Moodle FEL ČVUT
Komprese obrazů a signálů
B232 - Letní 23/24
Tento předmět se nenachází v Moodle. Na jeho domovskou stránku se můžete dostat pomocí tlačítka "Stránka kurzu (mimo Moodle)" vpravo (pokud existuje).
Komprese obrazů a signálů - B2M37KAS
Kredity | 5 |
Semestry | letní |
Zakončení | zápočet a zkouška |
Jazyk výuky | čeština |
Rozsah výuky | 2p+2c |
Anotace
Předmět se zabývá problematikou kompresních metod, které jsou nedílnou součástí současných komunikačních systémů. Cílem je seznámit studenty s koncepcí a východisky algoritmů pro ztrátovou a bezeztrátovou kompresi obrazu, zvukových signálů a řeči (entropie, redundance a irelevance informace). V rámci laboratorních úloh se studenti setkají s přímou implementací jednotlivých algoritmů, včetně subjektivních a objektivních metrik hodnocení kvality.
Cíle studia
Cílem je seznámit studenty s koncepcí a východisky algoritmů pro ztrátovou a bezeztrátovou kompresi obrazu, zvukových signálů a řeči (entropie, redundance a irelevance informace).
Osnovy přednášek
1. Úvod do komprese dat, koncepce teorie informace, entropie, Shannon-Fannovo kódování, Huffmanovo kódování.
2. Adaptivní Huffmanovo kódování, algoritmus Lempel-Ziv-Welch.
3. QM kodér, metoda konečného kontextu.
4. Skalární kvantizace, optimalizovaná skalární kvantizace, vektorová kvantizace.
5. Lidský sluch a redukce informace - maskování, binaurální slyšení. Hodnocení audio kvality - metody a standardy.
6. Bezeztrátová a ztrátová komprese zvuku. Banky filtrů, psychoakustický model, kvantizace, kódování, joint stereo.
7. Standardy kódování zvuku (ATRAC, Ogg Vorbis, MPEG1, MPEG2, MPEG4, MPEG7, AC3, ...).
8. Lidský vizuální systém a redukce informace. Metody hodnocení kvality vizuální informace.
9. Komprese statických snímků, JPEG, JPEG-2000.
10. Techniky kódování videa: pohybový vektor, pre & postprocessing.
11. Standardy kódování videa, MPEG1, MPEG2, H.264/AVC, H.265/HEVC.
12. Streaming videa v komunikačních sítích.
13. Mobile multimedia computing. Metody ochrany digitálního obsahu, watermarking.
14. Nové směry v kódování audiovizuální informace, multiview kódování.
2. Adaptivní Huffmanovo kódování, algoritmus Lempel-Ziv-Welch.
3. QM kodér, metoda konečného kontextu.
4. Skalární kvantizace, optimalizovaná skalární kvantizace, vektorová kvantizace.
5. Lidský sluch a redukce informace - maskování, binaurální slyšení. Hodnocení audio kvality - metody a standardy.
6. Bezeztrátová a ztrátová komprese zvuku. Banky filtrů, psychoakustický model, kvantizace, kódování, joint stereo.
7. Standardy kódování zvuku (ATRAC, Ogg Vorbis, MPEG1, MPEG2, MPEG4, MPEG7, AC3, ...).
8. Lidský vizuální systém a redukce informace. Metody hodnocení kvality vizuální informace.
9. Komprese statických snímků, JPEG, JPEG-2000.
10. Techniky kódování videa: pohybový vektor, pre & postprocessing.
11. Standardy kódování videa, MPEG1, MPEG2, H.264/AVC, H.265/HEVC.
12. Streaming videa v komunikačních sítích.
13. Mobile multimedia computing. Metody ochrany digitálního obsahu, watermarking.
14. Nové směry v kódování audiovizuální informace, multiview kódování.
Osnovy cvičení
1. Úvod, zpracování signálu a obrazu v Matlabu.
2. Analýza vlastností signálů, aritmetický kodér.
3. Huffmanovo kódování.
4. VQ kodér. Zadání semestrálních projektů.
5. Implementace jednoduchého ztrátového audio kodéru v Matlabu.
6. Subjektivní a objektivní hodnocení kvality komprimovaného audio signálu.
7. Komprese statických snímků podle standardů JPEG a JPEG-2000.
8. Principy ztrátové komprese videosignálu, pohybový vektor, standardy MPEG.
9. Subjektivní a objektivní hodnocení kvality komprimovaného video signálu.
10. Watermarking.
11. Práce na semestrálním projektu.
12. Práce na semestrálním projektu.
13. Prezentace semestrálních projektů.
14. Test, zápočet.
2. Analýza vlastností signálů, aritmetický kodér.
3. Huffmanovo kódování.
4. VQ kodér. Zadání semestrálních projektů.
5. Implementace jednoduchého ztrátového audio kodéru v Matlabu.
6. Subjektivní a objektivní hodnocení kvality komprimovaného audio signálu.
7. Komprese statických snímků podle standardů JPEG a JPEG-2000.
8. Principy ztrátové komprese videosignálu, pohybový vektor, standardy MPEG.
9. Subjektivní a objektivní hodnocení kvality komprimovaného video signálu.
10. Watermarking.
11. Práce na semestrálním projektu.
12. Práce na semestrálním projektu.
13. Prezentace semestrálních projektů.
14. Test, zápočet.
Literatura
[1] Proakis J.: Digital signal processing, Harlow, 2014, ISBN: 978-1-29202-573-5
[2] Thyagarajan, K. S.: Still Image and Video Compression with MATLAB, Willey, 2011, ISBN: 978-0-470-88692-2
[3] Sayood K.: Lossless Compression Handbook, Elsevier, 2003, ISBN: 978-0-12-620861-0
[4] Kahrs, M., Brandenburg, K.: Applications of Digital Signal Processing to Audio and Acoustics. Kluwer Academic Publishers, 1998, ISBN: 978-0792381303
[2] Thyagarajan, K. S.: Still Image and Video Compression with MATLAB, Willey, 2011, ISBN: 978-0-470-88692-2
[3] Sayood K.: Lossless Compression Handbook, Elsevier, 2003, ISBN: 978-0-12-620861-0
[4] Kahrs, M., Brandenburg, K.: Applications of Digital Signal Processing to Audio and Acoustics. Kluwer Academic Publishers, 1998, ISBN: 978-0792381303
Požadavky
Základní metody a prostředky snímání, přenosu, zpracování a reprodukce audiovizuálních signálů.