COMUNICAÇÃO DE ÁUDIO E VÍDEO

INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO
Ano lectivo de 2001/2002 - 2º Semestre
1ª Época - 26 de Junho de 2002 (4ª feira) - 13 h

As notas desta prova sairão até às 18 h do dia 27 de Junho (5ª feira), no placard e na página Web da cadeira e a revisão de provas será às 18 h do dia 27 de Junho (5ª feira), junto à Secretaria da Secção de Telecomunicações.
A duração do exame é de 3 h. Responda às seguintes questões apresentando os cálculos que efectuar e JUSTIFICANDO as respostas dadas. Não se deixe ficar ‘preso’ em nenhuma resposta; se necessário, passe à frente para regressar mais tarde à mesma questão. Boa sorte !
 


I (1 + 1 + 1 val.)

Considere uma transmissão de fax do grupo 3.
a) Indique qual é e como é determinado o ritmo de transmissão a usar pelos faxs em presença.
b) Explique que tipo de objectivos pode ter um bloco de pré-processamento num sistema de transmissão de fax. Que tipo de cuidados pode simultaneamente ter que ter presentes.
c) Indique como varia (e porquê) a sensibilidade aos erros quando se deixa de usar o Método de Huffman Modificado para passar a usar o Método READ Modificado.(R: sensibilidade aos erros aumenta)
 


II (1 + 1 + 1 + 0.5 val.)

Considere a norma JPEG para codificação de imagens fotográficas.
a) Explique quais são e como funcionam os 2 métodos possíveis para a implementação do modo progressivo. (R selecção espectral e aproximações sucessivas)
b) Indique de que forma seleccionaria o modo de predição a ser usado no contexto do modo de codificação sem perdas. De que modo agiria se quisesse evitar que os erros de transmissão se propagassem demasiado na imagem descodificada ?
c) Indique quais as principais vantagens e desvantagens do uso de códigos VLI para codificar a amplitude dos coeficientes DCT no modo baseline.
d) Explique qual a relevância do conceito de entropia de uma fonte para alguém que está a projectar um codificador de fonte.
 


III (1 + 1 + 0.5 +1 val.)

Considere um sistema de videotelefonia usando a norma ITU-T H.261 para codificação do sinal de vídeo, com resolução 352x288 pixels para a luminância e metade desta resolução em cada direcção para as crominâncias (8 bit/amostra), a 10 Hz. Suponha que o factor de compressão médio (medido sobre todos os macroblocos da imagem), na ausência de quaisquer restrições externas sobre os modos de codificação, é de 20 para a luminância e 25 para a crominância (não considerando os bits para cabeçalhos). Suponha ainda que se gastam 300 bits por trama para cabeçalhos..
a) Supondo que em cada imagem são codificados, em média, 250 macroblocos, indique qual é o factor de compressão médio (luminância e crominâncias) medido sobre os macroblocos efectivamente codificados, contabilizando também os bits de cabeçalho. (R: 13,46)
b) Ainda na situação da alínea anterior, suponha que para garantir maior protecção contra erros, um em cada 50 macroblocos transmitidos é obrigatoriamente codificado em modo intra. Supondo que a compressão em modo intra tem um factor de compressão igual a 2/3 do factor de compressão médio global determinado na alínea a), determine qual o factor de compressão global (ou seja considerando toda a imagem) correspondente a esta situação. (R: 21,11)
c) Se, por razões de edição, lhe pedissem para codificar todos os macroblocos, de todas as tramas, em modo intra, qual seria o débito binário gerado supondo que o factor de compressão para este tipo de codificação se mantêm igual ao determinado na alínea anterior ? (R: 1,35 Mbit/s)
d) Indique qual a dimensão da memória de saída a usar no codificador, nas condições da alínea anterior, se se pretender um atraso inicial de visualização no receptor (máximo) de 250 ms. Suponha que a codificação gera bits de modo uniforme para cada imagem no tempo entre a aquisição de 2 imagens. (R: 202500 bit)
 


IV (3 val.)

Suponha que é contactado por um banco que pretende instalar um sistema de videoconferência entre as suas agências nas várias capitais distritais usando linhas com o menor débito médio possível para a qualidade de imagem considerada aceitável. O atraso emissão-recepção máximo aceitável, medido como a diferença máxima entre os momentos de aquisição e visualização de uma imagem, nomeadamente da primeira, é de 250 ms. A resolução a usar é a resolução CIF - 352x288 (Y) e 176x144 (Cr, Cb) a 12.5 Hz (8 bit/amostra).
Supondo que tem à sua disposição, oferecendo a qualidade de imagem considerada aceitável:

Indique, justificando, qual a solução que vai propôr ao seu cliente para lhe poder satisfazer da forma mais económica em termos de débito binário as necessidade indicadas. (R: H.261)
 


V (1 + 0.5 + 1 val.)

Considere a norma MPEG-1 Áudio.
a) Indique 3 parâmetros importantes para a definição do custo de um terminal e para os quais as 3 camadas de codificação MPEG-1 Áudio oferecem diferente compromisso ? (R: Qualidade, complexidade e débito binário)
b) Para que serve o modelo psicoacústico na codificação de áudio segundo a norma MPEG-1 Áudio ?
c) Indique as 2 principais diferenças entre a codificação segundo as camadas 1 e 2 e a camada 3 da norma MPEG-1 Áudio. (R: transformada MDCT e codificação entrópica de Huffman)
 


VI (0.5 + 0.9 + 0.6 + 1.5 + 1 val.)

a) Indique qual a lógica que delimita a fronteira entre as tecnologias especificadas normativamente pelo grupo ISO/MPEG e pelo DVB através da ETSI ? Porquê ?
b) Indique 3 diferenças importantes entre o program stream e o transport stream especificado na norma MPEG-2 Sistema.
c) Indique quantas Program Association Tables diferentes existem tipicamente num transport stream MPEG-2 ? Porquê ? (R: 1)
d) A norma MPEG-2 Vídeo classifica cada imagem a codificar como imagem-trama ou imagem-campo. Como se distinguem estes 2 tipos de imagens ? Com que objectivo se definem estes 2 tipos de imagens ? Em que condições se usam tipicamente imagens-trama ou imagens-campo para conteúdos entrelaçados?
e) Quais os pontos de conformidade MPEG-2 Vídeo que o DVB escolheu e com que objectivos ? O que aconteceria se o DVB não tivesse escolhido níveis mas apenas perfis em termos de codificação MPEG-2 Vídeo ? (R: Main@Main e Main@High)