1

C[u,v]

414 29 62 25 55 20 1 26 21 62 8 12 7 6 746 8 77 26 30 10 6 549 12 34 14 10 6 1 111 8 12 2 1 1 5 210 1 3 3 0 0 2 03 1 1 0 1 4 2 31 1 0 3 0 0 1 0

MPEG

8 16 19 22 26 27 29 3416 16 22 24 27 29 34 3719 22 26 27 29 34 34 3822 22 26 27 29 34 37 4022 26 27 29 32 35 40 4826 27 29 32 35 40 48 5826 27 29 34 38 46 56 6927 29 35 38 46 56 69 83

UNIVERSIDAD DE CASTILLA LA MANCHAEscuela Universitaria Politécnica de Cuenca

Ingeniería Técnica de Telecomunicación(Especialidad de Sonido e Imagen)

Vídeo DigitalExamen de Junio de 2003

PRACTICAS: Del total de 5 puntos necesarios para superar el examen, en los ejerciciosde prácticas es obligatorio sumar un mínimo de 1,5.puntos.

1.- De las tres imágenes siguientes, indica el proceso que se ha seguido para, a partir de laprimera, obtener las otras dos: filtrado paso bajo, filtrado paso alto, dirección horizontal,vertical o ambas. Justifica la respuesta (0,5p.).

2.- En las siguientes expresiones aparecen, por un lado una matriz de coeficientes C(u,v) y porel otro la matriz de cuantificación por defecto del método MPEG-2. Indicar a partir de ellascual sería el valor de C[0, 3] que se almacenaría y cual sería el coeficiente que se obtendríadespués de la decuantificación (0,5p.)

3.- Explica con tus palabras, el proceso de cálculo que se siguió en la práctica de operadorespuntuales para conseguir modificar el contraste de una imagen. (La función contraste tieneel formato resultado = contraste(matriz_entrada, xmin, xmax, ymin, ymax) (0,75p.).

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4.- En la Recomendación UIT-R BT.601 se establece una frecuencia de muestreo de 13,5MHz.

a)- Calcula, a partir de esta frecuencia de muestreo, el número de muestras totales por líneaque se están imponiendo para el sistema PAL que tiene 625 líneas por cuadro, 50 campos,y 2 campos por cuadro. (0,25p.)

b)- Indica qué relación existe entre los cálculos anteriores, y la recomendación de que laestructura de muestreo sea ortogonal y estática en el espacio (0,5p).

5.- En el interfaz serie de la recomendación UIT-R BT.656, indica de que manera semultiplexan las señales Y, CB, CR y la señal de reloj (0,5p.).

TEORÍA Y PROBLEMAS:

6.- Indica que características tiene la información de vídeo, audio, y subtítulos, almacenada enun disco DVD estándar (1p.).

7.- En una aplicación concreta de transmisión de datos digitales, se estudia estadísticamentela probabilidad de aparición de cada símbolo. Los resultados de dicho estudio estadísticoson los que aparecen en la tabla siguiente.

Símbolo Probabilidad Símbolo Probabilidad Simbolo Probabilidad

AB

10%5%

CD

10%7%

E 68%

Según esta tabla se decide aplicar una codificación Huffman para comprimir el tren dedatos resultante.

a)- Encontrar un código Huffman apropiado para esta codificación según las probabilidadesde aparición de la tabla. (0,5p)

b)- Calcular el factor de compresión conseguido con esta codificación. (0,5p)

8.- En el formato de compresión MPEG-2, explica cómo se utilizan los códigos de longitudde recorridos (RLC) y los códigos de longitud variable (VLC) (1p.).

Examen de Junio de 2003

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Figura 4

Figura 1

9.- Se quiere discretizar una señal bidimensional que tiene el espectro continuo de la figura 1.

a)- En este caso concreto, ¿sería más eficiente un muestro ortogonal, o un muestreo noortogonal? (0,5p.).

b)- Calcula los vectores periodo de muestreo que se deben utilizar para conseguir esamáxima eficiencia (1p.).

c)- Calcula la densidad de muestreo para el caso del apartado b (0,5p).

10.- Se pretende implementar un zoom digital para imágenes procedentes de un dispositivoCCD mediante el esquema de la figura 1, en el que, para simplificar, se considera el casounidimensional, y que todos los elementos de la cadena son ideales.

La señal x(t) tiene una amplitud de 1 Voltio y un ancho de banda de 5,5MHz, y lafrecuencia de muestreo utilizada en el sistema es de 13,5 Mhz.

a)- Dibuja el espectro de todas las señales y secuencias que aparecen en el esquema(0,75p.).

b)- ¿Existe en este esquema la posibilidad de que aparezca solapamiento espectral?.Justifica la respuesta, y en su caso indica de que manera podría evitarse (0,5p.).

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Figura 2

c)- Suponiendo que introducimos una señal x(t) como la de la figura 2, dibujaaproximadamente las señales y las secuencias que aparecen en el esquema de la figura 1en el dominio del tiempo (0,75p.).

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Ingeniería Técnica de Telecomunicación(Especialidad de Sonido e Imagen)

Vídeo DigitalExamen de Septiembre de 2003

PRACTICAS: Del total de 5 puntos necesarios para superar el examen, en los ejerciciosde prácticas es obligatorio sumar un mínimo de 1,5.puntos.

1.- Comenta, muy brevemente, los métodos de obtención de imágenes y secuencias de videodigitales que conozcas (0,5p).

2.- En la norma UIT-R BT.656 referente a los interfaces de comunicación digital de vídeoaparecen los bits F, V, y H con los siguientes significados:

F=0 durante la trama 1F=1 durante la trama 2

V=0 fuera de la supresión de trama verticalV=1 durante la supresión de trama vertical

H=0 en SAVH=1 en EAV

a)- Indica a qué se refiere con trama 1 y 2 (0,2p).b)- Indica a qué se refiere con dentro y fuera de supresión de trama (0,2p).c)- A partir del cuadro siguiente indica en qué líneas se encontrará la combinaciónFVH=101, y si esta combinación se encontrará al principio o al final de cada línea digital(0,4p).

(Nota: Cada línea digital comienza después de la última muestra activa. Ver figura de lapágina siguiente)

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3.- En las normas de codificación para televisión digital (UIT-R BT.601 y 709)a)- Indica si se recomienda una digitalización de la señal compuesta o en componentes(0,2p).b)- ¿Qué diferencia existe entre ambos tipos de codificación (0,2p).c)- Indica la relación que existe entre estos tipos de codificación y la estructura de muestreoortogonal (0,3p).

4.- En la compresión de imágenes estáticas a través de la DCT (0,5p):a)- ¿Qué efecto se produce al eliminar los coeficientes de orden superior?b)- ¿Qué implica, en cuanto a compresión y calidad, la disminución del tamaño de losescalones de cuantificación?

5.- Explica el proceso a realizar para filtrar una imagen en el dominio de la frecuenciaconocida la respuesta impulsional del filtro a implementar (0,5p).

TEORÍA Y PROBLEMAS:

6.- En los sistemas de grabación digital de video aparecen tres procesos que son la codificaciónde canal, la compresión, y la corrección de errores. Indica su necesidad o la función querealizan cada uno de estos procesos, y el orden en que se ejecutan durante el proceso degrabación (1p).

Examen de Septiembre de 2003

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Figura 1.

Figura 2

7.- En una determinada aplicación se necesita digitalizar unaseñal bidimensional cuyo espectro frecuencial abarca lazona de la figura 1 con anchos de banda BΩx = 4πKrad/s,y BΩy = 6πKrad/s.

a)- Suponiendo muestreo ortogonal, calcular la matriz demuestreo P más eficiente posible. (1p)

b)- Suponiendo muestreo no ortogonal, calcular la matrizde muestreo P más eficiente posible. (1p)

c)- Calcular las densidades de muestreo en cada uno de los casos anteriores. (0,5p)

8.- En un sistema digital de procesamiento de señales se encuentra una cadena de bloquescomo la de la figura 2.

Se utiliza este sistema para procesar una señal con una amplitud de 1V. y un ancho debanda de 6,5MHz. muestreada a su frecuencia de Nyquist.

a)- Dibuja los espectros x1, x2, x3, x4 y x5 indicando en cada caso los valores de amplitudy ancho de banda (1p).

b)- Indica si en este sistema pueden aparecer problemas de solapamiento espectral (0,5p).

c)- Explica que efecto tendría sobre la señal el intercambiar los bloques “x5" y “÷7” (0,5p).

d)- Explica que ventajas y/o inconvenientes tendría el intercambiar los bloques “÷2” y“x5”a partir del sistema original (0,5p).

9.- Como característica general de la compresión de imágenes, la calidad y el factor decompresión son dos parámetros contrarios: cuando queremos aumentar el primero, esnecesario disminuir el segundo, y viceversa. En cambio, el formato de compresiónMPEG-2 permite, como una de sus características, aumentar o disminuir ambos parámetrosa la vez. Explica de qué manera se consigue esto, y cómo resulta afectado el sistema final(1p).

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9

Figura 1

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Ingeniería Técnica de Telecomunicación(Especialidad de Sonido e Imagen)

Vídeo DigitalExamen de Diciembre de 2003

PRACTICAS: Del total de 5 puntos necesarios para superar el examen, en los ejerciciosde prácticas es obligatorio sumar un mínimo de 1,5.puntos.

9.- a)- Indica la forma que tienen las variables de MATLAB que representan a una imagen encolor.b)- Indica también la forma que tienen las variables de MATLAB que representan a unaimagen en niveles de gris, y que relación existe entre éstas y las anteriores. (0,6p)

2.- En la televisión digital de alta definición europea, el formato de pantalla es de 16/9; lafrecuencia de imágenes es de 25 por segundo que considerando el entrelazado equivalena 50 campos por segundo; se tienen 1125 líneas verticales de las cuales 1080 son activas,y 2640 píxeles horizontales de los que sólo 1920 son activos.a)- Calcula la frecuencia de muestreo que se recomienda para este caso.b)- ¿Qué relación existe entre esta frecuencia de muestreo y la estructura de muestreoortogonal? (0,6p)

3.- En la compresión intracuadro (práctica 7):a)- indica porqué puede producirse el“efecto bloque” que aparece en la figura 1.b)- ¿Que debemos hacer para evitarlo?.(0,6p)

4.- En la práctica de operadores locales seutilizó el método de “enventanado”. Explicaqué utilidad tiene y de qué manera se aplicaal tratar una imagen. (0,6p)

5.- En la recomendación UIT-R BT.799 referente a los interfaces digitales para vídeo de lafamilia 4:4:4:a)- Explica que estructura tiene el medio de transmisión (cables y conectores) recomendadopara el interfaz serie en dicha familia.b)- ¿De qué forma se multiplexan las muestras de tres señales Y,CB y CR en este interfaz?.(0,6p)

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Figura 2.

TEORÍA Y PROBLEMAS:

6.- En los sistemas de grabación digital de video en soporte de cinta existen dos tipos de pistas:longitudinales y helicoidales: (1,2p)a)- ¿En que pistas se almacena la información digital de vídeo?b)- ¿Qué tipo de compresión es la más habitual para la información digital de vídeo? ¿Porqué?c)- ¿En qué pistas se almacena la información digital de audio?d)- ¿Qué tipo de compresión es la más habitual para la información digital de audio? ¿Porqué?e)- ¿En que pistas se almacena la información analógica de audio (CUE)?f)- ¿Qué utilidad tiene esta información de audio analógica en un sistema digital?

7.- En la compresión JPEG:a)- Explica cuál es el proceso de compresión de una imagen.b)- Explica en qué consisten las matrices de cuantificación, y qué importancia tienen susvalores en el proceso de compresión. (1p)

8.- En la compresión intercuadro del método MPEG-2, explica qué sentido tiene almacenarlos vectores de movimiento generados en el codificador, en el propio codificador. Comoreferencia se muestra la estructura completa del codificador en el diagrama de bloques dela figura 2. (0,8p)

Examen de Diciembre de 2003

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Figura 3

Figura 4

9.- Se pretende digitalizar una imagen bidimensional que tieneun espectro en la frecuencia como el que aparece en lafigura 3.a)- Calcula la matriz de periodicidad P para el muestreoortogonal más eficiente. (0,75p)b)- Dibuja el espectro en el caso en que utilizasemos comovectores de muestreo los siguientes: T1 = (1/2 1/4)T ms.y T2 = (1/2 -1/4)T ms. (1p).c)- Indica cual de los dos métodos es el más eficiente enbase a las densidades de muestreo resultantes. (0,75p)

10.- En una etapa de filtrado digital se encuentra el esquema de bloques de la figura 4.

a)- Suponiendo que la secuencia x1 tiene un ancho de banda B=1/3 y M =2, calcula elancho de banda de la secuencia x4, comprobando los efectos de solapamiento espectral alo largo de la cadena. (1p)b)- Comprueba también qué ocurriría si manteniendo B=1/3 utilizamos M=3. (0,5p)

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