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:

a) Usando apenas os valores indicados, e prescindindo de quaisquer pressupostos adicionais, calcule a largura de banda mínima (banda de base) necessária para o sinal de luminância, sem compressão. Justifique a expressão que usar. (R: 10,6 MHz)
b) Admitindo que o número máximo de barras de uma mira de Foucault visíveis em qualquer circunstância, neste sistema de televisão, é de 600, diga se tem uma maior resolução vertical ou horizontal. (R: Resolução horizontal é maior)
c) Explique qual deverá ser a principal razão porque não se garante a frequência mínima de refrescamento de cada zona do écran para evitar cintilação (50 Hz) através de um entrelaçamento triplo (1 imagem dividida em 3 campos). (R: Frequência de imagem demasiado baixa para garantir boa ilusão de movimento)
 

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)