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:

a) Indique, justificando, qual a solução que vai propôr ao seu cliente se a aplicação do sistema se limitar ao processamento das ‘peças’. (R: JPEG)
b) Acha que o sistema proposto pode também servir para ‘alimentar’ directamente o sistema de visualização a instalar no recinto da EXPO. (R: Não)
 


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)