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范晓鹏 著

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出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560349756

商品编码：29820868076

包装：平装

出版时间：2017-06-01

基本信息

书名：分布式视频通信(英文版)

定价：49.80元

作者：范晓鹏

出版社：哈尔滨工业大学出版社

出版日期：2017-06-01

ISBN：9787560349756

字数：

页码：167

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《分布式视频通信（英文版）》详细介绍了国际研究热点分布式视频编码、无线视频编码、无线软传输等内容，并结合作者多年研究成果，实现个性与共性的结合，内容全面，特色突出，既可为从事视频编码和无线传输领域的科研人员提供手资料，也可为高等院校计算机、电子工程等学科研究生提供学术研究参考。

目录

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Chapter 1Introduction
1 Motivation
2 Distributed Source Coding （DSC）
2．1 DSC Theorem
2．2 Coset Example for DSC
2．3 SWC Using Error CorrectioCode
2．4 WZC by Cascading Quantizatioand SWC
3 Wyner-Ziv Video Coding （WZVC）
3．1 Implementatioof WZVC
3．2 Applicatioof WZVC ： Low Complexity Encoding
3．3 Applicatioof WZVC ： Muhiview Video Coding
3．4 Applicatioof WZVC ： Error Resilience
3．5 More Applications of WZVC
4 Error Control for Video Communication
4．1 Error Resilience
4．2 Error Concealment
5 Contributions of This Book
Part AWyner-Ziv Video Coding
Chapter 2Transform-domaiAdaptive CorrelatioEstimation
1 Introduction
2 Problem Definitioand Key Observation
2．1 Notation
2．2 CorrelatioEstimatioProblem
2．3 Observations
3 CorrelatioNoise Modeling
3．1 Linear RelatiobetweeSpatial Domaiand Transform DomaiResidue Variances
3．2 Extensioto Stationery Field
3．3 Coefficient-level CorrelatioNoise Modeling
4 Transform-domaiAdaptive CorrelatioEstimatio（TRACE）
4．1 Overall Process of TRACE
4．2 Pre-estimatioof 2 coeff（ k， l） before SWC Decoding
4．3 Near Optimal Estimatioof Band-level Variance
4．4 The Re-estimatioof 2 coeff（ k， l） after SWC Decoding
4．5 The Progressive Estimatioof 2 coeff（ k， l）
4．6 Scanning and Decoding Order of DCT Coefficients
4．7 The Estimatioof V（n）
5 Near Optimal Band-level CorrelatioEstimation
5．1 The Optimality of the Estimation
5．2 The Convex OptimizatioBased Solution
5．3 The Explicit Expressioand the Convexity of f（醟）
5．4 EstimatioAccuracy
6 Experimental Result
6．1 Comparisoof EstimatioAccuracy
6．2 Applicatioof TRACE iLow Complexity WZVC
6．3 Applicatioof TRACE iFlexible WZVC
7 Conclusion
Chapter 3Low Complexity Video Encoding by Wyner-Ziv Successive Refinement
1 Introduction
2 Backgrounds and Related Works
2．1 Low Complexity Wyner-Ziv Video Coding
2．2 Wyner-Ziv Successive Refinement （WZSR）
3 Proposed WZSR Video Coding Scheme
3．1 WZSR Video Coding Framework
3．2 MotioEstimation
3．3 Quantization
3．4 SWC Implementation
4 Rate Distortioand Complexity Analysis
4．1 MotioEstimatioAccuracy Analysis
4．2 Rate DistortioFunctions
4．3 Performance Analysis ： a Lower Bound of WZSR
4．4 Performance Comparison
4．5 B-Frame Analysis
4．6 Computational Complexity
5 Experimental Results
5．1 RD Performance Tests
5．2 Complexity Tests
6 Conclusion
Chapter 4Wyner-Ziv Based Bidirectionally Decodable Video Coding
1 Introduction
2 Analysis and Implementatioof Wyner-Ziv Based M-frame
2．1 Source Coding with Two Alternative Predictions
2．2 Implementatioof Wyner-Ziv M-frame
3 Proposed Wyner-Ziv Based Bidirectionally Decodable Video Coding
3．1 Pre-calculatioof Future Reconstruction
3．2 MotioEstimatioand MotioVector Compression
3．3 DCT Coefficients Compression
3．4 Optimal LagrangiaMultiplier for MotioEstimation
3．5 Slepian-Wolf Coding
3．6 Simplificatioof SWC Decoding
3．7 MMSE Reconstruction
4 Functionalities of the Proposed WZ-BID Scheme
4．1 OSupporting VCR Functionality
4．2 Stream Switching
4．3 Error Resilience
5 Experimental Results
5．1 CompressioEfficiency
5．2 The Support of VCR Functionality
5．3 ApplicatioiError Resilience
5．4 ApplicatioiStream Switching
Conclusion
Part BError Resilience and Concealment for Packet Video Transmission
Chapter 5Lossless Error Resilience Transcoding
1 Introduction
2 Lossless Error Resilient Transcoding （LERT）
2．1 LERT Transcoder
2．2 LERT Decoder
2．3 Video Server with Adaptive Error Robustness
2．4 Experiments
3 Conclusion
Chapter 6Joint Forward Backward Concealment
1 Introduction
2 Proposed Backward Concealment （BC）
2．1 Background and Basic Idea
2．2 Backward Decoding for Referenced Pixels
2．3 MV Based Concealment of Unreferenced Pixels
2．4 Verificatioand Analysis
3 Joint Forward Backward Concealment （JFBC）
3．1 Basic Model
3．2 Error Analysis for Forward Error Concealment
3．3 Error Analysis for Backward Error Concealment
3．4 Pixel-level Adaptive LMMSE
Experiments
Conclusion
Part CSoft Visual Communication
Chapter 7Distributed Wireless Visual Communication
1 Introduction
2 Related Works
2．1 Distributed Video Coding
2．2 Distributed Video Transmissioover Wireless Network
2．3 SoftCast
3 Proposed DCast framework
3．1 Coset Coding
3．2 Estimatioof Coset QuantizatioStep
3．3 Power Allocation
3．4 Packaging and Transmission
3．5 LMMSE at Decoder
4 Power-DistortioOptimization
4．1 Relationship betweeVariables
4．2 MV TransmissioPower Pmv and MV Distortio
4．3 MV Distortio2 △ and PredictioNoise Variance
4．4 DistortioD as a Functioof Pcoset and
4．5 The Solution
5 Experiments
5．1 PDO Model Verification
5．2 Unicast Performance
5．3 Evaluatioof Each Module
5．4 Robustness Test
5．5 Muhicast Performance
5．6 Complexity and Bit Rate
6 Conclusion
Chapter 8Wavelet Based Soft Video Broadcast
1 Introduction
2 Proposed WaveCast
2．1 MCTF Based 3D Wavelet Transform
2．2 Power DistortioOptimization
2．3 Packaging and Modulation
2．4 Transmissioof MotioInformation
2．5 Receiver
3 Coset Coding and Power-distortioAnalysis
3．1 Coset Coding
3．2 Coset Coding Optimization
3．3 Power DistortioAnalysis of WaveCast
3．4 Comparisowith SoftCast
4 Experiments
4．1 Narrow Band Test
4．2 Broad Band Test
5 Conclusion
Chapter 9Conclusions
References
NouIndex

作者介绍

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文摘

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序言

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现代视频通信的基石：从理论到实践的深入探索 在信息爆炸的时代，视频已成为我们沟通、娱乐、学习乃至工作不可或缺的一部分。无论是亲友间的实时视频通话，还是大型流媒体平台的精彩呈现，亦或是工业监控和远程医疗的严谨应用，这一切的流畅与高效，都离不开背后强大的技术支撑。本书《分布式视频通信》（英文版）正是为深入剖析这一现代通信基石而创作。它不仅涵盖了视频通信领域的基础理论，更着重于其分布式架构的设计、实现与优化，为读者提供了一套全面而深入的理解框架。 本书的核心在于“分布式”。在传统的视频通信模式下，数据传输和处理可能集中在少数几个节点，这在用户量增长、网络环境复杂多变的今天，显得日益捉 অক্সিজ. 拥抱分布式理念，意味着我们将信息处理和传递的力量分散到网络中的各个角落，从而实现更高的可靠性、更低的延迟、更强的可扩展性和更好的资源利用率。本书正是围绕这一核心理念，层层剥茧，带领读者领略分布式视频通信的魅力与挑战。 第一部分：视频通信基础理论的坚实铺垫 在踏入分布式领域之前，扎实的基础知识是必不可少的。本书的开篇，将系统性地回顾视频通信的核心理论。我们将从数字视频信号的采集、编码、传输、解码到显示的完整流程出发。 数字视频基础： 深入讲解像素、帧率、分辨率、色彩空间等基本概念，以及它们如何影响视频的质量和数据量。我们将详细阐述视频信号的采样、量化过程，以及为何需要进行数字化处理。 视频编码标准： 重点介绍当前主流的视频编码标准，如H.264 (AVC)、H.265 (HEVC) 以及更新的AV1等。我们会剖析这些标准背后的编码原理，例如帧内预测、帧间预测、变换编码、量化以及熵编码等技术。理解这些编码技术的细节，对于后续的优化和性能分析至关重要。我们会探讨不同编码标准的优缺点，以及它们在不同应用场景下的适用性。 网络传输协议： 视频通信的数据传输依赖于一系列的网络协议。本书将详细讲解TCP和UDP在视频传输中的角色，分析它们各自的优势与局限性。特别地，我们将深入探讨实时传输协议(RTP)和实时传输控制协议(RTCP)，以及它们如何协同工作，保障音视频数据的实时性和质量。我们还会涉及传输层安全(TLS/SSL)在保障通信安全中的作用。 音频编解码： 视频通信并非只有画面，音频同样是不可分割的一部分。本书将简要介绍音频信号的特性，以及常见的音频编解码技术，如AAC、Opus等，确保读者对音视频整体有全面的认识。 第二部分：分布式架构的核心设计与实现 在掌握了基础理论之后，本书将进入核心的分布式架构设计部分。这一部分将是本书的重中之重，旨在为读者提供构建高效、鲁棒的分布式视频通信系统的蓝图。 分布式系统的基本原理： 我们将首先介绍分布式系统的基本概念，包括一致性、可用性、分区容错性(CAP定理)等，并探讨这些原理如何应用于视频通信领域。理解这些基本权衡，是设计分布式系统的基础。 分布式视频采集与预处理： 在分布式环境中，视频数据的采集和初步处理可能分布在网络的边缘。本书将探讨如何设计分布式的采集节点，以及在边缘进行视频压缩、降噪、水印等预处理操作，以减轻后续传输和处理的负担。 分布式媒体服务器(Media Server)架构： 媒体服务器是视频通信系统的核心。本书将深入探讨分布式媒体服务器的设计理念，包括： 负载均衡与容错： 如何通过负载均衡技术将媒体流合理分配到多个服务器节点，以及如何通过冗余设计和故障转移机制，确保系统在高可用性下的稳定运行。我们会介绍常见的负载均衡算法，以及服务发现和注册的机制。 信令与控制： 分布式系统中，信令的传递和会议的控制至关重要。本书将探讨SIP、XMPP等信令协议在分布式环境下的应用，以及如何构建分布式的信令服务器来管理用户、会话和资源。 媒体流的处理与转发： 讲解如何设计能够并行处理媒体流的分布式媒体服务器，包括流的合并、拆分、转码、录制等功能。我们会重点关注如何优化媒体流在节点间的转发路径，以最小化延迟。 分布式呼叫控制： 介绍如何将传统的呼叫控制逻辑进行分布式化，使得呼叫能够跨越多个服务器节点，实现大规模的视频会议和通信。 内容分发网络(CDN)在视频通信中的应用： 对于大规模的视频直播和点播，CDN是必不可少的。本书将探讨CDN如何与分布式视频通信系统协同工作，将媒体内容缓存到离用户更近的节点，显著提升播放流畅度和加载速度。我们将深入分析CDN的节点部署、缓存策略以及内容更新机制。 P2P与混合式架构： 除了中心化的媒体服务器架构，本书还将探讨点对点(P2P)和混合式架构在视频通信中的应用。P2P模式能够有效降低服务器成本，但面临网络穿透和NAT的问题。我们会讨论如何利用STUN、TURN、ICE等技术来解决这些挑战，并分析混合式架构的优势，即结合中心化和P2P的优点，实现更优的性能。 第三部分：性能优化与安全保障 构建一个功能完善的分布式视频通信系统只是第一步，持续的性能优化和全面的安全保障是其长期稳定运行的关键。 网络适应性与QoS保障： 实际的网络环境千变万化，丢包、抖动、带宽波动都是常态。本书将深入探讨如何在分布式架构下实现网络适应性，包括： 自适应比特率(ABR)： 介绍ABR技术如何根据网络条件动态调整视频码率，以确保流畅播放。 丢包补偿与纠错： 讲解前向纠错(FEC)和丢包隐藏(Packet Loss Concealment, PLC)等技术，如何在有限的带宽下最大程度地恢复丢失的数据。 拥塞控制： 分析分布式系统中的拥塞控制策略，如何有效地避免网络拥塞，保证通信质量。 低延迟优化技术： 对于实时视频通信，低延迟是生命线。本书将聚焦于各种低延迟优化技术，包括： 编解码器的选择与优化： 探讨如何选择对延迟敏感的编解码器，以及如何对编解码参数进行细致调优。 传输层优化： 分析UDP与TCP在低延迟场景下的性能差异，以及QUIC等新兴传输协议的优势。 服务器端优化： 讲解如何优化媒体服务器的处理流程，减少内部延迟。 安全性与隐私保护： 视频通信涉及敏感的音视频数据，安全性与隐私保护至关重要。本书将全面探讨： 端到端加密(E2EE)： 详细介绍SRTP等协议如何实现音视频流的端到端加密，确保只有通信双方能够解密内容。 身份认证与授权： 探讨用户身份的验证和访问控制机制，防止未授权访问。 抗DDoS攻击： 分析分布式视频通信系统面临的DDoS攻击类型，并探讨相应的防御策略，例如流量清洗、IP过滤等。 隐私合规性： 简要介绍相关隐私法规，以及如何在系统设计中考虑用户隐私的保护。 第四部分：前沿技术与未来展望 为了让读者紧跟技术发展的步伐，本书的最后部分将聚焦于当前分布式视频通信领域的前沿技术和未来发展趋势。 基于AI的视频处理： 探讨人工智能在视频通信中的应用，例如智能降噪、人脸识别、场景分析、实时翻译、虚拟背景等，以及它们如何通过分布式架构实现高效部署。 5G与下一代网络对视频通信的影响： 分析5G技术，如高带宽、低延迟、海量连接等特性，将如何赋能更丰富、更沉浸式的视频通信体验，例如VR/AR视频通信。 WebRTC in Distributed Systems: WebRTC作为浏览器端实时通信的标准，在分布式视频通信中扮演着越来越重要的角色。本书将分析WebRTC与后端分布式系统的集成，以及如何利用WebRTC构建灵活的通信解决方案。 区块链在视频版权保护与内容溯源中的应用： 探讨区块链技术如何为视频内容提供可信的版权保护和溯源机制。 《分布式视频通信》（英文版）旨在为工程师、研究人员、技术爱好者以及任何对现代通信技术感兴趣的读者，提供一个全面、深入且实用的知识体系。本书不仅是理论的梳理，更是实践的指导。通过对分布式架构的精细剖析，以及对性能优化和安全保障的深入探讨，读者将能够更好地理解、设计、实现和运维下一代视频通信系统，从而在快速发展的数字化世界中，扮演更重要的角色。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对计算机网络和多媒体技术都有一定了解的爱好者，我发现这本书的内容既有深度又不失趣味。它并没有回避复杂的数学模型和算法，但同时又能通过形象的比喻和图示，将这些抽象的概念变得易于理解。书中关于网络拥塞控制算法在视频传输中的适应性问题，以及如何设计能够兼顾高吞吐量和低延迟的拥塞控制机制，让我对网络底层有了更深刻的认识。此外，书中对不同视频流同步技术，如基于时间戳同步、基于帧同步以及混合同步的优劣势分析，对于理解多视角视频的播放和处理非常有价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的分析角度非常独特，它不仅仅关注技术本身，还深入探讨了分布式视频通信在商业和应用层面的挑战与机遇。我印象深刻的是书中关于大规模视频会议系统可靠性设计的部分，其中详细阐述了如何通过冗余备份、负载均衡以及智能路由策略来确保在用户数量激增时系统的稳定性。同时，它也对新兴的实时互动视频应用，如在线教育、远程医疗、云游戏等进行了深入的剖析，并对未来这些领域的发展趋势进行了预测，这为我规划未来的研究方向提供了宝贵的启示。书中对人工智能在视频通信中的应用，比如智能码率控制、内容感知编码，以及基于AI的视频质量增强等方面的探讨，更是让我看到了技术革新的巨大潜力。

评分☆☆☆☆☆

对于我这个刚刚涉足视频通信研究的学生来说，这本书就像一座知识的宝库，让我得以窥见这个复杂而迷人的领域。它不仅仅是枯燥的技术堆砌，更是将抽象的概念通过生动的案例和清晰的图示呈现出来，使得即使是初学者也能逐步理解。书中关于视频编码标准的讨论，例如H.264、H.265乃至AV1的最新进展，并不仅仅停留在参数的罗列，而是深入分析了不同编码器在压缩效率、实时性、复杂度上的权衡，以及它们在不同应用场景下的适用性。此外，书中对延迟优化技术的探讨，如预测编码、前向纠错（FEC）以及对不同丢包策略的比较分析，为我理解如何在高丢包率网络环境下保证视频流畅性提供了重要的理论指导。

评分☆☆☆☆☆

对于那些对实时视频传输的底层机制感到好奇的读者，这本书绝对是不二之选。它细致地剖析了从视频采集、编码、打包、传输到解码、渲染的整个流程，并重点突出了在分布式场景下每个环节可能遇到的瓶颈以及相应的解决方案。书中对于网络拓扑结构对视频传输性能影响的分析，例如星型、树型、网状以及混合拓扑的优劣势，以及如何在不同场景下选择最优的拓扑结构，都进行了深入的探讨。此外，它还对多播和单播在视频分发中的应用进行了详细的对比，并提出了在特定场景下如何融合使用的策略，这对于理解大规模直播场景的底层技术非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在云服务公司工作的工程师，我一直在寻找能够帮助我提升视频流服务质量的解决方案。这本书的出版恰逢其时。它关于大规模视频分发中带宽管理和负载均衡的章节，为我提供了许多切实可行的技术思路。例如，书中关于基于机器学习的流量预测和动态资源调度的讨论，以及如何通过多租户架构来优化资源利用率，都让我眼前一亮。更重要的是，它对不同传输协议在不同网络环境下的性能进行了详尽的评估，这对于我们选择最适合的传输方案至关重要。书中关于安全性的讨论，尤其是在分布式环境下如何保证视频内容的完整性和用户的隐私，也让我受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

一本探讨分布式视频通信的英文著作，对于那些深耕于流媒体技术、网络传输协议以及多媒体处理领域的专业人士和研究者而言，无疑是一份珍贵的学术资源。这本书深入剖析了分布式视频通信的方方面面，从基础理论到前沿技术，为读者构建了一个全面而系统的知识框架。例如，在网络传输层面，它可能详细阐述了如何优化TCP/IP协议栈以适应实时视频流的带宽和延迟需求，并可能引入了更先进的传输控制协议（如QUIC）在丢包恢复、拥塞控制方面的创新应用。在分布式架构方面，书中很可能探讨了内容分发网络（CDN）的最新发展，包括边缘计算在视频处理和分发中的作用，以及如何利用P2P网络来减轻中心服务器的压力，提升用户观看体验。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格严谨而不失流畅，即使是复杂的专业术语，在作者的笔下也变得相对易于理解。它对于分布式视频通信系统中的故障排除和性能调优提供了详尽的指导，这对于实际工作中的问题解决至关重要。书中关于网络诊断工具的应用，以及如何通过日志分析来定位问题，都非常实用。此外，它对分布式系统中可能出现的各种竞争条件、死锁等并发问题进行了深入的分析，并提供了相应的解决方案，这对于构建稳定可靠的分布式系统非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都令人称赞。它不仅仅是简单地介绍现有的技术，更是对未来分布式视频通信的发展方向进行了前瞻性的思考。书中对于超高清视频（8K及以上）的传输挑战，以及如何利用边缘计算和智能调度来解决延迟和带宽限制的讨论，让我看到了该领域巨大的发展空间。它对区块链技术在视频内容版权保护和分发方面的潜在应用进行了探索，这是一种非常新颖的视角。同时，书中关于用户体验度量和优化的章节，包括如何从主观和客观两个维度来评估视频质量，并提出相应的优化措施，也为我们改进产品提供了重要的参考依据。

评分☆☆☆☆☆

我特别欣赏这本书在讨论技术的同时，也没有忽略对相关行业标准和规范的介绍。它详细阐述了ITU-T、ISO/IEC等国际标准化组织在视频通信领域制定的重要标准，并分析了这些标准对技术发展和产业格局的影响。书中关于网络协议栈各层级如何协同工作，以保证视频信号的端到端传输，以及不同协议在保证视频质量、安全性和成本效益方面的权衡，都进行了深入的探讨。对于希望深入了解视频通信领域生态系统的读者来说，这本书提供了非常宝贵的背景信息。

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的亮点在于其高度的实践指导意义。它提供了大量的代码示例和配置建议，使得读者可以根据书中的内容快速地实现和测试相关的技术。我在书中找到的关于如何构建一个简单的分布式视频流服务器的步骤，对我学习实际操作非常有帮助。书中对容器化技术（如Docker）在视频通信系统部署中的应用，以及如何利用Kubernetes进行自动化管理和扩缩容的讨论，更是让我看到了提升开发效率和系统弹性的新途径。书中关于自动化测试和性能监控的章节，也为我们构建健壮的视频服务提供了重要的保障。