Module also offered within study programmes:
General information:
Annual:
2017/2018
Code:
RIA-2-205-ID-s
Name:
Percepcyjne kodowanie dźwięku
Faculty of:
Mechanical Engineering and Robotics
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Inżynieria Dźwięku w Mediach i Kulturze
Field of study:
Acoustic Engineering
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Zieliński Tomasz (tzielin@agh.edu.pl)
Academic teachers:
prof. dr hab. inż. Zieliński Tomasz (tzielin@agh.edu.pl)
dr inż. Bułat Jarosław (kwant@agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się i podnoszenia kwalifikacji zawodowych IA2A_K07 Participation in a discussion
Skills
M_U001 Potrafi stosować poznane metody i algorytmy kodowania dźwięku do analizy i przetwarzania sygnałów dźwiękowych IA2A_U12 Execution of laboratory classes
M_U002 Potrafi implementować podstawowe algorytmy kodowania dźwięku w języku Matlab IA2A_U12 Test
M_U003 Potrafi ocenić złożoność obliczeniową wykorzystywanych algorytmów kodowania sygnałów dźwiękowych IA2A_U12 Execution of laboratory classes
Knowledge
M_W001 Zna i rozumie podstawy kodowania dźwięku IA2A_W04, IA2A_W05 Test
M_W002 Zna i rozumie metody percepcyjnego kodowania dźwięku IA2A_W04, IA2A_W05 Test
M_W003 Zna standardy percepcyjnego kodowania dźwięku IA2A_W04, IA2A_W05 Test
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się i podnoszenia kwalifikacji zawodowych + - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi stosować poznane metody i algorytmy kodowania dźwięku do analizy i przetwarzania sygnałów dźwiękowych + - + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi implementować podstawowe algorytmy kodowania dźwięku w języku Matlab + - + - - - - - - - -
M_U003 Potrafi ocenić złożoność obliczeniową wykorzystywanych algorytmów kodowania sygnałów dźwiękowych + - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna i rozumie podstawy kodowania dźwięku + - + - - - - - - - -
M_W002 Zna i rozumie metody percepcyjnego kodowania dźwięku + - + - - - - - - - -
M_W003 Zna standardy percepcyjnego kodowania dźwięku + - + - - - - - - - -
Module content
Lectures:
Percepcyjne kodowanie dźwięku. Perceptual coding of audio.

WYKŁADY (14 godz)

1. Podstawy bezstratnego (Huffmana) i stratnego (ADPCM) kodowania sygnałów. Introduction to lossless (Huffman) and lossy (ADPCM) audio coding. (2g)
2. Percepcyjne właściwości ludzkiego słuchu. Modele psychoakustyczne 1 i 2 MPEG audio. Perceptual features of human hearing system. Psychoacoustic models of MPEG audio standard. (2g)
3. Zestawy filtrów: dekompozycja sygnału dźwiękowego w standardach MP2 i MP3. Filter banks: sub-band analysis and synthesis of audio in MP2 and MP3 standard. (2g)
4. Algorytm MP2 standardu MPEG-2 audio: alokacja bitów, formowanie ramki. Algorithm MP2 of MPEG-2 audio standard: bit allocation, bit-stream forming. (2g)
5. Algorytmy MP3 i AAC standardu kompresji MPEG-2 audio. Algorithms MP3 and AAC of MPEG-2 audio standard. (2g)
6. Algorytmy kodowania dźwięku standardu MPEG-4. Audio coding algorithms of MPEG-4 standard. (2g)
7. Algorytm AC3. Kodowanie dźwięku wielokanałowego. Bezstratne kodowanie dźwięku. Algorithm AC3. Multichannel audio coding. Lossless audio coding. (1g)
8. Kierunki rozwoju kodowania percepcyjnego dźwięku. Evolution directions of perceptual audio coding. (1g)

Laboratory classes:
Percepcyjne kodowanie dźwięku. Perceptual coding of audio.

ĆWICZENIA LABORATORYJNE (14 godz)

W module prowadzone są zajęcia laboratoryjne (komputerowe) w języku Matlab, które ugruntowują i rozszerzają wiedzę przekazywaną podczas wykładów.

1. Bezstratne kodowanie Huffmana. Lossless Huffman coding. (2g)
2. Stratne kodowanie ADPCM. Lossy ADPCM coding. (2g)
3. Modele psychoakustyczne 1 i 2 standardu MPEG-2 audio.
Psychoacoustic models 1 and 2 of MPEG-2 audio standard. (2g)
4. Zespół filtrów poziomu MP2 standardu MPEG audio. Filter bank of MP2 compression algorithm of MPEG-2 audio standard. (2g)
5. Alokacja bitów i formowanie ramki w standardzie MP2 standardu MPEG audio. Bit allocation and bitstream forming in MP2 algorithm of MPEG-2 audio standard. (2g)
6. Zespół filtrów poziomu MP3 standardu MPEG-2 audio. Filter bank in MP3 layer of MPEG-2 audio standard. (2g)
7. Kodowanie dźwięku wielokanałowego. Bezstratne kodowanie dźwięku. Multichannel audio coding. Lossless audio coding. (2g)

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 56 h
Module ECTS credits 2 ECTS
Participation in lectures 14 h
Realization of independently performed tasks 14 h
Participation in laboratory classes 14 h
Preparation for classes 14 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

1. Aby uzyskać pozytywną ocenę końcową niezbędne jest uzyskanie pozytywnej oceny z ćwiczeń laboratoryjnych oraz kolokwium z wykładu.
2. Obliczamy średnią arytmetyczną z ocen zaliczenia i kolokwium uzyskanych we wszystkich terminach.
3. Wyznaczmy ocenę końcową na podstawie zależności:
if sr>4.75 then OK:=5.0 else
if sr>4.25 then OK:=4.5 else
if sr>3.75 then OK:=4.0 else
if sr>3.25 then OK:=3.5 else OK:=3
4.Jeżeli pozytywną ocenę z ćwiczeń i kolokwium z wykładu uzyskano w pierwszym terminie oraz ocena końcowa jest mniejsza niż 5.0 to ocena końcowa jest podnoszona o 0.5

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość podstaw cyfrowego przetwarzania sygnałów

Recommended literature and teaching resources:

1. Zieliński T.: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów. Od teorii do zastosowań: WKŁ, Warszawa 2005, 2007, 2009.
2. Czyżewski A.: Dźwięk cyfrowy: Wybrane zagadnienia teoretyczne, technologia, zastosowania. Warszawa, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT 1998.
3. Bosi M.: Introduction to digital audio coding and standards: Springer 2002.
4. Spanias A. Painter T.: Audio signal processing and coding: Wiley 2007.
5. Painter T., Spanias A.: Perceptual coding of digital audio: Proc. IEEE, vol. 88, no. 6, str. 451-513, April 2000
7.ISO/IEC IS11172-3: Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media up to 1.5 Mbit/s, Part 3: Audio, Annex D, ISO/IEC JTCI, 1992.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

1. Zieliński T.P.: „Od teorii do cyfrowego przetwarzania sygnałów”, 576 str. Wydział EAIiE-AGH, Kraków 2002, 2004.
2. Zieliński T.P.: „Cyfrowe przetwarzanie sygnałów. Od teorii do zastosowań”, 832 str., Wydaw-nictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 2005, 2007, 2009, 2014.
3. Szyper M., Zielinski T.P., Sroka R.: “Spectral Analysis of Nonstationary Signals in the System with Wide Phase Modulation”, IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement, vol. 41, no. 6, pp. 919-920, IF=1.79 (2014), 1992.
4. Zielinski T.P.: “Joint Time-Frequency Resolution of Signal Analysis with Gabor Transform“, IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement, vol. 50, no. 5, pp.1436-1444, IF=1.79 (2014), 2001.
5. Wielgat R., Zieliński T.P., Woźniak T., Grabias S., Król D.: “Automatic Recognition of Pathological Phoneme Production“, Folia Phoniatrica et Logopedica, vol. 2008, no. 6, str. 323-331, IF=0.655 (2006), IF=1.439 (2007), 2008.
6. Bułat J., Duda K., Socha M., Turcza P., Zieliński T.P., Duplaga M.: “Computational Tasks in Computer-Assisted Transbronchial Biopsy”, Future Generation Computer Systems (Elsevier), vol. 26, iss. 3, str. 455–461, IF 2.229, 2010.
7. K. Duda, L. B. Magalas, M. Majewski, T. P. Zieliński: “DFT based Estimation of Damped Oscillation’s Parameters in Low–frequency Mechanical Spectroscopy”, IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement, str. 3608-3618, IF 0.978 (2011), IF 1.382 (5-cio letni), 2011.
8. Skalski A., Socha M., Zieliński T.P., Duplaga M.: „Virtual colonoscopy – technical aspects”, pp. 271-290 in „Colonoscopy” (ed. Paul Miskovitz), InTech, Rijeka 2011.
9. Zieliński T.P., Duda K.: “Frequency and Damping Estimation Methods – An Overview“, Metrology and Measurement Systems: Quaterly of Polish Academy of Sciences, vol. 18, no. 4, str. 505–528, IF=0.587 (2010), IF=0.982 (2012), 2011.
10. Skalski A., Kos A., Zieliński T.P.: “Using ASM in CT data segmentation for prostate radiotherapy”, pp. 610-617 in “Computer Vision and Graphics” (ed. Bolc L.), Lecture Notes in Computer Science, Springer, Berlin 2012.
11. Duda K., Zielinski T.P.: “Efficacy of the Frequency and Damping Estimation of a Real-Value Sinusoid“, IEEE Instrumentation and Measurement Magazine, vol. 16, iss. 2, pp. 48-58, IF=0.556, (2012), IF=0.828 (5-cio letni), April 2013.
12. Zieliński T.P., Korohoda P., Rumian R. (redakcja całości): „Cyfrowe przetwarzanie sygnałów w telekomunikacji: podstawy, multimedia, transmisja”, autorstwo 131 stron, współautorstwo 87 stron, PWN, Warszawa 2014.
13. Wiśniewski M., Zieliński T.P.: „Joint Application of Audio Spectral Envelope and Tonality Index in an E-Asthma Monitoring System”, IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics, vol. 19, no. 4, pp. 1009-1018, IF=2.072 (2013), 2015.

Additional information:

None