5. SISTEMAS MULTIMIDIA – Áudio, Vídeo e · PDF file§ Curso de Inglês Multimídia ... § Monitor Lcd 17 Fp751 Multimídia - Acer ... osorio/CG-Doc/CG-Web/cg.html

INTRODUÇÃO A COMPUTAÇÃOProf. Tiago Terra

Faculdade UNIREALCentro Educacional de Ensino Superior de Brasília

5. SISTEMAS MULTIMIDIA – Áudio, Vídeo eImagem

5.1 - DEFINIÇÃO INICIAL

Definição 1: Multimídia é o campo interessado na integração controladapor computador de textos, gráficos, imagens, vídeos, animações, sons e qualqueroutro meio onde todo o tipo de informação pode ser representado, armazenado,transmitido e processado digitalmente (Fluckiger, 1995).

Definição 2: Sistema multimídia é um sistema capaz de manipular aomenos um tipo de mídia discreta (mídias estáticas: textos, imagens e gráficos) eum tipo de mídia continua (mídia dependente do tempo: vídeos, sons eanimações), as duas numa forma digital.

Em seu sentido mais lato, o termo "multimídia" se refere à apresentação ourecuperação de informações que se faz, com o auxílio do computador, de maneiramultissensorial, integrada, intuitiva e interativa.

Aplicações que interagem com o usuário fazendo uso simultâneo de diversosmeios, como áudio, imagens estáticas, imagens em movimento, gráficos e texto, obtendodesta forma uma comunicação mais efetiva - "com alto impacto sobre as pessoasleigas"[Soares et All 92]

Conceito informal: Uso de múltiplas mídias + Interação.

Meios de Comunicação Multimídia: Jornal, TV, Cinema, Rádio, Telefone, CDPlayer.

Computador: Pode ser usado como substituto de qualquer um dos meios acima!

Forma de Comunicação: Passiva ou Interativa.

Alguns usos da palavra multimídia:§ Curso de Inglês Multimídia§ Teclado Multimídia ABNT2§ Projetor multimídia Epson Power Lite 30-C§ Monitor Nokia 447dtc 17 multimídia + Hub Usb§ Monitor Lcd 17 Fp751 Multimídia - Acer§ Caixas de Som multimídia§ Completa Enciclopédia Multimídia do Corpo Humano (06 Cds)



Algumas mídias:§ Textos (incluindo números, tabelas, etc.)§ Gráficos, ilustrações, desenhos§ Áudio/Som (voz humana, música, efeitos especiais)§ Fotografia (imagem real estática)§ Vídeo (imagens reais com movimento)§ Animação (desenho animado)

Sentidos envolvidos: Visão, Audição e Tato (odor/gosto???).

Algumas Aplicações Multimídia:

§ Confecção de CD-ROMs e Sites Web (e.g. Livros, Revistas,Mídia interativa - Turismo, Lazer,...)§ Corporativo / Empresarial: Demonstrações e apresentações(e.g. Produtos, resultados,...)§ Ensino à distância / Videoconferência§ Banco de dados multimídia (e.g. Hospitalar, Imobiliária,...)§ Simulações (e.g. Jogos, Aviões,...)§ Comércio eletrônico (e.g. banners, exposição de produtos, CDsmusicais / Mp3,...)§ Comunicação interpessoal (e.g. videoconferência,reconhecimento e síntese de voz, cartões multimídia,...)

Problemas Estudados e Tratados na Área:

§ Aquisição, representação e apresentação de objetos multimídia(áudio, imagens, animações e vídeos)§ Armazenamento e recuperação de objetos multimídia§ Transmissão de objetos multimídia em forma digital

Palavras-Chave:§ Aquisição => PADRONIZAÇÃO / VELOCIDADE§ Compactação§ Armazenamento§ Recuperação§ Transmissão§ Reprodução

5.2 - MÍDIA VISUAL

Texto:

No caso da Mídia Visual Texto podemos observar os principais tipos existentes no quadro aseguir:



TIPO DO ARQUIVO(Extensão): CONTEÚDO: DESCRIÇÃO:

TXTPuro ou com acentuação -"Texto cru" Só texto - Semimagens

Arquivo ASCII - Semcompactação

RTFAscii puro - Formatado -PortávelTexto e imagens

Rich Text Format - Semcompactação

DOCBinário - Formatado -CompactadoTexto e imagens (Msf Office)

Microsoft Word (V. 4, 5, 6/95,7, ...)

PSAscii puro - Formatado -PortávelTexto e imagens

PostScript (Adobe) - Semcompactação

PDF Binário - Formatado - PortávelTextos e imagens

Acrobat Reader (Adobe) -Compactado

HTMLAscii puro - Formatado -PortávelTextos, imagens, multimídia

Web pages - Sem compactação

Imagem:

Processamento de Imagens...• Criação / Aquisição-Digitalização, Armazenamento, Compactação, Tratamento,

Análise e Reconhecimento de Imagens. Processamento de Imagens• Síntese de Imagens (Computação Gráfica) e Animação• Processamento Gráfico• Recomendação site: http://www.inf.unisinos.br/~osorio/CG-Doc/CG-Web/cg.html

Tipos de Imagens:Classificação Básica:

• Imagens estáticas tipo Bit Map (raster image)• Imagens estáticas tipo Vetorial• Imagens animadas tipo Bit Map• Imagens animadas tipo Vetorial• Imagens animadas tipo 3D• Imagens de vídeo (captura de seqüências de imagens)• Realidade Virtual• Imagens com interação (action spots)

http://www.inf.unisinos.br/~osorio/CG-Doc/CG-Web/cg.html



o Imagens Estáticas: GIF, JPG / JPEG, BMP, TGA, TIF / TIFF, PCX, CDR, XBM,PBM, PPM, RAS / RS, RAW, ...

Softwares:Bit-Map - PaintShop, PhotoShop, CorelDraw, FreeHand,…Vetorial - PowerPoint, AutoCad

o Imagens Animadas: GIF (animado), FLI, FLC (Animator-3DStudio/Autodesk),MPG / MPEG, AVI, MOV / QT, SHW, JPG / JPEG

Softwares:Gif Animado - Gif Animator Microsoft, Wwgifapp, Lake clear animator, PaintShop Pro 5,..Vetorial Animado - Flash, Shockwave

o Vídeo: MPG / MPEG, AVI (Microsoft Vídeo), MOV /QT (QuickTime), RAM(RealMedia / RealVideo), SHW (ShockWave, Flash), VDO (VDOLive), VIVO,(Audio e Video integrados)

Softwares: Quicktime, MediaPlayer (NetShow)

o Realidade Virtual: MOV / QT / QTR / QTVR - Quicktime VR VRML / WRL -Virtual Reality "HTML"

Softwares: CosmoPlayer, WorldView, Viscape, Live3D, ...

o Interação: Director, Flash, Toolbook,...

Classificação Quanto ao Modo de Criação:§ Imagem desenhada do tipo bit-map : PaintShop Pro, Corel Draw,

PhotoShop, ...

§ Imagem desenhada do tipo vetorial (2D): PaintShop Pro, Corel Draw,

PhotoShop, PowerPoint, Autocad, ...

§ Imagem sintetizada 3D: Autodesk Animator - 3DStudio, TrueSpace,

Toplas, PovRay, ...

§ Imagem digitalizada (scanner ou foto digital): PaintShop, Corel Draw,

PhotoShop, ...

§ Imagem composta por outras imagens de base (múltiplos layers):

PhotoShop, PaintShop, ...

Classificação quanto ao tipo de Codificação das Imagens tipo Bit-map

- Número de planos (bits) por pixel: 2, 16, 256, 16milhões, TrueColor (24 bits), ou 32bits

- Uso de uma palette de cores- Tipo de algoritmo de redução de cores empregado



- Resolução da imagem- Compactação da imagem- Algoritmos especiais: Transparência, Marca d'água, Interlaced, Progressiva,

Vídeo:

Áudio e Vídeo integrados...- MPG / MPEG- AVI - Microsoft Vídeo- MOV, QT, QTVR - QuickTime / Apple- RAM, RA - RealMedia / RealVideo- SWF, SHW, DCR - Macromedia / ShockWave, Flash- VDO - VDOLive / VDOPlayer- VIVO,...

5.3 - MÍDIA DE AUDIO

Formatos de Arquivos:- Au - Sun, Unix Systems (Formato "tipo waveform")- Aiff - Apple, Silicon Graphics (Formato "tipo waveform")- Snd - PC (?)- Mid - PC (Formato "tipo partitura" - Midi)- Wav - PC (Formato "tipo waveform")- Mod - Vários (Formato "tipo partitura")- Mpeg, MP2 - Áudio compactado (Formato "tipo waveform")- MP3, M3U - Áudio com alta compactação (M3U - MP3 em stream, tempo

real)- RA - Áudio para transmissão em modo stream (tempo real)

Características:- Tipo de informação codificada- Compactação- Qualidade (freqüência de amostragem, stereo/mono)- Portabilidade

5.4 - AQUISIÇÃO E REPRESENTAÇÃO DE SINAIS MULTIMÍDIA

O que é um sinal?variação de uma grandeza físicapode ser manipulado, gravado, transmitidoexemplos: fala, áudio, imagens, vídeo, radar, etc

Sinais podem ter diferentes representações. Exemplo: fala. produzida como um sinal acústico

convertido em sinal elétrico por um microfone



convertido em padrões magnéticos como na gravação em fita convertido numa seqüência de valores discretos como em áudio digital

Sinal Analógico: é uma medida física que varia com o tempo e/ou espaço. Sinaisanalógicos são produzidos por sensores que detectam fenômenos físicos e ostransformam em uma medida que toma a forma de uma corrente ou tensão.

Sinal Digital: são seqüências de valores dependentes do tempo ou do espaçocodificadas no formato binário.

Aquisição de Sinais:

• ÁUDIO: Microfone - variação da pressão do ar sobre uma membrana originavariação de corrente elétrica.

Fig. 5.1 – Sinal acústico: Variação da Pressão do ar ao longo do tempo

• IMAGEM: Padrão de luz (variação de radiação eletromagnética)

Fig. 5.2 – Captura de imagem CCD



As câmaras atuais são CCD (“charge-coupled device”). Semelhantes, em termosópticos, a câmaras fotográficas clássicas. Em vez de filme fotossensíveis, usa um “array”de células que convertem energia luminosa em carga elétrica (Fig. 5.2).

• VÍDEO: •Variação temporal de padrão de luz Câmara Mede a radiação eletromagnética relevante

Amostragem de um Sinal:Nesta etapa um conjunto discreto de valores analógicos é amostrado em intervalos

temporais (Ex.: sons) ou espaciais (Ex.: imagens) de periodicidade constante, comorepresentado na figura 5.3. A taxa de amostragem é também chamada de freqüência deamostragem.

As taxas de amostragem, medida em Hz variam de acordo com o tipo de mídia.Por exemplo: A taxa de um CD-Audio é de 44,1 kHz e dos tapes de áudio digital (DAT) é48 kHz para cobrir uma faixa audível de freqüência de 20 kHz. Outro exemplo, oscomponentes principais de freqüência de voz humana estão dentro de 3,1 kHz, com istoos sistemas de telefonia analógicos limitam o sinal transmitido a 3,1 kHz; É comum usaruma freqüência de amostragem de 8 kHz para converter este sinal em digital.

Quantificação:O processo de converter valores de amostras continuas em valores discretos é

chamado de quantificação. Neste processo nós dividimos o domínio do sinal em umnúmero fixo de intervalos. Cada intervalo tem o mesmo tamanho e recebe um numero Nocaso da Fig. 3.3 – (c), estamos usando um intervalo de 8.

Fig. 5.3 – (a) Sinal Analógico; (b) Pulsos de Amostragem; (c) Valores Amostrados e Intervalos deQuantificação; (d) Seqüência Digital



Codificação:A codificação consiste em associar um conjunto de dígitos binários, chamado de

codeword, a cada valor quantificado. Ou seja, para cada valor quantificado na figura 3.3 –(c) e (d), é atribuído um valor binário, conforme o valor analógico resultante daamostragem.

Taxa de Bits:A taxa de bits é definida como o produto entre a taxa de amostragem e o número

de bits usados no processo de quantificação.

5.5 - DIGITALIZAÇÃO DE SINAIS MULTIMÍDIA

Sistemas computacionais manipulam apenas dados digitais. Quando áudio,imagens, vídeos estão na forma digital, eles podem ser facilmente armazenados emanipulados (processados, transmitidos e apresentados) pelos sistemas computacionais.

• Processamento: Informações multimídia digitais são processadas, analisadas,modificadas, alteradas, ou complementadas por programas de computador tal qualoutros dados.

• Qualidade: Sinais digitais são mais confiáveis. Sinais digitais são mais tolerantesa ruído e interferência que os analógicos. Na forma analógica, o valor do sinal éalterado se há ruídos ou interferências.

• Segurança: Se segurança na comunicação é necessária, a representação digitalda informação facilita a criptografia.

• Armazenamento: As mídias digitais permitem que se tenha um dispositivo únicode armazenamento de dados para todas as mídias, sendo que diferenças podemestar ligadas a requisitos de tamanho.

• Transmissão: Qualquer sistema de comunicação de dados pode ser utilizadopara a transmissão de informação multimídia.

Conversão Analógica/Digital e Digital/Analógica:

Em sistemas multimídia, todas as informações multimídia são representadasinternamente no formato digital. Mas humanos reagem a estímulos sensoriais físicos,assim a conversão digital para analógico (conversão D/A) é necessária na representaçãode certas informações (Fig. 5.4).



Fig. 5.4 – Conversão Analógico/Digital (A/D) e Digital/Analógico (D/A)

Problema de Capacidade de Armazenamento:

Um grande problema gerado pela digitalização de informações multimídia é anecessidade de meios de armazenamento digital com grandes capacidadesprincipalmente para o armazenamento de vídeos, imagens e áudios. Por exemplo, oitominutos de som estereofônico de qualidade CD são suficientes para completar 80Megabytes do disco rígido (HD) de um PC padrão. Para reduzir este problema, faz se usode algoritmos de compressão que reduzem este requisito.

5.6 - ÁUDIO

Áudio é causado pelo distúrbio da pressão de ar que alcança o tímpano. Quando afreqüência do distúrbio de ar está na faixa de 20 Hz a 20.000 Hz ele é audível. A maioriados sistemas multimídia trabalha com esta faixa de freqüência. Outro parâmetro usadopara a medição do som é a amplitude (medido em decibéis – dB), variação que causa osom leve ou pesado. Por exemplo, o limiar da dor é de 100 a 120 dB.

Representação Digital de Áudio:

A forma de onda de áudio é convertida em um sinal elétrico continuo (analógico)por um microfone. Este sinal é medido em volts. Posteriormente este sinal é convertidopara sinais digitais para poderem ser processados em sistemas computacionais.

Áudio digital necessita ser amostrado continuamente em uma taxa fixa, sendo quecada amostra é representada por um número fixo de bits.

Exemplo:

Aplicação NºCanais

Taxa deAmostragem

Bits porAmostragem

Taxa deBits

CD- Audio 2 44,1 kHz 16 1,41 MbpsTapes de Áudio Digital (DAT) 2 48 kHz 16 1,53 MbpsTelefone Digital 1 8 kHz 8 64 MbpsRadio Digital, Long Play DAT 2 32 kHz 16 1,02 Mbps

Quanto maior a taxa de amostragem e maior numero de bits por amostragem,maior é a qualidade do áudio restituído, mas com isso maior é a taxa de bits. Na tabela,para áudio estéreo, dois canais são necessários.



Após o processamento, se quisermos apresentar o áudio digitalizado,necessitamos efetuar a representação artificial do som em uma forma de onda físicaaudível pelo ouvido humano. Para isto são utilizados conversores D/A.

Normalmente os Conversores A/D e D/A são implementados em uma única placa.Um exemplo de placa de áudio é a Creative Sound Blaster AWE64, possibilitando até 16bits por amostras, produzindo áudio qualidade CD.

5.7 - VÍDEO E IMAGENS

A aquisição de imagens, consiste em obter imagens eletrônicas a partir dedocumentos em papel, microfilme, etc. Cada imagem eletrônica é um conjunto de pontoschamados pixels (fig. 5.5) e que de uma forma discreta representam os componentes dodocumento original.

O bom resultado no processamento de imagens de documentos depende daqualidade da imagem gerada. Normalmente tem-se uma estação de captura dedocumentos onde um dos principais componentes é um sensor. De forma geral, ossensores fornecem um sinal analógico correspondente à amostragem seqüencial daimagem. Como a maioria das técnicas de processamento de imagens é realizada deforma numérica em um computador, é necessária a discretização do sinal analógico. Aamostragem da imagem contida no sinal analógico é obtida por transformação viaconversor analógico-digital.

Imagens

Imagens no computador são representadas por bitmaps. Um bitmap é uma matrizbidimensional espacial de elementos de imagem chamados de pixeis. Um pixel é o menorelemento de resolução da imagem, ele tem um valor numérico chamado de amplitude. Onúmero de bits disponíveis para codificar um pixel é chamado de profundidade deamplitude (ou de pixel). Exemplos típicos de profundidade de pixel é 1 (para imagenspreto&branco), 2, 4, 8, 12, 16 ou 24 bits. O valor numérico pode representar um pontopreto e branco, um nível de cinza, ou atributos de cor (3 valores) do elemento de imagemem imagens coloridas.

O número de linhas da matriz de pixeis (m) é chamado de resolução vertical daimagem, e o número de colunas (n) é chamado de resolução horizontal. Denominamosresolução espacial, ou resolução geométrica, ao produto m x n da resolução vertical pelaresolução horizontal. A resolução espacial estabelece a freqüência de amostragem finalda imagem. Dessa forma, quanto maior a resolução mais detalhe, isto é, altasfreqüências, da imagem podem ser captadas na representação matricial. A resoluçãoespacial dada em termos absolutos não fornece muita informação sobre a resolução realda imagem quando realizada em dispositivo físico. Isso ocorre porque ficamos nadependência do tamanho físico do pixel do dispositivo. Uma medida mais confiável deresolução é dada pela densidade de resolução da imagem que fornece o número depixels por unidade linear de medida. Em geral se utiliza o número de pixels por polegada,ppi ("pixels per inch") também chamada de dpi ("dots per inch").

Formatos bitmap necessitam mais capacidade de armazenamento do que gráficose textos. Como bitmaps ignoram a semântica, duas imagens de mesma dimensão (altura



e largura) ocupam o mesmo espaço. Por exemplo, um quadrado ou uma foto digitalizadacom dimensões idênticas ocupam o mesmo espaço. Os gráficos, como eles consideram asemântica, ocupam menos espaço.

Fig. 5.5 - Pixel

Dependendo da necessidade da aplicação, as imagens podem ser adquiridas empreto e branco, em graduações de nível de cinza ou coloridas. Imagens em preto e brancosão pobres em detalhes mas têm a vantagem de requerer pouco espaço dearmazenamento e os procedimentos para trabalhar com imagens em preto e branco sãogeralmente simples e rápidos. Imagens em níveis de cinza têm uma escala que varia de 2(preto e branco) até 256. Quanto maior o nível de cinza, maior é a riqueza de detalhes daimagem, porém, maior também a necessidade de espaço para o armazenamento e osprocedimentos para manipulação geralmente são complexos e mais lentos. Imagenscoloridas de documentos ainda oferecem restrições em aplicações práticas,principalmente devido a volumes de documentos, espaço de armazenamento evelocidade de processamento. Imagens coloridas podem ser muito úteis e viáveis, porexemplo, com imagens médicas. No processamento de documentos, grande parte dassoluções são obtidas com imagens binárias ou em poucos níveis de cinza.

Representação e Reprodução de Imagens e Vídeos Analógicos:

Conforme dito anteriormente, as imagens são capturadas usando câmeras daseguinte maneira: as lentes da câmera focam uma imagem de uma cena e uma superfíciefoto-sensível de sensores CCD (Charger-Coupled Device); o brilho de cada ponto éconvertido em uma carga elétrica por uma camada foto sensível, sendo que estas cargasvariam conforme o brilho dos pontos (fig. 5.2). Desta maneira a imagem ou cena éconvertida em um sinal elétrico continuo.

Vídeos e Imagens Coloridos:

Baseado na teoria das cores primarias (Vermelho, Verde e Azul), para capturarimagens coloridas, uma câmera divide a luz nos seus componentes vermelho verde eazul. Estas três componentes de cor são focalizados em sensores de vermelho, verde eazul, que convertem estes três componentes em sinais elétricos separados. Podemosdescrever isto como sinal RGB (red, green, blue).



O sinal analógico pode ser gerado da seguinte maneira:

• Sinal RGB – o sinal é separado pelas cores básicas, com isso é possível ter umaimagem mais pura. Ele é utilizado em câmeras e gravadores profissionais, imagensgeradas por computador, etc.• Sinal de vídeo composto colorido – os sinais das cores (RGB) são codificadosem um único sinal seguindo um determinado padrão (NTSC, PAL-M, SECAM, etc.);• Sinal de luminância e crominancia ou Y/C (S – vídeo) – o sinal é composto porduas partes, a luminância e a crominancia; com isso a imagem tem uma melhorqualidade do que no vídeo composto. Muito usado em vídeos SVHS, laser disc, DVDe outros aparelhos que geram imagens de boa qualidade (acima de 400 linhas).

Existem vários tipos de câmeras que geram imagens coloridas, entre elas temosdois exemplos:

Câmeras de Crominância (1 passo – 1 CCD) – Capta a imagem emcores, e gera um sinal de vídeo composto colorido, em apenas uma passagem. A imagemnão é profissional, pois é usado um único CCD com filtros RGB em cada célula. Ex.:Câmeras do tipo domestica (VHS, 8 mm, VHS-C, etc.).

Fig. 5.6 – Câmera de Crominância (1 Passo – 1 CCD)

Câmera de Corminância (1 passo – 3 CCD) – Capta a imagem em corese pode gerar sinal de vídeo composto colorido, S-video ou sinal RGB. Qualidade deimagem profissional, pois possui 3 CCD com filtros R, G e B separados. Ex.: Câmeras deprodutoras e emissoras de TV (U-matic, BetaCAM, SVHS, Hi8, etc.).

Fig. 5.7 – Câmera de Crominância (1 passo – 3 CCD)



Sistema Genérico de Vídeo Digital

Fig. 5.8 – Sistema e Vídeo Analógico

Em um sistema de captura e apresentação de vídeo na forma analógica, umacâmera converte as cenas em um sinal de vídeo analógico. Este sinal é transmitido (ouarmazenado para posterior transmissão) para um receptor para sua apresentação, comomostra a figura 4.

Em um sistema de vídeo digital, o sinal analógico do vídeo é convertido em umaforma digital (figura 5) imediatamente após a câmera e uma conversão digital/analógico énecessária imediatamente antes da apresentação do vídeo. Note que o vídeo está noformato analógico quando ele é capturado e reproduzido, o formato digital pode serconsiderado um formato intermediário para facilitar o processamento e transmissão.

• Comparação de sistemas de vídeo analógico e digitais

Um sistemas de vídeo analógico, tal como o sistema de televisão é muito difícilseparar as imagens do vídeo, isto pois não há o armazenamento de imagens. Se nósdesejarmos apresentar uma imagem de um vídeo durante por exemplo 5 minutos, estaimagem deve ser capturada, transmitida e apresentada repetidamente por 5 minutos. Aocontrário, em sistemas digitais há o armazenamento de imagens, se uma imagem deveser apresentada durante um certo tempo, temos que capturar e enviar a imagem umaúnica vez.

Em sistemas analógicos, todos os componentes, câmera, transmissor, receptor emonitor, devem operar sincronamente. No caso de sistemas digitais estes componentessão independentes: a câmera registra uma imagem/cena, mas o transmissor podetransmitir seletivamente as imagens baseada no seu conteúdo, no poder de computaçãoou na largura de banda disponíveis; o monitor mostra aquilo que é disponível. A imagemmostrada não vai piscar se faltar quadros subseqüentes pois a tela será atualizadaconstantemente com o conteúdo disponível.

Fig. 5.9 – Sistema de Vídeo Digital



5.8 - Compressão de Arquivos Digitais

Como é sabido, os padrões de áudios, imagens e vídeos necessitam de umagrande quantidades de dados para representar/armazenar e uma grande largura debanda para serem transmitidos. Assim a compressão de dados é essencial para que asinformações ocupem espaço aceitáveis em disco e que possam ser transmitidas via redeem taxas razoáveis de transmissão. Não existiria multimídia hoje sem o drásticoprogresso que ocorreu nos últimos anos em algoritmos de compressão e suasimplementações [Fluckiger, 95].

Ex.: Caso nenhuma técnica de compressão for utilizada, 80 MBytes do disco deum PC seria ocupado por 8 minutos de som estereofônico qualidade CD, ou 3,5 segundosde vídeo de qualidade TV. No caso dos CD-ROMs, eles podem ocupar 72 minutos demúsica de alta fidelidade, mas apenas 30 segundos de vídeo de qualidade TV.

• Princípios de CompressãoPrincípios de CompressãoTécnicas de compressão de dados multimídia exploram basicamente dois fatores:

a redundância de dados e as propriedades da percepção humana.

• Redundância de Dados

Um áudio digital é uma série de valores amostrados; uma imagem digital é umamatriz de valores amostrados (pixels); e um vídeo digital é uma seqüência de imagensapresentadas numa certa taxa. Geralmente amostras subsequentes de áudios e imagens(para vídeo) não são inteiramente diferentes. Valores vizinhos são geralmente de algummodo relacionados. Esta correlação é chamada de redundância. A remoção destaredundância não altera o significado do dado, existe apenas uma eliminação dareplicação de dados.

Redundância em áudio digital

Em muitos casos, amostragens de áudio adjacentes são similares. A amostrafutura não é completamente diferente da passada, o próximo valor pode ser previstobaseado no valor atual. A técnica de compressão que se aproveita desta característica doáudio é chamada de codificação predictiva. Técnicas de compressão predictiva sãobaseadas no fato que nós podemos armazenar a amostra anterior e usar esta para ajudara construir a próxima amostra.

No caso da voz digital há outro tipo de redundância: nós não falamos todo otempo. Entre uma rajada e outra de informações há instantes de silêncio. Este período desilêncio pode ser suprimido sem a perda de informações, sabendo que este período émantido. Esta técnicas de compressão é chamado da Remoção de silêncio.

Ex.: MP3, WMA



Redundância em imagem digital

Em imagens digitais as amostras vizinhas em uma linha de escaneamento e asamostras vizinhas em linhas adjacentes são similares. Esta similaridade é chamada deRedundância espacial. Ela pode ser removida, por exemplo utilizando técnicas decodificação predictiva ou outras.

Ex.: JPEG

Redundância em vídeo digital

Vídeo digital é uma seqüência de imagens, portanto ele também tem redundânciaespacial. Além disso, imagens vizinhas em vídeos são geralmente similares. Estaredundância é chamada de redundância temporal. Ela pode também ser removida, porexemplo utilizando técnicas de codificação predictiva.

Ex.: MPEG, MPG

• Propriedades Percepção Humana

O usuário final das aplicações multimídia são geralmente humanos. Humanospodem tolerar alguns erros de informação ou perdas sem afetar a efetividade dacomunicação. Isto implica que a versão comprimida não necessita representarexatamente a qualquer erro ou perda (por exemplo, se ocorrer uma perda de umainformação em um programa ele pode não funcionar corretamente).

Como os sentidos humanos não são perfeitos, pequenas perdas e erros em áudiose vídeos não são percebidos. Além disso, algumas informações são mais importantespara a percepção humana que outras (por exemplo no caso de imagens, a intensidadeluminosa é mais importante que a cor). Assim na hora de compactar uma certainformação, alguns dados de imagens, vídeos e sons podem ser ignorados pois suasapresentações ou não é completamente indiferente para os humanos.

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