COMUNICAÇÃO DE ÁUDIO
E VÍDEO
INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO
Ano lectivo de 2001/2002 - 2º Semestre
2ª Época - 15 de Julho de 2002 (2ª
feira) - 13 h
As notas desta prova sairão
até às 14 h do dia 17 de Julho (4ª feira), no
placard
e na página Web da cadeira e a revisão de provas
será às 14 h do dia 17 de Junho (4ª 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 (1.5 + 0.5 + 1 val.)
Considere uma transmissão de
telecópia usando o Método de Huffman Modificado - norma CCITT
T.4 a 3200 bit/s, para páginas com 2000 linhas cada uma com 1728
amostras.
a) Sabendo que uma dada imagem alcançou
um factor de compressão de 12 com TMVL = 0 ms, calcule qual o factor
de compressão que se alcançaria com TMVL = 20 ms se souber
que 10 % das linhas da imagem referida usaram um número de bits
inferior ao limite mínimo necessário, mais precisamente um
valor em média 20% inferior a esse limite. (R: 11,89)
b) Indique qual o custo adicional
em tempo de transmissão da passagem dum fax com TMVL = 0 ms para
um fax com TMVL = 20 ms nas condições da alínea anterior.
(R: 0,8 s)
c) Calcule o tempo adicional de transmissão
em relação ao caso de TMVL = 0 ms da alínea a) se
se passar a usar resolução espacial - vertical e horizontal
- triplas, supondo que o factor de compressão aumenta neste caso
de 50 % devido à maior redundância das amostras. (R: 450 s)
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 bpp)
b) Qual a diferença entre um
sistema de codificação 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 menos sensível às altas frequências que às
baixas frequências ?
d) Porque se usa codificação
entrópica em muitos codificadores de fonte, nomeadamente também
nos codificadores JPEG ?
III (1 + 1 + 1 val.)
a) Qual o factor de compressão
global que preciso de ter num codificador de vídeo se quiser enviar
um sinal de vídeo com resolução espacial CIF (352x288
e 176x144 amostras de luminância e crominância, respectivamente)
a 10 Hz num canal RDIS de 64 kbit/s, sabendo que preciso de 10% do débito
total disponível para overhead de sincronismo e multiplexagem
? (R: 211,2)
b) Supondo que a norma H.261 codificava
o passo de quantificação com um código de comprimento
constante e que se deixava de enviar o valor do passo de quantificação
em todos os GOBs para passar a mandar apenas uma vez por imagem, qual seria
o ritmo binário poupado devido a esta decisão para uma sequência
CIF a 10 Hz (despreze o facto de se poder enviar o passo de quantificação
ao nível do macrobloco) ? (R: 550 bit/s)
c) Indique as 2 razões principais
que justificam o facto de a variação do passo de quantificação
ser o método mais usado para o controlo do débito em codificação
de vídeo. (R: Rapidez e granularidade de reacção)
IV (1 + 1 + 1 + 0.5 + 0.5 + 0.5 val.)
a) Indique 5 factores que sejam determinantes
para a escolha de um suporte de gravação digital de vídeo.
(R: capacidade, velocidade de leitura, tempo de acesso, forma de acesso,
durabilidade, mobilidade, custo)
b) Quais as 2 principais informações
de tempo transmitidos num fluxo MPEG-1 ao nível de Sistema ? Explique
para que tipo de codificação de tramas de vídeo são
diferentes estas 2 informações de tempo ? (R: PTS e DTS)
c) Qual era a qualidade objectivo
para os sistemas de gravação baseados em MPEG-1 ? Porquê
?
d) De que modo e porque razão
se faz a codificação dos vectores de movimento na norma MPEG-1
Vídeo ?
e) Porque razão é indicada
nesta norma ao nível de trama a gama de variação dos
vectores de movimento ?
f) Explique qual a razão que
levou a norma MPEG-1 Vídeo a prescindir de manter semelhantes as
sequências de aquisição, transmissão e visualização
da informação de vídeo.
V (2.5 +1 val.)
Suponha que é contactado pelo Oceanário
de Lisboa para projectar um sistema digital para armazenamento e processamento
de ‘peças de vídeo’ sobre os oceanos. O Oceanário
informa-o que pretende alguma flexibilidade em termos de edição
- tempo máximo de acesso a cada imagem inferior a 1.2 s - e que
deseja meter o maior número possível de ‘peças’ de
45 segundos num disco com 2 Gbyte de capacidade. A velocidade máxima
de leitura do disco é igual a 1 Mbit/s. Os filmes têm resolução
HDTV - 1920x1152 (Y) e 960x1152 (Cr, Cb) a 25 Hz.
Supondo que tem à sua disposição:
-
um sistema de codificação
JPEG que lhe oferece um factor de compressão de 30 e 35 (no pior
caso) para a luminância e crominâncias, respectivamente, com
qualidade aceitável
-
um sistema de codificação
MPEG-2 que só usa imagens I e P (periodicamente uma imagem I no
meio das Ps) e que lhe oferece um factor de compressão de 25 e 30,
respectivamente para a luminância e crominâncias, nas tramas
I e um factor de compressão de 45 e 50, respectivamente para a luminância
e crominâncias, nas tramas P (piores casos)
a) Indique, justificando, qual a solução
que vai propôr ao seu cliente se a aplicação do sistema
se limitar ao processamento das ‘peças’. Quantas ´peças
de vídeo’ completas consegue pôr no disco para essa solução
? (R: JPEG, 12 peças)
b) Acha que o sistema proposto pode
também servir para ‘alimentar’ directamente um sistema de visualização
a instalar na Praça Sony ? Porquê ? (R: Não porque
o débito de codificação é superior ao débito
de leitura do disco)
VI (0.5 + 0.5 + 1 + 1 val.)
a) Explique o que mede a designada taxa
de codificação ou taxa de código em sistemas do tipo
DVB-T ? (R: fracção do débito total usado para informação
de fonte)
b) Indique qual é a ideia principal
usada pela modulação OFDM usada no DVB-T para diminuir o
número de símbolos modulados que se influenciam mutuamente
?
c) Para que serve o intervalo de guarda
usado no sistema de modulação DVB-T ? Qual é conceptualmente
o valor mínimo deste intervalo de guarda ?
d) Indique, justificando, qual das
variantes COFDM DVB-T é indicada para áreas de cobertura
mais pequenas (em área) ? (R: 2k)