Unidade Curricular:Código:
Multimédia II832MUL2
Ano:Nível:Curso:Créditos:
3LicenciaturaEngenharia Informática6 ects
Período Lectivo:Língua de Instrução:Nº Horas:
Segundo SemestrePortuguês/Inglês78
Objectivos de Aprendizagem:
Esta unidade curricular tem por objetivo principal o aprofundamento dos algoritmos de codificação e representação dos tipos de informação multimédia não-estruturados. Os objetivos incluem: fornecer ao estudante os fundamentos teóricos da compressão, garantir que conhece e sabe aplicar as várias técnicas de compressão multimédia existentes e familiarizá-lo com os métodos e normas de codificação de imagem, áudio e vídeo mais importantes.
Ao completar com sucesso esta unidade curricular os alunos devem ser capazes de:
- Descrever os modos e categorias de compressão.
- Explicar e aplicar algoritmos de codificação de entropia.
- Compreender a psicoacústica e explicar o funcionamento da codificação com perdas de áudio digital.
- Compreender a teoria Rate-Distortion e o funcionamento da codificação com perdas de imagens baseada em transformadas/wavelets.
- Identificar os componentes principais das normas JPEG e MPEG.
- Propor, projetar e implementar em código os algoritmos estudados.
Conteúdos Programáticos:
1. Princípios fundamentais da compressão
1.1 Modos sem/com perdas
1.2 Categorias e princípios da codificação de entropia e de fonte
1.3 Rácio de compressão, débito binário, qualidade
2. Compressão sem perdas
2.1 Noção de Entropia
2.2 Codificação de comprimento variável e fixo
2.3 Algoritmos de Shannon-Fano e Huffman
2.4 Codificação Aritmética
2.5 Método LZW
2.6 Normas JBIG, JPEG s/perdas, JPEG-LS e PNG
3 Compressão com perdas de áudio
3.1 Psicoacústica e digitalização de áudio
3.2 Codificação de voz: ADPCM e normas G.72x
3.3 Codificação de áudio Hi-Fi: MPEG-Audio e Dolby AC-3
4 Compressão com perdas de imagens
4.1 Teoria Rate-Distortion
4.2 Quantificadores escalares uniformes midtread e midrise
4.3 Codificação preditiva e de blocos baseada na DCT
4.4 Norma JPEG: modos e arquitetura
4.4.1 Processamento de cor
4.4.2 Quantificação e codificação de entropia
5. Projeto de um codec multimédia
5.1. Planeamento e conceção
5.2. Desenvolvimento e programação
Demonstração da Coerência dos Conteúdos Programáticos com os Objectivos da Unidade Curricular:
Os conteúdos programáticos cobrem as áreas de conhecimento essenciais e coerentes para atingir os objetivos formulados, dado que os tópicos principais incluídos no programa, tais como: Princípios fundamentais da compressão, Métodos e normas para a compressão sem perdas, Métodos e normas para a compressão de áudio, Métodos e normas para a compressão de imagem, e projeto de compressão multimédia: desenvolvimento de um codec, cobrem os principais aspetos do estudo que habilita o aluno a compreender a necessidade da codificação multimédia, a analisar e programar os algoritmos de compressão de imagem, áudio e vídeo mais importantes sob a forma de codecs, bem como a ser capaz de avaliar e escolher os formatos e as normas mais adequados para a codificação e representação de informação multimédia.
Metodologias de Ensino (Avaliação Incluída):
Recorre-se a uma metodologia expositiva, descritiva e demonstrativa em aulas teórico/práticas, de modo a introduzir os conhecimentos sobre os princípios fundamentais e a aplicação prática dos métodos/algoritmos de compressão multimédia sem perdas e com perdas.
As aulas práticas baseiam-se no desenvolvimento de projetos de implementação dos algoritmos correspondentes a codecs de áudio, imagem e vídeo. O método de avaliação inclui 2 componentes.
A avaliação da componente teórico-prática inclui:
• 2 Testes escritos de avaliação individual (25% cada, 50% da classificação final).
A avaliação da componente prática inclui:
• Escrita de um guião para um vídeo/tutorial científico sobre um codec multimédia (10% da classificação final);
• Desenvolvimento de um vídeo/tutorial científico sobre um codec (30% da classificação final);
• Apresentação do projeto (artigo e vídeo) (5% da classificação final);
• Desempenho do aluno (5% da classificação final).
Demonstração da Coerência das Metodologias de Ensino com os Objectivos de Aprendizagem da Unidade Curricular:
As metodologias propostas estão em coerência com os objetivos formulados para a unidade curricular dado que apostam na interpretação da teoria e na aplicação prática dos conceitos de compressão estudados, procurando-se estabelecer um paralelismo entre a teoria e a prática aplicada a problemas reais de desenvolvimento de codecs de áudio, vídeo e imagem, contribuindo deste modo para desenvolver a capacidade do aluno para aplicar este tipo de técnicas no desenvolvimento de aplicações multimédia, no contexto da Engenharia Informática.
Bibliografia:
[1] Ribeiro, Nuno, Torres, José, Tecnologias de Compressão Multimédia, FCA – Editora de Informática, 2009.
[2] Sayood, K., Introduction to Data Compression, 5th Edition, Morgan Kaufman (Elsevier), 2017.
[3] McAnlis, C. & Haecky, A. Understanding Compression: Data Compression for Modern Developers, O'Reilly Media, 2016.
[4] Li, Ze-Nian, Drew, Mark S., Liu, Jiangchuan, Fundamentals of Multimedia (Texts in Computer Science), Second Edition, Springer, 2014.
[5] Salomon, D., Motta, G. Handbook of Data Compression. 5th Ed., Springer-Verlag, 2010.
[6] Ribeiro, Nuno M., Multimédia e Tecnologias Interativas, 5ª Edição Aumentada, FCA – Editora de Informática, 2012.