Detail předmětu

Zpracování multimediálních dat

FEKT-MKC-ZMDAk. rok: 2022/2023

Předmět Zpracování multimediálních dat detailně popisuje principy komprese digitálních obrazů a videosekvencí. Zabývá se podrobnou analýzou technik, které jsou využívány v současných kompresních standardech JPEG, MPEG, H.26x. Dále se zaměřuje na ochranu zejména obrazových dat technikami vodoznačení, streamovacími technikami a Digital Rights Managementu (DRM). 

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

7

Garant předmětu

doc. Ing. Petr Číka, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav telekomunikací (UTKO)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:

- popsat a vysvětlit základní parametry digitálního obrazu a videa,

- popsat a vysvětlit postup při měření kvality digitálního obrazu a videa,

- pospat a vysvětlit transformace využívané při kompresích obrazu videa,

- vysvětlit entropické kódování využívané při kompresích obrazu videa,

- vysvětlit principy odhadu a kompenzace videa používané v kompresních standardech pro video,

- popsat a implementovat jednotlivé části komprese JPEG a MPEG,

- popsat současné kompresní formáty, definovat jejich výhody a nevýhody,

- orientovat se v prostředí přenosu multimediálních dat skrze Internet,

- vysvětlit principy zabezpečení multimediálního obsahu.

 

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia a základní znalosti o kompresích digitálního obrazu a videu. Je požadována základní znalost jazyku JAVA. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby znalé pro samostatnou činnost“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a cvičení na počítači. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává samostatný projekty.

Způsob a kritéria hodnocení

Hodnocení se řídí Studijním a zkušebním řádem VUT a Směrnicí děkana FEKT doplňující studijní a zkušební řád VUT. Maximum 20 bodů je uděleno za práci v počítačových cvičeních. Za vypracování projektů je uděleno maximálně 20 bodů. Závěrečná zkouška je hodnocena maximem 60 bodů.

Osnovy výuky

1) Multimédia a jejich parametry, barevné modely, vzorkování, základní formáty obrazu, vlastnosti obrazu (statistická a psychovizuální redundance)

2) Predikční kódování a skalární kvantizace (lineární, nelineární), vektorová kvantizace

3) Transformace obrazových dat (DCT, DWT, WHT) - základní principy

4) Entropické kódování (Aritmetické, LZW, Huffmanovo) - princip a jejich využití při kompresi multimediálních dat

5) Entropické kódování SPIHT a EZW - princip a jejich využití při kompresi multimediálních dat

6) Standardy pro kompresi statických obrazů

7) Ochrana obrazových dat technikami vodoznačení

8) Užívané metody pro odhad a kompenzaci pohybu u videu a jejich principy (FULL SEARCH THREE STEP SEARCH, LOGARITMIC SEARCH), subpixelová přesnost při vyhledávání

9) Standardy pro kompresi videosekvencí MPEG-2, H.264, H.265

10) Internetová televize, online streaming, Digital Rights Management (DRM)

 

Učební cíle

Cílem je podat studentům dostatek informací pro orientaci v oblasti zpracování obrazových dat a videosekvencí, jejich zabezpečení a přenos v IP sítích. 

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

ČÍKA, P. Zpracování multimediálních dat pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO (skripta). 2014. ISBN: 978-80-214-5062- 2. (CS)
Salomon, D. Data Compression: The Complete Reference (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MKC-TIT magisterský navazující 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Číka, Ph.D.

Osnova

1) Úvod do komprese multimediálních dat
2) Kvantizace, prediktivní kódování v obraze
3) Odhad pohybu ve video sekvencích
4) Transformace obrazu (DCT, DWT, WHT)
5) Entropické kódování
6) Metody SPIHT, EZW užívané při DWT, JPEG-2000
7) Standard JPEG, MPEG-1
8) Standard MPEG-2
9) Standard MPEG-4, H.264
10) Základní metody filtrace obrazu
11) Digitální vodoznaky v obraze a videu
12) Multimediální databáze (MPEG-7)
13) Multimediální protokoly

Laboratorní cvičení

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Číka, Ph.D.

Osnova

V laboratorních cvičeních je využíván jazyk JAVA
DCT a její aplikace při kompresi obrazu
Haarova transformace obrazových dat
Měření chybovosti při odhadu pohybu-FULL SEARCH
Měření chybovosti při odhadu pohybu-THREE-STEP SEARCH
Ztráta obrazové informace při kvantizaci
Entropické kódování ve videokodecích