Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Informatyki - Informatyka (S1)

Sylabus przedmiotu Teoria informacji i kodowania:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Informatyka
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Teoria informacji i kodowania
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Architektury Komputerów i Telekomunikacji
Nauczyciel odpowiedzialny Grzegorz Ulacha <Grzegorz.Ulacha@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Grzegorz Ulacha <Grzegorz.Ulacha@zut.edu.pl>, Cezary Wernik <wc26668@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 4,0 ECTS (formy) 4,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny 2 Grupa obieralna 4

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL4 30 2,00,50zaliczenie
wykładyW4 30 2,00,50zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Matematyka stosowana ze statystyką 1
W-2Programowanie 1
W-3Algorytmy 1
W-4Architektura systemów komputerowych

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zdobycie wiedzy na temat podstaw teorii informacji i kodowania. Zapoznanie się z podstawowymi kodami źródłowymi i ich cechami (kod Huffmana i jego odmiany, kody przecinkowe, kody arytmetyczny, Eliasa, Fibonacciego, Rice’a, Golomba, przykłady technik i transformacji bezstratnych i kodowania strumieni danych różnego typu (metody BWT, MTF, RLE, LZ)), podstawy kodowania stratnego i korekcyjnego/detekcyjnego.
C-2Praktyczna realizacja i testowanie efektywności omawianych kodów. Pozyskanie wiedzy i umiejętności dotyczących implementacji kodowania danych i form praktycznego wykorzystania tych kodów.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Analiza podstawowych twierdzeń z teorii informacji (pomiar entropii, kodowanie różnicowe)4
T-L-2Implementacja podstawowych kodów źródłowych (odmiany kodu Huffmana)4
T-L-3Implementacja specyficznych kodów źródłowych dla nieskończonej liczby symboli źródła4
T-L-4Implementacja innych, specyficznych kodów (kody Rice’a, Golomba)8
T-L-5Analiza technik i transformacji bezstratnych kodowania strumieni danych różnego typu (metody MTF, RLE)2
T-L-6Implementacja innych, specyficznych kodów (drzewa czwórkowe)4
T-L-7Badania subiektywnej jakości stratnego kodowania danych multimedialnych (PSNR)2
T-L-8Testowanie kodów korekcyjnych (Hamminga).2
30
wykłady
T-W-1Podstawowa wiedza na temat podstaw teorii informacji i kodowania (pojęcie informacji, informacja wzajemna i nadmiarowość, entropia warunkowa, złożoność informacyjna Kołmogorowa)4
T-W-2Podstawowe kody źródłowe (kod Huffmana i jego odmiany, kod Tunstalla, kod arytmetyczny)8
T-W-3Specyficzne kody źródłowe (kody przecinkowe, kody Eliasa, Fibonacciego, Rice’a, Golomba)5
T-W-4Przykłady technik i transformacji bezstratnych kodowania strumieni danych różnego typu (metody BWT, MTF, RLE, LZ)2
T-W-5Przykłady bezstratnych technik kodowania strumieni danych różnego typu (kodowanie drzew czwórkowych)2
T-W-6Zdefiniowanie kodowania kanałowego, pojęć: szum transmisyjny, binarny kanał symetryczny, przepustowość kanału, główne twierdzenie Shannona o optymalnym przesyłaniu informacji2
T-W-7Omówienie kodowania detekcyjnego i korekcyjnego, ich zastosowań we współczesnych systemach komputerowych i transmisyjnych2
T-W-8Sprawność kodowania, odległość i waga Hamminga, kody powtórzeniowe, iterowane, kody cykliczne (postać wielomianowa i macierzowa), transmisja z przeplotem3
T-W-9Pasmo a subiektywna jakość transmisji danych multimedialnych (PSNR)2
30

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Udział w zajęciach30
A-L-2Uczestnictwo w konsultacjach2
A-L-3Przygotowanie do zaliczenia16
A-L-4Uczestnictwo w zaliczeniu2
50
wykłady
A-W-1Uczestnitwo w zajęciach30
A-W-2Uczestnictwo w konsultacjach2
A-W-3Przygotowanie do zaliczenia16
A-W-4Uczestnictwo w zaliczeniu2
50

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny z elementami ćwiczeń obliczeniowych
M-2Ćwiczenia laboratoryjne

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena podsumowująca: Ocena zaliczająca wykład na podstawie egzaminu pisemnego, którego istotną częścią są zadania obliczeniowe.
S-2Ocena formująca: Oceny cząstkowe dotyczące sprawozdań z wykonania zadań laboratoryjnych

Zamierzone efekty uczenia się - wiedza

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
I_1A_C15.3_W01
Posiada poszerzoną wiedzę w zakresie metod przechowywania, przetwarzania oraz przesyłania danych oraz modelowania systemów umożliwiającą rozwiązywanie rzeczywistych problemów związanych z archiwizacją i efektywną transmisją danych różnego typu
I_1A_W03C-2, C-1T-W-5, T-W-7, T-W-8, T-W-9, T-W-6, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-1M-1, M-2S-1, S-2

Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
I_1A_C15.3_U01
Potrafi implemenować podstawowe metody kodowania danych, analizować wyniki przy zmianach parametrów kompresji i dokonywać ich analizy, formułować wynikające z nich wnioski
I_1A_U03C-2T-W-5, T-W-7, T-W-9, T-W-2, T-W-3, T-L-2, T-L-6, T-L-7, T-L-8M-1, M-2S-1, S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
I_1A_C15.3_W01
Posiada poszerzoną wiedzę w zakresie metod przechowywania, przetwarzania oraz przesyłania danych oraz modelowania systemów umożliwiającą rozwiązywanie rzeczywistych problemów związanych z archiwizacją i efektywną transmisją danych różnego typu
2,0Brak spełnienia dostatecznego warunku zaliczenia którejkolwiek z form zaliczenia
3,0Zdobycie dostatecznej liczby punktów pozwalającej pozytywnie ocenić zdobytą wiedzę (w zależności od liczby punktów i oceny stanu prac na zajęciach laboratoryjnych).
3,5Zdobycie dostatecznej liczby punktów pozwalającej pozytywnie ocenić zdobytą wiedzę (w zależności od liczby punktów i oceny stanu prac na zajęciach laboratoryjnych).
4,0Zdobycie odpowiedniej liczby punktów pozwalającej ocenić w stopniu dobrym zdobytą wiedzę (w zależności od liczby punktów i oceny stanu prac na zajęciach laboratoryjnych).
4,5Zdobycie odpowiedniej liczby punktów pozwalającej ocenić w stopniu dobrym zdobytą wiedzę (w zależności od liczby punktów i oceny stanu prac na zajęciach laboratoryjnych).
5,0Zdobycie odpowiedniej liczby punktów pozwalającej ocenić w stopniu wyróżniającym zdobytą wiedzę (w zależności od liczby punktów i oceny stanu prac na zajęciach laboratoryjnych).

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
I_1A_C15.3_U01
Potrafi implemenować podstawowe metody kodowania danych, analizować wyniki przy zmianach parametrów kompresji i dokonywać ich analizy, formułować wynikające z nich wnioski
2,0Brak spełnienia dostatecznego warunku zaliczenia którejkolwiek z form zaliczenia
3,0Zdobycie dostatecznej liczby punktów pozwalającej pozytywnie ocenić zdobyte umiejętności (w zależności od liczby punktów i oceny stanu prac na zajęciach laboratoryjnych).
3,5Zdobycie dostatecznej liczby punktów pozwalającej pozytywnie ocenić zdobyte umiejętności (w zależności od liczby punktów i oceny stanu prac na zajęciach laboratoryjnych).
4,0Zdobycie odpowiedniej liczby punktów pozwalającej pozytywnie ocenić w stopniu dobrym zdobyte umiejętności (w zależności od liczby punktów i oceny stanu prac na zajęciach laboratoryjnych).
4,5Zdobycie odpowiedniej liczby punktów pozwalającej pozytywnie ocenić w stopniu dobrym zdobyte umiejętności (w zależności od liczby punktów i oceny stanu prac na zajęciach laboratoryjnych).
5,0Zdobycie odpowiedniej liczby punktów pozwalającej pozytywnie ocenić w stopniu wyróżniającym zdobyte umiejętności (w zależności od liczby punktów i oceny stanu prac na zajęciach laboratoryjnych).

Literatura podstawowa

  1. Ulacha G., Wybrane zagadnienia kodowania źródłowego, Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, Szczecin, 2007, 1
  2. Abramson N., Teoria informacji i kodowania, PWN, Warszawa, 1969, Dostępna kserokopia w blibliotece WI
  3. Sayood K., Kompresja danych — wprowadzenie, Wydawnictwo RM, Warszawa, 2002, 2
  4. Przelaskowski A., Kompresja danych: podstawy, metody bezstratne, kodery obrazów, Warszawa, Wydawnictwo BTC, Warszawa, 2005, 1

Literatura dodatkowa

  1. Wesołowski K., Podstawy cyfrowych systemów telekomunikacyjnych, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 2003
  2. Drozdek A., Wprowadzenie do kompresji danych, WNT, Warszawa, 1999
  3. Heim K., Metody kompresji danych, Wydawnictwo MIKOM, Warszawa, 2000
  4. Skarbek W. i inni, Multimedia i standardy kompresji danych, Akademicka Oficyna Wydawnicza PLJ, Warszawa, 1998
  5. Skarbek W., Metody reprezentacji obrazów cyfrowych, Akademicka Oficyna Wydawnicza PLJ, Warszawa, 1993

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Analiza podstawowych twierdzeń z teorii informacji (pomiar entropii, kodowanie różnicowe)4
T-L-2Implementacja podstawowych kodów źródłowych (odmiany kodu Huffmana)4
T-L-3Implementacja specyficznych kodów źródłowych dla nieskończonej liczby symboli źródła4
T-L-4Implementacja innych, specyficznych kodów (kody Rice’a, Golomba)8
T-L-5Analiza technik i transformacji bezstratnych kodowania strumieni danych różnego typu (metody MTF, RLE)2
T-L-6Implementacja innych, specyficznych kodów (drzewa czwórkowe)4
T-L-7Badania subiektywnej jakości stratnego kodowania danych multimedialnych (PSNR)2
T-L-8Testowanie kodów korekcyjnych (Hamminga).2
30

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Podstawowa wiedza na temat podstaw teorii informacji i kodowania (pojęcie informacji, informacja wzajemna i nadmiarowość, entropia warunkowa, złożoność informacyjna Kołmogorowa)4
T-W-2Podstawowe kody źródłowe (kod Huffmana i jego odmiany, kod Tunstalla, kod arytmetyczny)8
T-W-3Specyficzne kody źródłowe (kody przecinkowe, kody Eliasa, Fibonacciego, Rice’a, Golomba)5
T-W-4Przykłady technik i transformacji bezstratnych kodowania strumieni danych różnego typu (metody BWT, MTF, RLE, LZ)2
T-W-5Przykłady bezstratnych technik kodowania strumieni danych różnego typu (kodowanie drzew czwórkowych)2
T-W-6Zdefiniowanie kodowania kanałowego, pojęć: szum transmisyjny, binarny kanał symetryczny, przepustowość kanału, główne twierdzenie Shannona o optymalnym przesyłaniu informacji2
T-W-7Omówienie kodowania detekcyjnego i korekcyjnego, ich zastosowań we współczesnych systemach komputerowych i transmisyjnych2
T-W-8Sprawność kodowania, odległość i waga Hamminga, kody powtórzeniowe, iterowane, kody cykliczne (postać wielomianowa i macierzowa), transmisja z przeplotem3
T-W-9Pasmo a subiektywna jakość transmisji danych multimedialnych (PSNR)2
30

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Udział w zajęciach30
A-L-2Uczestnictwo w konsultacjach2
A-L-3Przygotowanie do zaliczenia16
A-L-4Uczestnictwo w zaliczeniu2
50
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnitwo w zajęciach30
A-W-2Uczestnictwo w konsultacjach2
A-W-3Przygotowanie do zaliczenia16
A-W-4Uczestnictwo w zaliczeniu2
50
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięI_1A_C15.3_W01Posiada poszerzoną wiedzę w zakresie metod przechowywania, przetwarzania oraz przesyłania danych oraz modelowania systemów umożliwiającą rozwiązywanie rzeczywistych problemów związanych z archiwizacją i efektywną transmisją danych różnego typu
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówI_1A_W03Posiada poszerzoną wiedzę w zakresie metod przechowywania, przetwarzania, przesyłania i analizy danych oraz modelowania systemów umożliwiającą rozwiązywanie rzeczywistych problemów obliczeniowych.
Cel przedmiotuC-2Praktyczna realizacja i testowanie efektywności omawianych kodów. Pozyskanie wiedzy i umiejętności dotyczących implementacji kodowania danych i form praktycznego wykorzystania tych kodów.
C-1Zdobycie wiedzy na temat podstaw teorii informacji i kodowania. Zapoznanie się z podstawowymi kodami źródłowymi i ich cechami (kod Huffmana i jego odmiany, kody przecinkowe, kody arytmetyczny, Eliasa, Fibonacciego, Rice’a, Golomba, przykłady technik i transformacji bezstratnych i kodowania strumieni danych różnego typu (metody BWT, MTF, RLE, LZ)), podstawy kodowania stratnego i korekcyjnego/detekcyjnego.
Treści programoweT-W-5Przykłady bezstratnych technik kodowania strumieni danych różnego typu (kodowanie drzew czwórkowych)
T-W-7Omówienie kodowania detekcyjnego i korekcyjnego, ich zastosowań we współczesnych systemach komputerowych i transmisyjnych
T-W-8Sprawność kodowania, odległość i waga Hamminga, kody powtórzeniowe, iterowane, kody cykliczne (postać wielomianowa i macierzowa), transmisja z przeplotem
T-W-9Pasmo a subiektywna jakość transmisji danych multimedialnych (PSNR)
T-W-6Zdefiniowanie kodowania kanałowego, pojęć: szum transmisyjny, binarny kanał symetryczny, przepustowość kanału, główne twierdzenie Shannona o optymalnym przesyłaniu informacji
T-W-2Podstawowe kody źródłowe (kod Huffmana i jego odmiany, kod Tunstalla, kod arytmetyczny)
T-W-3Specyficzne kody źródłowe (kody przecinkowe, kody Eliasa, Fibonacciego, Rice’a, Golomba)
T-W-4Przykłady technik i transformacji bezstratnych kodowania strumieni danych różnego typu (metody BWT, MTF, RLE, LZ)
T-W-1Podstawowa wiedza na temat podstaw teorii informacji i kodowania (pojęcie informacji, informacja wzajemna i nadmiarowość, entropia warunkowa, złożoność informacyjna Kołmogorowa)
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny z elementami ćwiczeń obliczeniowych
M-2Ćwiczenia laboratoryjne
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Ocena zaliczająca wykład na podstawie egzaminu pisemnego, którego istotną częścią są zadania obliczeniowe.
S-2Ocena formująca: Oceny cząstkowe dotyczące sprawozdań z wykonania zadań laboratoryjnych
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Brak spełnienia dostatecznego warunku zaliczenia którejkolwiek z form zaliczenia
3,0Zdobycie dostatecznej liczby punktów pozwalającej pozytywnie ocenić zdobytą wiedzę (w zależności od liczby punktów i oceny stanu prac na zajęciach laboratoryjnych).
3,5Zdobycie dostatecznej liczby punktów pozwalającej pozytywnie ocenić zdobytą wiedzę (w zależności od liczby punktów i oceny stanu prac na zajęciach laboratoryjnych).
4,0Zdobycie odpowiedniej liczby punktów pozwalającej ocenić w stopniu dobrym zdobytą wiedzę (w zależności od liczby punktów i oceny stanu prac na zajęciach laboratoryjnych).
4,5Zdobycie odpowiedniej liczby punktów pozwalającej ocenić w stopniu dobrym zdobytą wiedzę (w zależności od liczby punktów i oceny stanu prac na zajęciach laboratoryjnych).
5,0Zdobycie odpowiedniej liczby punktów pozwalającej ocenić w stopniu wyróżniającym zdobytą wiedzę (w zależności od liczby punktów i oceny stanu prac na zajęciach laboratoryjnych).
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięI_1A_C15.3_U01Potrafi implemenować podstawowe metody kodowania danych, analizować wyniki przy zmianach parametrów kompresji i dokonywać ich analizy, formułować wynikające z nich wnioski
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówI_1A_U03Potrafi pozyskiwać, przesyłać, przetwarzać dane, podsumowywać wyniki eksperymentów empirycznych, dokonywać interpretacji uzyskanych wyników i formułować wynikające z nich wnioski.
Cel przedmiotuC-2Praktyczna realizacja i testowanie efektywności omawianych kodów. Pozyskanie wiedzy i umiejętności dotyczących implementacji kodowania danych i form praktycznego wykorzystania tych kodów.
Treści programoweT-W-5Przykłady bezstratnych technik kodowania strumieni danych różnego typu (kodowanie drzew czwórkowych)
T-W-7Omówienie kodowania detekcyjnego i korekcyjnego, ich zastosowań we współczesnych systemach komputerowych i transmisyjnych
T-W-9Pasmo a subiektywna jakość transmisji danych multimedialnych (PSNR)
T-W-2Podstawowe kody źródłowe (kod Huffmana i jego odmiany, kod Tunstalla, kod arytmetyczny)
T-W-3Specyficzne kody źródłowe (kody przecinkowe, kody Eliasa, Fibonacciego, Rice’a, Golomba)
T-L-2Implementacja podstawowych kodów źródłowych (odmiany kodu Huffmana)
T-L-6Implementacja innych, specyficznych kodów (drzewa czwórkowe)
T-L-7Badania subiektywnej jakości stratnego kodowania danych multimedialnych (PSNR)
T-L-8Testowanie kodów korekcyjnych (Hamminga).
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny z elementami ćwiczeń obliczeniowych
M-2Ćwiczenia laboratoryjne
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Ocena zaliczająca wykład na podstawie egzaminu pisemnego, którego istotną częścią są zadania obliczeniowe.
S-2Ocena formująca: Oceny cząstkowe dotyczące sprawozdań z wykonania zadań laboratoryjnych
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Brak spełnienia dostatecznego warunku zaliczenia którejkolwiek z form zaliczenia
3,0Zdobycie dostatecznej liczby punktów pozwalającej pozytywnie ocenić zdobyte umiejętności (w zależności od liczby punktów i oceny stanu prac na zajęciach laboratoryjnych).
3,5Zdobycie dostatecznej liczby punktów pozwalającej pozytywnie ocenić zdobyte umiejętności (w zależności od liczby punktów i oceny stanu prac na zajęciach laboratoryjnych).
4,0Zdobycie odpowiedniej liczby punktów pozwalającej pozytywnie ocenić w stopniu dobrym zdobyte umiejętności (w zależności od liczby punktów i oceny stanu prac na zajęciach laboratoryjnych).
4,5Zdobycie odpowiedniej liczby punktów pozwalającej pozytywnie ocenić w stopniu dobrym zdobyte umiejętności (w zależności od liczby punktów i oceny stanu prac na zajęciach laboratoryjnych).
5,0Zdobycie odpowiedniej liczby punktów pozwalającej pozytywnie ocenić w stopniu wyróżniającym zdobyte umiejętności (w zależności od liczby punktów i oceny stanu prac na zajęciach laboratoryjnych).