Struttura delle dispense (1)

Indice
1 Introduzione
1.1
2
3
Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
la codifica di sorgente
7
2.1
Sorgente discreta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
2.1.1
Sorgente discreta senza memoria, o Discrete Memoryless source, DMS . . . . . . . . . . . . .
8
2.1.2
Sorgente discreta con memoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
2.2
Sorgente analogica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.3
Quantizzazione scalare ottima: il quantizzatore di Lloyd-Max . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Codifica del segnale vocale
16
3.1
Rappresentazione del segnale vocale in forma numerica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.2
Codifica PCM e ADPCM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.3
La predizione lineare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.4
Codifica basata su modelli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.4.1
Regular Pulse Excitation- Long Term Prediction - Linear Prediction Coding . . . . . . . . . . 26
3.4.2
Adaptive Multirate Narrowband Codec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Trasmissione del segnale vocale su canali affetti da errori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Codifica del segnale audio
4.1
4.2
32
Principi di codifica del segnale audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.1.1
5
5
Richiami di Teoria dell’informazione:
3.5
4
5
Rappresentazione in frequenza del segnale audio e fenomeni di mascheramento . . . . . . . . 32
Lo standard MPEG-1 Audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.2.1
Layer I e II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.2.2
Layer III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.3
Lo standard MPEG-2 Audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4.4
Lo standard MPEG-4 Audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Codifica di Immagini
41
5.1
Principi di codifica di immagini fisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.2
Principi della codifica a trasformata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2
INDICE
3
5.3
Trasformazione di Karhounen-Loewe (KLT) per un insieme di sequenze aleatorie . . . . . . . . . . . 43
5.4
Rappresentazione dell’immagine nel dominio DCT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5.4.1
6
7
5.5
Lo standard JPEG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.6
Lo standard JPEG 2000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5.7
Trasmissione di immagini su canali affetti da errori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
La compensazione di moto
Principi di motocompensazione per la codifica di sequenze video . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
6.2
Trasformazioni geometriche per motocompensazione di sequenze video . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
6.3
Algoritmi di motocompensazione per la codifica di sequenze video . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Servizi di diffusione televisiva: lo standard MPEG-2 e il Digital Video Broadcasting
68
7.1
Lo standard MPEG-2 per servizi multimediali diffusivi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
7.2
Lo standard MPEG-2 Video . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
7.4
7.2.1
Il controllo di flusso nella codifica MPEG-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
7.2.2
Profili e livelli di un decodificatore MPEG-2 video . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Lo standard MPEG-2 system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
7.3.1
Il Program Stream MPEG-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
7.3.2
Il Transport Stream MPEG-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
7.3.3
Il trasferimento di dati nel Transport Stream MPEG-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Distribuzione del Transport Stream MPEG-2 mediante piattaforma DVB . . . . . . . . . . . . . . . . 76
7.4.1
I sistemi DVB-S, DVB-C, DVB-T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
7.4.2
Il sistemi DVB-H . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Servizi di videotelefonia e videoconferenza: le Raccomandazioni ITU-T
84
8.1
Principi della codifica video H.263 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
8.2
Le opzioni avanzate del codec H.263 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
8.2.1
9
59
6.1
7.3
8
Riduzione di ridondanza psicovisuale mediante quantizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
La motocompensazione avanzata in H.263 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
8.3
La sintassi H.263
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
8.4
Versioni, profili e livelli del codec H.263 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
8.5
Raccomandazioni ITU-T per videotelefonia e videoconferenza su rete fissa . . . . . . . . . . . . . . . 91
8.5.1
I formati di multiplazione a pacchetto H.223 e H.225 (RTP) per i flussi di dati multimediali . 93
8.5.2
Il formato RTP per il flusso binario H.263 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Lo standard ISO MPEG-4
100
9.1
Principi dello standard MPEG-4
9.2
La codifica video di oggetti di forma arbitraria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
9.3
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
9.2.1
Gli strumenti per la codifica dell’informazione di forma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
9.2.2
Gli strumenti per la codifica di movimento e tessitura di oggetti di forma arbitraria . . . . . . 105
9.2.3
La sintassi MPEG-4 Visual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
La codifica video in ambienti di trasporto soggetti ad errore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
4
INDICE
9.3.1
9.4
9.5
Le funzionalità di robustezza all’errore dello standard MPEG-4
. . . . . . . . . . . . . . . . 109
Multiplazione e trasporto di dati MPEG-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
9.4.1
Il formato di trasporto MPEG-4: il Delivery Multimedia Integration Framework . . . . . . . . 112
9.4.2
Il formato di memorizzazione MPEG-4: il file MP4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
La comunicazione video su reti a pacchetto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
9.5.1
Il formato RTP per il flusso binario MPEG-4 Visual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
10 La Raccomandazione JVT H.264/AVC
119
10.1 Principi dello standard H.264 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
10.2 Il Video Coding Layer H.264 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
10.2.1 La predizione spaziale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
10.2.2 Trasformazione e quantizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
10.2.3 La motocompensazione ed il controllo di codifica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
10.2.4 Algoritmi di codifica entropica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
10.2.5
Flessibilità di accesso ed efficienza di compressione: i quadri di Switching
. . . . . . . . . 125
10.3 Funzionalitá di robustezza agli errori di H.264 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
10.4 La sintassi del VCL H.264 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
10.5 Profili e livelli del codificatore H.264 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
10.6 Il Network Adaptation Layer H.264 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
11 Comunicazioni multimediali su reti radiomobili 2.5 e 3 G
134
11.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
11.2 Il General Packet Radio Service (GPRS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
11.2.1 Qualitá di servizio GPRS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
11.3 L’Universal Mobile Telecommunication System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
11.3.1 Qualitá di servizio UMTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
11.4 Architettura protocollare della rete d’accesso UTRAN e GERAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
11.5 Servizi multimediali conversazionali in ambito 3GPP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
11.5.1 Servizi conversazionali a commutazione di circuito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
11.5.2 Servizi conversazionali a commutazione di pacchetto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
11.6 Servizi multimediali di streaming in ambito 3GPP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
11.6.1 Architettura protocollare per servizi di streaming a commutazione di pacchetto . . . . . . . . 144
11.6.2 Codec per servizi di streaming a commutazione di pacchetto . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
11.7 Servizi multimediali in ambito 3GPP: la messaggistica multimediale . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
11.8 Il formato file .3gp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
12 Conclusioni
148