Lista de Exercicios

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Lista de questões propostas.
Explique como um sinal de vídeo composto é formado.
O sinal apresenta as componentes Y, responsável pela luminescência, e C, responsável pelas cores. A união de ambas as informações leva à cor do pixel desejado.
2. Explique como pode ser feita a varredura de um sinal de vídeo em um tubo de raios catódicos para a formação de uma imagem.
A tela do aparelho é revestida por fósforo, que ao ser atingido pelo disparo do tubo de raios catódicos (varre a tela da esquerda para a direita, de cima para baixo geralmente), ilumina a tela dando o efeito desejado.
3. Diferencie, de forma resumida, TV Analógica e TV Digital?
TV Analógica: Resolução de 525 linhas (4:3); Áudio no máximo estéreo; Sinal sensível à interferência.
TV Digital: Resolução de 1080 linhas (16:9); Áudio de até 5.1 (Dolby Digital); Sinal com pouca inferência na exibição, mas quando há muita interferência, o aparelho não exibe imagem; Possibilidade de interação.
4. Defina as Transformadas discretas de Fourier e de Cossenos em duas dimensões. Faça um exemplo de cada uma, aplicando em uma matriz exemplo 2x2. (OBS. Pedi ajuda para resolver este exercício.)
Quando a função é representada de forma discreta utilizando uma sequência de amostras discretas, a transformada de Fourier da função discreta é a Transformada Discreta de Fourier (DFT).
Exemplo:
1. Criar uma matriz
2. img = zeros(256,256);
3. img(100:150,10:246)=1;
4. imshow(img);
5. title('Imagem qualquer')
6. figure;
7. DFT = fft2(img);
8. IMG= fftshift(DFT);
9. imagesc(log(abs(IMG)));
10. title('Aplicar de DFT em uma matriz 256x256');
11. colormap(jet);
12. colorbar;
A DCT codificará os valores da imagem, transportando-os do domínio espacial para o domínio de frequências. Dos valores obtidos pelo processo, aqueles muito próximos serão arredondados e enviados como “redundâncias”.
Exemplo:
1. IMG = dct2(img);
2. imagesc(log(abs(IMG)));
3. title('Aplicando uma DCT em uma matriz 256x256');
4. colormap(jet);
5. colorbar;
5. O Teorema da Convolução é válido para duas dimensões? Justifique.
Sim, pois utiliza-se o teorema aplicado a matrizes.
6. Quais são os sistemas de compressão de vídeo e áudio digital mais utilizados atualmente? Qual a taxa de transmissão típicas de cada um deles?
H.264 (80 Mbps), que contem também: MPEG-4 (8 até 15 Mbps), MP3(128–160 kbp), MPEG-2 (5 Mbps).
7. Quais são os principais sistemas de cores utilizados em TV Analógica e TV Digital? Explique-os de forma resumida.
Sistema RGB: Apresenta as cores vermelho, verde e azul, fazendo com que sua mistura gere novas cores. (TV Analógica)
Sistema YCrCb: Y é o sinal de luminescência, enquanto Cr e Cb são sinais de cores, através de suas misturas temos vários tons e cores possíveis.
8. Desenhe e explique os principais blocos de um sistema de compressão MPEG2:
Figura 1 Diagrama de blocos da codificação MPEG2.
1. Digitalizar o vídeo.
2. Eliminar redundâncias, ou seja, não enviar novamente imagens que não se movem na cena.
3. Encontra semelhança entre pixels próximos, arredondando seus valores e interferindo pouco na visão humana.
4. Aplica-se o DCT em pixels 8x8.
5. Codificação RLC, quanto mais redundâncias, melhor a codificação RLC. O VLCatribui símbolos de menor comprimento.
6. Carrega o vídeo para ser assistido.
7. Controla o fluxo de dados.
9. Comente sobre o tema “Avaliação Objetiva de Qualidade de Vídeo”.
Essa avaliação é dada quando se tem o monitoramento da qualidade de áudio e imagem de um determinado vídeo em estudo. Pois dependendo do quanto o vídeo é comprimido, ou não é comprimido corretamente, pode causar desconforto ao usuário quando assistido.
10. De que forma pode-se verificar a eficiência codificadores de vídeo quanto a taxa de bits? Cite exemplos.
A taxa de bits (bit/s) é quantos bits estão sendo transmitidos a cada segundo, logo, quanto mais bits são transmitidos a cada segundo, maior será a qualidade/fidelidade de um arquivo, como por exemplo, nos arquivos comprimidos em MP3, geralmente os temos a 128Kbits/s, uma qualidade aceitável para o ouvido normal, mas lastimável para ouvidos treinados.
13. a) Para que serve o algoritmo de Viterbi?
O algoritmo tem como função decodificar um canal, diminuindo o erro que pode ser enviado.
14- Do que trata a teoria de Campo de Galois (Galois Field GF), e de que forma ela se relaciona a um codificador/decodificador Reed Solomon?
O Campo de Galois é um campo de ordem finita com cardinalidade conhecida. O algoritmo de Reed Solomon utiliza os Campos de Galois para fazer cálculos osbre polinomos.
15. Explique a função dos entrelaçadores utilizados em sistemas de transmissão de TV Digital.
O entrelaçador toma símbolos alfabéticos fixos na entrada e reproduz os mesmos na saída, porem, em ordem diferente, não aumentando a taxa de bits.
16. Quais são os principais sistemas de transmissão de TV Digital do mundo? Comente de maneira resumida sobre os blocos de transmissão de cada um deles.
ATSC: Advanced Television System Comitee (Americano)
1. Codificador: Sincronizador de quadro, Aleatorizador de dados, Entrelaçador de dados, Codificador Reed Solomon, Codificador de Treliça. O macrobloco do Codificador é formado pelos blocos do Sincronização de Quadro, Aleatorizador de Dados (Randomizer), Codificador Reed Solomon, Entrelaçador de Dados e o Codificador de Treliça (Trellis Encoder).
2. Estruturador de quadro: O macrobloco do Estruturador de Quadro é formado pelos blocos do Multiplexador e do Insersor de piloto.
3. Modulador 8VSB:O bloco Modulador 8VSB é formado pelos blocos AM-DSB-SC, Filtro de VSB e Filtro de Nyquist.
DVB –T: Digital Video Broadcasting – Terrestrial (Europeu)
1. Codificador:De forma geral, o Codificador possui as mesmas funções do Codificador ATSC e é implementado com os mesmos blocos funcionais. Serão, portanto, enfatizadas apenas as diferenças significativas. Ele é formado pelos blocos Divisor de Sinais Splitter, Adaptação de Mux e Dispersão de Energia, Codificador Externo, Entrelaçador Externo, Codificador Interno e Entrelaçador Interno.
2. Estruturador de quadro: O bloco Estruturador de Quadro tem como principais funções mapear o sinal de entrada dentro de uma estrutura de quadro adequada, e inserir nesta estrutura os sinais que terão a responsabilidade de enviar as configurações do receptor, ou Transmission Parameter Signals (TPS), e as informações transportadas pelos pilotos para o sincronismo de quadro, sincronismo de freqüência, estimação de canal e identificação do modo de transmissão. Este macrobloco é constituído pelos seguintes blocos funcionais: Mapeador e Adaptação do Quadro.
3. Modulador OFDM: Possui modulação Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM), em que as subportadoras formam um conjunto de funções ortogonais entre si; Inserção de banda de guarda onde a banda ou intervalo de guarda é um intervalo de tempo vazio de informação útil adicionado antes da transmissão de cada símbolo; e um Conversor D/A.
ISDB – T: Integrated System Digital Broadcasting – Terrestrial (Japonês)
1. Remultiplexação: O remultiplexador recebe três TS (Transport Stream)MPEG-2 e agrupa-os em um único TS MPEG-2.
2. Codificação de Canal: Possui Reed Solomon (codificação externa), passa pela Separação do TS; por um Aleatorizador (dispersor de energia) com objetivo de espalhar os dados entrantes do codificador MPEG-2 e eliminar seqüências repetidas de zeros entre outros; por um Ajuste de atraso com o objetivo realizar a compensação de atraso; por um entrelaçador de bytes que tem como objetivo espalhar os pacotes provenientes do Reed Solomon e do aleatorizador (dispersor de energia) para aumentar sua eficiência perante erros de bloco; e uma Codificação convolucional q é formada por um codificador convolucional com puncionamento.
3. Modulação: o primeiro estágio de modulação é formado por uma modulação primária que pode ser escolhida entre QPSK, 16-QAM ou 64-QAM. O segundo estágio de modulação é formado por um modulador OFDM que opera com IFFT de tamanho 2k, 4kou 8k.
17. De que forma bits de referência, utilizados no receptor para sincronismo e recuperação do sinal, são inseridos nos três principais sistemas de transmissão de TV Digital do mundo?
ATSC: Feixe digital de 19,39Mbps que entra no bloco "Sincronizador de quadro", formado por pacotes seqüenciais de 188 bytes, sendo 1 byte de sincronismo (identifica o início do pacote) e 187 bytes de informação útil (dados úteis).
DVB-T: Sinal digital muktiplexado pelo Mux MPEG2 (sinal de vídeo + som + dados), formado por 187 bytes de carga útil (payload) e 1 byte para sincronismo (Sync byte).
ISDB-T: Saida de multiplexador com pacotes de 188 bytes, com 1 byte para sincronismo e 187 bytes para informação geral.
18-Qual o papel de estimadores e equalizadores de canal em receptores de TV Digital? Cite algumas técnicas que podem ser utilizadas nestes processos.
Estimador: Faz uma projeção de como será enviado o sinal, prevendo erros e retirando redundâncias.
Equalizador: Repete um sinal recebido de forma que alguns efeitos como o de dispersão, sejam eliminados.
19-Explique o método de multiplexação por divisão de freqüência (OFDM), citando algumas aplicações desta técnica.
O sistema de codificação é complexo e se baseia na modulação por deslocamento de fase. A técnica tem boa eficiência de espectro em termos de bits/Hz e maior imunidade ao esmaecimento de vários caminhos.
O OFDM reparte um sinal de alta velocidade em outros de menor, sendo que estes de menor, irão seguir em paralelo. O sinal de alta velocidade tem 20 MHz e possui 51 subcanais, com 300 KHz cada.
O OFDM é empregado em conexões banda larga ADSL, pois o Codec OFDM não interfere em outros sinais.