As notas desta prova sairão até às 14 h do dia 1 de Julho (6ª feira), no placard e na página Web da cadeira e a revisão de provas será às 14 h do dia 1 de Julho (6ª feira) no Laboratório de Telecomunicações 4. 

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 telecópia usando o método de READ modificado, a 3200 bit/s, para páginas com 1000 linhas, cada uma com 1728 amostras. Suponha que, em média, cada linha tem 80% dos pixels brancos.

a)      Supondo que as linhas codificadas unidimensionalmente têm um factor de compressão médio de 10 para os comprimentos pretos e 20 para os brancos e as linhas codificadas bidimensionalmente têm um factor de compressão médio de 20 para os comprimentos pretos e 25 para os brancos, indique qual o factor de compressão global se se usar um valor de k para limitação da propagação dos erros de canal de 3. (R: 20,83)

b)      Suponha agora que a necessidade de aumentar o TMVL, devido a limitações no receptor, implica uma diminuição de 20% em todos os factores de compressão indicados (factores de compressão iguais a 80% dos valores anteriores). Indique qual o valor máximo de k que se pode usar supondo que se pretende garantir ressincronização, em termos de codificação, em média pelo menos uma vez em cada 500 bits. (R: 5)

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

a)      Qual o número médio de bits por pixel (considerando luminância e crominâncias) que se gasta numa imagem 4:2:0 a 8 bit/amostra quando codificada com um factor de compressão global (luminância e crominâncias) de 15 ? (R: 0,8 bit/pixel)

b)      Qual a diferença entre um sistema de codificação (de fonte) de imagem com perdas e sem perdas ? Qual dos 2 sistemas é tipicamente mais importante/usado ? Porquê ?

c)      Que efeito tem num codificador de imagem fotográfica JPEG o facto de se saber que o ser humano é visualmente menos sensível às altas frequências do que às baixas frequências ?

d)      Porque se usa codificação entrópica em muitos codificadores de fonte, nomeadamente também nos codificadores JPEG ?

III (1+ 1+ 0,5+ 1 val.)

Considere um sistema de videotelefonia com codificação híbrida do sinal de vídeo, com resolução 352´288 amostras para a luminância, sub-amostragem da crominância 4:2:0, 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 15 para a luminância e 20 para a crominância (não considerando os bits para cabeçalhos). Suponha ainda que se gastam 450 bits por trama para cabeçalhos.

a)      Supondo que em cada imagem, em média, apenas 200 macroblocos gastam bits (os restantes são tão parecidos com a imagem anterior que não é preciso actualizar nada), indique qual é o factor de compressão médio (luminância e crominâncias) medido sobre os macroblocos onde efectivamente se gastam bits, contabilizando também os bits de cabeçalho. (R: 8,21)

b)      Ainda na situação da alínea anterior, suponha que para garantir maior protecção contra erros, um em cada 25 (dos 200) macroblocos transmitidos é obrigatoriamente codificado em modo intra. Supondo que a compressão em modo intra tem um factor de compressão igual a 60% 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: 15,83)

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: 2,47 Mbit/s)

d)      Indique, justificando, 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 200 ms. Suponha que a codificação gera bits de modo instantâneo para cada imagem. (R: 493914 bit)

IV (3 + 1+ 0,5 val.)

Suponha que é contactado por uma empresa de publicidade para projectar um sistema digital para armazenamento e processamento de anúncios. A empresa informa-o que pretende alguma flexibilidade em termos de edição - tempo máximo de acesso a cada imagem inferior a 0,8 s - e que deseja meter o maior número possível de anúncios de 1,5 minutos num disco com 100 Gbyte de capacidade. A velocidade máxima de leitura do disco é igual a 10 Mbit/s. Os filmes têm resolução HDTV - 1920x1152 (Y) e 960x1152 (Cr, Cb) a 25 Hz.

Supondo que tem à sua disposição:

1.      um sistema de codificação JPEG que lhe oferece um factor de compressão de 30, para a luminância e crominâncias, com a qualidade aceitável

2.      um sistema de codificação MPEG-2 com N= 6 e M=2 e que lhe oferece um factor de compressão de 20 e 25, respectivamente para a luminância e crominâncias, nas tramas I, um factor de compressão de 40 e 50, respectivamente para a luminância e crominâncias, nas tramas P, e um factor de compressão de 50 e 60, respectivamente para a luminância e crominâncias, nas tramas B, sempre com a qualidade aceitável

a)      Indique, justificando, qual a solução que vai propôr ao seu cliente se a aplicação do sistema se limitar ao processamento dos anúncios. (R: MPEG-2)

b)      Indique, justificando, qual a solução que proporia ao seu cliente se a aplicação do sistema necessitasse de visualização em tempo real a partir deste sistema de armazenamento. Como poderia alterar esta recomendação variando apenas uma das características do disco ? (R: Nenhuma; aumentar o ritmo de leitura do disco)

c)      Quantos anúncios caberiam no disco disponível para cada uma das soluções acima referidas ? (R: 300 e 410)

V (1+ 1+ 1+ 1 val.)

Considere as soluções para televisão digital especificados pelo DVB.

a)      Indique quais são as vantagens relativas dos sistemas DVB via cabo, satélite e terrestre numa perspectiva de serviço e funcionalidades oferecidas ao utente (2 por sistema).

b)      Explique de que maneira serve o acoplamento de um interleaver ao codificador de Reed-Solomon para proporcionar resistência acrescida a erros de canal de rajada. Qual o preço desta capacidade acrescida ?

c)      Explique quais são e porque foram escolhidas as principais modulações adoptadas nos sistemas DVB-C, DVB-S e DVB-T.

d)      Explique quais são e porque razão define a norma DVB-T duas variantes em termos de modulação COFDM. (R: 2k e 8k)

VI (0,9+ 0,5+ 0,6 val.)

a)      Indique 3 vantagens no uso de um modelo de representação baseado na composição de uma cena visual como um conjunto de objectos tal como adoptado na norma MPEG-4.

b)      Qual a principal novidade conceptual introduzida na codificação de macroblocos intra na norma MPEG-4 AVC/H.264, recentemente adoptada pelo DVB para televisão digital ?

c)      Indique 2 razões ao nível da predição temporal que justifiquem o aumento substancial da complexidade do codificador na norma acima referida.