INSTITUTO SUPERIOR
TÉCNICO
Ano lectivo de 2003/2004 - 2º Semestre
2ª Época - 19 de Julho de 2004 (2ª
feira) - 17 h
As notas
desta prova sairão até às 14 h do dia
28
de Julho (4ª feira), no placard e
na página Web da cadeira e a revisão
de provas será às 14 h do dia 28 de
Julho (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
!
Considere uma transmissão de
telecópia usando o
Método de READ Modificado - norma CCITT T.5 - a 4800 bit/s, para
páginas com
2500 linhas, cada uma com 1728 amostras. Suponha que, em média,
cada linha tem
80% dos pixels brancos.
a)
Supondo
que 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, indique qual o valor mínimo de k que pode
ser usado para protecção contra erros (1 linha
unidimensionalmente codificada
em cada k transmitidas), sabendo que se deseja, no mínimo, um
factor de compressão
global médio de 15. (R: 1)
b)
Considerando
os factores de compressão da alínea
anterior, indique agora qual o valor máximo de k que se pode
usar supondo que
se pretende garantir ressincronização, em média,
pelo menos uma vez em cada
1000 bits de dados. (R: 15)
c)
Supondo
que o sistema descrito na alínea a) está a
operar com k= 4 e TMVL = 0 ms, indique qual o custo adicional no tempo
de
transmissão de uma página (em média), quando se
passa a usar um fax com TMVL =
20 ms, sabendo que quer para as linhas codificadas unidimensionalmente,
quer
para as linhas codificadas bidimensionalmente, há 30% das linhas
que gastam, em
média, apenas 80% do número mínimo de bits para
TMVL = 20 ms. (R: 3 s)
II (1 + 0,5 + 1
val.)
Considere a norma JPEG para
codificação de imagens
fotográficas.
a)
Qual o
número médio de bits por pixel (considerando
luminância e crominâncias) que se gastam na
codificação de uma imagem com
formato 4:2:2, 16 bit/amostra, quando codificada com um factor de
compressão
global (luminância e crominâncias) de 25 ? (R: 1,28
bit/pixel)
b)
Quantos
bits se gastam na codificação de uma imagem
a cores com resolução de 576´720 amostras para a
luminância e formato 4:2:0, com 12 bit/amostra, se o factor de
compressão para
a luminância for 20 e para as crominâncias o dobro desse
valor ? (R: 311040 bit/imagem)
c)
Indique
qual a modulação mais simples que pode ser
usada para transmitir numa largura de banda de 2 MHz uma
sequência de vídeo a
25 Hz codificada como uma sequência de imagens JPEG com o formato
e nas
condições da alínea b). (R: 16-PSK)
III (1 + 1 +1 val.)
Considere um algoritmo de codificação de vídeo
semelhante ao usado na norma ITU-T H.261. Para uma dada sequência
de imagens
mediram-se as probabilidades das diversas classes de macroblocos
usadas,
tendo-se obtido os resultados indicados na tabela.
Tipo MB |
Classe de codificação |
Probabilid. |
A |
Intra |
0.2 |
B |
Inter |
0.5 |
C |
Inter + Comp. Mov. |
0.25 |
D |
Inter + Comp.Mov. + Filtro |
0.05 |
a)
Determine
duas possíveis tabelas de código a utilizar para
transmitir a classe dos
macroblocos, considerando que se usa o método de Huffman para
criar essas
tabelas.
b)
Indique
para que serve a característica de decisão para a
compensação de movimento e de
forma deve ser alterada para aumentar a probabilidade da classe B na
tabela.
c)
Indique
em que consistem os processos de detecção e
compensação de movimento e qual a principal
diferença entre eles em termos de normalização.
IV
(3 + 1 val.)
Suponha
que é contactado por uma empresa de publicidade para projectar
um sistema digital para armazenamento e processamento de
anúncios. 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 - 1920´1152 (Y) e 960´1152 (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: 300 e 410 anúncios)
V (0,5 + 1 + 0,5 + 1 + 1 val.)
Considere
as normas MPEG-1 e 2 Áudio.
a)
Indique
qual o débito binário necessário para codificar em
PCM um sinal estéreo onde
cada componente tem uma largura de banda de 22 kHz e se usam 16
bit/amostra. (R: 1,408 Mbit/s)
b)
Indique
para a situação anterior quais seriam os débitos
típicos de codificação para um
sinal mono se se usassem as 3 camadas de codificação da
norma MPEG-1 Áudio para
uma qualidade transparente. (R: 176, 88 e 58,7 kbit/s)
c)
Qual
a primeira consequência de as várias camadas de
codificação MPEG-1 Áudio usarem
comprimentos de trama diferentes ? (R: atrasos de
codificação diferentes)
d)
Como
varia e porquê a gama de débitos de
codificação típica para as várias camadas
da norma MPEG-1 Áudio ?
e)
Explique
porque motivo inclui a norma MPEG-2 duas partes dedicadas à
codificação de áudio.
Quais são essas partes ?
VI (1 + 1 + 1 val.)
Considere
as normas DVB.
a)
Explique
como se processa o uso da modulação 64-QAM quando usada
de forma hierárquica e
em que condições há particulares vantagens na
adopção desta forma de modulação.
b)
Explique
2 modos relevantes de combinar a modulação 64-QAM usada
de forma hierárquica
com as formas de escalabilidade definidas na norma MPEG-2 Vídeo.
c)
Indique,
justificando, dois factores relevantes a levar em conta na escolha do
método de
cifragem ou encriptação a utilizar no sistema de acesso
condicionado num
contexto de televisão digital a pagamento.