ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ, ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ



Σχετικά έγγραφα
Συστήµατα Πολυµέσων Ενδιάµεση Εξέταση: Οκτώβριος 2004

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ,

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ, ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ, ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Συστήματα Πολυμέσων. Ενότητα 2: Εισαγωγικά θέματα Ψηφιοποίησης. Θρασύβουλος Γ. Τσιάτσος Τμήμα Πληροφορικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα 3: Ψηφιοποίηση της Πληροφορίας. Νικολάου Σπύρος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Ακαδηµαϊκό Έτος , Χειµερινό Εξάµηνο ιδάσκων Καθ.: Νίκος Τσαπατσούλης

Διαδικασία Ψηφιοποίησης (1/2)

Ήχος και φωνή. Τεχνολογία Πολυµέσων 04-1

Συστήµατα και Αλγόριθµοι Πολυµέσων

Ακαδηµαϊκό Έτος , Χειµερινό Εξάµηνο ιδάσκων Καθ.: Νίκος Τσαπατσούλης

Ακαδηµαϊκό Έτος , Χειµερινό Εξάµηνο ιδάσκων Καθ.: Νίκος Τσαπατσούλης

Περιεχόµενα. ΕΠΛ 422: Συστήµατα Πολυµέσων. Μέθοδοι συµπίεσης ηχητικών. Βιβλιογραφία. Κωδικοποίηση µε βάση την αντίληψη.

Ψηφιακή Αναπαράσταση Σήματος: Δειγματοληψία, Κβαντισμός και Κωδικοποίηση

Ήχος. Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 04-1

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

Συμπίεση Δεδομένων

Περιεχόµενα. ΕΠΛ 422: Συστήµατα Πολυµέσων. Γιατί Συµπίεση; Βιβλιογραφία

Περιεχόµενα. ΕΠΛ 422: Συστήµατα Πολυµέσων. Βιβλιογραφία. Κατηγορίες τεχνικών συµπίεσης. Τεχνικές Συµπίεσης

Ημιτονοειδή σήματα Σ.Χ.

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα # 4: Ήχος Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής

Μάθημα 7 ο. Συμπίεση Εικόνας ΤΜΗΥΠ / ΕΕΣΤ 1

Ασκήσεις C B (2) SNR 10log( SNR) 10log(31) 14.91dB ΑΣΚΗΣΗ 1

Ψηφιακή Επεξεργασία και Ανάλυση Εικόνας Ενότητα 6 η : Συμπίεση Εικόνας. Καθ. Κωνσταντίνος Μπερμπερίδης Πολυτεχνική Σχολή Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Ακαδηµαϊκό Έτος , Χειµερινό Εξάµηνο ιδάσκων Καθ.: Νίκος Τσαπατσούλης

Περιεχόµενα ΕΠΛ 422: στα Συστήµατα Πολυµέσων. Βιβλιογραφία. ειγµατοληψία. ηµιουργία ψηφιακής µορφής πληροφορίας στα Συστήµατα Πολυµέσων

Συμπίεση Πολυμεσικών Δεδομένων

Συµπίεση Ήχου µεβάσητην Αντίληψη: Τα πρότυπα συµπίεσης MPEG-1 layer I, layer II, layer III

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Αρχές κωδικοποίησης. Τεχνολογία Πολυµέσων 08-1

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ, ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Ψηφιακή Επεξεργασία Σηµμάτων

Τηλεπικοινωνίες. Ενότητα 5: Ψηφιακή Μετάδοση Αναλογικών Σημάτων. Μιχάλας Άγγελος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Επεξεργασία Πολυµέσων. Δρ. Μαρία Κοζύρη Π.Μ.Σ. «Εφαρµοσµένη Πληροφορική» Τµήµα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας

Τεχνικές Συµπίεσης Βίντεο. Δρ. Μαρία Κοζύρη Τµήµα Πληροφορικής Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ,

Συµπίεση δεδοµένων: Εισαγωγή, Κατηγορίες τεχνικών συµπίεσης, Ανάλυση βασικών τεχνικών συµπίεσης

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Επεξεργασία Χαρτογραφικής Εικόνας

Αρχές κωδικοποίησης. Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 08-1

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία ιάλεξη 18

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Συµπίεση Εικόνας: Το πρότυπο JPEG

Παλμοκωδική Διαμόρφωση. Pulse Code Modulation (PCM)

Θεωρία Πληροφορίας. Διάλεξη 4: Διακριτή πηγή πληροφορίας χωρίς μνήμη. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Κωδικοποίηση ήχου. Κωδικοποίηση καναλιού φωνής Κωδικοποίηση πηγής φωνής Αντιληπτική κωδικοποίηση Κωδικοποίηση ήχου MPEG

19/3/2007 Πολυµέσα και Συµπίεση εδοµένων

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ, ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Ανάκτηση Πληροφορίας

Συστήματα Πολυμέσων. Ενότητα 3: Εισαγωγικά θέματα Συμπίεσης. Θρασύβουλος Γ. Τσιάτσος Τμήμα Πληροφορικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας

ιαφορική εντροπία Σεραφείµ Καραµπογιάς

Αναλογικά & Ψηφιακά Κυκλώματα ιαφάνειες Μαθήματος ρ. Μηχ. Μαραβελάκης Εμ.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΕΜΠΤΟ ΘΕΩΡΙΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ

Συµπίεση Ψηφιακών Εικόνων:

Ευρυζωνικά δίκτυα (2) Αγγελική Αλεξίου

Περιεχόµενα. ΕΠΛ 422: Συστήµατα Πολυµέσων. Βιβλιογραφία. Εισαγωγή. Συµπίεση εικόνων: Το πρότυπο JPEG. Εισαγωγή. Ευθύς µετασχηµατισµός DCT

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία

Παλμοκωδική Διαμόρφωση. Pulse Code Modulation (PCM)

Διάλεξη 3. Δειγματοληψία και Ανακατασκευή Σημάτων. Δειγματοληψία και Ανακατασκευή Σημάτων. (Κεφ & 4.6,4.8)

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Δεύτερη Σειρά Ασκήσεων

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΕΙΚΟΝΑΣ. Ενότητα 4: Δειγματοληψία και Κβάντιση Εικόνας

3. ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΣΥΜΠΙΕΣΗΣ ΠΟΛΥΜΕΣΩΝ

Τεράστιες ανάγκες σε αποθηκευτικό χώρο

Μετάδοση σήματος PCM

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα # 8: Αρχές κωδικοποίησης Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής

Υπολογιστικά συστήµατα: ψηφιακά µέσα

Συµπίεση Ψηφιακών Εικόνων: Συµπίεση µε Απώλειες. Πρότυπα Συµπίεσης Εικόνων

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

ΕΙΣ. ΣΥΣΤ. ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ /2/ :09:46 µµ

Συμπίεση Δεδομένων

ΒΕΣ 04: Συµπίεση και Μετάδοση Πολυµέσων. Περιεχόµενα. Βιβλιογραφία. Εικόνες και Πολυµεσικές Εφαρµογές. Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας.

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Τμήμα Φυσικής Εισαγωγή στα Συστήματα Τηλεπικοινωνιών Συστήματα Παλμοκωδικής Διαμόρφωσης

Συµπίεση Δεδοµένων: Συµπίεση Ψηφιακού Βίντεο

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Ψηφιακή Μετάδοση Αναλογικών Σηµάτων

Κωδικοποίηση ήχου. Σύστημα ακοής MP3 / MP4 Κωδικοποίηση φωνής

ΘΕΩΡΙΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ. Κεφάλαιο 3 : Πηγές Πληροφορίας Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Κωδικοποίηση βίντεο (H.261 / DVI)

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας

ΒΕΣ 04: Συµπίεση και Μετάδοση Πολυµέσων. Περιεχόµενα. Βιβλιογραφία. Συµπίεση εικόνων: Το πρότυπο JPEG. Εισαγωγή. Ευθύς µετασχηµατισµός DCT

ΕΕ728 Προχωρηµένα Θέµατα Θεωρίας Πληροφορίας 4η διάλεξη (4η έκδοση, 11/3/2013)

EΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΗΜΑΤΩΝ. Μετατροπείς A/D-Διαµόρφωση Δ Μετατροπείς Σ-Δ

Συστήµατα και Αλγόριθµοι Πολυµέσων

Εισαγωγή. Λύση: Λύση:

Πληροφορική Ι. Μάθημα 9 ο Συμπίεση δεδομένων. Τμήμα Χρηματοοικονομικής & Ελεγκτικής ΤΕΙ Ηπείρου Παράρτημα Πρέβεζας. Δρ.

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

ΛΥΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗΣ ΠΕΡΙΟ ΟΥ ΙΟΥΝΙΟΥ 2004., η οποία όµως µπορεί να γραφεί µε την παρακάτω µορφή: 1 e

Συστήματα Επικοινωνιών

Ραδιοτηλεοπτικά Συστήματα Ενότητα 3: Θεωρία Ψηφιοποίησης

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα 4: Συμπίεση Δεδομένων. Νικολάου Σπύρος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Συστήματα Πολυμέσων. Ενότητα 11: Χαρακτηριστικά Ψηφιακού Ήχου. Θρασύβουλος Γ. Τσιάτσος Τμήμα Πληροφορικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες

Transcript:

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ, ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΕΠΛ 4: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΟΛΥΜΕΣΩΝ Θεωρητικές Ασκήσεις (# ): ειγµατοληψία, κβαντοποίηση και συµπίεση σηµάτων. Στην τηλεφωνία θεωρείται ότι το ουσιαστικό περιεχόµενο της ανθρώπινης οµιλίας µπορεί να αποδοθεί χωρίς σφάλµατα µε την µετάδοση συχνοτήτων έως 3.4kHz. Κατά συνέπεια στα συστήµατα ISDN όπου η οµιλία µεταδίδεται σε ψηφιοποιηµένη µορφή χρησιµοποιούνται αντιαναδιπλωτικά φίλτρα µε συχνότητα αποκοπής (cut-off frequency) f c=3.4khz. Επειδή τα φίλτρα αυτά δεν µπορούν να είναι τέλεια χρησιµοποιείται συχνότητα δειγµατοληψίας µεγαλύτερη από αυτή που υποδεικνύει το θεώρηµα Shannon (f s *f max, εδώ f max = f c ) και συγκεκριµένα f s = 8 khz ώστε να αποφεύγονται φαινόµενα αναδίπλωσης. Κάθε δείγµα κωδικοποιείται µε 8 bits σύµφωνα µε τον Νόµο κβαντοποίησης σε 3 τοµείς. (a) Να υπολογίσετε το ρυθµό µετάδοσης δεδοµένων (bit rate) για κάθε κανάλι οµιλίας (b) Να υπολογίσετε το ρυθµό µετάδοσης δεδοµένων µιας γραµµής ISDN η οποία περιλαµβάνει κανάλια οµιλίας (c) Να υπολογίσετε την απαιτούµενη µνήµη σε (bytes) για την αποθήκευση λεπτών ψηφιοποιηµένης οµιλίας. (a) Bitrate = Ρυθµός ειγµατοληψίας x bits/δείγµα = 8000 δείγµατα / sec x 8 bit /δείγµα = 64 000 bits /sec = 64 kbps (ανά κανάλι) (b) ISDN γραµµή = κανάλια => x 64 kbps = 8kbps (c) Απαιτούµενη µνήµη = 64 000 bits / sec * 0 sec = 7680000 bits = 960000 bytes = 937,5 Kbytes ( Kbyte = 04 bytes). Η ηλεκτρική µορφή ενός σήµατος οµιλίας έχει µέγιστη τιµή Vmax = 70mV και ελάχιστη V = 0 mv. Το σήµα δειγµατοληπτείται µε συχνότητα f s =,05 khz και τα δείγµατα κωδικοποιούνται µε: (α) 4 bits / δείγµα, (β) 6 bits / δείγµα, (γ) 8 bits / δείγµα, (δ) bits / δείγµα, (δ) 6 bits / δείγµα. (i) Για τις περιπτώσεις (α)-(ε) να υπολογίσετε το bit rate και να κατασκευάσετε τη γραφική παράσταση του bit rate ως συνάρτηση του αριθµού των bits που χρησιµοποιούνται για την κωδικοποίηση ( bitrate=f(n) ). (ii) Για τις περιπτώσεις (α)-(ε) να υπολογίσετε το µέγιστο σφάλµα κβαντισµού (e max) και να κατασκευάσετε τη γραφική παράσταση του e max ως συνάρτηση του αριθµού των bits που χρησιµοποιούνται για την κωδικοποίηση (e max = f(n)). Θεωρείστε γραµµική κβάντιση. (iii) Για τις περιπτώσεις (α)-(ε) να υπολογίσετε τον ελάχιστο σηµατοθορυβικό λόγο σε db, ο οποίος δίνεται από τη σχέση :

V SNR = 0log 0 emax και να κατασκευάσετε τη γραφική παράσταση του SNR ως συνάρτηση του αριθµού των bits που χρησιµοποιούνται για την κωδικοποίηση (SNR = f(n)). (i). (a) 4400 bps, (b) 6650 bps, (c) 8800 bps, (d) 300 bps, (e) 76400 bps 80 bitrate = f (coding bits) 60 40 bitrate (kbps) => 0 00 80 60 40 0 (ii). e (a) max e = 0 0 4 6 8 0 4 6 8 coding bits => V V max n q Vmax V = = n+ ( 70 0) max = = = n+ 4+ 600 50mv, (b),5 mv, (c) 3,5 mv, (d) 0,95mv, (e) 0,0mv 60 maximum quantization error = f (coding bits) Maximum quantization error (mv) => 50 40 30 0 0 0-0 4 6 8 0 4 6 coding bits =>

(iii). (a) 7,60 db, (b) 9,65 db, (c) 3,69 db, (d) 55,77 db, (e) 79,85 db 00 SNR = f (coding bits) 90 80 Minimum SNR (db) => 70 60 50 40 30 0 0 0-0 0 4 6 8 0 4 6 8 coding bits => 3. Στη περίπτωση του σήµατος της ερώτησης θεωρείστε ότι χρησιµοποιούµε γραµµικό κβαντιστή µε διάστηµα κβαντισµού q = 0.05mV. (i) Πόσα bits απαιτούνται για την κωδικοποίηση των δειγµάτων; (ii) Πόσο είναι το προκύπτον bit rate; (iii) Πόσος είναι ο ελάχιστος σηµατοθορυβικός λόγος SNR (σε db); (iv) Αν θέλαµε να επιτύχουµε ελάχιστο σηµατοθορυβικό λόγο 40 db, τι βήµα κβαντισµού έπρεπε να χρησιµοποιήσουµε; Πόσα bits απαιτούνται για την κωδικοποίηση των δειγµάτων σε αυτή την περίπτωση; (i). V V max Vmax V q = => n = n log q προς τα πάνω ακέραιος π.χ..3 =3. Εποµένως από την παραπάνω σχέση προκύπτει n= 6 bits/sample, όπου µε το σύµβολο δηλώνεται ο πλησιέστερος (ii). Bitrate = Ρυθµός ειγµατοληψίας x bits/δείγµα = 05 δείγµατα / sec x 6 bits /δείγµα = 76400 bits /sec = 76,4 kbps (iii). V SNR = 0log 0, emax q V e max = => SNR = 0 log0 = 79.65db q (iv). SNR V V = 0 log0 => q = SNR =.4 mv q 0 0

Vmax V n = log = 0 bits/sample q 4. Θεωρήστε µια πηγή πληροφορίας η οποία µπορεί να δηµιουργήσει µόνο επτά σύµβολα: {s, s,, s 7}. Μετά από µετρήσεις οι αντίστοιχες πιθανότητες εµφάνισης εκτιµήθηκαν ως: {/, /, 4/, 4/, 5/, 8/, 8/}. Τα σύµβολα δηµιουργούνται µε ρυθµό 000 σύµβολα/sec. Ποιο είναι το ελάχιστο bit rate το οποίο µπορεί να επιτευχθεί για αυτή τη πηγή χρησιµοποιώντας συµπίεση / κωδικοποίηση χωρίς απώλειες; 7 (i) = p( si ) log ( p( s i )) (ii) H = i = 4 4 5 5 8 8 = log ( ) + log( ) + log( ) 5 8 4.6 80.6 = = =.5 bits/symbol Ελάχιστο bitrate = 000 symbols /sec x.5 bits/symbol =50 bits/sec =,5kbps 5. Για την ερώτηση 4 χρησιµοποιείστε τη µέθοδο Huffman για να υπολογίσετε τις κωδικές λέξεις (codewords) για τα σύµβολα {s, s,, s 7 }, και υπολογίστε τον µέσο αριθµό bits ανά σύµβολο που απαιτούνται για την κωδικοποίηση τους. (το σχήµα της λύσης έχει παρθεί από την εργασία της φοιτήτριας µε ID 83874 ευχαριστούµε!)

κωδικές λέξεις: s => 0000, s => 000, s 3 => 00, s 4 => 0, s 5 =>, s 6 => 0, s 7 => 0 Μέσος αριθµός bits ανά κωδική λέξη = N ( si ) p( s i ) = 7 i= όπου Ν(s i ) o αριθµός bits για την κωδική λέξη s i 4 + 8 =.59 bits/codeword + + 5 6 + = 83 6. Μια σειρά από µηνύµατα απαιτείται να ανταλλάσσονται ανάµεσα σε δύο υπολογιστές µέσω µιας τηλεφωνικής γραµµής. Τα µηνύµατα απαρτίζονται µόνο από τους χαρακτήρες {Α, B, C,, H}. Μετά από µετρήσεις οι αντίστοιχες πιθανότητες εµφάνισης των χαρακτήρων εκτιµήθηκαν ως: {48/8, /8, 6/8, 4/8, /8, 8/8, /8, 6/8}. (i) Υπολογίστε τον ελάχιστο αριθµό bits ανά σύµβολο που απαιτούνται για την κωδικοποίηση τους (εντροπία). (ii) Χρησιµοποιείστε τη µέθοδο Huffman για να υπολογίσετε τις κωδικές λέξεις (codewords) για τα σύµβολα {Α, Β,, Η}. (iii) Υπολογίστε τον µέσο αριθµό bits ανά σύµβολο που απαιτούνται για την κωδικοποίηση τους µε βάση τον κώδικα που αναπτύξατε στο (ii). Συγκρίνετε τον αριθµό αυτό µε: (α) την εντροπία των µηνυµάτων (υποερώτηµα (i)), (β) µε την κωδικοποίηση µε σταθερό µήκος λέξης, (γ) µε την κωδικοποίηση µε χρήση κωδικών λέξεων ASCII των 7 bits. (i). = ( p( A) log ( A) + p( B) log ( B) +... + p( H ) ( H )) H log 48 48 6 6 8 8 4 4 4 = log ( ) + log( ) 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 68 64 96 0 4 = 8 8 8 8 8 8 =.375 bits/symbol (ii). κωδικές λέξεις: A =>, B => 00000, C => 00, D => 000, E => 0, F => 00, G => 0000, H => 0

(iii). Μέσος αριθµός bits ανά κωδική λέξη = N ( s ) p( 8 i= i s i 48 6 8 4 36 = + + 3 + 3 + 4 + 5 = =.469 bits/symbol 8 8 8 8 8 8 8 (α) Ο µέσος αριθµός bits ανά κωδική λέξη είναι (όπως αναµενόταν) µεγαλύτερος από την εντροπία αλλά πολύ κοντά σε αυτήν. (β) εδοµένου ότι έχουµε 8 σύµβολα θα χρειαζόµασταν 3 bits ανά σύµβολο για την κωδικοποίηση µε σταθερό µήκος λέξης. Εποµένως µε τον κώδικα Huffman επιτυγχάνεται συµπίεση περίπου.:. (γ) Για κωδικοποίηση ASCII 7 bits η συµπίεση που επιτυγχάνεται είναι περίπου.8:. ) 7. Οι παρακάτω αριθµοί αντιπροσωπεύουν τις τιµές φωτεινότητας των pixels για µια γραµµή µιας εικόνας αποχρώσεων του γκρι. (α) Με δεδοµένο ότι στις εικόνες αποχρώσεων του γκρι οι τιµές φωτεινότητας αναπαριστώνται µε 8 bits / pixel υπολογίστε πόσα bytes απαιτούνται για την κωδικοποίηση του συγκεκριµένου τµήµατος της εικόνας. (β) Αν χρησιµοποιούσαµε κωδικοποίηση RLE (Run Length Encoding) πόσα bytes θα απαιτούνταν (χρησιµοποιήστε ένα byte για την τιµή της φωτεινότητας και ένα byte για τον αριθµό των επαναλήψεων της τιµής); (γ) Με πόσα bits / pixel θα µπορούσαµε να κωδικοποιήσουµε το παρακάτω τµήµα της εικόνας αν χρησιµοποιούσαµε την τεχνική DPCM; 0 0 0 6 6 6 7 7 0 0 4 4 4 6 6 30 34 34 34 4 4 4 8 8 8 0 0 0 8 8 8 8 8 8 8 4 4 (i). Έχουµε 48 pixels στη γραµµή αυτή της εικόνας => απαιτούνται 48 bytes για την κωδικοποίηση της (ii). Με τον αλγόριθµο RLE προκύπτει η εξής κωδικοποίηση: 0!3 6!3 7 7 0 0 4!3 6 6 30 34!3 4!3 8!3 0!3 8!7 44!4 = 4 bytes

(iii). Το σήµα DPCM που προκύπτει είναι: 0 0 0 6 0 0 0 0 0-0 4 0 4 4 0 0-0 -8 0 0-6 0 0-6 0-6 0-0 0-0 0 0 0 0 0-4 0-0 0 0 Του οποίου το δυναµικό εύρος (µέγιστη ελάχιστη τιµή +) περιλαµβάνει 9 τιµές (είναι 0-(-8) + =9) εποµένως χρειαζόµαστε 5 bits /pixel για την κωδικοποίηση των τιµών που περιλαµβάνονται στο συγκεκριµένο τµήµα της εικόνας. Συνολικά χρειάζονται 48 * 5 =40 bits =30 bytes 8. Με δεδοµένη την ακολουθία γραµµάτων WORK OR NO WORK (θεωρήστε τα κενά ως σύµβολα), σχηµατίστε ένα πίνακα στον οποίο να επιδεικνύονται τα διάφορα στάδια της συµπίεσης της ακολουθίας σύµφωνα µε τον αλγόριθµο LZW. Στον πίνακα πρέπει να φαίνονται: (α) η κωδικοποιηµένη ακολουθία εξόδου, οι δείκτες και τα σύµβολα του λεξικού που θα δηµιουργηθεί. (i). Υποθέτουµε ότι το λεξικό αρχικά περιέχει 8 χαρακτήρες που αντιστοιχούν στον κώδικα ASCII 7 bits (δείκτες από 0-7). Κάθε νέο σύµβολο παίρνει ένα νέο δείκτη Input String =>WORK OR NO WORK => 5 bytes σε κώδικα ASCII (χωρίς συµπίεση) Previous Symbol Current Character Output Index of new Symbol New Symbol NIL W W O <W> 8 WO O R <O> 9 OR R K <R> 30 RK K _ <K> 3 K O <_> _O O R OR _ 9 33 OR N <_> 34 _N N O <N> 35 NO O _ <O> 36 O W <_> 37 _W W O WO R 8 38 WOR R K RK EOF 30 Output String => <W> <O> <R> <K> <_> 9 <_> <N> <O> <_> 8 30 => bytes Όπου < > δηλώνει τον δείκτη του αντίστοιχου χαρακτήρα (index) στον κώδικα ASCII, π.χ. <W> = 87 και _ δηλώνει το κενό, ( EOF=End Of File)