COMUNICAÇÃO DE IMAGEM
INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO
Ano lectivo de 1997/98 - 2º Semestre
1ª Época - 6 de Julho de 1998 - 13 h
As notas desta prova
sairão até às 14 h do dia 14 de Julho (3ª
feira), no placard da cadeira e a revisão de provas
será às 14 h do dia 14 de Julho (3ªfeira), 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 !
I (1.5+ 1.5+ 1 val.)
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) Indique agora qual
o valor máximo de k 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+ 1+ 1 val.)
Considere a norma JPEG para codificação de imagens fotográficas.
a) Indique quais são
os 2 passos principais que constituem o bloco de codificação
entrópica. (R: Conversão dos coeficientes DCT quantificados
numa sequência de símbolos intermédios e conversão
desses símbolos num fluxo de bits sem fronteiras externamente identificáveis)
b) Explique como se
processa a codificação entrópica para o modo baseline.
c) Indique quais as
principais vantagens e desvantagens do uso de códigos VLI para codificar
a amplitude dos coeficientes DCT no modo baseline. (R: São
calculados e não armazenados, poupando-se memória mas são
ligeiramente menos eficientes)
III (1+ 2+ 1 val.)
Considere uma comunicação
videotelefónica, segundo a norma CCITT H.261, usando um débito
binário de 64 kbit/s. A sequência é codificada usando
a resolução espacial CIF e uma frequência de imagem
de 10 Hz.
Numa dada altura,
a imagem que tem de transmitir está dividida horizontalmente em
3 partes iguais, sendo a parte central fixa e as partes mais acima e mais
abaixo com igual actividade. Atendendo a que o codificador faz uma codificação
sequencial dos macroblocos, constata-se que os bits de código são
gerados uniformemente, e ao mesmo ritmo, nos intervalos em que há
informação para codificar, não sendo gerados bits
nos períodos correspondentes a zonas fixas, com excepção
da primeira imagem onde os bits são gerados uniformemente em toda
a imagem. No codificador, os bits de código aguardam a sua transmissão
na memória de saída. Sabendo que na codificação
da primeira imagem se gastaram 15360 bit, na da segunda 20480 e na da terceira
2560, calcule, justificando:
a) O instante em que
o receptor obtém todos os bits de código correspondentes
à 2ª imagem. (R: 560 ms)
b) A dimensão
mínima da memória de saída do codificador para que
nunca haja perda de bits na situação acima descrita. (R:
23041 bit)
c) O atraso inicial
de visualização mínimo a aplicar no descodificador
supondo que tem disponível à saída do codificador
a memória determinada na alínea anterior e que o codificador
pode gerar os bits de código com qualquer distribuição
temporal no intervalo de tempo entre a aquisição de 2 imagens.
(R: 460 ms)
IV (1+ 1+ 1 val.)
a) Indique 4 dos principais
blocos relevantes no contexto da norma H.324. Para 2 deles, indique quais
as normas que os especificam. (R: Video codec - H.261; Multiplexer - H.223;
Audio I/O, Modem)
b) Indique quais são
as regras que regem o funcionamento dos codificadores e descodificadores
H.263 em termos de resolução espacial.
c) Indique quais as
principais diferenças entre as normas H.261 e H.263 na codificação
dos vectores de movimento (excluindo as opções do H.263).
(R: Detecção de movimento a meio-pixel e predição
dos vectores com mediana de 3 vizinhos, no H.263)
V (3 val.)
Suponha que é
contactado por uma produtora de tele-discos que deseja passar a usar sistemas
digitais para armazenamento e processamento de vídeo. A empresa
informa-o que pretende grande flexibilidade em termos de edição
- tempos de acesso máximo a cada imagem inferiores a 1 s - e que
deseja meter o maior número possível de tele-discos de 4
minutos num disco com 10 Gbyte. A velocidade de leitura do disco é
constante e igual a 2 Mbit/s. Os filmes têm resolução
CCIR 601 (europeia) - 720x576 (Y) e 360x576 (Cr, Cb) a 25 Hz.
Supondo que tem à
sua disposição:
VI (1+ 1+ 1 val.)
Considere a norma ISO/MPEG-2 para codificação de vídeo digital.
a) Explique quais os
principais motivos (2) que levaram à especificação
de perfis e níveis, no contexto desta norma. (R: Garantia de interperabilidade
e limitação da complexidade)
b) Explique como é
classificado e porque motivo um fluxo binário cujas características
estão para além, ainda que por pouco, de um determinado ponto
de conformidade perfil-nível. (R: Ponto de conformidade imediatamente
superior em termos de perfis e níveis)
c) Explique o que
acontece se um emissor de televisão, via rádio tradicional,
emitir sinais MPEG-2 vídeo correspondentes ao ponto de conformidade
main
profile-main level e o receptor for do tipo simple profile-high
level. Explique em que se altera a situação anterior
se o contexto passar a ser o do acesso a uma base de dados multimédia
com a informação de vídeo codificada ou a codificar
em MPEG-2. (R: O descodificador não pode descodificar por desconhecimento
de algumas ferramentas de descodificação)