456-0336/01 – Zpracování multimediálních dat (ZMD)
| Garantující katedra | Katedra informatiky | Kredity | 7 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Karel Vlček, CSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Karel Vlček, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný |
| Ročník | 2 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2003/2004 | Rok zrušení | 2009/2010 |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Vytvoření základní představy o požadavcích zpracování informací, které mají multimediální charakter.
Absolvent získá přehled o současné technologii zpracování multimediálních dat a orientaci v perspektivních metodách zpracování dat. Obvodová řešení jednotlivých metodik jsou předkládána jako bloková i obvodová schémata a modely.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Projekt
Anotace
Teoretické základy disciplíny "Zpracování multimediálních dat" jsou formulovány ve dvou Shannonových větách. První věta o kódování bez přítomnosti rušení formuluje podmínky komprese dat. Klíčovou veličinou je entropie zdroje zpráv nebo jinak také množství redundance ve zprávě či datovém souboru.
Zvláštní kapitolu na závěr kursu přehledu nejpoužívanějších kódových ochran tvoří uvedení tzv. turbo kódů, které jsou používány při radiovém přenosu dat a tvoří nový trend u výrobců mobilních prostředků třetí generace označovaných zkratkou UMTS. V přehledu jsou uvedeny základní způsoby šifrování dat.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
E-learning
Další požadavky na studenta
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
Shannonovy věty o kódování. Komprimační a bezpečnostní kódy.
Lineární kódy.
Hammingovy kódy.
Golayovy kódy.
Reedovy - Müllerovy kódy.
Dekódování Reedových - Müllerových kódů.
Cyklické kódy.
Konečná tělesa a polynomy.
BCH - kódy pro dvojnásobné a trojnásobné opravy chyb.
Konvoluční kódy, turbo kódy
Reedovy - Solomonovy kódy. kódů.Eukleidův algoritmus dekódování BCH - kódů.
Šifrování.
Šifrování veřejně přístupným klíčem.
Multidimenzionální datové struktury.
Obrazové databáze a jejich operace.
Databáze s videosekvencemi, organizace a vyhledávání.
Databáze s audiodaty.
Multidimenzionální databáze, architektura, dotazovací jazyky.
Exkurse.
Cvičení:
Shannonovy věty o kódování. Komprimační a bezpečnostní kódy.
Lineární kódy.
Golayovy kódy.
Reedovy - Müllerovy kódy.
Dekódování Reedových - Müllerových kódů.
Konečná tělesa a polynomy.
BCH - kódy pro dvojnásobné a trojnásobné opravy chyb.
Konvoluční kódy, turbo kódy
Šifrování.
Projekty:
Návrh řetězce jednotek a algoritmů zpracování multimediálních dat.
Počítačové laboratoře:
Informační kódové složky, konstrukce bezpečnostních kódů, kodéry a dekodéry.
Seznámení se simulačním systémem jazyka VHDL. Konstrukce a simulace základních hradel OR, AND, NOR a NAND.
Binární lineární kódy, kódová vzdálenost, tělesa, generující matice, kontrolní matice, detekce a lokalizace chyb. Simulace složených logických funkcí EX-OR, konstrukce a simulace činnosti kodéru a dekodéru paritního kódu.
Konstrukce Hammingových kódů, opravy jednoduchých chyb, konstrukce kodérů a dekodérů Hammingových kódů. Simulace modelu kodéru Hammingova kódu.
Vlastnosti kódů G23 a G24; postup opravy trojnásobných chyb. Opreace s kódy G23 a G24 a jejich využití. Konstrukce a simulace bloků Hammingova dekodéru.
Zadání semestrální práce: Konstrukce a simulace dekodéru Hammingova kódu
Boolovské funkce, logické operace, Boolovské polynomy. Samostatná práce na semestrálním projektu. Simulace šumového kanálu pomocí modelu VHDL.
Opakovací kódy, R-M-kódy prvního řádu, Obecné R-M-kódy. Postup výpočtu při dekódování R-M-kódů. Návrh algoritmu dekodéru R-M-kódů.
Operace s polynomy, sčítání, násobení a dělení binárních polynomů. Zbytek po dělení. Generující polynom. Kontrolní polynom. Simulace LFSR.
Kořeny polynomů, řád a primitivní prvky, charakteristika tělesa, minimální polynomy, konečná tělesa.
Polosemestrální písemná zkouška.
Maticová metoda dekódování, určení syndromu, součet a násobení geometrické řady. Určení lokátoru chyb. Postup při provádění oprav.
Linearita, časová invariance a kausalita konvolučních kódů. Volná kódová vzdálenost, sekvenční dekódování, úrovňové dekódování, Viterbiho algoritmus, implementace Viterbiho algoritmu pomocí DSP a ASIC obvodů.
Kód s plánovanou vzdáleností d. BCH - kód délky q-1. Vytváření dobrých binárních kódů. Simulace bloků dekodéru R-S kódu pomocí funkčních modelů VHDL. Určení největšího společného dělitele. Předpoklady dekódování BCH - kódu. Lokátor a evaluátor chyb, provádění oprav. Vnější a vnitřní kódy a jejich
vazby.
Šifrování pomocí jednorázového klíče, použití simplexového kódu, šifrování použitím pseudonáhodných slov. Simulace šifrátoru a dešifrátoru při použití šifrování pseudonáhodnými slovy. Reedův - Müllerův kód R(1,3).
Metoda velkých prvočísel; provádění metody. Metoda založená na zavazadlovém problému. DES - algoritmus a jeho použití v bankovnictví. Zápočtová písemka. Odevzdání semestrálních prací.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky