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:

Indique, justificando, qual a solução que vai propôr ao seu cliente para melhor lhe poder satisfazer as necessidades indicadas, indicando também quantos tele-discos completos vai conseguir meter no disco disponível. (R: MPEG-1)
 


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)