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UNIVERSIDAD DE CASTILLA LA MANCHAEscuela Universitaria Politécnica de Cuenca

Ingeniería Técnica de Telecomunicación(Especialidad de Sonido e Imagen)

Vídeo DigitalExamen de Junio de 2002

1.- En la siguiente lista aparecen diversos parámetros de codificación digital de vídeo. Detodos ellos, enumera cuales tienen los mismos valores para la digitalización de sistemas detelevisión de 525 líneas y de 625 líneas, según la recomendación UIT-R BT.601 (1p).

Importante para esta pregunta: todos los errores descuentan, tanto si son por excesocomo por defecto. En ningún caso, la nota podrá ser negativa.

a)-Frecuencia de muestreo de luminancia.b)-Frecuencia de cuadro.c)-Estructura de muestreo.d)-Nº de niveles de luminancia.e)-Nº de líneas activas.f)-Nº de líneas totales.g)-Nº total de píxeles por línea de luminancia.h)-Nº de píxeles activos por línea de luminancia.i)-Relación entre las tensiones E’Y y E’R, E’G, E’B.j)-Desfase entre el cero analógico y el digital en unidades de periodo de muestreo.

2.- En los interfaces digitales de transmisión de vídeo estudiados durante el curso aparecen loscódigos SAV, y EAV. Explica qué indican, y en qué lugares del tren de datos los vamosa encontrar (0,5p).

3.- A la hora de filtrar imágenes hemos visto dos tipos de operadores: los operadores locales,y los operadores globales.

a)-Indica los pasos a realizar en cada caso, suponiendo que se tiene ya calculada larespuesta impulsional finita del filtro bidimensional que se quiere aplicar (0,5p).

b)-Indica las ventajas e inconvenientes que tiene utilizar uno u otro operador en este casoen que el filtro tiene la respuesta impulsional finita (0,5p).

Vídeo Digital

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Figura 1.

4.- a)- Explica en qué consiste el concepto de multigeneración en vídeo, e indica quécaracterísticas de la información de vídeo le afectan directamente (0,4p).

b)- Indica en qué consiste el procesamiento multicapa en vídeo (0,3p).

c)- Explica la relación que existe entre multigeneración y procesado multicapa (0,3p).

5.- a)- Explica en que consiste un “grupo de fotogramas” (GOP -Group Of Pictures) en lacompresión MPEG-2 (0,3p).

b)- Indica que función tienen los fotogramas de tipo “I” dentro de estos GOPs (0,3p).

c)- Explica el proceso que siguen los píxeles de un fotograma para convertirse en unaimagen de tipo “P” (0,6p).

d)- Indica las ventajas e inconvenientes que tiene la codificación de imágenes tipo B (0,3p).

6.- Para una aplicación de conversión de formatos digitales se plantea el diagrama de bloquesde la figura 1.

a)- Indica qué funciones tienen los filtros paso bajo H1 y H2, y cuáles deben ser susfrecuencias de corte, y sus ganancias en amplitud (0,5p)

b)- ¿Existe alguna forma de simplificar este sistema?. Si es así, dibuja el diagrama debloques equivalente del sistema simplificado indicando sus parámetros fundamentales.(0,5p)

Examen de Junio de 2.002

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Figura 3.

Figura 2.

La secuencia de muestras x[n] corresponde al muestreo ideal, con frecuencia demuestreo fs = 10 kHz., de la señal x(t) cuyo espectro continuo se representa en la figura 2.

C)- Dibuja el espectro X(ejw) y S(ejw) de x[n] y de s[n] entre las frecuencias 0 y 1 indicandola amplitud y las frecuencias más representativas (0,5p).

D)- Suponiendo ideales los filtros H1 y H2 dibuja los espectros T(ejw) e Y(ejw) de lassecuencias de muestras t[n] e y[n] indicando la amplitud y las frecuencias másrepresentativas (0,5p).

E)- Calcula la frecuencia de muestreo que hemos de utilizar para recuperar la señal originalcorrectamente. Indica si puede producirse solapamiento espectral en este sistema e indicapor qué (0,5p).

7.- Una señal bidimensional, como podría ser unaimagen, posee un espectro bidimensional comoaparece en la figura 3 del margen derecho. Dichaseñal se muestrea según los siguientes vectoresperiodo.

T1 = (0,1 0)T msT2 = (0 0,125)T ms

A)- Escribe la matriz de periodicidad P y lamatriz de pulsaciones U (0.5p).

B)- Dibuja el espectro de la señal discretizada. Puede utilizarse indistintamente larepresentación en frecuencias analógicas como en digitales (0,5p).

Vídeo Digital

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Figura 4.

Para solucionar el solapamiento espectral que se produce se decide filtrar la señaldespués de ser digitalizada con un filtro de forma rectangular según aparece en la figura 4.

C)- Indica las frecuencias de corte digitales fcxd y fcyden las direcciones horizontal y vertical suponiendo queel filtro es ideal (0,5p).

D)- Qué limitación en banda supone la introducción deeste filtro en la señal analógica de entrada (0,5p)

E)- Si se hubiera puesto un filtro antisolapamientoantes de la digitalización, indica los valores de lasfrecuencias de corte en las direcciones horizontal yvertical (0,5p).

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Ingeniería Técnica de Telecomunicación(Especialidad de Sonido e Imagen)

Vídeo DigitalExamen de Septiembre de 2002

1.- Describe el medio de transmisión, cable y conectores, que se utilizan en el interfaz paraleloy en el interfaz serie propuestos en la recomendación UIT-R BT.656. (0,4p.)

2.- En los interfaces serie y paralelo se utilizan los códigos SAV y EAV para sincronización.A)- Indica cuál de las cuatro siguientes es la sucesión correcta de bloques de datos (0,2p.):

- ... / SAV / Datos Auxiliares / EAV / Vídeo Activo / SAV / ...- ... / SAV / Vídeo Activo / Datos Auxiliares / EAV / SAV / ... - ... / EAV / Datos auxiliares / SAV / Vídeo activo / EAV / ...- ... / EAV / Datos auxiliares / Vídeo activo / SAV / EAV / ...

B)- Explica qué información podemos obtener de los códigos SAV y EAV con sus tres bitsrepresentativos F, V y H. (0,2p).C)- Indica qué información contiene cada bloque de datos marcado como “DatosAuxiliares” y como “Vídeo Activo”. (0,2p).

3.- A)- Calcula la expresión que debe utilizarse para obtener los códigos “Y” resultantes dedigitalizar la señal de luminancia “E’Y”, suponiendo que la señal E’Y está comprendidaentre los valores E’Ymin = 0V., y E’Ymax = 1V., y que los códigos Y mínimo y máximo sonYmin=16, e Ymax = 235. (0,25p.)B)- De la misma manera calcula los códigos “CB” a partir de “E’CB” suponiendo queCBmin=16, CBmax=240, E’CBmin= -0,5V. Y E’CBmax= 0,5V. (0,25p.)

4.- Se pretende filtrar paso bajo, con la misma frecuencia de corte en las dos direcciones X eY, una imagen. Para ello, se quiere utilizar un filtro FIR, debido a su mejorcomportamiento con la fase, pero sólo se dispone de la función respuesta impulsionalinfinita unidimensional h[n] del filtro. Para conseguir la respuesta impulsional finita sedecide utilizar un enventanado triangular con ventana w[n]. Indica detalladamente los pasosa seguir para realizar este filtrado. (1p.)

Nota: puede utilizarse un lenguaje coloquial, o expresarlo mediante funciones deMATLAB, que es como se hizo en la práctica 3, referente a los operadores locales.

Vídeo Digital

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Figura 1. Espectro de la señalbidimensional a digitalizar.

5.- En MPEG-2, cuando se aplica la compensación de movimiento para la codificación de unaimagen tipo P, se compara cada macrobloque de la imagen actual con el más parecido dela imagen de referencia, y dependiendo del resultado de dicha comparación se toman doscaminos alternativos para la codificación de dicho macrobloque. Indica cuales son dichoscaminos. (0,5p.)

Nota. Pueden tomarse como referencia las experiencias de la práctica 8 dedicada a lacompensación de movimiento.

6.- Explica las ventajas e inconvenientes de la grabación digital de vídeo en disco magnéticofrente a las cintas, e indica que aplicación óptima tiene cada uno de estos soportes. (0,75p).

7.- Para el almacenamiento digital de información de vídeo, han aparecido multitud desistemas que tienen como características diferenciales fundamentales el formato demuestreo utilizado, y el método y factor de compresión que se aplica. Indica, razonando larespuesta, los valores de estos parámetros que utilizarías para las tres siguientesaplicaciones: Grabación en estudio; periodismo electrónico; y DVD u otros equiposdomésticos. (1p.)

8.- Describe los elementos que forman parte de la estructura del tren de datos de lacodificación MPEG-2, e indica qué finalidad tiene cada uno de ellos. (0,75p.)

9.- Se pretende digitalizar una señal bidimensional continua que presenta el espectro de lafigura 1.A)- Calcular las matrices U y P para el caso deutilizar muestreo ortogonal. (0,5p.)B)- Calcular las matrices U y P para el caso deutilizar muestreo no ortogonal. (1p.)C)- A partir de la densidad de muestreo resultante encada caso, indicar qué estructura de muestreo es máseficiente. (1p.).

Examen de Septiembre de 2002

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Figura 2. Retardador digital en fracciones de periodo de muestreo.

Figura 3. Espectro de la señal de entrada x[n].

10.- Se pretende retardar una señal digital en fracciones del periodo de muestreo. Para ello sepiensa en el esquema de la figura 2.

A)- Desglosa el diagrama de bloques de la figura 2 mostrando la estructura interna de losbloques “x5" y “÷5". Indica también los parámetros representativos de los bloquesresultantes (0,5p).B)- Dado el espectro de la figura 3 correspondiente a la señal de entrada x[n], dibuja elmódulo de los espectros a la salida de cada uno de los bloques del apartado “A”, e indicalas características de la señal que introduce cada bloque. (1p).

C)- Indica el retardo que se está consiguiendo. (0,5p.)

Vídeo Digital

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Ingeniería Técnica de Telecomunicación(Especialidad de Sonido e Imagen)

Vídeo DigitalExamen de Diciembre de 2002

1.- En las prácticas 2, 3 y 4 se utilizaron los operadores puntuales, locales y globales. Indicaen qué consiste cada uno de ellos, y para qué se han utilizado en dichas prácticas. (0,75 p.)

2.- En la práctica 7, referente al potencial de compresión de la DCT se utilizaba lacuantificación de los coeficientes como uno de los pasos para conseguir compresión. Indicade qué manera se realizaba dicha cuantificación, y que problema aparece cuandocuantificamos en exceso el coeficiente C(0,0). (0,75 p.)

3.- En las normas de codificación para la televisión convencional y de alta definición: (1p)a)- ¿Qué estructura de muestreo se recomendaba (ortogonal y no ortogonal), y porqué?b)- ¿Qué señales son las que se codifican?c)- ¿Se trata de una codificación de la señal compuesta o en componentes?d)- ¿En qué consiste el formato 4:2:2?e)- Indica razonadamente si es posible utilizar el formato 4:2:2 con las señales RGB.

4.- ¿Qué diferencias destacarías entre el interfaz serie y el interfaz paralelo, en lo que se refiereal medio de transmisión y a los conectores?. Indica qué señales se pueden enviar medianteestos interfaces, y de qué manera se envía la señal de reloj en cada caso. (0,5 p.)

5.- En la compresión MPEG-2, uno de los componentes es el “grupo de fotogramas” o “GOP”.(1 p.)a)- Indica justificando la respuesta las consecuencias que tiene que los GOPs sean más o

menos largos, así como el aumentar o disminuir la proporción de imágenes tipo Ben estos GOPs.

b)- En algunos perfiles, se decide no utilizar imágenes de tipo B. ¿Qué ventajas einconvenientes tiene esta decisión?

6.- Explica la utilidad que tienen, y cómo funcionan los sistemas “autotracking” y“multitracking” en los magnetoscopios digitales. ¿En qué consiste la grabación azimutal?(1 p.)

Examen de Diciembre de 2002

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Figura 1. Cambio de la frecuencia de muestreo.

Figura 2. Espectro de la señal de entrada x[n].

Figura 3. Espectro de la señalbidimensional a digitalizar.

7.- En una determinada aplicación se pretende variar la frecuencia de muestreo de una señalen el dominio digital; para ello se propone el siguiente diagrama de bloques.

a)- A partir del diagrama de bloques anterior, indicar los valores de la ganancia y lafrecuencia de corte del filtro (0,5 p.)

Suponiendo que la secuencia digital x[n] tiene un espectro como el de la figura 2

b)- Calcula el espectro en frecuencia y en amplitud a la salida de cada uno de los bloques.(1 p.)

c)- Considerando que la señal analógica de entrada x(t), antes de la digitalización, tiene unancho de banda de 2 kHz, Calcula la frecuencia de muestreo que se ha utilizado ala entrada, y la que debería utilizarse a la salida. (0,5 p.)

d)- Calcular el máximo ancho de banda analógico que puede tener la señal y(t) después deser recuperada. (0,5 p.)

8.- Se pretende digitalizar una señal bidimensional continuaque presenta el espectro de la figura 3.

a)- Calcular las matrices U y P para el caso de utilizarmuestreo ortogonal. (0,5p.)b)- Calcular las matrices U y P para el caso de utilizarmuestreo no ortogonal. (1p.)c)- A partir de la densidad de muestreo resultante en cadacaso, indicar qué estructura de muestreo es más eficiente.(1p.).