Contexto e Objectivos

O crescente e rápido desenvolvimento dos sistemas de aquisição, processamento, armazenamento, transmissão e visualização de informação digital audiovisual tem motivado a sua difusão, cada vez em mais larga escala, como é hoje por demais evidente, através de:

• Disponibilização crescente nos mercados domésticos de máquinas fotográficas digitais (p.e. JPEG), câmaras de vídeo digital (p.e. MPEG-1 e MPEG-4) e dispositivos tipo iPod e iPhone
• Explosão do uso de imagens, voz, música e vídeos na Internet e redes móveis
• Vulgarização do uso de imagens, áudio e vídeo em apresentações audiovisuais (p.e. do tipo powerpoint)
• Invasão dos filmes digitais através do DVD (Digital Versatile Disc) que se posicionou já como o equipamento de electrónica de consumo com o mais rápido crescimento de vendas de sempre e mais recentemente do Blu-Ray para conteúdos de alta definição
• Introdução a nível mundial da televisão digital (incluindo alta definição, nalguns casos), via terrestre, cabo, satélite e rede telefónica, incluindo serviços interactivos
• Invasão audiovisual dos ambientes móveis, com o aparecimento de terminais móveis com enormes capacidades audiovisuais no contexto da 3ª geração de redes móveis
• Uso generalizado de imagem, vídeo e áudio digital em inúmeros contextos e aplicações, desde hospitais, museus e escolas à publicidade, imprensa e cinema

Os sistemas e serviços associados à tecnologia digital de representação de informação audiovisual estão espalhados pelos mais variados domínios da actividade económica, sendo cada vez mais importante a formação de engenheiros com conhecimentos adequados nesta área científica. Os equipamentos e serviços acima mencionados têm aliás conhecido particular relevância em Portugal, um dos primeiros países a oferecer serviços interactivos via cabo e também bem posicionado nos serviços móveis audiovisuais e IPTV.

A tecnologia associada aos novos serviços audiovisuais (ou multimédia se se preferir este termo, ‘carregado’ com as dimensões visual e auditiva na sua máxima expressão ou seja integrando não só áudio, fala, imagem e vídeo mas também texto, gráficos e modelos 3D) baseia-se cada vez mais em software, o que apresenta inúmeras vantagens para um país como Portugal, até aqui com uma modesta indústria audiovisual, em parte devido aos grandes investimentos associados às tecnologias hardware envolvidas. Esta é aliás uma questão essencial para os futuros engenheiros pelo elevado impacto que poderá vir a ter na modernização da indústria Portuguesa uma área tão importante como as tecnologias e serviços audiovisuais baseadas em software.

Aceitando-se como domínio da comunicação audiovisual toda a transferência de informação de áudio e vídeo através do tempo, do espaço ou de ambos, é notória a explosão de aplicações audiovisuais que está já a acontecer e deverá aumentar nos próximos anos. No contexto deste relatório e da disciplina associada, o termo ‘áudio’ carrega em si também a dimensão da fala (tecnologicamente muito diferente do áudio genérico ou música); por sua vez, o termo ‘vídeo’ carrega não só a dimensão de imagem mas também a dimensão visual mais genérica associada não apenas ao vídeo tradicional mas também a modelos 2D e 3D cada vez mais importantes no contexto de jogos e conteúdos de ensino e entretenimento. Assim, usar-se-á muitas vezes nesta disciplina o termo ‘vídeo’ para incluir também quer imagem parada (telecópia ou fotografia), quer modelos 2D e 3D, e o termo ‘áudio’ para incluir não só áudio genérico e música mas também fala.

Atendendo a que a introdução nas telecomunicações de informação audiovisual é/será uma das grandes novidades dos últimos e dos próximos anos, revolucionando em boa parte a estrutura e o lugar na sociedade das telecomunicações vindouras, parece essencial que a formação em telecomunicações dos futuros engenheiros electrotécnicos do IST inclua uma disciplina que especificamente considere a problemática das comunicações audiovisuais com particular incidência nas aspectos de telecomunicações mas também nos aspectos legais, sociológicos e éticos devido à sua especial importância para alguns dos serviços em questão. Estas dimensões são essenciais num momento em que muitas vezes a grande questão já não é se se consegue tecnicamente implementar um dado sistema mas se é legalmente, socialmente ou eticamente aceitável implementar esse mesmo sistema. A necessidade desta disciplina é reforçada pelo facto de, também em Portugal, as comunicações audiovisuais terem ganho nova ambição, facto que é visível no aparecimento de novos canais de televisão, na transmissão de televisão interactiva via cabo, na introdução da televisão digital terrestre e no sucesso da IPTV.

Face ao contexto acima apresentado, julga-se importante a existência de uma disciplina visando o ensino dos conceitos, tecnologias e normas associados aos principais sistemas e serviços de comunicação audiovisual nos Mestrados em Engenharia Electrotécnica e de Computadores (MEEC) e Engenharia em Redes de Comunicações (MERC) do Instituto Superior Técnico.

A disciplina de Comunicação de Áudio e Vídeo deverá debruçar-se não só sobre os conceitos e tecnologias básicas relevantes mas também sobre os principais sistemas de comunicação audiovisual dando particular ênfase ao processamento e codificação da informação. Estes aspectos serão estudados não só na perspectiva da obtenção no receptor, de forma tão eficiente quanto possível, de uma réplica de boa qualidade da informação original mas também com vista ao alcance de outras capacidades ou facilidades, p.e. interactividade, acesso aleatório e resiliência a erros. A codificação eficiente tem-se mantido como um dos problemas centrais das comunicações audiovisuais e, concerteza, aquele que durante muitos anos impediu a explosão dos serviços digitais, nomeadamente incluindo vídeo.

Assim, os grandes objectivos da disciplina de Comunicação de Áudio e Vídeo aqui apresentada são:

• Aprendizagem dos conceitos e técnicas básicas no domínio da representação digital da informação audiovisual, incluindo os sistemas visual e auditivo humanos
• Análise dos principais sistemas e serviços de comunicação audiovisual em termos de requisitos funcionais, arquitecturas e tecnologias
• Estudo das normas técnicas associadas aos principais sistemas e serviços de comunicação audiovisual, com particular incidência nas normas de codificação e descrição de áudio/fala e imagem/vídeo
• Discussão das perspectivas de evolução dos sistemas e serviços de comunicação audiovisual, com particular incidência no caso Português

Para que os objectivos acima descritos possam ser alcançados com sucesso e de forma mais eficiente, pressupõe-se que os alunos estarão familiarizados com os seguintes conceitos e técnicas:

• Amostragem, quantificação e codificação PCM
• Conceitos básicos da Teoria da Informação
• Transmissão em banda de base e transmissão modulada
• Modulações analógicas e digitais
• Conceitos e técnicas básicas de sincronização e multiplexagem
• Conceitos e técnicas básicas de codificação de canal
• Conceitos e técnicas básicas associados a transmissão guiada e não guiada

A disciplina de Comunicação de Áudio e Vídeo, pelos seus pressupostos e objectivos, destina-se a alunos numa fase terminal do seu curso (daí as precedências estabelecidas). A disciplina de Comunicação de Áudio e Vídeo pretende claramente ter uma abordagem integradora dos conhecimentos adquiridos nesta e noutras disciplinas, anteriormente frequentadas pelos alunos, levando os alunos a ‘ver’ os sistemas como sistemas completos nos quais se integram de forma coerente as técnicas aprendidas ao longo de todo o curso.

A disciplina de Comunicação de Imagem, predecessora da disciplina de Comunicação de Áudio e Vídeo, foi oferecida, como disciplina de opção, aos alunos dos 4º e 5º anos (2º semestre) do Curso de Engenharia Electrotécnica e de Computadores - Ramos de Telecomunicações e Electrónica e Sistemas Electrónicos e Computadores, do Instituto Superior Técnico entre os anos lectivos de 1992/93 e 1999/2000.

Como se disse atrás, a disciplina de Comunicação de Áudio e Vídeo pretende abordar o problema das comunicações e tecnologias de representação audiovisual de uma forma integrada ainda que com especial incidência nas ferramentas de codificação. Em termos de disciplinas de algum modo próximas, oferecidas por outras Universidades, existem tipicamente disciplinas de processamento e codificação de vídeo, áudio ou fala (e raramente existem disciplinas que considerem as três áreas) ou disciplinas que consideram um sistema específico, tipicamente disciplinas apenas dedicadas a televisão digital.