ELEMENTOS MULTIMÍDIA Compressão de dados. Prof. Fabiano Taguchi 06/11/2014.

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1 Prof. Fabiano Taguchi (66) ELEMENTOS MULTIMÍDIA Compressão de dados 1

2 Codificar um conjunto de informação de forma que o código gerado seja menor que o fonte. Armazenamento; Apresentação em tempo real; Ajusteparausodelarguradebanda. 80 MB em disco seria possível: 8 minutos de som stereo; 3,5 segundos de vídeo de qualidade TV. 2

3 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 3

4 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. 4

5 Redundância de dados; Amostras não são inteiramente diferentes. Valores vizinhos são correlacionados. Percepção humana. Algumas perdas em erros de áudio e vídeo não são percebidos. Em uma imagem intensidade é mais perceptível do que uma cor. Técnicas de remoção de silêncio; Codificação predictiva. 5

6 Qual a largura de banda necessária para transmitir um áudio codificado a uma frequência de amostragemde44.1khzcom16bitsporamostras stereo? 44100X16X2= bitsporsegundo Emumamúsicade3minutos 180X = bitsou30mb Redundância espacial; Codificação predictiva. 6

7 Redundância temporal; Codificação predictiva. 7

8 8

9 Utilizadas para compressão de documentos, onde não se pode perder informações, pois exploram apenas as estatísticas dos dados. Esta taxa é normalmente baixa. Dado original UHHHHHHIMMG1223 Dado comprimido: U!6HIMMG1223 allistoo well. Exemplos: codificação de Huffman e Run-lenght. 9

10 Utilizadas para compressão de áudio, vídeo e imagens, onde erros são toleráveis pela percepção humana. TAXA DE COMPRESSÃO Tamanho original / Tamanho após compressão SNR Sinal / Ruídos VELOCIDADE DE COMPRESSÃO Importante para aplicações em tempo real. 10

11 Também chamada de codificação RUN-LENGTH Método aplicado em formatos como: PCX, BMP e no Photoshop. Exemplo: UHHHHHHIMMG1223 Exemplo: U!6HIMMG

12 Exemplo: U!HIIIIID Exemplo: U!!H!5ID Exemplo: UFYUGDUFHUFHUFHUFHUFHBFD Exemplo: UFYUGD!5UFH$BFD Compacte a sequencia de bits representada: a) b) 3658!734!758764!5278!77!74231 c) d) 5!6432$!78!567$!42!528$ e) 5!6432$!78!567$!52!482$ 12

13 Consiste em atribuir menos bits a símbolos que aparecem com mais frequência e mais bits a símbolos que aparecem com menos frequência em um código. Suponhamos que em um arquivo de 1000 caractereshajarepresentaçõesde:e,t,xez. Probabilidade E = 0.8 T = 0.16 X = 0.02 Z =

14 1000 * (1* * * *0.02) = 1240 bits Fatordecompressãonãoétãoalto; Nem todos os símbolos tem uma representação codificada, apenas os que aparecem mais vezes; Técnica essencial quando um número de caracteres é muito grande, porém, apenas alguns deles com uma alta probabilidade de ocorrência. 14

15 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 de codebook, e indique qual o tamanho do arquivo com e sem compressão. Está técnica explora a redundância dos dados, baseada na construção de um dicionário de símbolos a partir do fluxo de entrada. GIF, ZIP, RAR são extensões que fazem o uso desta compressão. 15

16 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% 16

17 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? 17

18 COMPRESSÃO DE ÁUDIO Reduz a representação da informação através da eliminação de amostras vizinhas relacionadas; Supressão de silêncio e de falas redundantes, em uma fala temos: 22% componentes essenciais para comunicação, outros 22% são falas repetitivas e 56%sãopausasentreafala. COMPRESSÃO DE VÍDEO E IMAGENS As técnicas de compressão são baseadas na alta redundância das imagens e dos vídeos. - Redundância temporal Vídeo; - Redundância espacial Imagens. 18

19 Técnica de truncagem; DPCM; Preenchimento condicional; Redundância temporal; Redundância espacial. 19