דחיסה וקידוד של אותות קול ותמונה - החוג למדעי המחשב, אוניברסיטת חיפה

‫אוניברסיטת חיפה‬
‫החוג למדעי המחשב‬
‫דחיסה וקידוד של אותות קול ותמונה – חורף תשע"א‬
‫נמרוד פלג‬
‫‪[email protected]‬‬
‫טל‪( .‬בטכניון) ‪42-7472828‬‬
‫מטרת הקורס‪:‬‬
‫הכרה והבנה של שיטות ואלגוריתמים המשמשים לדחיסת מידע מסוג תמונה וקול‪.‬‬
‫דרישות קדם‪:‬‬
‫אלגברה לינארית א' ו‪-‬ב'‪ ,‬חשבון אינפיניטסימלי א' ו‪-‬ב'‬
‫מומלץ‪ :‬עיבוד תמונה‬
‫תאור הקורס‪:‬‬
‫הקורס דן בקשת רחבה של שיטות לדחיסת תמונות‪ ,‬וידאו‪ ,‬דיבור וקול‪.‬‬
‫דחיסת אותות מהסוגים הנזכרים נעשתה חשובה מאד בשנים האחרונות גם ל"צרכן הביתי" של‬
‫מולטימדיה‪ ,‬בעקבות החיבור הנפוץ לאינטרנט ולאמצעי מולטימדיה ממוחשבים אחרים‪ ,‬כגון‬
‫‪ ,DVD‬וידאו בטלפון סלולרי ועוד‪.‬‬
‫למעשה‪ ,‬כל היישומים בהם מועבר מידע אודיו‪-‬וידאו מצריכים דחיסה ברמות שונות ובעקבות‬
‫צורך זה נוצרה סדרה של תקנים בינלאומיים המותאמים לכל יישום‪.‬‬
‫כ"כ‪ ,‬מיושמות טכניקות אלו ביישומים צבאיים‪ ,‬רפואיים ומסחריים אחרים בהם נדרש עיבוד‬
‫אות בכלל (כולל דחיסה) ברמה גבוהה‪.‬‬
‫תעשיית ההיי‪-‬טק בישראל היא מן המובילות בעולם בתחומים אלו‪ ,‬והדרישה בשוק למהנדסים‬
‫ובוגרי מדעי המחשב המתמצאים בעיבוד קול ותמונה גבוהה מאד‪.‬‬
‫בקורס ישולבו לימוד תאורטי ומעשי‪ ,‬תוך שימוש בתכנת ‪ MATLAB‬וסביבות עבודה ‪SPDemo‬‬
‫ו – ‪ VCDemo‬הניתנות להורדה באתר המעבדה לעיבוד אותות ותמונות (בטכניון)‪:‬‬
‫‪http://sipl.technion.ac.il‬‬
‫משך הקורס‪ 24 :‬שעות סה"כ‪.‬‬
‫ספרי הקורס‪:‬‬
‫‪1. Techniques and Standards for Image, Video, and Audio Coding / K.R.Rao,‬‬
‫‪J.Hwang / Prentice-Hall‬‬
‫‪2. Image and Video Compression Standards : Algorithms and Architectures‬‬
‫‪/Vasudev Bhaskaran, Konstantinos Konstantinides / Kluwer Academic Pub‬‬
‫‪3. Video Codec Design, I.E.G Richardson / Wiley Pub.‬‬
‫כ"כ מומלצים‪:‬‬
‫‪Introduction to Wavelets and Wavelet Transforms. A Primer / C. Sidney‬‬
‫‪Burrus, Ramesh A. Gopinath, Haitao Guo / Prentice Hall‬‬
‫‪Video Demystified, A Handbook for the Digital Engineer. / Keith Jack /‬‬
‫‪LLH Technology Publishing‬‬
‫‪Introduction to Data Compression, Khalid Sayood, Morgan-Kaufmann Pub.‬‬
‫‪Video Codec Design - Developing Image and Video Compression Systems, I.‬‬
‫‪Richardson, Wiley 2002‬‬
‫‪Digital Processing of Speech Signal,‬‬
‫‪L.R Rabiner, R.W. Schafer / Prentice-Hall‬‬
‫‪Speech Coding Algorithms,‬‬
‫‪Wai C. Chu, Wiley‬‬
‫במהלך הקורס יינתן חומר קריאה ספציפי‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫מבנה ההרצאות‪:‬‬
‫ההרצאות יינתנו במצגת ‪ ,Power-Point‬ונמצאות באתר הקורס כקבצי ‪.pdf‬‬
‫כל סטודנט יכול להדפיס את השקפים לפני כל הרצאה (מהאתר)‪.‬‬
‫כ"כ יינתנו באתר חומרי קריאה‪ ,‬תרגילים וכדומה‪.‬‬
‫פרוט נושאי הקורס בדף האחרון בקובץ זה‪.‬‬
‫תרגילי בית‪:‬‬
‫במהלך הקורס יינתנו מספר תרגילי בית‪ ,‬חלקם חובה וחלקם רשות‪ .‬תרגילי הבית‬
‫יוגשו בבודדים או בזוגות (ולא יותר מזוג) בהתאם להנחיות לגבי כל תרגיל‪.‬‬
‫קביעת הציון‪:‬‬
‫‪ 08%‬בחינה סופית‬
‫‪ 08%‬תרגילי בית‬
‫כאשר ציון הבחינה הסופית נמוך מ‪ ,08 -‬הציון הסופי יהיה שווה לציון הבחינה‪.‬‬
‫יש להירשם לרשימת קשר ע"י משלוח דוא"ל‬
‫(לכתובת‪ )[email protected] :‬עם כותרת‪:‬‬
‫‪compression course 2010‬‬
‫סטודנטים לתואר שני מתבקשים לציין זאת‬
‫ע"י תוספת המילה‪( Graduate :‬אין למלא תוכן בגוף הדוא"ל !)‬
‫סילבוס‪( :‬כל שקפי ההרצאות נמצאים באתר‪)http://cs.haifa.ac.il/~nimrod :‬‬
‫‪ .1‬דחיסת דיבור וקול‪:‬‬
‫ דיבור וקול‪ :‬הכרת מערכת הדיבור ומערכת השמיעה‬‫ מקודדי דיבור‬‫ מקודדי צורת גל‬‫ ‪ :Vocoders‬מקודד מבוסס מודל ‪LPC‬‬‫‬‫‪ .0‬מבוא לתמונות‪ ,‬עיבוד תמונות ודחיסת תמונה‬
‫ עקרונות (כולל הכרת מערכת הראיה וראיית צבע)‬‫ התמרת ‪ DCT‬ורקע מתמטי נדרש להכרת מרחב התדר‬‫ תקן דחיסת תמונות ‪JPEG‬‬‫ קידוד ללא עוות‬‫ דוגמאות מימוש (כולל חמרה) ושיפורים אפשריים‬‫ שיטות נוספות‪ ,‬כולל (חלק מהנושאים הבאים‪ ,‬בתלות בזמן(‬‫ דחיסת ‪(G.3/4, JBIG) FAX‬‬‫ דחיסת לפי פירמידה לפלסיאנית‬‫ שיטות מורפולוגיות‬‫ שיטות מבוססות פרקטלים‬‫ שיטות מבוססות גלונים )‪(Wavelets‬‬‫‪ .3‬דחיסת וידאו‬
‫ עקרונות וידאו אנלוגי ודיגיטלי‬‫ שיטות לדחיסת תמונות רצף‬‫ תמונות ‪Inter / Intra‬‬‫ שיערות וקיזוז תנועה‬‫ שיטות לשיערוך תנועה וקריטריוני החלטה‬‫ תקנים לדחיסת תמונות רצף‬‫ דחיסה למטרת שיחת‪-‬חוזי )‪H.261 : (Video Cnference‬‬‫ דחיסה למטרת טלפון‪-‬חוזי )‪H.263 : (Video Phone‬‬‫ דחיסה למטרת אחסון ב‪MPEG-1 : CD-ROM -‬‬‫ דחיסה למטרת שידור )‪MPEG-2 :(Broadcasting‬‬‫ שיטות לתיקון שגיאות בוידאו דחוס‬‫ שיטות לעיבוד תמונה ווידאו במישור הדחיסה‬‫ דחיסה מבוססת אוביקטים‪MPEG-4 :‬‬‫‪ -‬דחיסת וידאו מתקדמת‪MPEG-4 AVC / H.264 :‬‬
‫‪3‬ש'‬
‫‪3‬ש'‬
‫‪3‬ש'‬
‫‪4‬ש'‬
‫‪4‬ש'‬
‫‪2‬ש'‬
‫‪4‬ש'‬
‫‪4‬ש'‬
‫‪2‬ש'‬
‫‪3‬ש'‬
‫‪4‬ש'‬
‫‪4‬ש'‬
‫‪2‬ש'‬
‫‪4‬ש'‬
‫‪4‬ש'‬
‫‪4‬ש'‬
‫‪3‬ש'‬
‫הנושאים והזמנים ניתנים לשינוי בהתאם להתקדמות מהלך הקורס‬