COMUNICAÇÃO DE ÁUDIO E VÍDEO

INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO
Ano lectivo de 2001/2002 - 2º Semestre
2ª Época - 15 de Julho de 2002 (2ª feira) - 13 h

As notas desta prova sairão até às 14 h do dia 17 de Julho (4ª feira), no placard e na página Web da cadeira e a revisão de provas será às 14 h do dia 17 de Junho (4ª 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 (1.5 + 0.5 + 1 val.)

Considere uma transmissão de telecópia usando o Método de Huffman Modificado - norma CCITT T.4 a 3200 bit/s, para páginas com 2000 linhas cada uma com 1728 amostras.
a) Sabendo que uma dada imagem alcançou um factor de compressão de 12 com TMVL = 0 ms, calcule qual o factor de compressão que se alcançaria com TMVL = 20 ms se souber que 10 % das linhas da imagem referida usaram um número de bits inferior ao limite mínimo necessário, mais precisamente um valor em média 20% inferior a esse limite. (R: 11,89)
b) Indique qual o custo adicional em tempo de transmissão da passagem dum fax com TMVL = 0 ms para um fax com TMVL = 20 ms nas condições da alínea anterior. (R: 0,8 s)
c) Calcule o tempo adicional de transmissão em relação ao caso de TMVL = 0 ms da alínea a) se se passar a usar resolução espacial - vertical e horizontal - triplas, supondo que o factor de compressão aumenta neste caso de 50 % devido à maior redundância das amostras. (R: 450 s)
 


II (1 + 1 + 0.5 + 0.5 val.)

a )Qual o número médio de bits por pixel (considerando luminância e crominâncias) que se gasta numa imagem 4:2:0 a 8 bit/amostra quando codificada com um factor de compressão global (luminância e crominâncias) de 15 ? (R: 0,8 bpp)
b) Qual a diferença entre um sistema de codificação de imagem com perdas e sem perdas ? Qual dos 2 sistemas é tipicamente mais importante/usado ? Porquê ?
c) Que efeito tem num codificador de imagem fotográfica JPEG o facto de se saber que o ser humano é menos sensível às altas frequências que às baixas frequências ?
d) Porque se usa codificação entrópica em muitos codificadores de fonte, nomeadamente também nos codificadores JPEG ?


III (1 + 1 + 1 val.)

a) Qual o factor de compressão global que preciso de ter num codificador de vídeo se quiser enviar um sinal de vídeo com resolução espacial CIF (352x288 e 176x144 amostras de luminância e crominância, respectivamente) a 10 Hz num canal RDIS de 64 kbit/s, sabendo que preciso de 10% do débito total disponível para overhead de sincronismo e multiplexagem ? (R: 211,2)
b) Supondo que a norma H.261 codificava o passo de quantificação com um código de comprimento constante e que se deixava de enviar o valor do passo de quantificação em todos os GOBs para passar a mandar apenas uma vez por imagem, qual seria o ritmo binário poupado devido a esta decisão para uma sequência CIF a 10 Hz (despreze o facto de se poder enviar o passo de quantificação ao nível do macrobloco) ? (R: 550 bit/s)
c) Indique as 2 razões principais que justificam o facto de a variação do passo de quantificação ser o método mais usado para o controlo do débito em codificação de vídeo. (R: Rapidez e granularidade de reacção)
 

IV (1 + 1 + 1 + 0.5 + 0.5 + 0.5 val.)

a) Indique 5 factores que sejam determinantes para a escolha de um suporte de gravação digital de vídeo. (R: capacidade, velocidade de leitura, tempo de acesso, forma de acesso, durabilidade, mobilidade, custo)
b) Quais as 2 principais informações de tempo transmitidos num fluxo MPEG-1 ao nível de Sistema ? Explique para que tipo de codificação de tramas de vídeo são diferentes estas 2 informações de tempo ? (R: PTS e DTS)
c) Qual era a qualidade objectivo para os sistemas de gravação baseados em MPEG-1 ? Porquê ?
d) De que modo e porque razão se faz a codificação dos vectores de movimento na norma MPEG-1 Vídeo ?
e) Porque razão é indicada nesta norma ao nível de trama a gama de variação dos vectores de movimento ?
f) Explique qual a razão que levou a norma MPEG-1 Vídeo a prescindir de manter semelhantes as sequências de aquisição, transmissão e visualização da informação de vídeo.


V (2.5 +1 val.)

Suponha que é contactado pelo Oceanário de Lisboa para projectar um sistema digital para armazenamento e processamento de ‘peças de vídeo’ sobre os oceanos. O Oceanário informa-o que pretende alguma flexibilidade em termos de edição - tempo máximo de acesso a cada imagem inferior a 1.2 s - e que deseja meter o maior número possível de ‘peças’ de 45 segundos num disco com 2 Gbyte de capacidade. A velocidade máxima de leitura do disco é igual a 1 Mbit/s. Os filmes têm resolução HDTV - 1920x1152 (Y) e 960x1152 (Cr, Cb) a 25 Hz.
Supondo que tem à sua disposição: a) Indique, justificando, qual a solução que vai propôr ao seu cliente se a aplicação do sistema se limitar ao processamento das ‘peças’. Quantas ´peças de vídeo’ completas consegue pôr no disco para essa solução ? (R: JPEG, 12 peças)
b) Acha que o sistema proposto pode também servir para ‘alimentar’ directamente um sistema de visualização a instalar na Praça Sony ? Porquê ? (R: Não porque o débito de codificação é superior ao débito de leitura do disco)


VI (0.5 + 0.5 + 1 + 1 val.)

a) Explique o que mede a designada taxa de codificação ou taxa de código em sistemas do tipo DVB-T ? (R: fracção do débito total usado para informação de fonte)
b) Indique qual é a ideia principal usada pela modulação OFDM usada no DVB-T para diminuir o número de símbolos modulados que se influenciam mutuamente ?
c) Para que serve o intervalo de guarda usado no sistema de modulação DVB-T ? Qual é conceptualmente o valor mínimo deste intervalo de guarda ?
d) Indique, justificando, qual das variantes COFDM DVB-T é indicada para áreas de cobertura mais pequenas (em área) ? (R: 2k)