Codificação de Sinais: Sub-bandas, Transformada e Entropia

Sistemas de Codificação: Sub-bandas e Transformada

Explique como funcionam os sistemas de codificação em sub-bandas e por transformada, e por que conseguem reduzir a taxa de bits a utilizar.

• Codificador por sub-bandas: O espectro do sinal de entrada é dividido em N sub-bandas (iguais ou não). O número de bits utilizado para a codificação é definido em função da importância de cada sub-banda. Isso permite reduzir o número de bits das bandas menos importantes ou, no limite, não transmiti-las, reduzindo a taxa total de bits do sistema.
• Codificador por transformada: Cada quadro de N amostras é convertido para o domínio da frequência usando a transformada de interesse. O número de bits utilizado para a codificação é definido pela importância de cada coeficiente obtido, reduzindo assim a taxa total de bits.

Redundância e Entropia na Compressão de Sinais

Uma forma de comprimir um sinal é eliminar a redundância e codificar apenas a entropia. O que é redundância e o que é entropia?

Entropia: Refere-se ao conteúdo de informação real no sinal a transmitir ou armazenar. Considera os componentes de dados relevantes, cuja ausência degrada a qualidade. Componentes com pouca relevância, quando omitidos, causam degradação mínima, enquanto componentes irrelevantes não afetam a percepção da qualidade do sinal.

Redundância: É tudo aquilo que não é essencial por já estar presente no restante do sinal (ex: pixels repetidos). Um codificador ideal extrairia apenas a entropia e eliminaria toda a redundância, porém, isso exige alta complexidade e gera atrasos elevados, pois requer análise temporal do sinal.

Codificadores reais buscam o equilíbrio entre a extração de redundância e os limites de processamento e atraso da aplicação. Em transmissões ao vivo, por exemplo, o atraso deve ser mínimo. O desempenho final depende do equilíbrio entre a qualidade do sinal (entropia e redundância) e o poder de processamento disponível.