Progam wykładu

  • Wprowadzenie: przegląd i charakterystyka różnego typu danych wykorzystywanych do przekazu informacji, form ich reprezentowania (formaty, protokoły) w systemach informatycznych (głównie pliki tekstowe i graficzne, dźwięk, obrazy naturalne, medyczne, czarno-białe, wideo); podstawowe pojęcia z dziedziny kompresji, kierunki rozwoju nowoczesnych metod kompresji (2h)
  • Podstawy teorii informacji: definicje informacji, pojęcia nadmiarowości, kanału przekazu informacji, modele źródeł informacji (m.in. źródła Markowa), miary ilości informacji, twierdzenia o kodowaniu źródeł, reguły i ograniczenia efektywnego kodowania danych, kody jednoznacznie dekodowalne, praktyczne wykorzystanie modeli teoretycznych - kody optymalne, (3h)
  • Podstawowe metody kodowania odwracalnego: schematy ogólne i paradygmaty bezstratnych metod kompresji, kodery długości sekwencji, Shannona-Fano, Huffmana (statyczny i dynamiczny), Golomba, przekształcenia BWT i adaptacyjne modele kontekstowe (3h)
  • Efektywne metody bezstratnej kompresji danych: kodowanie arytmetyczne (m.in. szybkie kodeki binarne typu BAC i FBAC), słownikowe (m.in. przegląd archiwizerów rodziny ZIP), metody predykcyjne (wstecz, wprzód, DPCM, nieliniowe,), analiza porównawcza skuteczności znanych narzędzi kompresji dla różnego typu danych, przegląd dostępnych bibliotek (m.in. ZLIB, BZIP2, QccPack) (6h)
  • Wybrane standardy odwracalnej kompresji obrazów: predykcja 2-D (adaptacyjne modele przełączane, HINT, kilkuetapowe), modelowanie i kwantyzacja kontekstu (CALIC, JPEG-LS), standardy GIF, PNG, JPEG-LS, JBIG (2h)
  • Podstawy metod selekcji informacji: teoria zniekształceń źródeł informacji, optymalizacja R-D, średnia informacja wzajemna, metody kwantyzacji, kryteria i metody oceny jakości rekonstrukcji danych, podstawowe cechy skutecznych algorytmów kompresji - elastyczność, interakcja, skalowalność, hierarchia informacji, zagnieżdżanie kodu, sterowana średnia bitowa (2h)
  • Metody kompresji nieodwracalnej: stratna predykcja (JPEG-LS), BTC, wektorowa kwantyzacja, kodowanie transformacyjne z DCT (standard JPEG), modyfikacje JPEG-XR, WebP, z analizą wielorozdzielczą (EZW, JPEG2000), kompresja map bitowych (JBIG), zasady kodowania dźwięku (AAC), kodowanie wideo (MPEG-2, AVC) (7h)
  • Optymalizacja kodeka obrazów: zalety falkowej metody SPIHT, rozszerzenia standardu JPEG2000 (do transmisji bezprzewodowej, kompresji danych przestrzennych, sekwencji obrazów, zabezpieczenia danych), najnowsze koncepcje zaawansowanych koderów obrazów (AIC) (3h)
  • Przykłady zastosowań multimedialnych: archiwizacja z kompresją i indeksowaniem, interakcyjne protokoły transmisji obrazów (JPIP) oraz progresja i skalowanie informacji do celów telekonsultacji (2h).

Literatura

  1. A. Przelaskowski, "Kompresja danych: podstawy, metody bezstratne, kodery obrazów", Wydawnictwo BTC, str. 258, 2005.
  2. K. Sayood, "Kompresja danych. Wprowadzenie", READ ME, 2002.
  3. W. Skarbek, "Metody reprezentacji obrazów cyfrowych", Akademicka Oficyna Wydawnicza PLJ, W-wa 1993.
  4. W. Skarbek (red.), "Multimedia. Algorytmy i standardy kompresji", Akademicka Oficyna Wydawnicza PLJ, W-wa 1998.
  5. A. Drozdek, "Wprowadzenie do kompresji danych", WNT, 1999.
  6. M. Domanski, "Obraz cyfrowy", WKiL, 2010.
  7. D. Salomon, "A concise introduction to data compression", Springer, 2008.
  8. M. Nelson, "The Data Compression Book", M&T Books, 1991.
  9. Y. Q. Shi, H. Sun, "Image and Video Compression for Multimedia Engineering. Fundamentals, Algorithms, and Standards", CRC Press, 2008.
  10. A. Przelaskowski, "Falkowe metody kompresji danych obrazowych", Prace Naukowe - Elektronika, z. 138, Oficyna Wydawnicza PW, 2002.
  11. I.E.Richardson, The H.264 Advanced Video Compression Standard, Wiley 2010
  12. M. Jakubowski, G. Pastuszak, "Block-based motion estimation algorithms – a survey", OPTO-ELECTRONICS REVIEW 21(1), 86–102
  13. W. Skarbek, Kodowanie binarne, Politechnika Warszawska, 2004 (podręcznik elektroniczny - link)

Materiały pomocnicze do wykładu dostępne są w systemie Studia