COMUNICAÇÃO DE IMAGEM
INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO
Ano lectivo de 1996/97 - 2º Semestre
1º Exame, 1ª Época - 16 de Junho de 1997 - 13 h
As notas desta prova sairão
até às 14 h do dia 18 de Junho (4ª feira), no
placard
da cadeira e a revisão de provas será às 14 h do
dia 18 de Junho (4ªfeira), 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. Nunca fique ‘preso’ em nenhuma pergunta; se necessário,
passe à frente para regressar mais tarde à mesma questão.
Boa sorte !
I (1+ 1+ 1 val.)
Considere uma transmissão de telecópia.
a) Sendo as imagens de telecópia
imagens fixas, porque razão acha que não se usa a DCT para
reduzir a redundância espacial ? (R: Desadequeda às características
das imagens e serviço)
b) Caracterize uma fonte em termos
do seu alfabeto (com mais de 2 símbolos) e das respectivas probabilidades
de ocorrência, para a qual o método de Huffman alcança
uma eficiência de codificação de 100 %. (R: Qualquer
fonte em que todos os símbolos têm uma probabilidade igual
ao inverso de uma potência de 2)
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: Aumenta
a sensibilidade por se explorar a redundância entre linhas)
II (0.5+ 0.5+ 0.5+ 0.5 val.)
Indique a PRINCIPAL diferença entre:
a) os telecopiadores do grupo 1 e do
grupo 2 (R: Modulação de banda lateral dupla (sem compressão)
versus banda lateral vestigial)
b) os telecopiadores do grupo 2 e
do grupo 3 (R: Sinal analógico modulado em amplitude versus sinal
digital codificado)
c) os telecopiadores do grupo 1 e
do grupo 4 (R: Sinal analógico sem compressão versus sinal
digital comprimido)
d) os telecopiadores do grupo 3 e
do grupo 4 (R: Operação sobre rede telefónica com
redes versus rede de dados virtualmente isenta de erros)
III (1 + 2+ 1 val.)
Considere que se usa a norma de codificação para imagens fotográficas ISO/JPEG para imagens a cores com resolução CCIR 601 (720x576 pixels para a luminância e 360x576 para as crominâncias; 8 bit/amostra).
a) Supondo que não se usa compressão,
determine (justificando) o atraso mínimo de visualização
(medido até ao início da visualização das
3 componentes), sabendo que pode fazer o interleaving de blocos
de informação com dimensões múltiplas de 150
ou 250 bytes e que se usa um ritmo de transmissão de 64 kbit/s.
(R: 56,4 ms)
b) Explique a diferença entre
o modo progressivo e o modo hierárquico especificados no contexto
da norma JPEG. Indique (explicando) exemplos de aplicações
que usem estes 2 modos.
c) Explique porque razão, entre
todas as transformadas disponíveis, se escolheu a DCT para fazer
parte de grande parte dos actuais algoritmos de codificação
de imagem. (R: Boa capacidade de compactação da energia e
algoritmos rápidos)
IV (0.5+ 1.5+ 1 val.)
Considere uma comunicação
videotelefónica, segundo a norma CCITT H.261, usando um débito
binário de 128 kbit/s. A sequência é codificada usando
a resolução espacial CIF e uma frequência de imagem
de 12.5 Hz.
Numa dada altura, a imagem que tem
de transmitir está dividida horizontalmente em 2 partes de igual
dimensão, sendo a parte de baixo fixa e a parte de cima com movimento.
Atendendo a que o codificador faz uma codificação sequencial
dos macroblocos, constata-se que todos os bits de código são
gerados uniformemente na primeira metade do intervalo de tempo que o codificador
normalmente dedica a codificar cada imagem. No codificador, os bits de
código aguardam a sua transmissão na memória de saída.
Sabendo que na codificação da primeira imagem se gastaram
15360 bit, na da segunda 30720 e na da terceira 2560, calcule, justificando:
a) O instante em que o receptor obtém
todos os bits de código correspondentes à 1ª imagem.
(R: 120 ms)
b) A dimensão mínima
da memória de saída do codificador para que nunca haja perda
de bits na situação acima descrita. (R: 30720 bit)
c) O atraso inicial de visualização
mínimo a aplicar no descodificador supondo que tem disponível
à saída do codificador a memória determinada na alínea
anterior e que o codificador pode gerar os bits de código com qualquer
distribuição temporal no intervalo de tempo entre a aquisição
de 2 imagens. (R: 320 ms)
V (3+1 val.)
Suponha que é contactado pela
EXPO’98 para projectar um sistema digital para armazenamento e processamento
de ‘peças de vídeo’ sobre os oceanos. A EXPO 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:
VI (1+ 1+ 2 val.)
Considere a norma ISO/MPEG-2 para codificação de vídeo digital.
a) Explique quais os principais motivos
(2) que levaram à especificação de perfis e níveis,
no contexto desta norma. (R: Garantia de interoperabilidade e limitação
da complexidade)
b) Explique porque motivo um descodificador
cujas capacidades estão aquém, ainda que por pouco, de um
determinado ponto de conformidade perfil-nível, é classificado
com o ponto de conformidade imediatamente inferior em termos de perfis
e de níveis.
c) Explique o que acontece se um emissor
de televisão via rádio emitir sinais MPEG-2 vídeo
correspondentes ao ponto de conformidade main profile-main level
e o receptor for do tipo simple profile-main level. Explique em
que condições poderá ser diferente a resposta se o
mesmo acontecer no contexto do acesso a uma base de dados multimédia
com a informação de vídeo codificada (em tempo real)
em MPEG-2. (R: O descodificador não é capaz de descodificar
por falta de ferramentas de codificação)