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Docente
CRISTIAN PERRA (Tit.)
Periodo
Primo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
ITALIANO 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[70/91]  INGEGNERIA DELLE TECNOLOGIE PER INTERNET [91/00 - Ord. 2018]  INGEGNERIA DELLE TECNOLOGIE PER INTERNET 6 60

Obiettivi

In coerenza con gli obiettivi formativi del Corso di Laurea in Ingegneria delle Tecnologie per Internet, obiettivo dell’insegnamento è quello di far acquisire allo studente conoscenze, abilità e competenze fondamentali nell'ambito dei sistemi e delle applicazioni per i media digitali (Digital Media) declinate secondo i cinque Descrittori di Dublino, e di seguito dettagliate.
* Conoscenza e capacità di comprensione: lo studente conoscerà le modalità di rappresentazione dei segnali digitali in uso nei sistemi e nelle applicazioni per i media digitali, gli strumenti per individuare le loro proprietà, comprendendone il relativo significato fisico/matematico. Conoscerà i componenti delle sistemi di acquisizione, rappresentazione, codifica, trasmissione, ricezione, decodifica e saprà valutare le prestazioni dei singoli componenti e dell’architettura complessiva. Conoscerà le tecniche di base per la progettazione e sviluppo di tali sistemi e i criteri e metodi per la scelta di soluzioni progettuali che soddisfino i requisiti di progetto e i casi d’uso applicativi. Conoscerà i processi alla base della definizione dei principali standard per i digital media.
* Conoscenza e Capacità di comprensione applicate: lo studente saprà valutare le prestazioni dei singolo componenti di un sistema acquisizione, rappresentazione, codifica, trasmissione, ricezione, decodifica e le prestazioni globali di tale sistema sulla base di rappresentazioni matematiche e grafiche. Saprà applicare la conoscenza degli standard in uso nell’ambito dei digital media per la progettazione e sviluppo dei sistemi definiti negli standard.
* Autonomia di giudizio: lo studente sarà in grado di valutare criticamente i risultati delle analisi effettuata mediante analisi di dati numerici e rappresentazioni grafiche. Saprà confrontare criticamente architetture diverse e individuare le soluzioni più adatte a soddisfare i requisiti di progetto.
* Abilità comunicative: lo studente sarà capace di esprimere chiaramente concetti tecnici e scientifici nell'ambito del digital media, nei contesti dell'Ingegneria delle Tecnologie per Internet.
* Capacità di apprendere: lo studente saprà integrare le conoscenze da varie fonti al fine di conseguire una visione ampia delle problematiche connesse alla analisi ed al progetto dei sistemi e delle applicazioni per i media digitali (Digital Media)

Prerequisiti

Per poter intraprendere proficuamente lo studio del Digital Media lo studente deve aver acquisito da precedenti insegnamenti le seguenti conoscenze, abilità e competenze.
Conoscenze:
Elementi di base di algebra lineare. Funzioni trigonometriche, esponenziali e logarimiche e loro proprietà. Equazioni differenziali lineari ordinarie. Integrali. Numeri complessi. Proprietà dei polinomi. Trasformate di Fourier.
Abilità:
Calcolo algebrico, matriciale, differenziale. Studio e rappresentazione di funzioni di una o più variabili. Trasformazioni di variabili.
Competenze:
Capacità di applicare le metodologie dell'algebra e dell'analisi di funzioni per la rappresentazione e l'analisi dei singoli componenti di un sistema acquisizione, rappresentazione, codifica, trasmissione, ricezione, decodifica.

Contenuti

1. Introduzione (1 ora, lezione; 1 teoria, test): presentazione del obiettivi, dei prerequisiti, dei contenuti, dei metodi didattici, della modalità di verifica dell’apprendimento e del calendario delle lezioni frontali e delle esercitazioni. Test di auto-verifica delle conoscenze preliminari
2. Standard per i digital media (2 ore, lezione): organismi per la normazione; processo di sviluppo di uno standard
3. Segnali per i media digitali (6 ore, lezione; 2 ore esercitazione): spazi cromatici, immagini, video, audio, funzione plenottica, nuvola di punti, light field, olografia, realtà virtuale, realtà aumentata
4. Compressione del digital media (2 ore, lezione; 2 ore esercitazione): dominio spaziale e dominio trasformato, istogramma di un segnale, frequenza di un segnale, ridondanza spaziale, ridondanza temporale
5. Quantizzazione (2 ore, lezione; 2 ore esercitazione): progettazione del quantizzatore, quantizzatore uniforme, errore di quantizzazione
6. Codifica predittiva (2 ore, lezione; 2 ore esercitazione): predittore lineare, codificatore/decodicatore DPCM
7. Codifica per trasformate (2 ore, lezione; 2 ore esercitazione): trasformata coseno discrete (DCT), trasformata wavelet
8. Codifica di immagini (8 ore, lezione; 2 ore esercitazione): Standard JPEG, JPEG2000, JPEG XS, JPEG XR, JPEG XT
9. Codifica video (4 ore, lezione; 2 ore, esercitazione): Standard MPEG
10. Codifica plenottica: Standard per codifica di nuvole di punti, light field, olografia (4 ore, lezione)
11. Codifica con reti neurali (2 ore, lezione): Autoencoder e attività di standardizzazione
12. Digital right management (2 ore, lezione): DRM per l’erogazione di servizi multimediali
13. Media digitali immersivi: 360, realtà virtuale (VR), realtà aumentata (AR) (2 ore, lezione)
14. Laboratorio: Sviluppo di applicazioni immersive VR e AR (6 ore, esercitazione guidata)

Metodi Didattici

L'insegnamento è organizzato in un modulo da 60 ore. L'attività didattica consiste in:
- 1 ora di test iniziale per la auto-verifica delle conoscenze e competenze in ingresso;
- 39 ore di lezione frontale con l'ausilio di videoproiezione del PC del docente per presentare schermate testuali (power point), applicazioni software la codifica/compressione/rappresentazione dei media digitali (principalmente Matlab e i software di riferimento degli standard ISO/IEC);
- 20 ore di esercitazione guidata, con lavoro individuale e/o a gruppi, autonomamente costituiti, con il supporto del docente e di tutor didattici. Una parte delle esercitazioni sono svolte con l'ausilio delle funzioni di image processing di Matlab e una parte sono svolte con applicazioni per il digital media. La partecipazione in aula è sollecitata attraverso domande, richieste di interpretazione dei risultati analitici e riflessioni sugli aspetti applicativi, con collegamenti ad altre materie (teoria dei segnali, reti di telecomunicazione).

Verifica dell'apprendimento

La valutazione prevede la realizzazione di un progetto durante la quale lo studente dovrà dimostrare la conoscenza delle degli algoritmi e degli strumenti alla base dello sviluppo di applicazioni per il digital media, dimostrare di sapere valutare le prestazioni del progetto realizzato attraverso valutazioni oggettive e soggettive, di saper discutere e confrontare criticamente i risultati ottenuti. Per superare la prova lo studente dovrà dimostrare una appropriata e corretta conoscenza delle metodologie di progettazione, sperimentazione, analisi dei risultati per la realizzazione di un sistema o di una applicazione per i media digitali. Lo studente dovrà dimostrare una adeguata padronanza linguistica generale e tecnica, nonché una sufficiente capacità di sintesi ed analisi critica, attraverso una presentazione orale finale delle attività svolte, del sistema o dell’applicazione sviluppate, e dei risultati ottenuti. Il punteggio finale, espresso in trentesimi, è attribuito mediante una media aritmetica delle valutazioni attribuite ai seguenti elementi della presentazione finale: a) analisi del problema (0-11 punti); b) progettazione della soluzione (0-11 punti); c) presentazione del dimostratore o del software realizzato (0-11 punti); d) sperimentazione (0-11 punti); e) presentazione finale (0-11 punti). Il voto finale è ottenuto con la formula F=3*(a+b+c+d+e)/5, e il voto è con lode se F supera 31.5.

Testi

K.R. Rao, J.J. Hwang, "Techniques and Standards for Image Video and Audio Coding, Prentice Hal PTR
David Taubman and Michael W. Marcellin, JPEG2000: Image Compression Fundamentals, Standards and Practice, Springer
www.jpeg.org
www.mpeg.org
www.xplore.org

Altre Informazioni

Il materiale didattico disponibile per lo studente sul sito dei docenti comprende:
* Programma dell’insegnamento Digital Media;
* Dataset da usare sia per le presentazioni frontali che per le esercitazioni;
* Collegamenti ai siti web con i software utilizzati durante le lezioni
* Collegamenti a documenti audio-video di approfondimento
* Collegamenti a documenti testali di approfondimento

Questionario e social

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