Corsi di Laurea Corsi di Laurea Magistrale Corsi di Laurea Magistrale
a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
ICT FOR INTERNET AND MULTIMEDIA - INGEGNERIA PER LE COMUNICAZIONI MULTIMEDIALI E INTERNET
Insegnamento
MULTIMEDIA CODING
INP9086818, A.A. 2019/20

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2019/20

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
ICT FOR INTERNET AND MULTIMEDIA - INGEGNERIA PER LE COMUNICAZIONI MULTIMEDIALI E INTERNET (Ord. 2019)
IN2371, ordinamento 2019/20, A.A. 2019/20
N0
porta questa
pagina con te
Curriculum CYBERSYSTEMS [002PD]
Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese MULTIMEDIA CODING
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione (DEI)
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione INGLESE
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile GIANCARLO CALVAGNO ING-INF/03

Mutuante
Codice Insegnamento Responsabile Corso di studio
INP9086818 MULTIMEDIA CODING GIANCARLO CALVAGNO IN2371

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Ingegneria delle telecomunicazioni ING-INF/03 6.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso I Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LEZIONE 6.0 48 102.0

Calendario
Inizio attività didattiche 30/09/2019
Fine attività didattiche 18/01/2020
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2019

Commissioni d'esame
Nessuna commissione d'esame definita

Syllabus
Prerequisiti: Il corso prevede conoscenze preliminari di: Analisi Matematica, Algebra Lineare, Probabilità, Variabili aleatorie e processi aleatori, Segnali e sistemi, Elaborazione numerica dei segnali, elementi di base del linguaggio di programmazione Matlab.
Conoscenze e abilita' da acquisire: L'obiettivo formativo del corso è di fornire i principi e gli strumenti per analizzare e sviluppare tecniche di compressione dati sia senza perdite (lossless) che con perdite (lossy). Nello specifico si prevede l'acquisizione delle seguenti conoscenze e abilità:
1. Acquisizione di una solida conoscenza della teoria dell'informazione.
2. Conoscenza delle principali tecniche di codifica lossless.
3. Essere in grado di applicare le tecniche di codifica lossless alla compressione reversibile di dati e segnali multimediali.
4. Conoscenza dei principi utilizzati per lo sviluppo delle tecniche di codifica lossy.
5. Saper utilizzare le tecniche di codifica lossy per la compressione con perdite di segnali audio, immagini e video.
6. Saper valutare le prestazioni limite dei metodi di compressione sia senza perdite che con perdite.
7. Conoscenza dei principali standard di codifica attualmente in uso per la compressione di segnali multimediali (audio, immagini, video).
Modalita' di esame: La valutazione delle conoscenze e delle abilità acquisite viene effettuata mediante due contributi:
1. Una prova scritta a libro chiuso in cui lo studente deve risolvere 3 problemi, atta a verificare l'acquisizione degli aspetti teorici della teoria dell'informazione e delle caratteristiche fondamentali dei vari sistemi di codifica lossless e lossy analizzati durante il corso.
2. Lo sviluppo di un progetto individuale, basato su una simulazione Matlab di un sistema per la codifica/decodifica di dati e/o segnali multimediali, da svolgere a casa, che consenta di verificare l'abilità di sviluppare/implementare in maniera autonoma un algoritmo di compressione.
Lo studente deve produrre una relazione che descriva le metodologie utilizzate per risolvere il progetto assegnato assieme ai risultati ottenuti e illustrarla mediante una breve presentazione (con l'ausilio di slides).

La prova scritta contribuisce all'50% del voto finale e il progetto contribuisce al rimanente 50% del voto finale.
Criteri di valutazione: La valutazione con cui verrà effettuata la verifica delle conoscenze e delle abilità acquisite considera:
1. La completezza e il grado di approfondimento delle conoscenze di base della teoria dell'informazione e delle varie tecniche di codifica lossless e lossy acquisite.
2. La conoscenza delle applicazioni delle tecniche di codifica lossless e lossy alla compressione delle diverse tipologie di segnali multimediali.
3. La capacità di valutare le prestazioni limite ottenibili da sistemi di compressione sia lossless che lossy.
4. L'abilità di applicare la teoria acquisita al fine di individuare gli strumenti appropriati per la progettazione e la realizzazione di sistemi di codifica/decodifica di dati e/o segnali multimediali, con attenzione anche agli aspetti pratici di implementazione.
Contenuti: Codifica senza perdite (lossless):
Elementi di teoria dell'informazione. Entropia e sue proprietà. Codifica si simboli isolati. Codici univocamente decodificabili e codici a prefisso. Codifica di Huffman. Codifica a blocchi di simboli. Primo teorema di Shannon.
Insieme tipico. Proprietà di equipartizione asintotica.
Codifica aritmetica e codifica a dizionario (Ziv-Lempel). Codifica adattiva basata su contesto.

Codifica con perdite (lossy):
Quantizzazione scalare. Quantizzatore uniforme e non uniforme.
Quantizzatore ottimo di Lloyd-Max. Quantizzazione non uniforme mediante Compressione-espansione.
Quantizzazione vettoriale. Algoritmo LBG.
Funzione rate-distortion R(D) e distortion-rate D(R). Caso gaussiano. Limite inferiore di Shannon.
Codifica predittiva. DPCM e predittore lineare ottimo. Codifica a trasformate. Trasformata di Karhunen-Loève e DCT. Codifica a sottobande. Allocazione ottima dei bit. Guadagno di codifica e valori asintotici.

Applicazioni alla compressione di segnali multimediali (audio, immagini, video):
Ridondanza dei segnali multimediali, ridondanza oggettiva e percettiva. Codifica di immagini. Codifica di segnali audio generici e di segnali vocali. Codifica di segnali video.
Aspetti fondamentali degli standard MPEG Audio (MP3), JPEG, JPEG2000, MPEG2 e H.264/AVC.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: L'insegnamento avviene mediante lezioni frontali alla lavagna, in quanto si ritiene che questa modalità di erogazione consenta di mantenere il giusto ritmo di presentazione degli argomenti e mantenga alta l'attenzione da parte degli studenti, con possibilità di interazione e coinvolgimento.
Le lezioni alla lavagna vengono integrate con la presentazione di diversi risultati di progetto e/o di simulazione mediante l'ausilio del calcolatore con visualizzazione su grande schermo.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Tutti gli argomenti del corso vengono illustrati in aula. Gli appunti delle lezioni possono essere integrati dal libro di testo e dal materiale aggiuntivo reso disponibile sulla piattaforma moodle.
Testi di riferimento:
  • K. Sayood, Introduction to data compression. Walham: Morgan Kaufmann, 2012. Cerca nel catalogo

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Lecturing
  • Files e pagine caricati online (pagine web, Moodle, ...)
  • Problemi proposti per l'approfondimento individuale.

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Moodle (files, quiz, workshop, ...)
  • Matlab

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Istruzione di qualita' Industria, innovazione e infrastrutture