INSTITUTO SUPERIOR
TÉCNICO
Ano lectivo de 2005/2006 - 2º Semestre
1ª Época - 20 de Junho de 2006 (3ª
feira) - 17 h
LERCI: As
notas desta prova sairão até às 14 h
do
dia 22 de Junho (5ª feira) na página
Web da cadeira e a revisão de provas
será às 16 h do dia 22 de Junho (5ª feira) na
sala 0.15.
LEEC: As
notas desta prova sairão até às 18 h
do
dia 26 de Junho (2ª feira) no placard
e página Web da cadeira e a revisão
de provas será às 18 h do dia 26 de
Junho (2ª feira) no Laboratório de
Telecomunicações 4.
I (1,5 + 1 + 0,5 val.)
Considere
uma transmissão de telecópia usando o Método de
READ Modificado para páginas
com 2500 linhas, cada uma com 1728 amostras. Suponha que, em
média, cada linha
tem 80% dos pixels brancos e a transmissão se faz a 4800 bit/s.
a)
Supondo
que, para TMVL = 0 ms, as linhas codificadas unidimensionalmente
têm um factor
de compressão médio de 10 para os comprimentos pretos,
que a codificação dos
comprimentos pretos alcança, em média, metade da
compressão dos comprimentos
brancos e que a codificação bidimensional dá
origem a factores de compressão,
em média 70% mais elevados em relação à
codificação unidimensional, calcule
qual o factor de compressão global que se alcançaria com
TMVL = 20 ms e k = 4 se
souber que 10 % das linhas da imagem referida (uni ou
bidimensionalmente
codificadas) usam um número de bits inferior ao limite
mínimo necessário, mais
precisamente um valor em média 20% inferior a esse limite. (R:
23,48)
b)
Nas
condições da alínea anterior e TMVL=0 ms, indique
quais seriam os factores de compressão
globais para uma imagem se se usassem só linhas codificadas
unidimensionalmente
ou só linhas codificadas bidimensionalmente (com
excepção da primeira). (R: 16,67 e 28,32)
c)
Indique
quais as expressões matemáticas que relacionam o tempo de
transmissão com o
débito binário de transmissão para um conjunto de
25 páginas de telecópia se se
usassem só linhas codificadas unidimensionalmente ou só
linhas codificadas
bidimensionalmente (com excepção da primeira) e TMVL = 0
ms.
II (1 + 1 + 1 val.)
Suponha que pretende aceder a
uma base de dados com
imagens codificadas segundo a norma JPEG que é usualmente
‘navegada’ pelos seus
utentes com vista a escolherem imagens. A
resolução máxima para cada
imagem é de 720x576 amostras para
a luminância e 360x576 amostras para as
crominâncias, com 8 bits
por amostra.
a)
Indique,
justificando, quais os modos do JPEG em que deverão estar
codificadas as
imagens nesta base de dados, sabendo que os utentes podem aceder, de
modo
eficiente, a versões das imagens em várias qualidades
e/ou várias resoluções
espaciais. (R: Progressivo e hierárquico)
b)
Suponha
que o factor de compressão médio para a luminância
e crominâncias é de 10 e 15,
respectivamente, para o modo de codificação sequencial;
suponha ainda que, para
o nível mais básico do modo de codificação
progressiva, os factores de
compressão passam para o dobro e que, para o nível
seguinte, os factores de
compressão passam para o triplo em relação ao modo
sequencial. Supondo que, em
média, cada utente ‘folheia’ rapidamente 4 imagens no
nível básico antes de
encontrar a imagem que pretende, que demora 2 s a decidir se uma imagem
é a que
pretende ou não e que a transmissão se faz a 64 kbit/s,
indique quanto tempo
demora, em média, até receber uma imagem na qualidade
máxima, sabendo que se
usam imagens codificadas no modo progressivo com apenas 2 níveis
de
codificação, que a transmissão de cada imagem
só pára ‘a meio’ quando o utente
escolhe outra imagem e desprezando o tempo de
descodificação. (R: 32,48 s)
c)
Indique
quais seriam as principais consequências (2) se a norma JPEG
usasse uma
transformada onde as funções de base não fossem
independentes da imagem a
codificar.
III (2 + 1 + 1 val.)
Considere
a sessão de laboratório sobre a
recomendação H.261 que efectuou durante o
semestre.
a)
Nos
instantes do vídeo com maior actividade, nomeadamente as
mudanças de cena, alguns
dos macroblocos eram classificados de um modo particularmente pouco
desejável
em termos da qualidade do vídeo descodificado. Indique qual o
modo de classificação
em questão e porque era usado, qual o tipo de
codificação H.261 que lhe
corresponde, o que diferencia estes macroblocos de outros que usam o
mesmo tipo
de codificação H.261 sem os mesmos problemas em termos de
qualidade do vídeo e
qual o efeito no vídeo descodificado característico
destes macroblocos.
b)
A
existência
de uma memória de saída no codificador H.261 tem, pelo
menos, dois efeitos
importantes na perspectiva da qualidade da experiência final do
utente, um
negativo e um positivo. Indique quais são estes efeitos e porque
acontecem.
c)
Supondo
que um dado codificador está com problemas de funcionamento em
tempo real,
indique duas formas de resolver este problema de modo a afectar o menos
possível a qualidade final oferecida ao utente.
IV (2,5 + 1 val.)
Suponha
que é contactado por uma empresa para projectar um sistema
digital para
armazenamento e processamento de peças curtas do Mundial 2006. A
empresa
informa-o que pretende alguma flexibilidade em termos de
edição - tempo máximo
de acesso a cada imagem inferior a 0,8 s - e que deseja meter o maior
número
possível de anúncios de 1,5 minutos num disco com 100
Gbyte de capacidade. A
velocidade máxima de leitura do disco é igual a 10 Mbit/s.
Os filmes têm
resolução HDTV - 1920x1152
(Y) e 960x1152 (Cr, Cb) - a
25 Hz.
Supondo
que tem à sua disposição:
1.
um sistema de
codificação JPEG que lhe oferece
um factor de compressão de 30, para a luminância e
crominâncias, com a
qualidade aceitável
2.
um sistema de
codificação MPEG-2 com N= 6 e
M=2 e que lhe oferece um factor de compressão de 20 e 25,
respectivamente para
a luminância e crominâncias, nas tramas I, um factor de
compressão de 40 e 50,
respectivamente para a luminância e crominâncias, nas
tramas P, e um factor de
compressão de 50 e 60, respectivamente para a luminância e
crominâncias, nas
tramas B, sempre com a qualidade aceitável
a)
Indique,
justificando, qual a solução que vai propôr ao seu
cliente se a aplicação do
sistema se limitar ao processamento dos anúncios. (R: MPEG-2)
b)
Quantos
anúncios caberiam no disco disponível para cada uma das
soluções acima
referidas ? (R: 301 e 415)
V (1 + 0,5 + 0,5 + 0,5 + 1
val.)
Considere
um sistema de televisão digital semelhante ao especificado na
norma DVB-T.
a)
Indique
qual o débito binário típico necessário
para codificar em MP3 um sinal estéreo
onde cada componente tem uma largura de banda de 22 kHz e se usam 16
bit/amostra. (R: 117,33 kbit/s)
b)
Indique
qual o débito para protecção contra erros de canal
num sistema DVB que usa uma
taxa de codificação de 5/6 e um débito
binário de fonte de 14 Mbit/s num canal
de 8 MHz. (R: 2,8 Mbit/s)
c)
Indique
qual é a razão entre os débitos binários
das duas camadas mais baixa e mais
alta que se podem transmitir usando modulação 64-QAM de
forma hierárquica ? (R: 1/2)
d)
Indique
qual o débito binário típico que se gasta na
transmissão da Program Association Table (PAT)
sabendo
que a representação dessa tabela gasta 250 bits. (R: 2,5
a 12,5 kbit/s)
e)
Indique,
de forma aproximada, o número mínimo de portadoras em
modulação OFDM necessário
para transmitir 20 Mbit/s sabendo que o tempo de símbolo tem de
aumentar 10
vezes em relação à modulação
monoportadora. Considere que a modulação de todas
as portadoras (em monoportadora ou multiportadora) é sempre
feita em 64-QAM. (R: 10)
VI (0,9 + 0,5 + 1 + 0,6 val.)
a)
Indique
3
vantagens no uso de um modelo de representação baseado na
composição de uma
cena visual como um conjunto de objectos tal como adoptado na norma
MPEG-4.
b)
Qual
a
principal novidade conceptual introduzida na codificação
de macroblocos intra
na norma MPEG-4 AVC/H.264, recentemente adoptada pelo DVB para
televisão
digital ?
c)
Explique
em que consiste e qual a necessidade da definição do Constrained Intra coding mode na norma MPEG-4
AVC/H.264.
d)
Indique
3
razões ao nível da predição temporal que
justifiquem o aumento substancial da
complexidade do codificador na norma MPEG-4 AVC/H.264.