COMUNICAÇÃO DE IMAGEM
INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO
2ª Época - 1995/96 - 2º Semestre - 26.7.96 - 13 h
As notas desta prova sairão
até às 24 h do dia 29 de Julho, junto da Secretaria
da Secção de Telecomunicações, e a revisão
de provas será às 14 h do dia 30 de Julho no Laboratório
de Telecomunicações 2.
A duração do exame é
de 2 h 45 min.
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 (1.5+ 1+ 1 val.)
Considere um sistema de televisão com as seguintes características:
II (1+ 1.5+ 1 val.)
Considere uma transmissão de fax do grupo 3 através da rede telefónica analógica.
a) Sabendo que o fax receptor tem um
tempo mínimo de varrimento de linha (TMVL) de 0 ms, calcule o factor
de compressão máximo para este sistema. Considere que se
usa uma resolução de 1728 amostras/linha e que a palavra
de código correspondente a uma sequência de 1728 brancos tem
15 bits (usam-se folhas brancas, normais). Suponha ainda que de todas as
combinações de sequências que somadas dão 1728
amostras aquela que dá origem ao menor número de bits de
código, dá origem a 13 bits. A palavra de fim de linha tem
7 bits. (R: 86,4)
b) Indique qual o custo adicional
em tempo de transmissão de uma imagem com 2000 linhas quando se
passa a usar um fax com TMVL = 20 ms, sabendo que na transmissão
da mesma imagem num fax com TMVL = 0 ms houve 10% das linhas com um número
de bits, em média, 20% inferior ao limite mínimo necessário.
A transmissão é feita a 6400 bit/s. (R: 800 ms)
c) Indique porque razão as
palavras de zona têm sempre de ser seguidas por uma palavra terminal
mesmo que se esteja perante a transmissão de uma sequência
com comprimento múltiplo de 64. (R: Porque há 2 tabelas de
codificação, uma para os comprimentos pretos e outra para
os brancos)
III (0.5+ 0.5+ 0.5+ 0.5 val.)
No contexto da codificação de fotografia digital, indique, justificando, se as seguintes afirmações são verdadeiras ou falsas:
a) "A norma JPEG oferece um designado
‘modo sem perdas’ onde a imagem é reconstruída de modo transparente
ou seja apenas com perdas não visíveis pelo sistema visual
humano." (R: Falso)
b) "As funções de base
da transformada Walsh-Hadamard dependem sempre da imagem a codificar requerendo
o cálculo da matriz de covariância o que significa que será
necessária a transmissão destas funções para
o receptor." (R: Falso)
c) "No modo sem perdas da norma JPEG
só é possível utilizar codificação (entrópica)
de Huffman." (R: Falso)
d) "Na norma JPEG e para imagens de
complexidade média, a qualidade suficiente para a maior parte das
aplicações possíveis é alcançada ao
´preço´ de 1.5 - 2 bit/pixel." (R: Falso)
IV (1.5+ 1+ 2 val.)
Considere a norma ISO/MPEG-1 para gravação digital de vídeo.
a) Indique, explicando, se considera
esta norma mais adequada para aplicações simétricas
ou assimétricas. Comece por esclarecer o conceito de aplicações
simétricas neste contexto. (R: Aplicações assimétricas)
b) Em que consiste a facilidade do
‘acesso aleatório’ ? (R: Possibilidade de o sinal codificado ser
acessível em vários pontos do fluxo de código de modo
a que qualquer imagem possa ser descodificada num intervalo limitado e
pré-estabelecido de tempo)
c) Considere que se usa o algoritmo
MPEG1, a 25 Hz, e se tem M= 3. Se às tramas I forem atribuídos
3 vezes mais bits que às tramas P e às tramas P forem atribuídos
4 vezes mais bits que às tramas B (tudo em média) e o número
médio de bits disponíveis por macrobloco em cada trama B
fôr 50, calcule o valor mínimo de N se se pretender que o
débito binário, só para a informação
de vídeo, não exceda 1.2 Mbit/s (considere que cada trama
tem 396 macroblocos). (R: 21)
V (1+ 1+ 1 val.)
Como sabe, surgiu recentemente a norma ITU-T H.263 para codificação de sinais de vídeo a muito baixos débitos binários.
a) Indique quais são as 2 diferenças
principais em termos de vectores de movimento autorizados pelo modo "unrestricted
motion vectors" do H.263 em relação à norma ITU-T
H.261. Em que consistem ? (R: Vectores fora da imagem e extensão
do alcance dos vectores)
b) O modo avançado de predição
permite fazer um escolha em termos dos vectores de movimento que depende
de um dado compromisso. Qual é a escolha e qual é o compromisso
? (R: 1 vector versus 4 vectores por macrobloco)
c) Explique em que consiste e qual
é o grande objectivo do modo de codificação PB. (R:
Aumentar resolução temporal codificada com baixo custo em
termos de bits)
VI (1.5+ 1+ 1 val.)
Considere que pretende implementar um sistema de televisão digital com as resoluções espaciais e temporais indicadas pela norma ITU-R 601 (720x576 e 360x576 pixels, respectivamente para a luminância e para as crominâncias, a 25 Hz).
a) Supondo que o canal de transmissão
tem uma capacidade de 80 Mbit/s, que não se usa nenhum algoritmo
de compressão e que a codificação de canal usa 10
% dos recursos disponíveis, indique qual o número máximo
de bits por amostra com que pode amostrar o sinal de luminância supondo
que as amostras da luminância têm mais um bit do que as amostras
das crominâncias. (R: 3 bit/amostra)
b) Supondo agora que usa um algoritmo
de compressão que lhe garante um factor de compressão de
25 para a luminância e de 30 para a crominância e 6 bit/amostra
(luminância e crominâncias), indique qual a capacidade do canal
anterior que ficará disponível (filtros ideais). (R: 75,44
Mbit/s)
c) Indique quais foram os objectivos
em termos de qualidade e débito binário inicialmente estabelecidos
na norma MPEG2 para distribuição primária e secundária.
(R: Distribuição secundária - qualidade com 3-5 Mbit/s
melhor ou comparável ao PAL/SECAM/NTSC; distribuição
primária - qualidade com 8-10 Mbit/s próxima da oferecida
pela norma ITU-R 601)