As notas desta prova sairão até às 14 h do dia 18 de Julho (6ª feira), no placard da cadeira e a revisão de provas será às 14 h do dia 18 de Julho (6ªfeira), 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 !
 

Como sabe, a televisão digital é hoje uma realidade cada vez mais próxima.

a) Supondo que a Portugal Telecom decidia começar a emitir, para as nossas casas, um sinal digital MPEG-2 (a cores), indique quais os principais módulos (3) que deveriam ser substituídos no nosso actual televisor ou que deveriam ser introduzidos pela primeira vez. (R: Desmodulador, descodificador e conversor digital/analógico)
b) Diz-se hoje em dia que as modernas técnicas de compressão digital permitem aumentar o número de canais de televisão transmitidos numa dada banda, por exemplo nos 6 MHz que correspondem normalmente à banda de um sinal de televisão analógico. Indique, justificando, quais são as principais escolhas (3) que determinam o número de canais de TV digital que podem ser postos na banda correspondente a um canal de TV analógico. (R: Técnica de modulação, algoritmo de compressão e qualidade mínima aceitável)
 

Considere uma transmissão de telecópia de grupo 3, a 6400 bit/s, para páginas com 2000 linhas, cada uma com 1728 amostras. Suponha que, em média, cada linha tem 90% dos pixels brancos.

a) Supondo que as linhas codificadas unidimensionalmente têm um factor de compressão médio de 10 para os comprimentos pretos e 20 para os brancos e as linhas codificadas bidimensionalmente têm um factor de compressão médio de 20 para os comprimentos pretos e 25 para os brancos, indique qual o factor de compressão global se se usar um valor de k para protecção contra erros de 4 (1 linha unidimensionalmente codificada em cada 4 transmitidas). (R: 22,47)
b) Supondo agora que a necessidade de aumentar o TMVL, devido a limitações no receptor, implica uma diminuição de 20% em todos os factores de compressão indicados (factores de compressão iguais a 80% dos valores anteriores), indique o tempo médio de transmissão de uma página, considerando que se usa o TMVL mais elevado e ainda k igual a 4. (R: 30 s)
c) Indique qual é e como é determinado o ritmo de transmissão a usar pelos telecopiadores em presença. (R: Ritmo usado é o mais alto que é simultaneamente aceite pelos 2 fax em presença e que garante condições de transmissão mínimas)
 

Considere a transmissão de imagens fotográficas, com resolução 720x576 pixels para a luminância e metade desta resolução, em cada direcção, para as crominâncias (quando usadas), através de um canal com 2 Mbit/s.

a) Considerando que o canal está disponível 10 s, quantas imagens binível (preto/branco) completas conseguirá transmitir, sem usar qualquer compressão ? (R: 48)
b) Considerando agora que usa um algoritmo de compressão, quais deverão ser os factores de compressão mínimos desse algoritmo, para a luminância e para a crominância, para que possa transmitir 10 imagens completas, a cores e com amostras de 6 bit, nos mesmos 10 segundos, sabendo que o algoritmo usado atinge sempre factores de compressão para a crominância que são o dobro dos atingidos para a luminância (para uma mesma imagem). (R: 1,56 e 3,11)
c) Explique qual o esquema de codificação em que se baseia o modo sem perdas da norma JPEG. Qual o tipo de informação a enviar/armazenar como resultado desta codificação ? (R: Esquema preditivo espacial; modo de predição e erro de predição)
 

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 autorizadas pelo modo "unrestricted motion vectors" do H.263 em relação à norma ITU-T H.261. Em que consistem ? (R: Vectores de movimento fora dos limites da imagem e extensão do alcance dos vectores de movimento)
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 versus 4 vectores de movimento por macrobloco)
c) Explique em que consiste e qual é o grande objectivo do modo de codificação PB. (R: O objectivo é aumentar a resolução temporal codificada com baixo custo em termos de bits)
 

Suponha que a sua empresa é contactada pelo Centro Cultural de Belém para projectar um sistema de vídeo que deverá alimentar um conjunto de painéis gigantes a instalar à beira Tejo para projecção de grandes concertos. A transmissão digital será feita em alta definição - 1920x1152 (Y) e 960x1152 (Cr, Cb) a 25 Hz (8 bit/amostra). Suponha que tem à sua disposição, oferecendo a qualidade de imagem considerada aceitável para cada trama, um codificador MPEG-2 oferecendo os factores de compressão indicados na tabela junta. Sabe-se ainda que, para limitar a propagação de erros, é necessário codificar pelo menos uma trama em modo Intra em cada 250 ms e que, para se verificarem os factores de compressão da tabela, pelo menos uma trama P deve ser sempre colocada entre 2 tramas I (a igual distância de ambas). Supondo que se pretende minimizar simultaneamente o débito binário da linha a alugar para o efeito e o tempo máximo de acesso a cada trama, indique:

a) A melhor estrutura temporal (regular) de tramas I, P e B a usar. (R: IBBPBBIBBPBBI ...)
b) O débito binário médio correspondente à estrutura temporal da alínea anterior. (R: 45,47 Mbit/s)
c) O atraso inicial de visualização a usar no receptor, supondo que a transmissão se efectua ao débito determinado na alínea anterior, que a condição referente às tramas P não existe, e que os factores de compressão críticos para as tramas I (imagens mais "difíceis") são 20% mais baixos que os factores de compressão médios indicados na tabela (são iguais para os outros tipos de tramas). Despreze os tempos de codificação e descodificação. (R: 310,4 ms)
 

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 120 Mbit/s, que não se usa nenhum algoritmo de compressão e que a codificação de canal usa 12 % 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 dois bits do que as amostras das crominâncias. (R: 6 bit/amostra)
b) Supondo agora que usa um algoritmo de compressão que lhe garante um factor de compressão de 20 para a luminância e de 25 para a crominância e 8 bit/amostra (luminância e crominâncias), indique qual a capacidade do canal anterior que ficará disponível, supondo que deseja transmitir 15 canais de televisão nas condições referidas. (R: 8 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)
d) Indique, explicando, de que modo se relacionam entre si os vários perfis e níveis da norma MPEG-2.