Image and Video Compression

Homework # 2

Due date: 18 October 2015 : 11: 59 : 59 P.M.

Summary:  This   assignment   addresses   predictive   coding,   the   DCT,   and   its   use   for   imagecompression using VcDemo software. The software and reference images are uploaded on Slate.The related VcDemo tools are found in the “Basic Compression” and “Linear Transforms” menus. 

Instructions: The homework can be done individually or in a group of two people at most. A report containingsummary of the results, with a brief discussion on the questions provided for each exercise has to besubmitted by each group. The provided comments should be concise and the report should not bemore than 4 pages long. 

Images to be used: each group shall perform every exercise using two images: a natural image and asynthetic image (either Odie256B or zone256B).

VcDemo can open images in bmp or tiff format (beware: tiff format must be uncompressed). It issuggested to use the bmp format.

Exercise 1: PCM

Apply PCM compression (i.e., quantization of the pixel values), with no dithering and no errors,with bit­rates of 1, 3, and 4 bpp. Analyze the visual quality and the PSNR. Quantization theoryindicates  that,  for each additional bit,   the PSNR improvement should be roughly 6 bpp. Is  thisalways true?

Then apply errors choosing a certain bit­error rate (BER). What is the effect of the errors?

Optional:Evaluate   the   effect   of   using   different   prediction   models   for   DPCM   on   the   compressionperformance.

Exercise 2: DCT

The DCT module computes the DCT of an image and performs coding in the style of  JPEG, withDC prediction, quantization and possibly entropy coding.Select two bit­rates, one <= 1 bpp and the other > 1  bpp. For each bit­rate:

Evaluate the performance gain obtained by performing entropy coding as opposed to noentropy coding.

With entropy coding enabled, evaluate the performance difference between the low (<= 1bpp) and high (> 1 bpp) rate.

With entropy coding enabled, evaluate the performance difference between predicting onlythe first (DC) coefficient of the DCT, and all the coefficients. Justify the results.

At  bit­rate   of   1  bpp   and   with   entropy   coding   enabled   and   prediction   of   only   the  DC

coefficient, evaluate the effect of the DCT block size. Briefly comment the difference of the results for the natural and synthetic images.