Study of the audio coding algorithm of the MPEG-4 AAC standard and comparison among implementations of modules of the algorithm

Audio coding is used to compress digital audio signals, thereby reducing the amount of bits needed to transmit or to store an audio signal. This is useful when network bandwidth or storage capacity is very limited. Audio compression algorithms are based on an encoding and decoding process. In the encoding step, the uncompressed audio signal is transformed into a coded representation, thereby compressing the audio signal. Thereafter, the coded audio signal eventually needs to be restored (e.g. for playing back) through decoding of the coded audio signal. The decoder receives the bitstream and reconverts it into an uncompressed signal. ISO-MPEG is a standard for high-quality, low bit-rate video and audio coding. The audio part of the standard is composed by algorithms for high-quality low-bit-rate audio coding, i.e. algorithms that reduce the original bit-rate, while guaranteeing high quality of the audio signal. The audio coding algorithms consists of MPEG-1 (with three different layers), MPEG-2, MPEG-2 AAC, and MPEG-4. This work presents a study of the MPEG-4 AAC audio coding algorithm. Besides, it presents the implementation of the AAC algorithm on different platforms, and comparisons among implementations. The implementations are in C language, in Assembly of Intel Pentium, in C-language using DSP processor, and in HDL. Since each implementation has its own application niche, each one is valid as a final solution. Moreover, another purpose of this work is the comparison among these implementations, considering estimated costs, execution time, and advantages and disadvantages of each one.

VEBit: um algorítmo para codificação de vídeo com escalabilidade

A codificação de vídeo de modo a permitir a escalabilidade durante a transmissão tem se tornado um tópico de grande nos últimos anos. Em conjunto com um algorítmo de controle de congestionamento, é possível a criação de um ambiente de transmissão multimída mais apropriado. Esta dissertação apresente um algoritimo de codificação de vídeo escalável baseado em bit-planes. O modelo de codificação do video utiliza 3D-DCT para codificação espacial e temporal e um quantizador escalar semelehante ao empregado no MPEG 4. A técnica de escalabilidade em bit-planes implementada permite a divisão da saída de codificador em taxas complementares e com granularidade fina. Este algorítmo e parte integrante doprojeto SAM (Sistema Adaptativo Multimídia), que busca criar um ambiente de transmissão multimídia adaptativo em tempo real. Este projeto está em desenvolvimento na tese de doutorado de Valter Roesler. O algorítmo proposto e implementado é capaz de transmitir de forma unidirecional vídeos de baixa movimentação. Os resultados dos testes realizados com a implementação feita mostram que a solução proposta é flexível em realação a tecnologia disponível de transmissão através do ajuste no númerp de camadas e suas respectivas especificações de banda. Os testes realizados apresentaram um desempenho aceitável para codificação e decodificação de vídeo em tempo real. A taxa de compressão apresentou resultados satisfatórios na transmissao em ambientes de baixa velocidade para as camadas inferiores, bem como taxas de transmissão para ambientes em ADSL, cable modem e rede local para as camadas superiores. Com relação a qualidade do vídeo, esta varia de acordo com o grau de movimentação do mesmo. Por exemplo, no modelo "talking-head", comum em videoconferências, a qualidade se mostrou viável para ambientes de baixa velocidade (56 kbits/s).

Equipamento de biotelemetria para monitoramento em tempo real do teste da caminhada de seis minutos

Este estudo visa desenvolver um sistema portátil de radiocomunicação de radiação restrita, indicado para biotelemetria digital de curta distância aplicada ao Teste da Caminhada de Seis Minutos (TC6M) em pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica ou hipertensão pulmonar. A saturação periférica da hemoglobina (SpO2) e a freqüência cardíaca (FC) são monitoradas em tempo real. É utilizada a banda destinada a aplicações médicas, industriais e científicas (ISM), com freqüência de portadora em 916MHz e potência de transmissão de 0,75mW. Este sistema foi projetado para operar através de um enlace half duplex e codificação Manchester NRZ incorporando um protocolo para correção de erros do tipo automatic repeat request error com utilização de um código CRC-16 para detecção de erros. A velocidade máxima de transmissão de dados é de 115.2 kbps. O sistema é constituído de três partes: unidade portátil (Master), unidade estacionária (Slave) e software de visualização em tempo real. A unidade portátil recebe do oxímetro os parâmetros de monitorização que são transmitidos via enlace de rádio-freqüência. A interface da unidade estacionária com o software é feita através da porta de comunicação serial padrão RS-232. Os testes de laboratório e de campo demonstraram que o sistema de biotelemetria é adequado a realizar o TC6M com precisão de SpO2 de ±3 dígitos (com ±1 desvio padrão) e FC de ±3% ambos com taxa de Frame Error Rate < 10-4 (0,01%), sem restrigir os movimentos do usuário durante o processo de monitorização.

Alterações neurológicas em lactentes submetidos à cirurgia cardíaca com circulação extra-corpórea

Objetivos: analisar o desenvolvimento neuropsicomotor antes e depois de cirurgia cardíaca em crianças através de dois instrumentos: exame neurológico e do teste de Denver II Métodos: foram randomicamente selecionadas os lactentes com indicação de cirurgia cardíaca com utilização de circulação extra-corpórea no período de abril de 2001 a setembro de 2002 Delineamento: coorte prospectivo não controlado Intervenções: Um dia antes da cirurgia eletiva, na alta da unidade de terapia intensiva pediátrica cardíaca e entre 3 a 6 meses após a cirurgia cardíaca os pacientes incluídos no estudo eram submetidos a um exame neurológico padronizado realizado pelo mesmo neurologista pediátrico e ao teste de Denver II aplicado por 2 pediatras de maneira independente, apresentando uma concordância de resultados entre 89-100% . Estatística: O test t student para amostras pareadas para os índices de Denver II . Teste do Qui-quadrado para as categorias do exame neurológico antes e depois de cirurgia. Foi estimado um tamanho amostral de 15 crianças. Resultados: Foram incluídas 20 crianças, com idade média no momento da correção de 6,7 ± 4,2 meses e peso médio 5,3± 2,2 quilogramas. Os defeitos septais ocorreram em 11 casos (55%). O tempo médio de circulação extra-corpórea era 67± 23,6 minutos, com o uso de ultrafiltração modificada. Quinze crianças tinham atraso no desenvolvimento de neuropsicomotor no momento da cirurgia, mas em seis foi observado normalização depois de 3 a 6 meses de seguimento (p=0,11). Quando os índices de Denver II, dentro de cada domínio, foram analisados (índices motor grosseiro, motor fino, linguagem, total e pessoal-social), observou-se um aumento em todos os domínios após a cirurgia, exceto o último (p < 0.05). O percentual médio de melhora nos índices oscilou entre 17 a 23%. Um tamanho de efeito grande foi calculado para linguagem e moderado nas habilidades de motoras. Conclusão: Apesar destas crianças estarem em risco de novos achados neurológicos, os resultados sugerem uma melhora precoce nos índices de desenvolvimento neuropsicomotor após cirurgia cardíaca com extra-corpórea.