Komprese obrazů a signálů

Vztahy:

Podmínkou zápisu na předmět B2M37KAS je, že student si nejpozději ve stejném semestru zapsal příslušný počet předmětů ze skupiny BEZBM

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra radioelektroniky

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.

Požadavky:

Základní metody a prostředky snímání, přenosu, zpracování a reprodukce audiovizuálních signálů.

Osnova 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.

Osnova 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.

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).

Studijní materiály:

[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

Poznámka:

2p+2c+1d

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: