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PORTALE DELLA DIDATTICA

Elaborazione e trasmissione di informazioni multimediali

02GPJOV

A.A. 2018/19

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Informatica (Computer Engineering) - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 43.5
Esercitazioni in aula 1.5
Esercitazioni in laboratorio 15
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Masala Enrico Professore Associato ING-INF/05 43.5 1.5 15 0 9
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-INF/05 6 D - A scelta dello studente A scelta dello studente
2018/19
L'insegnamento, il cui programma è stato leggermente rivisto a partire dall'AA. 2016/2017 introducendo nuovi argomenti e attività di laboratorio, si prefigge l'obiettivo di far conoscere: * l'impatto che le tecnologie multimediali hanno sui sistemi informatici e nella società in generale; * i principali algoritmi alla base dell'elaborazione della voce, dell'audio, delle immagini e del video in forma digitale; * le principali applicazioni multimediali, con i loro vincoli, architetture, protocolli e tecniche per controllarne la qualità del servizio su reti IP. Inoltre, la trattazione è orientata a consentire allo studente di acquisire le abilità di base necessarie ad affrontare la valutazione delle scelte progettuali nell’ambito dei predetti argomenti.
The course, whose content has been updated starting from 2016/17 with the introduction of new topics and laboratory activities, is expected to provide knowledge about: * the impact that multimedia technologies have on computer systems and the society at large; * the most important algorithms for digital voice, audio, image and video processing; * the most important multimedia applications, including theirs constraints, architectures, protocols and techniques to provide quality of service over IP networks; Moreover, the presentation of the topics is oriented to allow the student to acquire the basic abilities to evaluate systems in the previous fields and perform correct design choices in those contexts.
* Conoscenza delle principali tecniche di rappresentazione digitale dei segnali voce, audio, immagini e video. * Conoscenza delle principali tecniche di trasmissione robusta dei segnali digitali trasmessi su reti a pacchetto. * Capacità di valutare i pro e i contro delle principali tecniche di codifica multimediale, permettendo di scegliere le tecniche più adatte per i diversi scenari applicativi. * Capacità di affrontare le principali questioni legate all'utilizzo di diversi formati per contenuti multimediali, scegliendo quelle più appropriate al caso in esame. * Capacità di approfondire autonomamente il funzionamento di specifiche tecniche di codifica multimediale. * Capacità di scegliere i protocolli, le architetture e le tecniche di robustezza della trasmissione più adatte per i diversi scenari applicativi, anche sulla base dell’esperienza maturata durante i laboratori.
* Knowledge of the most common techniques for digital voice, audio, images and video signal representation. * Knowledge of the most common techniques for robust transmission of digital signals over packet networks. * Ability to evaluate pros and cons of the main multimedia coding techniques, giving the student the ability to choose the most suitable techniques for the various application scenarios. * Ability to face the most important issues related to the use of various multimedia formats, by performing the most appropriate design choices in each considered case. * Ability to autonomously investigate how specific multimedia coding techniques work. * Ability to choose the most suitable protocols, architectures and techniques for robust communications suitable for the various application scenarios, also taking advantage of the experience acquired during the laboratory activities.
Conoscenze di base di teoria ed elaborazione dei segnali digitali: filtri numerici, trasformata di Fourier, analisi dei segnali nel dominio del tempo e della frequenza. Conoscenze di base di reti di calcolatori: architetture e protocolli. Conoscenze di programmazione. Per le attività di laboratorio sono richieste abilità di base nell’utilizzo del calcolatore.
Basic knowledge of digital signal processing theory: digital filters, Fourier transform, time- and frequency-domain signal analysis. Basic knowledge of computer networks: protocols and architectures. Knowledge of programming techniques. For laboratory activities, basic computer usage abilities are required.
* Introduzione sull'impatto che le tecnologie multimediali hanno sui sistemi informatici e nella società in generale (0,3 CFU) * Rappresentazione digitale di voce ed audio (1,5 CFU) Introduzione alle caratteristiche del segnale vocale Tecniche per compressione per segnali audio basati su forma d’onda (PCM) Tecniche per compressione della voce tramite l’uso di modelli parametrici e standards relativi (ITU G.xxx) Tecniche per compressione dell’audio tramite l’uso di modelli psicoacustici e standards relativi (ISO MPEG) * Rappresentazione digitali di immagini e video (2,4 CFU) Introduzione alle caratteristiche dei segnali immagine/video Tecniche per compressione di immagini e standards relativi (GIF, PNG, JPEG) Tecniche per compressione di video basate sul principio del codificatore ibrido e standards relativi (MPEG, H.26x) * Applicazioni per comunicazione multimediale (1,8 CFU) Introduzione ai requisiti delle comunicazioni multimediali Architetture e protocolli per comunicazioni multimediali in tempo reale e standards relativi (RTP, DASH, WebRTC) Tecniche per il controllo della qualità del servizio nelle comunicazioni multimediali su rete IP
* Introduction about the impact of multimedia technologies on computer systems and society at large (0,3 CFU) * Digital representation of voice and audio (1,5 CFU) Introduction to voice signal characteristics Techniques for compression of audio signals based on waveform coding (PCM) Techniques for compression of voice signals through parametric models, and related standards (ITU G.xxx) Techniques for compression of audio signals through psychoacoustic models and related standards (ISO MPEG) * Digital representation of images and video (2,4 CFU) Introduction to image/video signal characteristics Techniques for compression of image signals and related standards (GIF, PNG, JPEG) Techniques for compression of video based on the hybrid codec and related standards (MPEG, H.26x) * Main multimedia communication applications (1,8 CFU) Introduction to the constraints of multimedia communications Architectures and protocols for real-time multimedia communications and related standards (RTP, DASH, WebRTC) Techniques for quality of service in multimedia communications over IP networks
Il corso è a contenuto sia teorico sia pratico. Il corso include anche cinque attività guidate di laboratorio concernenti la codifica e la trasmissione dei dati multimediali in cui saranno sia esemplificati alcuni concetti illustrati durante le lezioni in aula sia analizzati in modo critico alcuni servizi multimediali esistenti per valutare i pro e contro delle scelte architetturali, le funzionalità e le prestazioni, con eventuali esperimenti di integrazione in piattaforme esistenti.
The course content is both theoretical and practical. The course also includes five laboratory activities that will guide the students in the understanding of some concepts presented during the lectures about coding and transmission of multimedia data, as well as in the critical analysis of existing multimedia services, evaluating pros and cons of architectural choices, features, and performance, also through integration experiments in existing platforms.
Saranno disponibili copie elettroniche integrali dei lucidi presentati in aula e degli appunti del docente realizzati durante le lezioni, oltre ad esempi di scritti di esame. Tutto il materiale didattico è scaricabile attraverso il portale della didattica. Testi per l’approfondimento: Digital Speech: Coding for Low Bit Rate Communication Systems, A. M. Kondoz, Wiley (2nd edition), 2004, ISBN: 0470870087 Speech Coding Algorithms: Foundation and Evolution of Standardized Coders, Wai C. Chu, Wiley-Interscience (1st edition) 2003, ISBN: 0471373125 Audio e multimedia, V. Lombardo, A. Valle, Apogeo, 2005, ISBN: 8850322038 MPEG Video Compression Standard, J.L. Mitchell, D.J. Legall, C.Fogg, Springer, 2003, ISBN: 0412087715 H.264 and MPEG-4 Video Compression: Video Coding for Next Generation Multimedia, I.E.G. Richardson, Wiley, 2003, ISBN: 0470848375 The H.264 Advanced Video Compression Standard, I.E.G. Richardson, Wiley, 2010, ISBN: 978-0470516928, 2nd edition RTP: Audio and Video for the Internet, Colin Perkins, Addison Wesley, 2003, ISBN: 0672322498 Multimedia Networking: From Theory to Practice, Jenq-Neng Hwang, Cambridge University Press, 2009, ISBN: 9780521882040 Next-Generation Video Coding and Streaming, Benny Bing, Wiley, 2015, ISBN: 9781118891308 Risorse elettroniche: biblioteca digitale IEEE e ACM.
The electronic version of all the slides and notes presented in the course by the teachers will be made available to all students. Examples of the exam past written tests will be available as well. All the teaching material will be made available through the Politecnico course website. Reference books for further reading: Digital Speech: Coding for Low Bit Rate Communication Systems, A. M. Kondoz, Wiley (2nd edition), 2004, ISBN: 0470870087 Speech Coding Algorithms: Foundation and Evolution of Standardized Coders, Wai C. Chu, Wiley-Interscience (1st edition) 2003, ISBN: 0471373125 Audio e multimedia, V. Lombardo, A. Valle, Apogeo, 2005, ISBN: 8850322038 MPEG Video Compression Standard, J.L. Mitchell, D.J. Legall, C.Fogg, Springer, 2003, ISBN: 0412087715 H.264 and MPEG-4 Video Compression: Video Coding for Next Generation Multimedia, I.E.G. Richardson, Wiley, 2003, ISBN: 0470848375 The H.264 Advanced Video Compression Standard, I.E.G. Richardson, Wiley, 2010, ISBN: 978-0470516928, 2nd edition RTP: Audio and Video for the Internet, Colin Perkins, Addison Wesley, 2003, ISBN: 0672322498 Multimedia Networking: From Theory to Practice, Jenq-Neng Hwang, Cambridge University Press, 2009, ISBN: 9780521882040 Next-Generation Video Coding and Streaming, Benny Bing, Wiley, 2015, ISBN: 9781118891308 Electronic resources: IEEE and ACM digital library.
Modalità di esame: prova scritta;
L'esame finale comprende uno scritto volto a valutare il grado di acquisizione delle conoscenze ed abilità attese descritte in precedenza. L’esame è solo scritto e si compone di tre parti, relative ai tre macro argomenti del corso, che hanno peso uguale sul voto finale. In ogni parte sono proposti quesiti a risposta aperta e a scelta multipla, volti ad accertare sia l’acquisizione delle relative nozioni di base e avanzate, sia la capacità di analisi critica di scenari di elaborazione e comunicazione multimediale. Il tempo a disposizione dello studente per la prova scritta è di 2 ore, senza possibilità di consultare altro che la propria memoria personale. Il voto finale è calcolato tramite somma dei punti acquisiti nelle varie parti della prova scritta. Ogni quesito a risposta aperta ha una valutazione massima che dipende dalla difficoltà del quesito stesso ed è riportata in testa al quesito. Tutti i quesiti a scelta multipla hanno la stessa valutazione massima. E' prevista una penalizzazione per errori nei quesiti a risposta multipla, esclusivamente volta ad annullare l'effetto di risposte casuali. E' possibile non rispondere a quesiti a scelta multipla, in questo caso la valutazione assegnata al quesito è pari a zero.
Exam: written test;
The final exam is a written test which evaluates at which level the expected knowledge and abilities have been acquired. The exam is only a written test. It is divided into three parts, which correspond to the three macro-areas of the course. For each part both open questions and multiple-choice questions are presented. They aim at checking that both basic and advanced notions have been acquired, as well as the ability to critically analyze potential application scenarios of processing and transmission of multimedia signals. The written exam must be solved within 2 hours, without using any aid or source of information other than the student personal memory. The final mark is computed as the sum of the points given for each part of the written test. Every open question has a maximum value which depends on the difficulty of the question itself, and it is reported at the beginning of the question. All multiple-choice questions have the same maximum value. There is a penalty for mistakes in multiple-choice questions, only to counterbalance the effect of random answers. It is possible not to answer to multiple-choice questions, in this case the mark for that question is zero.


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