COMUNICAÇÃO DE IMAGEM
INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO
2ª Época - 1999/2000 - 2º Semestre - 26.7.2000 - 13 h
As notas desta prova
sairão até às 11 h do dia 28 de Julho (6ª
feira), no placard e na página Web da cadeira
e a revisão de provas será às 11 h do dia 28 de
Julho (6ª 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 + 1 + 1,5 val.)
Como a maior parte
dos sistemas de telecomunicações, também a televisão
se tem confrontado ao longo dos anos com a necessidade de reduzir ao mínimo
os ‘gastos’ em largura de banda.
a) Indique, justificando,
como seria afectada a qualidade da imagem num televisor analógico
se cada canal passasse a dispor de metade da largura de banda sem que se
alterasse o número de linhas por imagem.
b)Indique quais são,
e qual a sua relevância na prática, as formas de compatibilidade
em questão na evolução da televisão analógica
monocromática para a policromática. (R: Compatibilidade directa
e inversa)
c) Diz-se hoje em
dia que as modernas técnicas de compressão permitem aumentar
o número de canais de televisão transmitidos numa dada banda,
por exemplo nos 6 MHz que correspondem normalmente à banda de um
sinal de televisão analógico. Indique, justificando, quais
são os principais factores (3) que determinam o número de
canais de TV digital que podem ser postos na banda correspondente a um
canal de TV analógico. (R: Algoritmo de compressão, tipo
de modulação e qualidade mínima aceitável)
II (1.5 + 0.5+ 1 val.)
Considere uma transmissão
de facsimile usando o Método de Huffman Modificado - norma CCITT
T.4 a 4800 bit/s, para páginas com 1500 linhas cada uma com 1728
amostras.
a) Sabendo que uma
dada imagem alcançou um factor de compressão de 10 com TMVL
= 0 ms, calcule qual o factor de compressão que se alcançaria
com TMVL = 10 ms se souber que 5 % das linhas da imagem referida usaram
um número de bits inferior ao limite mínimo necessário,
mais precisamente um valor em média 15% inferior a esse limite.
(R: FC = 9.98)
b) Indique qual o
custo adicional em tempo de transmissão da passagem dum fax com
TMVL = 0 ms para um fax com TMVL = 10 ms nas condições da
alínea anterior. (R: 0.1125 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 - duplas, supondo que o factor de compressão
aumenta neste caso de 40 % devido à maior redundância das
amostras. (R: 100.3 s)
III (1 + 1 + 1 val.)
Considere a codificação
de fotografia digital.
a) Explique em que
consiste a conceito de irrelevância e qual o principal impacto da
sua exploração em qualquer sistema de codificação.
b) Considere o uso
de codificação de transformada para fotografia digital. Indique,
justificando, se a reversibilidade e as funções
de base do núcleo da transformada independentes da imagem são
características imprescindíveis da transformada. (R: Sim
e não)
c) Qual a principal
razão porque o modo sem perdas da norma JPEG apresenta normalmente
factores de compressão muito mais baixos que os factores de compressão
do modo sequencial (para as mesmas imagens). (R: Não explora a irrelevância)
IV (1.5+ 1+ 1.5 val.)
Considere um algoritmo
de codificação de vídeo semelhante ao usado na norma
CCITT 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.
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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 qual o seu efeito nas probabilidades apresentadas na tabela.
c) Esclareça
qual a diferença em termos de normalização (p.e. na
norma H.261) entre a detecção e a compensação
de movimento. Em que consistem estes processos ?
V (1 + 1 + 1 val.)
Suponha que a sua empresa
foi contactada para projectar o sistema de vídeo que alimentará
o écran gigante do novo estádio do Sporting. A transmissão
digital será feita em alta definição - 1920x1152 (Y)
e 960x1152 (Cr, Cb) a 25 Hz (8 bit/amostra). Suponha que tem à sua
disposição, oferecendo a qualidade de imagem considerada
aceitável para cada trama, um codificador MPEG-2 oferecendo os factores
de compressão indicados na tabela junta. Sabe-se ainda que, para
limitar a propagação de erros, é necessário
codificar pelo menos uma trama em modo Intra em cada 620 ms e que, para
se verificarem os factores de compressão da tabela, não devem
ser usadas mais de 3 tramas B seguidas. Supondo que se pretende minimizar
o débito binário da linha a alugar para o efeito, indique,
justificando
Tipo de Trama |
Luminância |
Crominância |
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a) Os valores de M
e N que caracterizam a estrutura temporal (regular) de tramas I, P e B
a usar, supondo que nunca se usa mais do que uma trama P entre 2 tramas
I. (R: N=8, M=4)
b) O débito
binário médio correspondente à estrutura temporal
da alínea anterior. (R: 34.18 Mbit/s)
c) O atraso inicial
de visualização a usar no receptor, supondo que a transmissão
se efectua ao débito determinado na alínea anterior, que
se mantém o valor de N e se faz M=N, e que os factores de compressão
críticos para as tramas I, P e B (imagens mais "difíceis"
que a média) valem 80% dos factores de compressão médios
indicados na tabela. Despreze os tempos de codificação e
descodificação. (R: 399.9 ms)
VI (1 + 1,5 + 1 val.)
Considere a família
de normas MPEG-2.
a) Indique uma aplicação
em que a norma MPEG-2 – parte 6 – DSM-CC tenha um papel primordial. Indique
um exemplo da sua utilidade no contexto dessa aplicação.
(R: Video on demand)
b) Quais são
os principais factores que, na prática, determinam a qualidade subjectiva
de um sinal de vídeo codificado com a norma MPEG-2 Vídeo.
(R: Ferramentas de codificação, débito binário
e resoluções espacial e temporal)
c) Indique qual a
principal diferença entre os pacotes de sistema no Modo de Programa
e no Modo de Transporte. (R: Dimensão variável versus dimensão
fixa - 188 bytes)