Spracovanie multimediálnych signálov I Ján Staš

Podobné dokumenty
ADSS2_01

Testy z CSS_2015_16

1 Portál pre odborné publikovanie ISSN Heuristický adaptívny PSD regulátor založený na miere kmitavosti Šlezárová Alexandra Elektrotechnika

Zvuk a video (Informácie okolo nás) Zvuk je pozdĺžne mechanické vlnenie, ktoré dokáže vyvolať v ľudskom uchu sluchový vnem. Frekvencia tohto vlnenia l

Štandardy na kódovanie rečových a audio signálov Ján Staš

Elektronické meracie prístroje

1 Portál pre odborné publikovanie ISSN Syntéza reči v mobilnom telefóne pomocou komprimovanej parametrickej databázy Makovínyi Pavel Informa

Prenosový kanál a jeho kapacita

Operačná analýza 2

2.5. Dotyčnica krivky, dotykový kužeľ. Nech f je krivka a nech P V (f) (t.j. m P (f) 1). Ak m P (f) = r a l je taká priamka, že I P (f, l) > r, potom

Experimentálna identifikácia nelineárneho dynamického systému pomocou

fadsgasga

III. Diferenciálny počet funkcie viac premenných (Prezentácia k prednáškam, čast B) Matematická analýza IV (ÚMV/MAN2d/10) RNDr. Lenka Halčinová, PhD.

Prezentace aplikace PowerPoint

1

Microsoft Word - Zahradnikova_DP.doc

Paralelné algoritmy, cast c. 2

Pr_06

8 Cvičenie 1.1 Dokážte, že pre ľubovoľné body X, Y, Z platí X + Y Z = Z + Y X. 1.2 Dokážte, že pre ľubovoľné body A, B, D, E, F, G afinného priestoru

PL_FMS5713_004_

VSDC Free Video Editor stručný návod na používanie Link na sťahovanie softvéru: K prog

Neineárne programovanie zimný semester 2018/19 M. Trnovská, KAMŠ, FMFI UK 1

Návod na obsluhu Ultrazvukový reflexný spínač bez IO- Link SK UGT20x UGT21x UGT50x UGT52x / / 2019

IQ Easy firmy Simco-ION Nová generácia výrobkov pre ovládanie statickej elektriny SÚHRN: Firma Simco-ION predstavuje novú generáciu výrobkov pre elimi

Súhrnné špecifikácie

Návrh rozhodnutia Európskeho parlamentu a Rady o využívaní frekvenčného pásma MHz v Únii Ing. Viliam Podhorský riaditeľ odbor elektronických k

Študijný program (Študijný odbor) Školiteľ Forma štúdia Téma Elektronické zbraňové systémy (8.4.3 Výzbroj a technika ozbrojených síl) doc. Ing. Martin

Názov zákazky č

8

MOPM -prednáška 9.

Operačná analýza 2

Pokrocilé programovanie XI - Diagonalizácia matíc

1

Matematický model činnosti sekvenčného obvodu 7 MATEMATICKÝ MODEL ČINNOSTI SEKVENČNÉHO OBVODU Konečný automat predstavuje matematický model sekvenčnéh

Didaktické testy

Externé mediálne karty Používateľská príručka

9. kapitola Maticová algebra II systém lineárnych rovníc, Frobeniova veta, Gaussova eliminačná metóda, determinanty 1. Systém lineárnych rovníc Systém

Úlohy: Inteligentné modelovanie a riadenie model MR mobilný robot s diferenciálnym kolesovým podvozkom 1. Vytvorte simulačnú schému pre snímanie tréno

SAEAUT SNMP OPC Server

9.1 MOMENTY ZOTRVACNOSTI \(KVADRATICKÉ MOMENTY\) A DEVIACNÝ MOMENT PRIEREZU

VH ELECTRONICS Tel./Fax: , Sady Cyrila a Metoda 21/ Nová Dubnica SLOVENSKÁ REPUBLIKA Výrobca:

Multifunkčné dosky pre zber dát

Úvodná prednáška z RaL

VH ELECTRONICS Tel./Fax: , Sady Cyrila a Metoda 21/ Nová Dubnica SLOVENSKÁ REPUBLIKA Výrobca:

test z informatiky - hardvér Test vytvoril Stanislav Horváth Vstupno - výstupné zariadenia Otázka č.1: Aké zariadenie je na obrázku? (1 bod) a) vstupn

Axióma výberu

1 Portál pre odborné publikovanie ISSN Fyzikálny model stroja na delenie materiálov pre výskum sieťových riadiacich systémov Murgaš Ján Elek

Dobývanie znalostí

Rapido

Výzva na predkladanie ponúk zadávanie zákazky podľa 9 ods. 9 zákona č. 25/2006 Z. z. o verejnom obstarávaní a o zmene a doplnení niektorých zákonov v

Informačná a modelová podpora pre kvantifikáciu prvkov daňovej sústavy SR

O možnosti riešenia deformácie zemského povrchu z pohladu metódy konecných prvkov konference pro studenty matematiky

fadsgasga

SLOVENSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA V BRATISLAVE Fakulta informatiky a informačných technológií STU Ústav počítačových systémov a sietí ZADANIE SEMESTRÁLNE

Microsoft Word - 06b976f06a0Matice - Uzivatelska Dokumentacia

iTENDER - výpis tendra id:

DataSheet_NOTUS-S_SK_ indd

Príspevok k modelovaniu a riadeniu robotických systémov s využitím metód umelej inteligencie

EN

Microsoft Word - DK_soty-uprava

Úvod do lineárnej algebry Monika Molnárová Prednášky 2006

Microsoft Word - ASB-12150U_ASB-15180U_SK

TechSpec_OPTIMA-LV-R_SK_ indd

ŠkVP_INF

2015 ELEKTRONICKÉ OBEHOVÉ ČERPADLÁ Našou prioritou je účinnosť

Library of Compression Algorithms

Teória pravdepodobnosti Zákony velkých císel

fadsgasga

Models of marital status and childbearing

ROZBOR ROVNOVÁŽNYCH BINÁRNYCH DIAGRAMOV (2. ČASŤ) Cieľ cvičenia Zostrojiť rovnovážne binárne diagramy podľa zadania úloh na cvičení. Teoretická časť P

Kategória školenia Online podnikanie obsahuje kurzy: Editácia a spracovanie audia a videa Kurz digitálne strihanie videa je určený pre všetkých záujem

FYZIKA I Rámcove otázky 1998

Microsoft Word - 16.kapitola.doc

SRPkapitola06_v1.docx

Regulované napájacie zdroje DC AX-3005DBL jednokanálový AX-3005DBL 3-trojkanálový

bakalarska prezentacia.key

Microsoft Word - Zaver.pisomka_januar2010.doc

Resolution

gis5 prifuk

Študijný program (Študijný odbor) Školiteľ Forma štúdia Téma Požiadavky na prijatie Výzbroj a technika ozbrojených síl (8.4.3 Výzbroj a technika ozbro

Pocítacové modelovanie - Šírenie vln v nehomogénnom prostredí - FDTD

Metódy dokazovanie v matematike 1 Základné pojmy Matematika exaktná veda vybudovaná DEDUKTÍVNE ZÁKLADNÉ POJMY základy každej matematickej teórie sú in

Digitálne technológie v každodennom živote 3. ročník akademický rok 2019/2020 Harmonogram prednášok

PowerPoint Presentation

Parsovanie MusicXML súborov Bc. Ondrej Grman Študijný program: Informačné systémy Predmet: Vyhľadávanie informácií Ak. rok: 2013/2014

Snímka 1

Informatika primárne vzdelávanie INFORMATIKA ÚVOD Vzdelávací štandard stanovuje nielen výkon a obsah, ale umožňuje aj rozvíjanie individuálnych učebný

Priebeh funkcie

prednaska

Inteligentné rozhodovacie systémy Heuristické prehľadávanie SP Október, 2018 Katedra kybernetiky

Data sheet

Snímka 1

Vostro 3300 Technický hárok s informáciami o nastavení a funkciách

Preco kocka stací? - o tom, ako sú rozdelené vlastné hodnoty laplasiánu v limite, ked sú velké

komplexné riešenia ochrany napájania Sentinel Power SPW SPT 5-10 kva LAN server dátové komunikačné núdzové registračné priemyselné elektro- centrá pok

Metrické konštrukcie elipsy Soňa Kudličková, Alžbeta Mackovová Elipsu, ako regulárnu kužeľosečku, môžeme študovať synteticky (konštrukcie bodov elipsy

Vysokoindukčné difúzory 1 / 7 BURE Stropný veľkoobjemový prívodný difúzor s duálnym nastavením Popis BURE je veľkoobjemový prívodný difúzor určený na

Zeszyty Naukowe PWSZ, Nowy Sącz 2013 Konštrukcie magických obdĺžnikov Marián Trenkler Faculty of Education, Catholic University in Ružomberok Hrabovsk

Projektovanie výrobných systémov

Prepis:

Spracovanie multimediálnych signálov I Ján Staš 20.02.2019

Základné pojmy médium v oblasti informačných a komunikačných technológií sa pojem médium vzťahuje na rôzne druhy informácií, ktoré sa spracúvavajú a prenášajú multimédiá viac než jeden druh informácie, ktorá sa má spracovávať/prenášať súčasne modalita kompaktná zložka multimediálnych dát multimediálny systém systém na spracovanie, resp. prenos multimédiálnych dát multimediálna aplikácia/služba režim multimediálneho systému, ktorým sa realizuje sprístupnenie multimédií používateľovi 1/20

Klasifikácia modalít vzhľadom na čas statické text grafika statický obraz dynamické reč/hlas audio animácie video vzhľadom na priestor jednorozmerné reč/hlas audio dvojrozmerné text grafika statický obraz viacrozmerné animácie video iné druhy modalít biologické signály EEG, EKG, EMG, a i. interaktívne systémy behaviorálne kognitívne Internet vecí distribuované výpočtové prostredie 2/20

Spracovanie multimediálnych signálov súhrn postupov, ktoré zabezpečujú úpravu ich formy s ohľadom na ich ďalšie spracovanie a prenos k vzdialenému používateľovi. Zahŕňa digitalizácia (diskretizácia) prevod analógového signálu do číslicovej podoby predspracovanie vzorkovanie (diskretizácia) kvantovanie binárne/zdrojové kódovanie kompresia odstránenie redundancie (nadbytočnosti) obsiahnutej v dátach dekorelácia zdrojových dát kvantovanie a redukcia entropie bezstratové/entropické kódovanie zapamätanie proces uloženia modality do pamäte s cieľom jej archivácie indexácia proces uloženia metainformácie o modalite s cieľom jej rýchleho vyhľadania vyhľadávanie proces výberu archivovanej modality z pamäte 3/20

Digitalizácia signálov 1/17 predspracovanie (low-pass filtering) obmedzenie maximálnej frekvencie signálu vzorkovanie (sampling) transformácia analógového signálu na postupnosť vzoriek so spojite sa meniacou amplitúdou (reverzibilný proces) kvantovanie (quantization) transformácia postupnosti vzoriek so spojite sa meniacou amplitúdou na postupnosť vzoriek s diskrétne sa meniacou amplitúdou (ireverzibilný proces) binárne/zdrojové kódovanie (binary/source encoding) priradenie kódových slov jednotlivým kvantizačným úrovniam 4/20

Digitalizácia signálov 2/17 vzorkovanie (sampling) jednorozmerných signálov analógový signál po obmedzení dolnopriepustným filtrom je vzorkovaný každých TT ss sekúnd, pričom TT ss je vzorkovacia perióda výstupom je signál diskrétny v čase, ale spojitý v amplitúde (hodnote) Shannonova-Koteľnikova/Nyquistova veta o vzorkovaní vzorkovacia frekvencia ff ss = 1/TT ss musí byť minimálne 2x väčšia než maximálna frekvencia vzorkovaného signálu ff ss = 1 TT ss 2ff mmmmmm pričom platí, čím vyššia je vzorkovacia frekvencia, tým lepšia bude rekonštukcia signálu tento proces sa nazýva aj pulzná amplitúdová modulácia (pulse amplitude modulation, skr. PAM) 5/20

Digitalizácia signálov 3/17 vzorkovanie (sampling) jednorozmerných signálov existujú 3 spôsoby vzorkovania signálu ideálne (ideal) vzorka signálu je jednotkový impulz, pričom šírka impulzu je nekonečne malá prirodzené (natural) vzorka signálu je krátky impulz s meniacou sa amplitúdou ploché (flat-top) vzorka signálu je krátky impulz s konštantnou amplitúdou 6/20

Digitalizácia signálov 4/17 efekt aliasingu ak signál vzorkujeme s rýchlosťou ff ss = 1/TT ss [vzoriek/sekundu] a ak kk je kladné alebo záporné celé číslo, je prakticky nemožné rozlíšiť dve vzorky signálu s frekvenciou ff 0 a ff 0 + kkff ss [Hz] 7/20

Digitalizácia signálov 5/17 predspracovanie dolnopriepustným filtrom (low-pass filtering) pred vzorkovaním pred vzorkovaním musíme analógový signál filtrovať dolnopriepustným filtrom, aby sme obmedzili jeho maximálnu frekvenciu, čím ovplyvníme aj vzorkovaciu frekvenciu ff ss = 1/TT ss filtráciou odstránime komponenty vyšších frekvencií, ktoré ovplyvňujú tvar signálu, čím predídeme následnému skresleniu signálu v ďalšom kroku digitalizácie signálu tento proces sa nazýva inak aj anti-aliasing (zabránenie prekrývania sa spektier signálu) 8/20

Digitalizácia signálov 6/17 vzorkovanie (sampling) dvojrozmerných signálov pri spracovaní dvojrozmerných signálov ako sú napr. statické obrazy je rozumné vzorkovať aspoň 5x jemnejšie, než je teoretická hranica daná vzorkovacou vetou výber vzorkovacej mriežky štvorce (rectangular sampling) trojuholníky (polygonal triangular sampling) šesťuholníky (hexagonal sampling) jednému vzorkovanému bodu v mriežke zodpovedá jeden obrazový prvok (pixel) 9/20

Digitalizácia signálov 7/17 rozdiel medzi šesťuholníkovou a štvorcovou mriežkou pri vzorkovaní farebných obrazov 10/20

Digitalizácia signálov 8/17 kvantovanie (quantization) proces konverzie spojitej amplitúdy vzoriek signálu do konečného počtu kvantizačných hladín, ktoré je možné kódovať konečným počtom bitov amplitúda medzi jednotlivými vzorkami signálu nadobúda nekonečne veľa hodnôt, preto sa snažíme tento nekonečný počet namapovať na konečný počet hodnôt to sa dá dosiahnuť rozdelením intervalu hodnôt medzi minimálnou a maximálnou hodnotou vzorkovaného signálu do NN úrovní s veľkosťou, pričom = (mmmmmm mmmmmm)/nn počet úrovní nn-bitového kvantizátora je potom NN = 2 nn rozlišujeme skalárne a vektorové (blokové) kvantovanie 11/20

Digitalizácia signálov 9/17 typy kvantizátorov lineárny (uniform) skalárny kvantizátor rovnomerné rozloženie kvantizačných a rozhodovacích úrovní adaptívny (adaptive) skalárny kvantizátor ako lineárny skalárny kvantizátor avšak na obmedzenom intervale hodnôt, prispôsobuje kvantizačný krok vstupnej, resp. výstupnej postupnosti hodnôt nelineárny (non-uniform) skalárny kvantizátor nerovnomerné rozloženie kvantizačných a rozhodovacích úrovní (exponenciálne narastá) nelineárny skalárny kvantizátor s kompandovaním (companding) aproximácia nelineárneho kvantizátora pomocou kompresora, lineárneho kvantizátora a expandéra vektorový (blokový) kvantizátor - každému vstupnému vektoru hodnôt v N rozmernom priestore je priradený jeden z výstupných vektorov (z tzv. kódovej knihy) 12/20

Digitalizácia signálov 10/17 lineárny vs. nelineárny skalárny kvantizátor 13/20

Digitalizácia signálov 11/17 adaptívny skalárny kvantizátor kvantizátor s doprednou (feedforward) adaptáciou kvantizátor so spätnoväzobnou (feedback) adaptáciou 14/20

Digitalizácia signálov 12/17 nelineárny skalárny kvantizátor s kompandovaním kompresia (compression) realizuje nelineárnu transformáciu vstupnej postupnosti hodnôt lineárne skalárne kvantovanie rovnomerné rozdelenie kvantizačných a rozhodovacích úrovní s optimálnym kvantizačným krokom expanzia (expansion) vykonáva transformáciu postupnosti na výstupnú postupnosť hodnôt kvantovanej 15/20

Digitalizácia signálov 13/17 nelineárny skalárny kvantizátor s kompandovaním činiteľ kompresie charakterizuje zakrivenie kompresnej charakteristiky, ktorá má logaritimický priebeh 16/20

Digitalizácia signálov 14/17 kvantovanie (quantization) dvoj- a viacrozmerných signálov (blokové) vektorové kvantovanie proces priradenia každému vstupnému vektoru hodnôt jeden z výstupných vektorov (z tzv. kódovej knihy) v N rozmernom priestore 17/20

Digitalizácia signálov 15/17 kvantizačný šum (chyba, skreslenie) rozdiel medzi aktuálnou amplitúdou a strednou hodnotou kvantizačnej úrovne so zvyšujúcim sa počtom kvantizačných úrovní sa kvantizačná chyba zmenšuje rozlišujeme granulačný šum odchýlky vstupných hodnôt premenných od hodnôt príslušných kvantizačných úrovní šum z preťaženia kvantizátora prípad, kedy hodnota vstupnej premennej prevyšuje rozsah kvantizátora, potom na jeho výstupe bude maximálna hodnota jeho rozsahu neistota kvantovania kvantizátor si nie je istý, ktorej kvantizačnej hladine priradiť hodnotu 18/20

Digitalizácia signálov 16/17 binárne/zdrojové kódovanie každej kvantizačnej úrovni je potom priradený binárny kód v prípade 3-bitového kvantizátora je potom dĺžka kódového slova 3 a počet kódových slov 2 3 = 8, obdobne v prípade 4-bitového kvantizátora je potom dĺžka kódového slova 4 a počet kódových slov 2 4 = 16 príklad formát CD audio - ff ss = 44100 HHHH, nn bb = 16 bbbbbb ak chceme zakódovať 1 minútu stereo nahrávky tak: formát PCM bude zaberať 60 ssssss 2 ccc 44100 HHHH 16 bbbbbb = 80,75 MMMM pamäte bitová rýchlosť bude 2 ccc 44100 HHHH 16 bbbbbb = 1,41 MMMMMMMM/ss 19/20

Digitalizácia signálov 17/17 princíp prevodu analógového signálu do číslicovej podoby a naopak proces sa označuje aj ako pulzná kódová modulácia (pulse code modulation) 20/20

Ďakujem za pozornosť