.tsinghua.edu.cn

　　2017年3月1日第3版前言

　　本教材第2版于2001年定稿，2002年9月次印刷。当时许多新技术还没有出现或正在开发之中，如MPEG4AVC/H.264(2003年)和XML1.1(2006年)。有些当时认为比较有前途的技术，现在已经更新，如普遍认为2002年公布的SIP(RFC3261)比1996年公布的H.323更简单。根据笔者过去几年的科研、教学和观察，教材中的大部分内容都适合当前使用，因此确定第3版教材的修改方针是保留第2版的体系结构、更新部分章节内容和增加新内容。

　　一、教材的组织结构

　　为保持多媒体技术基础课程内容的完整性，第3版教材仍由多媒体压缩和编码、多媒体存储、多媒体传输和多媒体内容处理语言共四个相对独立的部分组成。

　　部分：多媒体压缩和编码(第2～13章)，主要介绍声音、图像和数字电视的基本知识、压缩与编码方法。

　　第二部分：多媒体存储(第14～16章)，主要介绍CD、DVD、HDDVD和BD(BlurayDisc)光盘的存储原理和多媒体在光盘上的存放格式。

　　第三部分：多媒体传输(第17～20章)，主要介绍多媒体网络应用、服务质量(QoS)、因特网、TCP/IP协议和多媒体传输的基础知识。

　　第四部分：多媒体内容处理语言(第21～22章)，主要介绍HTML和XML的基础知识。

　　为帮助读者加深对基础知识的理解，每章后面都有练习和思考题，但这些题目没有难度，教师可增加一些有一定深度的练习和思考题。

　　每章后面都有参考文献和站点，列出它们有两个目的：(1)表示在编写本教材过程中访问过相关站点，参考或引用了相关内容；(2)更重要的是为读者提供进一步学习的指南，教师要鼓励学生主动上网查阅。虽然到本书截稿时每个网址都有效，但以后可能会有变化。

　　二、教材修改的内容

　　在第2版教材基础上，第3版教材做了如下修改：

　　(1)考虑到视像压缩技术在多媒体产品和各种服务中的重要性，因此增加了一章专门用来介绍MPEG4AVC/H.264。此外，考虑到光盘存储器在多媒体存储方面的重要性，因此增加了HDDVD和BlurayDisc的内容。

　　(2)考虑到网上多媒体应用如火如荼，如IP电视、IP电话、即时通信和多媒体会议，因此重写了第三部分(第17～20章)，突出了多媒体传输或称多媒体通信技术。

　　(3)考虑到20世纪90年代末期开展的内容处理已成为重要的研究方向，因此在第22章（XML语言）中增加了XML新版本的内容。HTML和XML等标准已经并将继续对日益增长的包括移动通信在内的多媒体网络应用和多媒体电子出版业等行业产生深远的影响。

　　(4)为降低教材篇幅，第2版中的部分内容没有保留，如MIDI系统。

　　(5)XHTML是用XML重写的HTML版本，2008年1月介绍的HTML5(也称XHTML5)也是用XML编写的。因此本版教材没有保留第2版中的第23章(XHML语言)。

　　三、教材的使用建议

　　国内许多大学开设多媒体技术课程已有多年，在网上看到许多兄弟院校在教材建设和课程教学方面已有很多很好的经验，在学习和借鉴他们成功经验的基础上，为使用或打算使用本教材的老师和同学提出如下建议供参考。

　　1.有所教有所不教

　　在编写本教材过程中笔者注意到，国外有些信息技术学院从本科到研究生阶段，每个年级都开设内容不同、深浅不同的多媒体课程，既有广度又有深度。考虑到我国目前的多媒体课程教学计划一般只安排一个学期，学时也不多，因此教师可采用有所教有所不教和有所学有所不学的策略。任课教师可根据自己的兴趣和专长、学生已有的基础和专业方向，有的放矢地选择其中的部分内容。对于不作为重点的教学内容，如果有需要，学生自己就会主动去钻研。

　　2.教材作为参考书

　　对于信息技术课程的教材来说，写进正式出版的教材的内容通常是比较成熟的，即使是刚刚出版的教材，其内容也不一定新。据观察，许多大学的多媒体课程内容是当前的技术，教师都有自己编写的教学提纲和材料，而把正式出版的教科书列为必要的参考材料加以推荐。这不是说正式出版的教材不重要，而是通过教授新技术来带动基本原理的学习。其结果是学的内容先进，学的基础扎实。

　　本教材共22章，比较系统地介绍多媒体技术。笔者有意使本教材覆盖多方面的重要技术，努力选取相对比较新的和实用的技术，力图对多媒体技术原理解释清楚和准确。因此可把本教材作为多媒体技术课程的起点，在此基础上教授的技术。

　　3.用课程设计驱动

　　凡任课教师都很清楚，教一本书不等于开设一门课程。为配合我校加强实践教学的教学改革，更好地激励学生学习基础理论和技能的积极性，清华大学出版社出版了经过多年实际使用的《多媒体技术课程设计与学习辅导》。学生对课程设计反响强烈，由于严格实施“允许参考不许抄袭”的措施，学生普遍认为真正学到了知识。

　　辅助教材拟了多个难易程度不同的设计题目，每个题目都有原理介绍和示例。为便于学生撰写和教师评估课程设计报告，规范了课程设计报告的格式。由于设计题目的难度不大，任课教师可根据情况，从中选择一个或两个题目，也可在辅助教材所列的“参考选题”或其他参考选题中增加或更改设计题目。课程设计要求使用MATLAB语言来实现，因为MATLAB是攻读学位的大学生、硕士生和博士生必须掌握的基本工具。

　　4.用评估系统引导

　　评估系统是一个无形的指挥棒，可以引导学生的学习方向。教授本教材是多媒体技术基础课程中的一个部分，而课程设计是课程的另一个重要组成部分。因此笔者的课程评估采用了“基础知识书面开卷考试约占50%，课程设计约占50%”的方法，但对不同专业的学生可以在评估标准或在所占分数的比例上加以调整。

　　5.教学辅助材料

　　为本教材准备的电子版的辅助材料有四个部分：(1)练习与思考题参考答案；(2)课程设计参考答案；(3)正式出版的本教材中的插图，为制作电子版讲课提纲提供方便；(4)讲课提纲(PPT格式)。这些材料可在清华大学出版社的网站上下载，也可在http://www.csai.tsinghua.edu.cn/linfzmmc/上下载。

　　四、关于中文术语

　　随着信息科学和技术日新月异，新术语不断涌现，同时也给一些老术语赋予了新的含义，使用准确的术语有利于信息的交流。为使本教材中的中文术语尽量准确，笔者查阅了许多著名的英文词典，阅读了许多相关的科学和技术文献，参考了全国科学技术名词审定委员会2002年公布的《计算机科学技术名词》。

　　在本教材中，有几个常用术语有必要在此说明：(1)用“视频”作为video的释义是物理概念上的错误。video的真实含义是由一系列图像组成的(电)视(图)像，确切的中文译名应该是“视像”。“视频(videofrequency)”是电视信号频率的简称，在ITURBT.601标准中，频率范围是0～6.75MHz。(2)不论什么场合，用“音频”作为audio的释义也是物理概念上的错误。audio是指人的听觉系统可感知的声音，是声音(sound)的同义词，作名词时的确切中文术语应该是“声音”。“音频(audiofrequency)”是声音信号频率的简称，频率范围通常认为是15～20000Hz。(3)“分组交换(packetswitching)”是一个不确切的中文术语。“packet”的含义是一个由收、发送地址和实际数据组成的“数据包”，确切的术语应该是“包交换”。(4)“组播(multicast)”是一个容易被误认为“收发关系颠倒”的术语，本教材使用“多目标广播”。尽管我们习惯使用2～3个字构成的术语，但“多目标广播”是顾名就可思义的术语，即一个发送者向多个接收者(多目标)传送(广播)数据的意思。

　　五、衷心感谢

　　特别感谢中国科学院院士张钹教授多年来的直接指导和各方面给予的实质性支持；衷心感谢我们课题组(智能多媒体组)所有老师和硕博研究生为本教材所做的贡献；衷心感谢使用本教材的老师和学生给予我们的热情鼓励和提出的宝贵建议。

　　参加本教材编写工作的有林彩荣、朱高建、朱高东、黄民德和谢霄艳，他们在多媒体语言、程序设计、多媒体通信、教育技术、软件评估、科研和教学方面都有各自的专长。

　　林福宗

　　清华大学计算机科学与技术系

　　智能技术与系统国家重点实验室

　　电子邮件地址：linfz@mail.tsinghua.edu.cn

　　2008年10月15日