06/11/2014

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Prof. Fabiano Taguchi

fabianotaguchi@gmail.comhttp://fabianotaguchi.wordpress.com

(66) 9953-7642

ELEMENTOS MULTIMÍDIACompressão de dados

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Codificar um conjunto de informação deforma que o código gerado seja menor que ofonte.

• Armazenamento;

• Apresentação em tempo real;

• Ajuste para uso de largura de banda.

80 MB em disco seria possível:

• 8 minutos de som stereo;

• 3,5 segundos de vídeo de qualidade TV.

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80 MB em um CD seria possível:

• 72 minutos de música;

• 30 segundos de vídeo de qualidade TV.

Uma aplicação multimídia típica em média possui:

• 30 minutos de vídeo – 50GB;

• 2000 imagens – 15 GB;

• 40 minutos de som stereo – 0,4 GB.

65,4 GB no total para armazenamento

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E apresentar uma aplicação de 65,4 GB em tempo real, como seria?

Para que uma aplicação dessa fosse executada em tempo real seria necessário uma taxa de 30 MB/s.

• Som stereo – Taxa de 1,4 MB/s;

• Vídeo – Taxa de 160 MB/s.

Técnicas podem comprimir uma imagem em razão de 10:1 a 50:1 quando imagem e de até 2000:1

quando vídeo.

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Redundância de dados;Amostras não são inteiramente diferentes.

Valores vizinhos são correlacionados.

Percepção humana.Algumas perdas em erros de áudio e vídeo não sãopercebidos. Em uma imagem intensidade é maisperceptível do que uma cor.

Técnicas de remoção de silêncio;Codificação predictiva.

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Qual a largura de banda necessária para transmitirum áudio codificado a uma frequência deamostragem de 44.1 Khz com 16 bits por amostrasstereo?

44100 X 16 X 2 = 1.411.200 bits por segundo

Em uma música de 3 minutos

180 X 1.411.200 = 254.016.000 bits ou 30 MB

Redundância espacial;Codificação predictiva.

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Redundância temporal;Codificação predictiva.

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Utilizadas para compressão dedocumentos, onde não se pode perderinformações, pois exploram apenas asestatísticas dos dados. Esta taxa énormalmente baixa.

Dado original UHHHHHHIMMG1223Dado comprimido: U!6HIMMG1223

all is too well. a@2l is t@2o we@2l.

Exemplos: codificação de Huffman e Run-lenght.

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Utilizadas para compressão de áudio,vídeo e imagens, onde erros são toleráveispela percepção humana.

TAXA DE COMPRESSÃOTamanho original / Tamanho após compressão

SNRSinal / Ruídos

VELOCIDADE DE COMPRESSÃOImportante para aplicações em tempo real.

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Também chamada de codificação RUN-LENGTH

Método aplicado em formatos como: PCX, BMP eno Photoshop.

Exemplo: UHHHHHHIMMG1223

Exemplo: U!6HIMMG1223

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Exemplo: U!HIIIIID

Exemplo: U!!H!5ID

Exemplo: UFYUGDUFHUFHUFHUFHUFHBFD

Exemplo: UFYUGD!5UFH$BFD

Compacte a sequencia de bits representada:

a) 36583333333455555558764222227877777774444444231

b) 3658!734!758764!5278!77!74231

c) 54324324324324324328888888676767676722222828282828

d) 5!6432$!78!567$!42!528$

e) 5!6432$!78!567$!52!482$

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Consiste em atribuir menos bits a símbolos queaparecem com mais frequência e mais bits asímbolos que aparecem com menos frequênciaem um código.

Suponhamos que em um arquivo de 1000caracteres haja representações de: e, t, x e z.

ProbabilidadeE = 0.8

T = 0.16

X = 0.02

Z = 0.02

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1000 * (1*0.8 + 2*0.16 + 3*0.02 + 3*0.02) = 1240 bits

• Fator de compressão não é tão alto;

• Nem todos os símbolos tem uma representaçãocodificada, apenas os que aparecem mais vezes;

• Técnica essencial quando um número decaracteres é muito grande, porém, apenasalguns deles com uma alta probabilidade deocorrência.

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Suponha um arquivo com 5000 caracteres: a, b, c, d.As probabilidades são de:

A = 0.7

B = 0.20

C = 0.07

D = 0.03

Demostre a árvore de distribuição, a tabela decodebook, e indique qual o tamanho do arquivo come sem compressão.

Está técnica explora a redundância dos dados,baseada na construção de um dicionário desímbolos a partir do fluxo de entrada.

GIF, ZIP, RAR são extensões que fazem o uso destacompressão.

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Cadeia de caracteres: ABACABA

TABELA DE CÓDIGOS#0 = A

#1 = B

#2 = C

#3 = AB ABACABA = #0BACABA

#4 = BA ABACABA = #0#1ACABA

#5 = AC ABACABA = #0#1#0CABA

#6 = CA ABACABA = #0#1#0#2ABA

#7 = ABA ABACABA = #0#1#0#2#3#0

ABACABA

Caracteres: 7

Representando 2 bits por caracteres: 14 bits

Compressão

Caracteres: 6

Representando 2 bits por caractere: 12 bits

Taxa de compressão: 10%

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Faça a compactação LZ para a cadeia de caracteres abaixo:

ABACBAAAABABABAAAAAC

Usando 2 bits para representação, temos:

Tamanho original em bits?

Qual a taxa de compressão?

Tamanho compactado em bits com LZ?

Tamanho compactado em RLE?

Tamanho compactado em Huffman?

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COMPRESSÃO DE ÁUDIO

Reduz a representação da informação através daeliminação de amostras vizinhas relacionadas;

Supressão de silêncio e de falas redundantes, emuma fala temos: 22% componentes essenciais paracomunicação, outros 22% são falas repetitivas e56% são pausas entre a fala.

COMPRESSÃO DE VÍDEO E IMAGENS

As técnicas de compressão são baseadas na altaredundância das imagens e dos vídeos.

- Redundância temporal – Vídeo;

- Redundância espacial – Imagens.

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• Técnica de truncagem;

• DPCM;

• Preenchimento condicional;

• Redundância temporal;

• Redundância espacial.