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Nasir Ahmed (ingeniero)

Nasir Ahmed (nacido en 1940) es un ingeniero eléctrico e informático indio-estadounidense. Es Profesor Emérito de Ingeniería Eléctrica e Informática en la Universidad de Nuevo México (UNM). Es mejor conocido por inventar la transformada discreta del coseno (DCT) a principios de la década de 1970. La DCT es la transformación de compresión de datos más utilizada , la base de la mayoría de estándares de medios digitales ( imagen , vídeo y audio ) y comúnmente utilizada en el procesamiento de señales digitales . También describió la transformada sinusoidal discreta (DST), que está relacionada con la DCT. [1]

Transformada de coseno discreta (DCT)

La transformada de coseno discreta (DCT) es un algoritmo de compresión con pérdida que fue concebido por primera vez por Ahmed mientras trabajaba en la Universidad Estatal de Kansas , y propuso la técnica a la Fundación Nacional de Ciencias en 1972. Originalmente pretendía que la DCT fuera para la compresión de imágenes . [2] [3] Ahmed desarrolló un algoritmo DCT funcional con su estudiante de doctorado T. Natarajan y su amigo KR Rao en 1973, [2] y presentaron sus resultados en un artículo de enero de 1974. [4] [5] [6] Describió lo que ahora se llama DCT tipo II (DCT-II), [7] : 51  así como su inverso, el DCT tipo III (también conocido como IDCT). [4]

Ahmed fue el autor principal de la publicación de referencia, [8] [9] Discrete Cosine Transform (con T. Natarajan y KR Rao), [4] que ha sido citada como un desarrollo fundamental en muchos trabajos [10] desde su publicación. El trabajo de investigación básica y los eventos que llevaron al desarrollo de la DCT se resumieron en una publicación posterior de Ahmed titulada "Cómo se me ocurrió la transformada del coseno discreto". [2]

El DCT se utiliza ampliamente para la compresión de imágenes digitales . [11] [12] [13] Es un componente central de la tecnología de compresión de imágenes JPEG de 1992 desarrollada por el grupo de trabajo JPEG Experts Group [14] y estandarizada conjuntamente por la UIT , [15] ISO e IEC . Un tutorial sobre cómo se utiliza para lograr la compresión de vídeo digital en varios estándares internacionales definidos por la UIT y MPEG (Moving Picture Experts Group) está disponible en un artículo de KR Rao y JJ Hwang [16] : JPEG: Capítulo 8; H.261: Capítulo 9; MPEG-1: Capítulo 10; MPEG-2: Capítulo 11  que se publicó en 1996, y Yao Wang presentó una descripción general en dos publicaciones de 2006 . [17] [18] Las propiedades de compresión de imagen y video del DCT dieron como resultado que sea un componente integral de las siguientes tecnologías estándar internacionales ampliamente utilizadas:

La forma de DCT utilizada en aplicaciones de compresión de señales a veces se denomina DCT-2 en el contexto de una familia de transformadas de coseno discretas, [19] o DCT-II .

Los estándares más recientes han utilizado transformaciones basadas en números enteros que tienen propiedades similares a la DCT pero que se basan explícitamente en el procesamiento de números enteros en lugar de estar definidas por funciones trigonométricas. [20] Como resultado de que estas transformadas tienen propiedades de simetría similares a las de la DCT y son, hasta cierto punto, aproximaciones de la DCT, a veces se las ha denominado transformadas "DCT enteras". Estas transformaciones se utilizan para la compresión de vídeo en las siguientes tecnologías pertenecientes a estándares más recientes. Los diseños de "DCT entero" son conceptualmente similares al DCT convencional, pero están simplificados para proporcionar una decodificación exactamente especificada con una complejidad computacional reducida .

Una variante de DCT, la transformada de coseno discreta modificada (MDCT), se utiliza en formatos de compresión de audio modernos como MP3 , [21] Codificación de audio avanzada (AAC) y Vorbis (OGG).

La transformada sinusoidal discreta (DST) se deriva de la DCT, reemplazando la condición de Neumann en x=0 con una condición de Dirichlet . [7] : 35  El horario de verano fue descrito en el artículo de 1974 de Ahmed, Natarajan y Rao. [4]

Posteriormente, Ahmed participó en el desarrollo de un algoritmo de compresión sin pérdidas DCT con Giridhar Mandyam y Neeraj Magotra en la Universidad de Nuevo México en 1995. Esto permite utilizar la técnica DCT para la compresión de imágenes sin pérdidas. Es una modificación del algoritmo DCT original, e incorpora elementos de DCT inversa y modulación delta . Es un algoritmo de compresión sin pérdidas más eficaz que la codificación entrópica . [22]

Fondo

Libros

Cultura popular

En el episodio 8 de la temporada 5 de This Is Us de NBC , se contó la historia de Ahmed para resaltar la importancia de la transmisión de imágenes y videos a través de Internet en la sociedad moderna, particularmente durante la pandemia de COVID-19 . El episodio termina con una foto de Ahmed y su esposa, junto con subtítulos que explican la importancia de su trabajo, y que los productores hablaron con la pareja por video chat para comprender su historia e incorporarla al episodio. [23]

Referencias

  1. ^ "¿Quién es Nasir Ahmed? Historia de amor real de un ingeniero indio-estadounidense en 'This Is Us' a quien se le atribuye el algoritmo .jpg". meaww.com . Consultado el 8 de abril de 2022 .
  2. ^ abc Ahmed, Nasir (enero de 1991). "Cómo se me ocurrió la transformada del coseno discreto". Procesamiento de señales digitales . 1 (1): 4–5. doi :10.1016/1051-2004(91)90086-Z.
  3. ^ Stanković, Radomir S.; Astola, Jaakko T. (2012). "Reminiscencias de los primeros trabajos en DCT: entrevista con KR Rao" (PDF) . Reimpresiones de los primeros días de las ciencias de la información . 60 . Centro Internacional de Procesamiento de Señales de Tampere. ISBN 978-9521528187. ISSN  1456-2774. Archivado (PDF) desde el original el 30 de diciembre de 2021 . Consultado el 30 de diciembre de 2021 - vía ETHW .
  4. ^ abcd- ; Natarajan, T. Raj; Rao, KR (1 de enero de 1974). "Transformada de coseno discreta". Transacciones IEEE en computadoras . C-23 (1). Sociedad de Computación IEEE: 90–93. doi :10.1109/TC.1974.223784. eISSN  1557-9956. ISSN  0018-9340. LCCN  75642478. OCLC  1799331. S2CID  39023640.
  5. ^ Rao, K. Ramamohan ; Yip, Patrick C. (11 de septiembre de 1990). Transformada de coseno discreta: algoritmos, ventajas, aplicaciones . Procesamiento de Señales, Imágenes y Habla. Prensa académica . arXiv : 1109.0337 . doi :10.1016/c2009-0-22279-3. ISBN 978-0125802031. LCCN  89029800. OCLC  1008648293. OL  2207570M. S2CID  12270940.
  6. ^ "T.81 - Compresión y codificación digital de imágenes fijas de tonos continuos - requisitos y directrices" (PDF) . CCITT . Septiembre de 1992 . Consultado el 12 de julio de 2019 .
  7. ^ ab Britanak, Vladimir; Sí, Patrick C.; Rao, KR (6 de noviembre de 2006). Transformadas discretas de coseno y seno: propiedades generales, algoritmos rápidos y aproximaciones de números enteros . Prensa académica . ISBN 978-0123736246. LCCN  2006931102. OCLC  220853454. OL  18495589M. S2CID  118873224.
  8. ^ Artículos seleccionados sobre comunicación visual: tecnología y aplicaciones , (SPIE Press Book), editores T. Russell Hsing y Andrew G. Tescher, abril de 1990, págs. 145-149 [1].
  9. ^ Artículos seleccionados y tutorial sobre procesamiento y análisis de imágenes digitales, volumen 1, procesamiento y análisis de imágenes digitales , (IEEE Computer Society Press), editores R. Chellappa y AA Sawchuk, junio de 1985, p. 47.
  10. ^ Citas DCT a través de Google Scholar [2].
  11. ^ Andrew B. Watson (1994). "Compresión de imágenes mediante la transformada de coseno discreto" (PDF) . Revista Matemática . 4 (1): 81–88.
  12. ^ compresión de imágenes .
  13. ^ Transformar codificación .
  14. ^ Wallace, GK (febrero de 1992). "El estándar de compresión de imágenes fijas JPEG" (PDF) . Transacciones IEEE sobre electrónica de consumo . 38 (1). doi :10.1109/30.125072..
  15. ^ CCITT 1992 [3].
  16. ^ Rao, KR ; Hwang, JJ (18 de julio de 1996). Técnicas y estándares para codificación de imágenes, vídeo y audio . Prentice Hall. ISBN 978-0133099072. LCCN  96015550. OCLC  34617596. OL  978319M. S2CID  56983045.
  17. ^ Yao Wang, Estándares de codificación de vídeo: Parte I, 2006
  18. ^ Yao Wang, Estándares de codificación de vídeo: Parte II, 2006
  19. ^ Gilbert Strang (1999). "La transformada del coseno discreto" (PDF) . Revisión SIAM . 41 (1): 135-147. Código Bib : 1999SIAMR..41..135S. doi : 10.1137/S0036144598336745 .
  20. ^ Lee, Jae-Beom; Kalva, Hari (2008). Los estándares de compresión de vídeo VC-1 y H.264 para servicios de vídeo de banda ancha . Springer Ciencia+Business Media, LLC. págs. 217–245.
  21. ^ Guckert, John (primavera de 2012). "El uso de FFT y MDCT en la compresión de audio MP3" (PDF) . Universidad de Utah . Consultado el 14 de julio de 2019 .
  22. ^ Mandyam, Giridhar D.; Ahmed, Nasir; Magotra, Neeraj (17 de abril de 1995). Rodríguez, Arturo A.; Safranek, Robert J.; Delp, Edward J. (eds.). "Esquema basado en DCT para compresión de imágenes sin pérdidas". Compresión de vídeo digital: algoritmos y tecnologías 1995 . 2419 . ESPÍA : 474–478. Código Bib : 1995SPIE.2419..474M. doi :10.1117/12.206386. S2CID  13894279.
  23. ^ Mizoguchi, Karen (16 de febrero de 2021). "Cómo This Is Us honró al 'genio' de la vida real que hizo posible que los Pearson se mantuvieran conectados en medio de COVID". Gente.com . Consultado el 21 de marzo de 2022 .

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