Universidade Católica de Angola

 

Licenciatura em Engenharia Informática

 

Sistemas Multimédia

                                               

Ano Lectivo 2002/2003

 

Docente :

                         Joaquim Macedo

Resumo:

 

   A computação e comunicação multimédia emergiu como uma área bastante importante  de investigação   e desenvolvimento. Os computadores multimédia abrem uma larga gama de possibilidades de combinação de vários tipos de médias em formato digital tal como  texto, gráficos, áudio e vídeo. O aparecimento do WWW contribuiu decisivamente para o crescimento da computação multimédia.

As abordagens feitas aos sistemas multimédia podem ser divididas em duas categorias. Uma primeira em que se faz uma abordagem demasiado técnica, disponibilizando teorias detalhadas sobre a engenharia multimédia, com ênfase no processamento de sinal. Essa abordagem é mais apropriada para estudantes de pós graduação e investigadores da área de multimédia. Numa segunda categoria em que se enfatiza a criação e gestão de conteúdos.

Nesta cadeira pretende-se abordar os aspectos relacionados com a computação multimédia num nível técnico mais básico, numa abordagem de meio termo entre as duas categorias acima enunciadas. Todavia os alunos têm que estar familiarizados com sistemas e sinais discretos no tempo em particular com a teoria da amostragem, conversão analógica para digital, teoria dos filtros digitais e a Transformada de Fourier.

 

Serão abordados quinze tópicos, sendo o primeiro a introdução. Os restantes catorze tópicos podem ser divididos em três partes. A primeira parte  foca os sinais multimédia, nomeadamente áudio e imagem, as suas técnicas de aquisição e propriedades do sistema auditivo e sistema visual dos humanos. A segunda parte foca os aspectos de processamento dos média: texto, áudio, imagem e aúdio. A terceira parte apresenta um conjunto seleccionado de sistemas multimédia.

Os aspectos básicos de processamento dos media  serão ilustrados com exemplos e trabalhos  práticos usando  o MATLAB.

 

Programa :

 

Introdução

Desenvolvimento de Sistemas Multimédia

Classificação do Média

Propriedades dos Sistemas Multimédia

Diferentes aspectos do Multimédia

Parte I: Sinais Multimédia

 

Fundamentos de Áudio

Características do Som

Sistema Auditivo Humano

Gravação de Áudio

Representação de Sinal Áudio

            Método da forma de onda

            Musical Instrument Digital Interface (MIDI)

 

           

Percepção e Sistema Visual dos Humanos

                        Introdução

                        Sistema Visual dos Humanos

                                    Eficiência relativa da luminosidade

                                    Lei de Weber

                                    Função de Transferência de Modulação

                                    Modelo HVS

                        Representação da Cor

                                    Modelo dos três receptores

                                    Unificação da cor

                                    Diagrama da cromaticidade

                                    Valor de três estímulos

                                     Modelos de cor e transformação das primárias

                        Propriedades temporais da visão

 

Aquisição de dados multimédia

            Amostragem de Sinais Áudio

            Amostragem de Imagens 2D

            Filtros Anti-Aliasing

            Digitalização de Sinais Áudio

                        Conversão Analógica para Digital

                        Critérios de Fidelidade Áudio

                        Comparação do MIDI  com Áudio Digital

            Digitalização de Imagens

                        Critérios de Fidelidade Visual

 

Parte II: Processamento e Compressão de Sinais

 

Transformadas e Decomposição de sub-banda

                        Transformada Unitária 1D

                        Transformada  Discreta de Fourier 1D

                        Transformada  Discreta do Coseno 1D

                        Filtragem Digital e Análise de Sub-banda

                                    Filtros Digitais

                                    Análise de Sub-banda

                                    Transformadas e Filtragem Digital

                        Transforma Discreta de Wavelet 1D

                        Transformada Unitária 2D

                        Transformada Discreta de Fourier 2D

                        Transformada Discreta de Coseno 2D

            Transformada Discreta de Wavelet 2D

           

           

Representação e Compressão de Texto

            Representação de Texto

            Princípios para Compressão de Texto

            Redundância Estatística

                        Função Densidade de Probabilidade e Entropia

                        Teorema de Shannon para Codificação  de Fonte sem ruído

                        Codificação de Huffman

                        Codificação Aritmética

            Compressão baseada em dicionário

                        Técnica LZ77

                        Técnica LZ78

 

Compressão de Áudio Digital

            Princípios para  Compressão Áudio

                        Função Taxa de Distorção

            Redundância Estatística

                        Compading e Expanding

            Redundância Temporal

            Codificação de Áudio Perceptível

            Normas de Compressão Áudio

            Norma de Compressão Áudio MPEG-1

            Norma de Compressão Áudio MPEG-2

            Normas de Compressão Áudio AC

            Comparação de algoritmos de compressão

            Formatos Áudio

           

           

Técnicas de Compressão de Imagem Digital

            Princípios para Compressão de Imagem

            Técnicas de Compressão de baixa complexidade

                        Codificação baseada na entropia

                        Codificação run-length

                        Codificação com base em previsão

            Codificação de Transformada

                        Transformada Unitária

                        Transformada de Bloco

                        Codificação Wavelet

                        Comparação da Transformada Discreta do Coseno e as Wavelets

            Outras técnicas de codificação

                        Quantificação por Vector

                        Compressão de Imagem Fractal

            A norma de compressão de imagem JPEG

                        Modo Sequencial de Referência

                        Outros Modos JPEG

            A norma de compressão de imagem JPEG2000

            Formatos de Imagem

 

Técnicas de Compressão de Vídeo Digital

            Princípios de Compressão de Vídeo

            Vídeo Digital e Redundância da Cor

            Redução da Redundância Temporal

            Estimação de Movimento Baseada em Blocos

                        Algoritmos de Estimação de Movimentos Rápidos

            Normas de Compressão Vídeo

                        JPEG com Movimento

                        Norma de Compressão MPEG-1

                        Norma de Compressão MPEG-2

                        Norma de Compressão MPEG-4

                                    Esquema de codificação vídeo

                        Norma de Compressão H.261

                        Normas de Compressão H.263+ e H.26L

                        Comparação das normas codecs

                       

Processamento de Áudio Digital

            Técnicas de Filtragem Áudio

            Compensação  Áudio

            Melhoramento do Áudio

                        Supressão de ruído por Filtragem Digital

                        Método de subtracção espectral

            Edição de Ficheiros MIDI

            Ferramentas de Edição de Áudio Digital e MIDI

           

Processamento de Imagem e Vídeo Digitais

            Ferramentas Básicas de Processamento de Imagem

                        Mudança de tamanho

                        Cortes

            Técnicas de Melhoramento de Imagem

                        Aumento de Brilho e Contraste

                                    Reforço de constraste

                                    Compensação de Histograma

                        Aumento de Nitidez

            Vídeo Digital

                        Efeitos Especiais e Transição Gradual

                                    Limpeza (Wipe)

                                    Dissolução (Dissolve)

Aparecimento e Desaparecimento graduais de quadros (Fade In/out)

                        Segmentação de Vídeo

                                    Operações de câmera

            Software de Edição de Imagem e Vídeo

 

 

Bibliografia

 

Livro Fundamental: 

 

Multimedia Signals and Systems, Mrinal Mandal Kluwer Academic Publishers, 2003

Outros Livros:

Theoretical Foundations  of Multimedia , Robert S. Tannenbaum, University of Kentucky, A Computer Science Press Book  1998, cloth, 625 pages, >160 illustrations, CD-ROM, ISBN 0-7167-8321-5

 

Avaliação

 

 Projecto (P)                               30%   - Grupos de 2 alunos

 Trabalhos para Casa (TPC)       20%   - Individual

 Exame                                       50%