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Prof. Fabiano Taguchi
[email protected]://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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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.