COMUNICAÇÃO DE ÁUDIO E VÍDEO

INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO

Ano lectivo de 2006/2007 - 2º Semestre

2ª Época - 17 de Julho de 2007 (3ª feira) - 17 h

MEEC: As notas desta prova sairão até às 11 h do dia 24 de Julho (3ª feira) no placard e página Web da cadeira e a revisão de provas será às 11 h do dia 24 de Julho (3ª feira) no Laboratório de Telecomunicações 4. 

MERC: As notas desta prova sairão até às 11 h do dia 24 de Julho (3ª feira) na página Web da cadeira e a revisão de provas será às 14 h do dia 24 de Julho (3ª feira) na sala 0.23. 

I (1+ 1 + 1 = 3 val)

Considere um sistema de televisão analógico ou digital consoante indicado.

a)      Indique de que forma a necessidade de oferecer compatibilidade inversa ao introduzir a televisão analógica a cores determinou a escolha dos sinais a transmitir ?

b)      O factor de forma dos televisores tem vindo a mudar recentemente. Indique quais os valores associados a esta mudança (antes e depois) e qual o motivo principal desta evolução.

II (1,5 + 1 + 1 = 3,5 val.)

Considere a 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 75% dos pixels brancos.

a)      Supondo que as linhas codificadas unidimensionalmente têm um factor de compressão médio de 15 para os comprimentos pretos e 25 para os brancos e as linhas codificadas bidimensionalmente têm um factor de compressão médio de 20 para os comprimentos pretos e 30 para os brancos, indique a gama de factores de compressão que se podem alcançar se, devido à necessidade de oferecer resistência a erros, se tiver de se usar um valor de k inferior a 10. (R: 21,43 a 25,96)

b)      Supondo que, devido à necessidade de limitar a propagação de erros se usa k=2, indique qual o número (médio) de bits gastos na codificação de uma imagem que é 3 vezes menos eficiente em termos de codificação do que uma ‘imagem média’. (R: 218160 bit)

c)      Supondo agora que se faz a transmissão sobre uma rede virtualmente isenta de erros, indique 2 formas de diminuir o tempo de transmissão de uma imagem, actuando ao nível do fluxo binário codificado.

III (2 +1 = 3 val.)

Suponha que é contactado por uma empresa multi-nacional que pretende instalar um sistema de videoconferência entre as suas agências em várias capitais Europeias usando linhas com o menor débito médio possível, garantindo pelo menos a qualidade de imagem mínima 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 240 ms. A resolução a usar é a resolução CIF - 352´288 (Y) e 176´144 (Cr, Cb) a 12.5 Hz (8 bit/amostra).

Supondo que tem à sua disposição, oferecendo a qualidade de imagem considerada aceitável:

·         Um sistema de codificação H.261 que lhe oferece factores de compressão médios de 20 e 25 para a luminância e crominâncias, respectivamente; os factores de compressão críticos (imagens mais difíceis) são 12 e 15 para a luminância e crominâncias, respectivamente.

·         Um sistema de codificação MPEG-1 com N = M = 3 e que lhe oferece um factor de compressão de 15 e 20, respectivamente para a luminância e crominâncias, nas tramas I e um factor de compressão de 30 e 40, respectivamente para a luminância e crominâncias, nas tramas B e P (valores médios e críticos semelhantes).

a)      Indique qual das soluções acima escolheria para melhor satisfazer as necessidades do seu cliente. (R: H.261)

b)      Indique, justificando, para que débitos binários pode a solução MPEG-1 satisfazer da forma mais económica em termos de débito binário as necessidades indicadas, sabendo que o sistema MPEG-1 pode ser regulado para oferecer qualidades superiores à acima referida (à custa de débitos mais elevados) e a transmissão se processa sempre ao débito de codificação. (R: Nenhum débito)

IV (1 + 1 + 1 = 3 val.)

Considere que lhe é pedido que projecte um sistema para a visualização de publicidade (com vídeo e áudio) nas caixas Multibanco, com qualidade razoável e sem limitações de conteúdo. Estes clips são enviados para as caixas durante a noite quando há menos tráfego na rede.

a)      Indique, justificando, qual o formato/norma de codificação de vídeo e as resoluções espacial e temporal que adoptaria supondo que a complexidade de codificação e descodificação são factores críticos. (R: MPEG-1 Vídeo, CIF, 25 Hz)

b)      Considerando que pretende minimizar o débito binário de codificação para a qualidade objectivo, indique que factores terá em conta na escolha dos valores de M e N, não esquecendo qual a aplicação em questão. Porquê ?

c)      Que tipo de considerações pode fazer em relação a este projecto em termos do tempo/duração da codificação e do atraso de visualização na descodificação ? Indique 2 consequências destas considerações em relação ao processo de codificação ?

V (1,2 + 1 + 0,9 + 0,9 = 4 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 porque razão se faz o acoplamento de um interleaver ao codificador de Reed-Solomon em DVB-T. Quais as desvantagens desta solução ?

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.

VI (1 + 1 + 0,5 + 1 = 3,5 val.)

Como sabe, a IPTV (serviço de televisão digital disponibilizado aos assinantes através da linha telefónica) é hoje um serviço com importância crescente, sobretudo para os operadores da rede fixa.

a)      Indique, justificando, 2 tecnologias (e não 2 técnicas ou conceitos) que lhe pareçam fundamentais para o sucesso deste serviço. (R: Codificação de fonte, codificação de canal e modulação)

b)      Atendendo a que este serviço pode ter de ser oferecido numa grande heterogeneidade de condições, por exemplo em termos de débito e resolução espacial, indique, justificando, uma solução ao nível da codificação de vídeo que seja particularmente flexível neste contexto. (R: Codificação escalável)

c)      Explique a razão porque, no contexto das normas de codificação de vídeo existentes, é essencial a definição de perfis e níveis.

d)      Se passar de um serviço de televisão digital com resolução convencional (standard) para um serviço de alta definição, indique justificando o que se alterará obrigatoriamente: o perfil ou o nível ? (R: Nível)