Image and video coding - lossy and lossless coding

- basic techniques of predictive and transform coding,

- Standards for image and video compression: JPEG, JPEG2000, MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, H.264/AVC - quality and performance assessment of coding

- applications

Os conteúdos da UC foram determinados de forma a dotar os estudantes de conhecimentos gerais

relacionados com a representação e codificação de informação multimédia. Simultaneamente são abordados em detalhe tópicos essenciais para o projeto e desenvolvimento de aplicações multimédia, tais como tecnologias e normas mais recentes, assim como aspetos de aferição de qualidade e de eficiência das

ferramentas. Assim, os estudantes adquirem uma visão crítica sobre boa compreensão do funcionamento das tecnologias e do resultado que permnitem atingir.

6.2.1.6. Demonstration of the syllabus coherence with the curricular unit's objectives.

The contents of this curricular unit have been designed to provide students with general knowledge

concerning the representation and compression of multimedia information. In parallel, essential topics for the design and development of multimedia applications, such as most recent technologies and standards, as well as quality and efficiency assessment, are discussed in detail. Accordingly, students acquire a critical vision of the role of each component and technology and the outcomes they provide when developing such

applications.

6.2.1.7. Metodologias de ensino (avaliação incluída):

Aulas teóricas com exposição dos conteúdos do programa, com análise e demonstração de casos concretos. Aulas práticas com resolução de exercícios para aplicação prática dos conhecimentos adquiridos, incluindo a realização de trabalhos em ambiente Matlab.

Trabalhos práticos extra-aulas para grupos de estudantes, a desenvolver ao longo do semestre, com vista à consolidação dos conteúdos.

Avaliação distribuída com exame final. A classificação de frequência (F) é dada a todos os estudantes que não excedam o limite de faltas e obtenham pelo menos 50% no conjunto das classificações obtidas nos trabalhos realizados ao longo do semestre.

O exame final consta de uma prova escrita com a duração não superior a 2,5 horas.

A classificação final (C) será obtida com base na classificação dos trabalhos práticos (T) e na classificação da prova escrita (E), através da fórmula

C = 0.5T + 0.5E.

6.2.1.7. Teaching methodologies (including evaluation): Theoretical classes

These classes will be based on the presentation of the themes of the course unit, resolution of problems and analysis and demonstration of real cases.

Practical classes

These classes will be based on the resolution of exercises, which are necessary to understand the program. Also, students will have to do exercises using Matlab.

Homework

Students will be asked to do group assignments in order to consolidate their knowledge.

Type of evaluation:Distributed Evaluation with final exam

Attendance requirements:To be admitted to exams, students cannot miss more classes than allowed by the rules. Besides they have to reach a minimum grade of 50% in the assignments.

Formula Evaluation:Final Exam will be a written test which lasts around 2.30h.

Final Grade(FG) will be based on the grade of the practical assignments(P) and on the grade of the written exam (E) using the following formula:

FG = 0.5 P + 0.5 E

All components will be graded from 0 to 20.

6.2.1.8. Demonstração da coerência das metodologias de ensino com os objectivos de aprendizagem da unidade curricular.

A metodologia de ensino adotada na UC, assenta na exposição teórica dos conceitos essenciais associados às aplicações multimédia. São expostos com suficiente detalhe assuntos relativos aos diferentes tipos de media e às tecnologias necessárias ao desenvolvimento de aplicações multimédia. Com base nos

conhecimentos teóricos adquiridos, os estudantes desenvolvem algoritmos em ambiente Matlab que lhe permitem clarificar aspetos apresentados, identificar os maiores desafios envolvidos e aprofundar os seus conhecimentos, pela experiência.

The teaching methodology adopted for the CU is based on theoretical lectures addressing essential aspects associated with multimedia applications. Topics concerning required technologies to develop such

applications with different requirements, are discussed in detail. Supported by the acquired knowledge, students are invited to develop their own algorithms in Matlab to be able to better understand the challenges involved and clarify some aspects through experience.

6.2.1.9. Bibliografia principal:

Aníbal Ferreira, Carlos Salema, Fernando Pereira, Isabel Trancoso, Paulo Lobato Correia, Pedro Assunção, Sérgio Faria; Comunicações Audiovisuais – Tecnologias, Normas e Aplicações, Fernando Pereira (Editor), 2009. ISBN: 972-978-8469-81-8

Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods, Steven L. Eddins; Digital image processing using Matlab. ISBN: 0-13-008519-7

Mapa IX - Projeto de Circuitos VLSI / VLSI Circuit Design 6.2.1.1. Unidade curricular:

Projeto de Circuitos VLSI / VLSI Circuit Design

6.2.1.2. Docente responsável e respectivas horas de contacto na unidade curricular (preencher o nome completo): João Paulo de Castro Canas Ferreira (T-28h 1 turma/class, PL-28h 1 turma/class)

6.2.1.3. Outros docentes e respectivas horas de contacto na unidade curricular:

6.2.1.3. Other academic staff and lecturing load in the curricular unit:

6.2.1.4. Objectivos de aprendizagem (conhecimentos, aptidões e competências a desenvolver pelos estudantes): Após completar esta unidade,os estudantes serão capazes de:

1.descrever e explicar o fluxo de projeto para circuitos integrados digitais(da descrição em HDL até à validação"Post-layout");

2.identificar e caraterizar as principais alternativas tecnológicas de implementação deASIC/SOC; 3.aplicar modelo de1ª ordem do transístorMOS na análise e projeto de circuitos digitais;

4.explicar e aplicar modelos das interligações;

5.utilizar o simulador SPICE para analisar e projetar portas lógicas;

6.explicar e avaliar o comportamento elétrico e temporal das principais famílias lógicas CMOS; 7.projetar células lógicas (standard cells) incluindo simulação,"layout" e simulação"post-layout";

8.utilizar um fluxo de projeto comercial para sintetizar um circuito digital a partir de uma descrição em Verilog; 9.explicar e aplicar o método do"esforço lógico" para dimensionamento de portas lógicas;

10.identificar e explicar os princípios básicos do projeto de circuitos digitais de baixa potência.

6.2.1.4. Learning outcomes of the curricular unit: After taking the course, the student will be able to:

1.describe and explain the standard-cell design flow for digital ICs (from HDL description until post-layout validation);

2.identify and characterize the main technological options for ASIC/SOC implementation; 3.apply the first-order model of MOSFET behavior to design and analysis of digital circuits; 4.explain and apply interconnected models;

5.use SPICE simulator to analyze and design digital gates;

6.explain and evaluate the electrical and temporal behavior of the main CMOS circuit families; 7.design standard cells (includes electrical simulation, layout, and post-layout simulation);

8.use a commercial design flow to synthesize a standard-cell circuit starting from a Verilog description; 9.explain and apply the method of "Logical effort" for gate sizing;

10.identify and explain the basic principles of low-power digital circuits.

6.2.1.5. Conteúdos programáticos:

M1. Circuitos digitais de elevado nível de integração: modelos, tarefas e ferramentas. Fluxos de projeto "standard-cell" e "full-custom".

M2. Aspetos básicos de tecnologia CMOS (processo de fabrico, regras de projeto) e do comportamento lógico e elétrico dos circuitos. Modelação de transístores MOS de pequenas dimensões. Modelação de interligações. M3. Circuitos lógicos combinatórios e sequenciais: técnicas avançadas de implementação de circuitos estáticos e dinâmicos. Dimensionamento de portas lógicas. Blocos: aritmética, memória, PLAs.

M4. Ferramentas de apoio ao projeto "full-custom": simulação analógica (HSPICE), edição de "layout" (Virtuoso Layout Editor).

M5. Implementação de CIs de aplicação específica baseados em "standard cells": "floorplanning", colocação e encaminhamento, síntese de rede de distribuição de sinal de relógio.

M6. Ferramentas de apoio ao projeto de CIs de aplicação específica baseados em "standard cells": Cadence IC Station e Synopsys Design Compiler.

6.2.1.5. Syllabus:

M1. IC design flow: models, tasks and tools. Full-custom and standard cell design flows.

M2. Basic aspects of CMOS technology, electrical and logical circuit behaviour. Modeling of submicrometer devices. Interconnect modeling.

M3. Combinational and sequential logic: advanced static and dynamic implementation techniques. Design of digital blocks for complex ICs: arithmetic circuits, memory, PLAs and other regular structures.

M4. Design tools for full-custom design tasks: simulation and layout (HSPICE, Virtuoso Layout Editor). M5. Design and implementation of standard-cell based ASICs. Physical design aspects: floorplanning, placement and routing. Simulation and verification. Clock signal distribution.

M6. Industry-grade support tools for very complex ICs: Cadence IC Station and Synopsys Design Compiler.

6.2.1.6. Demonstração da coerência dos conteúdos programáticos com os objectivos da unidade curricular. Os módulos do programa correspondem aos objetivos de aprendizagem conforme indicado na tabela seguinte,que mostra, para cada módulo, quais os objetivos para que este contribui:

M1: objetivos 1, 2, 8. M2: objetivos 3, 4, 7. M3: objetivos 3, 6, 7, 9, 10. M4: objetivos 5, 7. M5: Objetivo 8. M6: Objetivo 8.

6.2.1.6. Demonstration of the syllabus coherence with the curricular unit's objectives.

The program modules correspond to the learning objectives as indicated in the following table, which shows, for each module, which outcomes it contributes to:

M1: outcomes 1, 2, 8. M2: outcomes 3, 4, 7. M3: outcomes 3, 6, 7, 9, 10. M4: outcomes 5, 7. M5: outcome 8. M6: outcome 8.

6.2.1.7. Metodologias de ensino (avaliação incluída):

Nas aulas teóricas é apresentada a matéria fundamental. As aulas práticas são utilizadas para a execução de trabalhos práticos,resolução de exercícios e realização de exercícios práticos de avaliação.Os estudantes realizam também um trabalho de projeto(em grupos de 2)

Tipo de Avaliação: Avaliação distribuída com exame final Condições de Frequência:

A nota de frequência Freq é calculada a partir das notas do trabalho prático T e dos exercícios práticos P1, P2 e P3 pela fórmula:Freq = 0,5 x T + 0,5 x (P1+P2+P3)/3

Para obtenção de frequência, é necessário ter Freq >= 8,0.

Fórmula de avaliação: A classificação final à u.c. é dada por: NFinal = 0,5 x Freq + 0,5 x E em que E é a nota do exame final.

Para obter aproveitamento à u.c., é necessário ter E >= 7,5. Exame final com consulta de apontamentos.

6.2.1.7. Teaching methodologies (including evaluation):

The most important topics are presented and discussed in the lectures.

Exercises and case studies occupy the practical sessions, which are also used to discuss the design project. In addition, practical exercises for evaluation are also done in the practical sessions. Students (working in groups of two) are required to implement one circuit design project.

Type of evaluation: Avaliação distribuída com exame final

Terms of frequency: The grade for admission to exams (Freq) is calculated as follows: Freq = 0.5 T + 0.5 (P1+P2+P3)/3