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:
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 ?