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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Stéphane Coulombe


PLAN DE COURS

Automne 2022
GTI311 : Traitement des signaux audiovisuels (3 crédits)





Préalables
Programme(s) : 7070, 7086, 7610
             
  Profils(s) : Autres, Tous profils  
             
    LOG121    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8 60,0 % 40,0 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours

Ce cours vise à présenter les concepts reliés à la perception, au traitement et à la compression des signaux audiovisuels.

Les sujets abordés incluent, entre autres, les systèmes audiovisuels, le système visuel humain, la perception visuelle et de la couleur, le système auditif humain et la perception auditive, la représentation numérique des données audiovisuelles, la théorie de l’information ainsi que le traitement et la compression des images, vidéos, de l’audio et de la parole.

Au terme de ce cours, l'étudiant ou l'étudiante sera en mesure :

  • d'expliquer les concepts de base de la théorie de l’information et des formats de compression multimédias;
  • de décrire les systèmes visuels et auditifs humains, leurs caractéristiques et limitations;
  • de décrire les principes de la science de la couleur et les différents modèles de représentation;
  • de choisir et d’utiliser adéquatement les différents modèles psycho-acoustiques et de génération de la parole;
  • d’appliquer les principes de base de la théorie du signal, de l’échantillonnage et de la quantification des signaux;
  • d’analyser et concevoir des systèmes de traitement audiovisuels.

Séances de laboratoire : analyser des contenus audiovisuels à l’aide d’outils logiciels. Analyser, concevoir et implémenter des applications de traitement et de compression audiovisuelles (images, vidéos, audio, parole).




Objectifs du cours

Voir le Descriptif du cours ci-dessus.




Stratégies pédagogiques

Le cours comprend une partie magistrale (3 heures par semaine) et des séances en laboratoire (2 heures par semaine).




Utilisation d’appareils électroniques

Il est interdit de capter le cours ou des portions du cours (enregistrement vidéo, enregistrement audio, photographie) en salle de classe ou en laboratoire à moins d'avoir obtenue au préalable la permission de l'enseignant.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 08:30 - 12:00 Activité de cours
Jeudi 13:30 - 15:30 Laboratoire (Groupe A)
Jeudi 15:30 - 17:30 Laboratoire (Groupe B)



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Stéphane Coulombe Activité de cours Stephane.Coulombe@etsmtl.ca A-4474
01 Olivier Brochu Laboratoire (Groupe A) cc-Olivier.Brochu@etsmtl.ca A-4526



Cours

1. Présentation du cours et introduction (1,5 heure[1])

  • Introduction au multimédia.
  • Systèmes audiovisuels et architecture générale.
  • Vue d’ensemble des applications audiovisuelles.
  • Enjeux des systèmes audiovisuels et traitement des données.

2. Représentation numérique des données audiovisuelles (6 heures)

  • Représentations des images et vidéos (RGB, résolution, etc).
  • Échantillonnage et quantification des signaux audiovisuels
    • Théorème de Nyquist.
    • Quantification scalaire uniforme et non uniforme.

3. Système visuel humain et couleurs (3 heures)

  • La lumière et la vision humaine
  • Science des couleurs et modèles de couleurs

4. Théorie de l’information (7,5 heures)

  • Introduction à la théorie de l’information.
    • Entropie
  • Compression sans perte des données.
    • Codage RLE.
    • Codage LZW.
    • Codage de Huffman.
    • Codage arithmétique.

5. Traitement des images et des vidéos (10,5 heures)

  • Compression sans perte des images.
  • Compression avec perte des images et vidéos.
  • Normes de compression d’images et vidéos.

6. Traitement de la parole (4,5 heures)

  • Modèles de génération de la parole
  • Compression de la parole
  • Normes de compression de la parole

7. Traitement audio (6 heures)

  • Système auditif humain
  • Modèles psycho-acoustiques
  • Compression audio
  • Normes de compression audio

 

 * La matière ne sera pas nécessairement présentée dans cet ordre. Toutefois, l’ensemble des sujets sera présenté dans le cadre de ce cours.


[1] Ces heures sont des heures approximatives d’enseignement pour chaque sujet et incluent le temps alloué à l’examen intra timestriel.




Laboratoires et travaux pratiques

Les laboratoires seront composés de quatre projets permettant à l’étudiant de maîtriser et d’approfondir la théorie vue en classe ainsi que de perfectionner ses habilités en conception, en implémentation et en contrôle qualité logiciels. Certaines séances de laboratoire seront consacrées à analyser des contenus audiovisuels à l’aide d’outils logiciels. D'autres séances seront consacrées à analyser, concevoir, implémenter et tester des applications de traitement et de compression d’images, de vidéos ou d’audio.

 

1.      Représentation des données (4 heures, individuel) : Permettra à l'étudiant de se familiariser avec les concepts nécessaires pour réaliser les laboratoires. L'étudiant devra implémenter et tester une application qui permet de décoder et d'encoder une spécification hexadécimale.

 

2.      Lecture et traitement d’images (6 heures) : Permettra à l’étudiant de se familiariser avec des outils d’analyse d’images pour mieux comprendre leur structure, de comprendre les formats des images et de concevoir et implémenter un lecteur d’images.

 

3.      Lecture et traitement de données audios (8 heures) : Permettra à l’étudiant de se familiariser avec des outils d’analyse et de modification de fichiers audios. L’étudiant devra aussi concevoir, implémenter et tester une application permettant d'effectuer diverses manipulations et traitements sur des fichiers audios.

 

4.      Traitement de données audiovisuelles (6 heures) : Permettra à l’étudiant de se familiariser avec des outils sophistiqués de manipulation de contenus audiovisuels ainsi qu'aux paramètres affectant les caractéristiques de ces contenus. L’étudiant devra concevoir, implémenter et tester une application permettant d'effectuer diverses manipulations complexes sur des fichiers vidéos (accompagnés d'audio).

 

NOTE : Si vous éprouvez des difficultés techniques avec le matériel des laboratoires du département, s.v.p. communiquez le problème à support-logti@etsmtl.ca. Consultez le site de cours pour les contenus pour chaque laboratoire.




Utilisation d'outils d'ingénierie

L’étudiant utilisera un outil de développement logiciel intégré (IDE) tel que ECLIPSE ou INTELLIJ afin de développer des logiciels en JAVA.

 

Pour la réalisation des travaux de laboratoires, les étudiants pourront utiliser un ordinateur MAC ou PC. 
 




Évaluation
 Travaux de laboratoire (4) 30 %
 Devoirs 10 %
 Examen intra 30 %
 Examen final   30 %

À noter qu’une moyenne pondérée inférieure à 50% dans les examens intra et final entraine automatiquement un échec au cours. 




Double seuil
Note minimale : 50



Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 31 octobre 2022



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Les dates de remise des travaux doivent être respectées. Des pénalités sévères seront appliquées pour les travaux remis en retard.

 

Une pénalité sera applicable aux travaux de laboratoire qui ne sont pas remis à temps selon les modalités suivantes : 10% de pénalité est appliqué dès qu'un retard est constaté si ce retard est moins de 24h, 25% de pénalité est appliqué si le retard est d'au moins 24h mais moins de 48h, 100% de pénalité est appliqué (note de zéro) si le retard est de 48h ou plus.

 

Pour les devoirs, aucun retard ne sera toléré et tout retard entrainera automatiquement la note de zéro. Si un étudiant ne fait pas un devoir, il n'aura pas accès à l'énoncé du devoir pour son étude par la suite. Il n'y aura pas d'exception.

 

Les étudiants ont la responsabilité de valider l'intégrité de la remise de tous leurs travaux (devoirs et laboratoires). De même, ils ont la responsabilité de vérifier que les fichiers remis sont complets.




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

Aucun document n’est obligatoire.




Ouvrages de références

Complémentaire fortement recommandé

 

Li, Ze-Nian, Mark S. Drew et Jiangchuan Liu. 2014. Fundamentals of Multimedia, 2nd ed. Coll. « Texts in Computer Science ». Cham: Springer International Publishing, 727 p.

 

Complémentaires

 

Zhang, F. and Bull, D., 2021. Intelligent Image and Video Compression: Communicating Pictures, 2nd ed. Academic Press, 608 p.

 

Woods, John W. 2012. Multidimensional signal, image, and video processing and coding, second edition, 2nd ed. Waltham, Mass.: Academic Press.

 

Bovik, Alan C. 2005. Handbook of image and video processing, 2nd ed. Amsterdam ; Boston, Mass.: Elsevier Academic Press, 1372 p.

 

Wang, Yao, Jörn Ostermann et Ya-Qin Zhang. 2002. Video processing and communications. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 595 p.

 

Richardson, Iain E. G. 2010. The H.264 Advanced Video Compression Standard, 2nd ed. Wiley, 346 p.

 

Sze, Vivienne, Budagavi, Madhukar, et Gary J. Sullivan. 2014. High Efficiency Video Coding (HEVC) : Algorithms and Architectures. Springer, 375 p.

 

Wien, Mathias. 2014. High Efficiency Video Coding : Coding Tools and Specification. Springer, 314 p.




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Le cours est disponible sur moodle.

Site moodle : https://ena.etsmtl.ca