Portal do Livro "Tecnologias de Compressão Multimédia"

A compressão de dados é um dos factores que mais contribuiu para o grande crescimento das tecnologias da informação e da comunicação. Sem compressão, a maioria dos produtos tecnológicos de consumo e entretenimento, que são hoje banais, nunca teria chegado a existir, destacando-se, entre muitos outros, o DVD, as câmaras fotográficas digitais, os leitores de MP3, o YouTube e o streaming de vídeo, as redes sem fios e a televisão digital. De facto, as tecnologias de compressão multimédia permitem representar a informação de uma forma mais eficiente, reduzindo os grandes volumes de espaço de armazenamento que ocupa e, portanto, a largura de banda que consome para se transmitir nas redes e na Internet. Este livro tem como objectivo principal apresentar uma introdução fundamentada, clara, acessível e abran-gente aos conceitos e tecnologias relacionadas com métodos, algoritmos e normas internacionais de compressão de informação multimédia. O livro oferece as bases e os princípios que permitem compreender e realizar a implementação de algoritmos de compressão e codecs, recorrendo a quaisquer linguagens de programação, incluindo informação, exercícios e problemas.

Ao longo do livro são abordados, entre outros, os seguintes temas:

Prefácio

Quando os autores deste livro, Nuno Ribeiro e José Torres, me desafiaram para escrever umas palavras introdutórias, o convite representou simultaneamente um grande prazer e alguma preocupação. Prazer porque os conheço de longa data, primeiro como distintos alunos, depois como parceiros em projectos de investigação, amigos com provas dadas. Preocupação porque era a primeira vez que me via em tal situação.
No entanto, depois de ler o livro Tecnologias de Compressão Multimédia, a preocupação dissipou-se porque ficou fácil fazer algumas breves considerações sobre a obra já que o tema escolhido me parece particularmente feliz, dada a sua relevância e actualidade.
Os sistemas multimédia estão cada vez mais presentes no nosso dia a dia. O aparecimento e a aceitação de novas aplicações na área dos média digitais tais como os videojogos, os conteúdos interactivos sobre a web, o video on demand, produtos de software educativo de elevado impacto nas camadas mais jovens e, ainda mais recentemente, o acesso a con-teúdos através de dispositivos móveis ilustram bem a importância da multimédia.
Como resultado da relevância crescente do multimédia nas nossas vidas, e para dar res-posta à apetência do mercado, é necessário apostar cada vez mais na formação e na inves-tigação. As ofertas de formação têm-se multiplicado: muitas escolas do ensino secundário e superior criaram cursos nesta área e a procura tem acompanhado a oferta. No ensino superior, cursos de licenciatura, mestrado e doutoramento têm surgido e são muito popu-lares entre os candidatos.
Quem, como nós, está ligado à docência nesta área sente a falta de livros em Português que possam ser recomendados aos alunos e que os ajudem a penetrar nesta área nova e tão importante. Felizmente em 2004 surgiu o livro Multimédia e Tecnologias Interactivas, de Nuno Ribeiro, também da editora FCA que passou rapidamente a obra de referência na área, consulta regular de alunos e professores. Surge agora este, Tecnologias de Compres-são Multimédia, claramente um complemento fundamental da obra anterior, que cobre com a profundidade e o nível de detalhe necessário e suficiente, as técnicas de compres-são de informação sem e com perdas, nomeadamente para áudio, imagens e vídeo.
Estas técnicas resultaram do trabalho aturado e engenhoso de equipas de investigadores que trabalhando em empresas, instituições de investigação ou universidades conseguiram definir algoritmos elaborados e complexos que permitiram resolver um problema difícil: como trazer para valores aceitáveis as quantidades de informação que estão associadas aos conteúdos multimédia de modo a que estes possam ser armazenados e transmitidos sem que se gastem quantidades exorbitantes de recursos.
O livro Tecnologias de Compressão Multimédia irá ter, acreditamos, um papel no mínimo tão relevante quanto o do seu irmão mais velho e passará também a constituir leitura obrigatória para quem queira inteirar-se dos segredos dos princípios e algoritmos de com-pressão, para quem queira utilizar convenientemente as ferramentas de compressão, para quem queira desenvolver programas que os implementem as técnicas ou mesmo para quem realize investigação neste domínio.
Estão pois de parabéns os autores e a editora por terem escrito e publicado em Português uma obra que irá ser útil a um público alargado dada a multidisciplinaridade típica da multimédia. Tecnólogos, designers, professores e jornalistas, entre outros, terão a ganhar com a sua leitura, porque é importante que todos eles percebam as características e limi-tações da matéria-prima com a qual trabalham.

Público Alvo

Autores

Professor Associado da Faculdade de Ciência e Tecnologia da Universidade Fernando Pessoa (UFP). É coordenador da Área Científica de Informática, exercendo funções de direcção dos cursos de Licenciatura (1º ciclo) e Mestrado (2º ciclo) em Engenharia Informática, ramos de Sistemas de Informação e Multimédia e de Computação Móvel. É administrador das academias Microsoft IT Academy e CISCO Networking Academy da Universidade Fernando Pessoa e coordenador dos Cursos de Especialização Tecnológica em Aplicações Informáticas de Gestão (CET-AIG) e em Programação de Aplicações Web (CET-PAW). Coordena também a Pós-graduação em Gestão e Administração de Redes Windows (PG-GARW) no âmbito do projecto de educação corporativa da UFP. Lecciona unidades curriculares de Multimédia e Sistemas Interactivos, Codificação e Representação Multimédia, Sistemas Digitais e Electrónica Aplicada. É doutorado em Ciência da Computação pela Universidade de York na área das Interfaces Multimédia Inteligentes. Possui o grau de mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, especialização em Telecomunicações, e a Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, ramo de Informática e Sistemas, ambos pela Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP). Participou em projectos de I&D nacionais e internacio-nais no Centro Multimédia da Universidade do Porto (CMUP) e no Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores (INESC). Actualmente, desenvolve actividade de I&D no Centro de Estudos e Recursos Multimediáticos da Universidade Fernando Pessoa (CEREM), na área dos sistemas de e-learning baseados em tecnologias multimédia e de computação móvel, orientando doutoramentos nas áreas de m-learning e educação multimédia. Foi autor dos livros “Multimédia e Tecnologias Interactivas” da FCA (actualmente na 2ª edição) e “Informática e Competências Tecnológicas para a Sociedade da Informação” das edições UFP.

Página pessoal do Nuno Ribeiro em (http://www.cerem.ufp.pt/~nribeiro/)

Professor Auxiliar da Faculdade de Ciência e Tecnologia da Universidade Fernando Pessoa onde lecciona, actualmente, unidades curriculares nas áreas da programação, arquitectura de computadores e inteligência artificial. É doutorado em Ciência da Computação pela Universidade de Lancaster (UK) na área de pesquisa e recuperação de imagens. Possui o grau de mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, especialização em Telecomunicações, e a Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, ramo de Telecomunicações, ambos pela Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP). Tem desenvolvido investigação e participado em diversos projectos de I&D, quer nacionais quer internacionais, no Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores no Porto (INESC-Porto) e no Centro de Estudos sobre Texto Informático e Ciberliteratura da Universidade Fernando Pessoa (CETIC-UFP). No âmbito das suas actividades de investigação, tem orientado mestrados e um doutoramento nas áreas da multimédia, computação móvel e sistemas ubíquos.

Página pessoal do José Torres em (http://homepage.ufp.pt/jtorres/)

Índice

Organização da Obra

1 - Introdução à Compressão Multimédia

1.2 Modos e categorias de compressão

1.3 Técnicas de codificação de entropia

1.3.1 Técnicas de supressão de sequências repetitivas

1.3.2 Técnicas de codificação estatística

1.3.3 Técnicas baseadas em dicionários

1.4 Técnicas de codificação de fonte

1.4.1 Técnicas de codificação baseadas em transformadas

1.4.2 Técnicas de codificação diferencial ou preditiva

1.4.3 Técnicas de quantificação vectorial

1.5 Compressão e descompressão

1.5.1 Grau de compressão

1.5.2 Qualidade resultante

1.5.3 Velocidade de compressão e descompressão

1.5.4 Recursos necessários

2 - Métodos para Compressão sem Perdas

2.1 Modelo genérico da compressão sem perdas

2.2 Técnicas de comprimento variável

2.2.1 Técnica de codificação de Shannon-Fano

2.2.2 Técnica de codificação de Huffman

2.3 Codificação aritmética

2.3.1 Algoritmo da codificação aritmética

2.3.2 Algoritmo da descodificação aritmética

2.4 Codificação baseada em dicionários

2.5 Normas para compressão sem perdas

2.5.2 Norma JPEG sem perdas

2.5.4 Comparação entre normas de compressão sem perdas

3 - Compressão de Áudio Digital

3.1 Introdução à psicoacústica

3.1.1 Banda de frequências da audição humana

3.1.2 Banda de intensidades da audição humana

3.1.3 Mascaramento de frequências

3.1.4 Mascaramento temporal

3.2 Digitalização de áudio

3.2.1 Sinais analógicos e sinais digitais

3.2.2 Processo de digitalização

3.2.3 Vantagens da representação digital

3.2.4 Desvantagens da representação digital

3.3 Motivação para a compressão de áudio digital

3.3.1 Representação de áudio digital

3.3.2 Abordagens para a compressão de voz e áudio genérico

3.4 Técnicas e normas para a compressão de voz

3.4.1 Técnica ADPCM

3.4.2 Outras técnicas de compressão de voz

3.4.3 Família de normas G.72x do ITU-T

3.5 Técnicas e normas para a compressão de áudio genérico de alta-fidelidade

Tecnologias de Compressão Multimédia

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Prefácio

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