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課程名稱 |
視訊壓縮技術、標準與實務
Video Compression Technique,standards and Implementation |
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開課學期 |
110-1 |
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授課對象 |
電機資訊學院 資訊網路與多媒體研究所 |
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授課教師 |
童怡新 |
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課號 |
NM7623 |
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課程識別碼 |
944 U0020 |
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班次 |
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學分 |
3.0 |
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全/半年 |
半年 |
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必/選修 |
選修 |
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上課時間 |
星期二A,B,C(18:25~21:05) |
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上課地點 |
資111 |
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備註 |
建議修過資訊理論與編碼技巧.
限學士班四年級以上
總人數上限：50人 |
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課程簡介影片 |
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核心能力關聯 |
核心能力與課程規劃關聯圖 |
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課程大綱
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為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
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課程概述 |
一、課程簡介:
視訊壓縮為多媒體訊號處理中最具實用性與挑戰性的課題之一。
本課程由視訊壓縮的歷史出發，介紹過去十數年中，在受限的運算以及處理能力下，所發展出的數位影像及視訊壓縮技術，並介紹其中重要之標準與其應用。
1995~2015年中，隨著半導體技術的快速發展，高速且廉價的處理器與整合晶片促使新一代的壓縮技術嚴然成形，其中以MPEG-4 Visual、Windows Media Video、MPEG-4 AVC/H.264以及HEVC/H.265為主要代表。2015年以來至今, 隨著UHD/HDR/VR360等新應用的需求, 號稱future video的VVC/H.266及AOM/AV1應運而生．展望未來, AI技術與數位壓縮的結合應用，成為注目焦點．
本課程詳述這些新一代壓縮系統與前一代壓縮方式的差異以及彼此間的異同，讓學生能夠瞭解當代的視訊壓縮標準所採用的原理與方式。並藉此介紹MPEG國際標準組織制訂一視訊標準之過程以及提出一新壓縮技術之重要性以及其方式。
視訊壓縮隨著現實與應用的環境的改換而發展出不同的技術。除了目前工業界廣泛使用的MPEG及H.26x壓縮方式之外，本課程另外介紹目前正逐漸被業界所採納、適合於異質環境的可擴充性視訊壓縮，廣為學界研究適合在不穩定多管道環境下使用的多描述視訊壓縮，新興的運算量分散式之視訊壓縮，以及真實三維視訊壓縮方式。
藉由本課程逐一介紹各項壓縮理論及技術細節．期待能夠讓本系所學生總體性地解視訊壓縮研究的趨勢與方向，並培養對視訊壓縮研究之興趣，以提昇本所視訊壓縮研究之質與量。
此課程預定教授項目包括下列數點：
1. Introduction to Image and Video Coding
a. Texture coding
b. Motion Coding
c. Shape Coding
d. Entropy Coding
2. State-of-the-art Image and Video Coding Standards (industry)
a. Binary image coding: G3, G4, JBIG, JBIG2
b. Image coding: JPEG, MPEG-4 VTC, JPEG-2000
c. Video coding: MPEG-2 Video, MPEG-4 Visual, Window Media Video, MPEG-4 AVC/H.264
d. High-Efficiency Video Coding (HEVC)
e. Versatile video coding (VVC)
3. Techniques and Functionalities
a. Error Resilience Tools
b. Global Motion Compensation
c. Bitplane Coding
d. Matching Pursuit
e. Motion Compensation Temporal Filtering
4. Advanced Video Coding
a. Scalable Video Coding
b. Multiple-Description Video Coding
c. Distributed Video Coding
d. 3D Video Coding
5. Video Coding Applications
a. Video Transcoding
b. Video Combiner
c. Video Retrieval
6. Homework including implementation of individual compression blocks and/or video codec
二、先修課程:
建議修過「資訊理論與編碼技巧」
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課程目標 |
Basic: Students can learn
digital video concept
techniques for digital video compression
state-of-the-art video coding standards
implementation issues of video encoder and decoder
Advance: Student can
know/participate the current activities of MPEG/VCEG/JVET/AOM
MPEG-R, H.265 (HEVC), JCT3V, WCG & HDR
do more research instead of blind development
learn more programming skills
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課程要求 |
1) 個人作業 x 2
2) 團隊期中專案提案 x 1
3) 個人閱讀作業 x 1
4) 團隊期末專案報告 x 1 |
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預期每週課後學習時數 |
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Office Hours |
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指定閱讀 |
1. “Video codec design,” Iain E.G. Richardson, Wiley, 2002.
2. “Video processing and communications,” Yao Wang, Jorn Ostermann, Ya-Qin Zhang, Prentice Hall, 2002.
3. “Digital video: an introduction to MPEG-2,” Barry G. Haskell, Atul Puri, Arun N. Netravali, Chapman & Hall, 1997.
4. “H.264 and MPEG-4 video compression,” Iain E.G. Richardson, Wiley, 2003.
5. “The H.264 advanced video compression standard,” Iain E.G. Richardson, Wiley, 2010.
6. “Video Coding Standards: AVS China, H.264/MPEG-4 Part 10, HEVC, VP6, DIRAC and VC-1,” K.R. Rao, Do Nyeon Kim, Jae Jeong Hwang, Springer, 2014
7. “Versatile Video Coding,” Humberlo Dominguez and K. R. Rao, River Publishers, 2019
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參考書目 |
1. “Compressed video over networks,” Ming-Ting Sun, Amy R. Reibman, Marcel, 2001.
2. “Multimedia Systems, standards, and networks,” Atul Puri, Tsuhan Chen, Marcel, 2000.
3. “A practical guide to video and audio compression,” Cliff Wootton, Elsevier, 2005.
4. “Video demystified, 4th edition” Keith Jack, Elsevier, 2005.
5. “Digital video transcoding for transmission and storage,” Hui-F Sun, Tihao Chiang, CRC Press, 2006.
6. “3DTV Content Capture, Encoding and Transmission: Building the Transport Infrastructure for Commercial Services,” Daniel Minoli, Wiley, 2010
7. “3D-TV System with Depth-Image-Based-Rendering,” Ce Zhu, Yin Zhao, Lu Yu, Masayuki Tanimoto, Springer, 2012
8. “Scalable Parallel Programming Applied to H.264/AVC Decoding,” Ben Juurlink and more, Springer, 2012
9. “3D Video Coding for Embedded Devices: Energy Efficient Algorithms and Architectures,” Bruno Zatt and more, Springer, 2013
10. “3DTV: Processing and Transmission of 3D Video signals,” Anil Fernando, Stewart T. Worrall, Erhan Ekmekcioglu, Wiley, 2013
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評量方式
(僅供參考) |
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No. |
項目 |
百分比 |
說明 |
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1. |
Reading assignment |
20% |
One-page report |
2. |
Homework |
35% |
Paper works for answering 2 or more questions
Program work for implementing one decoding module |
3. |
Term project |
45% |
Proposal
Demo & final report |
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週次 |
日期 |
單元主題 |
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第2週 |
9/28 |
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第3週 |
10/05 |
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第4週 |
10/12 |
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第5週 |
10/19 |
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第6週 |
10/26 |
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第7週 |
11/02 |
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第8週 |
11/09 |
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第9週 |
11/16 |
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第10週 |
11/23 |
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第11週 |
11/30 |
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第12週 |
12/07 |
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第13週 |
12/14 |
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第14週 |
12/21 |
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第15週 |
12/28 |
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第16週 |
1/04 |
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第17週 |
1/11 |
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第18週 |
1/18 |
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