MEEC: As notas desta prova sairão até às 11 h do dia 3 Julho (5ª feira) no placard e página Web da cadeira e a revisão de provas será às 11 h do dia 3 de Julho (5ª feira) no Laboratório de Telecomunicações 4. 

MERC: As notas desta prova sairão até às 14 h do dia 4 de Julho (6ª feira) na página Web da cadeira e a revisão de provas será às 14 h do dia 4 de Julho (6ª feira) na sala 0.16. 

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 = 3 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).

c)       Considere o protocolo de comunicação para os telecopiadores do grupo 3. Indique quais dos terminais em presença actuam como master e como slave e ainda dois procedimentos que correspondem à manifestação desta relação na comunicação.

II (1 + 1 + 1 +  0.5 = 3.5 val.)

Considere um algoritmo de codificação de vídeo semelhante ao usado na recomendação H.261. Para uma dada sequência de imagens, mediram-se as probabilidades de várias classes de macroblocos usadas, tendo-se obtido os resultados na tabela.

a)       Determine duas possíveis tabelas de código a utilizar para transmitir a classe dos macroblocos, considerando que se usa o método de Huffman para criar essas tabelas.

b)       Indique para que serve a característica de decisão para a compensação de movimento e de que forma deve ser alterada para aumentar a probabilidade da classe B na tabela.

c)       Indique em que consistem os processos de detecção e compensação de movimento e qual a principal diferença entre eles em termos de normalização.

d)       Descreva a que tipo de codificação pode corresponder a classe D na tabela.

III (2 + 1 + 1 = 4 val.)

Considere a sessão de laboratório sobre a recomendação H.261 que efectuou durante o semestre.

a)       Nos instantes do vídeo com maior actividade, nomeadamente as mudanças de cena, alguns dos macroblocos eram classificados de um modo particularmente pouco desejável em termos da qualidade do vídeo descodificado. Indique:

·       qual o modo de classificação em questão e porque era usado

·       qual o tipo de codificação H.261 que lhe corresponde

·       o que diferencia estes macroblocos de outros que usam o mesmo tipo de codificação H.261 sem os mesmos problemas em termos de qualidade do vídeo

·       qual o efeito no vídeo descodificado característico deste tipo de macroblocos.

b)       A existência de uma memória de saída no codificador H.261 tem, pelo menos, dois efeitos importantes na perspectiva da qualidade da experiência final do utente, um negativo e um positivo. Indique quais são estes efeitos e porque acontecem. (R: Melhoramento local da qualidade da imagem e aumento do atraso aquisição-visualização)

c)       Supondo que um dado codificador está com dificuldades para funcionar em tempo real, indique duas formas de resolver este problema de uma forma estável, sem alterar a capacidade computacional de que dispõe e de modo a afectar o menos possível a qualidade final oferecida ao utente.

  IV (1 + 0.5 + 1 = 2.5 val.)

Considere um sistema de televisão digital usando a recomendação H.263 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 12,5 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 500 bits por trama para cabeçalhos.

a)       Supondo que em cada imagem, em média, apenas 300 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: 16.09)

b)      Nas condições acima, indique qual o número médio de bits que se está a usar para codificar cada pixel nos macroblocos onde efectivamente se gastam bits. (R: 0.7457)

c)      Explique qual a diferença entre as recomendações H.261 e H.263 na definição da predição na codificação dos vectores de movimento. Qual a vantagem da solução H.263 ?

V (1 + 1 + 1,5 + 0,5 = 4 val.)

Considere um sistema de televisão digital do tipo DVB-T.

a)       Indique quantas músicas completas, mono, comprimidas, com largura de banda 20 kHz e 16 bit/amostra, com uma duração de 4 minutos pode armazenar num disco com 500 Mbytes se utilizar como método de codificação a camada 3 da norma MPEG-1 Áudio (MP3) para alcançar qualidade transparente em relação ao CD (adopte um factor de compressão razoável). (R:312)

b)      Quantos bytes se gastam na codificação de uma sequência de vídeo a cores com 15 minutos se esta tiver resolução espacial de 576´720 amostras para a luminância, formato de subamostragem da crominância 4:2:2 a 25 Hz, 8 bit/amostra, e se o factor de compressão para a luminância for 20 e para as crominâncias o dobro e o triplo desse valor, respectivamente ? (R: 6.6x10^8 bytes)

c)      Sabendo que uma dada solução DVB-T consegue ‘inserir’ 10 Mbit/s ‘util (de fonte) num canal com 8 MHz, indique justificando que débito binário útil poderá ‘inserir’ se todos os parâmetros se mantiverem constantes com excepção da taxa de codificação que passa de 2/5 para 2/3 e a modulação que deixa de ser QPSK para passar a ser 16-PSK. Qual será o débito binário total na situação final alterada ? (R: 33.33 e 50 Mbit/s)

d)      Se tivesse que escolher com base no débito binário útil (de fonte) entre uma solução usando um taxa de codificação 1/3 e modulação 64-QAM e outra solução usando uma taxa de codificação 5/7 e modulação QPSK (todos os outros parâmetros iguais) qual escolheria e porquê ? (R: Solução 1)

VI (0.5 + 0.5 + 0.5 + 1 + 0.5 = 3 val.)

Considere a norma H.264/AVC.

a)       Indique quais são as principal vantagem (1) e desvantagem (1) do uso de múltiplas imagens de referência nesta norma de codificação.

b)      Indique qual é e como funciona, a principal novidade técnica que veio permitir que as ‘tramas’ Intra em H.264/AVC sejam codificadas de forma mais eficiente do que nas normas anteriores.

c)      Porque razão deixou a codificação Intra de um dado macrobloco de garantir a paragem da propagação do efeito dos erros de canal ?

d)      Indique, justificando, para que tipos de conteúdo são mais eficientes os 2 modos de codificação Intra da luminância na norma H.264/AVC.

e)       Porque razão se diz que o filtro de deblocking é normativo na norma H.264/AVC ?