COMUNICAÇÃO DE IMAGEM

INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO

1ª Época - 1999/2000 - 2º Semestre - 30.6.2000 - 13 h


As notas desta prova sairão até às 14 h do dia 4 de Julho (3ª feira), no placard e na página Web da cadeira e a revisão de provas será às 14 h do dia 4 de Julho (3ª 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 + 1 + 1 val.)

Considere a codificação de fotografia digital segundo a norma JPEG.
a) Explique como funciona o esquema de codificação usado no modo sem perdas.
b) Explique como se representa a posição e o valor de cada coeficiente DCT (AC) a transmitir na codificação de cada bloco de 8x8 amostras.
c) De que forma especial é codificado o coeficiente DC de cada bloco de 8x8 coeficientes DCT. Porquê ?
 


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

Considere a transmissão de telecópia usando o Método de READ Modificado - norma CCITT T.5 - 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 quais os 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: FC <= 25,96)
b) Supondo que, devido à necessidade de limitar a propagação de erros se usa k=2, indique qual o número 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.


III (1 + 2 + 1 val.)

Considere uma comunicação videotelefónica, segundo a norma CCITT H.261, usando um débito binário de 60 kbit/s. A sequência é codificada usando a resolução espacial CIF e uma frequência de imagem de 10 Hz.
A imagem que tem de transmitir está dividida horizontalmente em 3 partes iguais, sendo a parte central fixa e as partes mais acima e mais abaixo com diferente actividade. Atendendo a que o codificador faz uma codificação sequencial dos macroblocos, constata-se que os bits de código são gerados uniformemente, nos vários intervalos em que há informação para codificar, não sendo gerados bits nos períodos correspondentes a zonas fixas, com excepção da primeira imagem onde os bits são gerados uniformemente em toda a imagem. Posteriormente à primeira imagem, a faixa da imagem mais acima tem uma maior actividade que se traduz por uma produção de bits que, para cada imagem, é sempre dupla da faixa mais abaixo, menos activa.
No codificador, os bits de código aguardam a sua transmissão na memória de saída. Sabendo que na codificação da primeira imagem se gastaram 18000 bit, na da segunda 24000 e na da terceira 3000, calcule, justificando:

a) O instante em que o receptor obtém todos os bits de código correspondentes à 3ª imagem. (R: 750 ms)
b) A dimensão mínima da memória de saída do codificador para que nunca haja perda de bits na situação acima descrita. (R: 30000 bit)
c) O atraso inicial de visualização mínimo a aplicar no descodificador supondo que tem disponível à saída do codificador metade da memória determinada na alínea anterior e que o codificador passa a produzir os bits de código para cada imagem, instantaneamente no momento da sua aquisição (codificação infinitamente rápida). (R: 250 ms)
 


IV (1,5 + 1 + 0,5 val.)

Considere as normas para codificação de vídeo ITU-T H.261 e H.263 (sem considerar as opções).
a) Explique qual a diferença entre estas 2 normas em termos da predição dos vectores de movimento e que vantagem apresenta um dos modos de predição em relação ao outro. Dê um exemplo real desta vantagem.
b) Explique qual a principal diferença entre estas 2 normas em termos da detecção e compensação de movimento. Qual a principal vantagem e desvantagem desta diferença ?
c) Indique um exemplo da acrescida eficiência do H.263 em termos da informação de cabeçalhos.
 


V (3,5 val.)

Suponha que é contactado por uma empresa que pretende instalar um sistema de videoconferência entre as suas sedes nas várias capitais distritais usando linhas com o menor débito médio possível para a qualidade de imagem 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 140 ms. A resolução a usar é a resolução CIF - 352x288 (Y) e 176x144 (Cr, Cb) a 25 Hz (8 bit/amostra).
Supondo que tem à sua disposição, oferecendo a qualidade de imagem considerada aceitável:

Indique, justificando, qual a solução que vai propôr ao seu cliente para lhe poder satisfazer da forma mais económica em termos de débito binário as necessidade indicadas. (R: MPEG-1)
 


VI (1 + 1 + 1 val.)

Como sabe, Portugal prepara-se para o licenciamento da televisão digital terrestre com base nas normas DVB.
a) Indique qual a solução mais simples, do ponto de vista do utente, e que deverá ser inicialmente adoptada para resolver o problema da recepção por parte dos muitos televisores analógicos já disponíveis em casa dos utentes. Qual a grande desvantagem desta solução ? (R: Simulcast)
b) Qual são os principais blocos do emissor e do receptor de televisão digital terrestre que as normas MPEG-2 não especificam e que são essenciais para qualquer sistema de televisão digital, nomeadamente para a televisão digital terrestre. De que forma influencia este bloco a largura de banda necessária para cada canal ? (R: Modulador e desmodulador)
c) Quais os grandes objectivos da norma MPEG-2 Vídeo em termos da qualidade da imagem descodificada ?