Questões de Concurso sobre Banda base: transmissão e técnicas de formatação/codificação/recepção

Os diversos tipos de sinais binários de banda básica são codificados de maneira a se adaptar melhor ao canal de transmissão, buscando alcançar pelo menos uma das seguintes metas: compressão de largura de banda, eliminação da componente dc, recuperação do relógio a partir do sinal transmitido e detecção de erros. Dentre os códigos abaixo, destinados a satisfazer algumas destas metas, sobre o assunto é correto afirmar que

A maioria dos sistemas com transmissão em banda básica utilizam o cabo com impedância característica de 50 Ω, ao invés do cabo de 75 Ω, comumente utilizado nas TVs a cabo e nas redes de banda larga. Isto se deve ao fato de o cabo:

No padrão SIP (session initialization protocol), a mídia e a sinalização são separadas, seguindo o mesmo direcionamento do sistema de sinalização número 7 (SS7).

Um sistema de controle utiliza modulação PCM com quantizador de 256 níveis em um sinal analógico com banda de 5,0 kHz. Considerando o teorema de Nyquist, a banda-passante necessária ao sistema é de

Na figura, o bloco 1 corresponde ao estágio de radiofreqüência (RF) cujas funções são amplificar o sinal de RF que se deseja receber e atenuar os sinais imagens desse sinal desejado.

O bloco 2 da figura equivale ao estágio de freqüência intermediária (FI), principal responsável pela rejeição de sinais indesejados localizados nas adjacências da faixa de radiofreqüência ocupada pelo sinal desejado.

O padrão MPEG-7, que está em fase de desenvolvimento e é similar ao MPEG-4, destina-se aos serviços de vídeo de alta definição em redes de comunicação de alta velocidade, como o padrão ATM.

Como o coeficiente DC ainda apresenta uma redundância residual e uma amplitude significativa quando comparado aos coeficientes AC, ele é codificado de forma integral, alocando-se uma maior quantidade de bits para descrevê-lo, ou seja, a codificação desse coeficiente diz respeito a sua amplitude quantizada. Já os coeficientes AC podem ser codificados de maneira diferencial, ou seja, de um bloco para outro é calculada a diferença entre os coeficientes AC desses blocos vizinhos. Essa diferença é a informação a ser codificada e não a amplitude dos coeficientes.

Enquanto o MPEG-1 foi especificamente proposto para o armazenamento em mídia digital, o MPEG-2 objetivou prover de forma genérica um padrão dedicado para vídeo a baixa taxa, como é o caso do videofone. Conceitualmente, o algoritmo do MPEG-2 é similar ao do MPEG-1; entretanto, ele é limitado à resolução típica de videofone, ou seja, quadro de 256 × 256 pixels.

Após a quantização dos coeficientes da DCT, os coeficientes de cada bloco são ordenados segundo uma varredura em ziguezague, formando um vetor de coeficientes quantizados.

Cada matriz de coeficientes transformados é quantizada segundo as tabelas de quantização. Nesse processo, os coeficientes são divididos pelos valores apresentados na tabela de quantização. Como a operação é realizada em ponto fixo, muitos coeficientes quantizados podem assumir valor nulo, gerando uma matriz esparsa no domínio da DCT.

A transmissão de um sinal de banda básica com largura de banda de 7 kHz requer um canal com largura de banda de 14 kHz, caso a técnica de modulação utilizada seja a AM ou a DSB/SC, ou de 7 kHz, caso se utilize a técnica SSB. Por outro lado, para uma mesma potência transmitida, a qualidade (razão sinal/ruído) do sinal recuperado no receptor será melhor caso se utilize a técnica DSB/SC ou a técnica SSB.

Para transmitir em banda básica os 160 kbps, um esquema de transmissão binária requererá um canal com largura de banda maior que 80 kHz. Se a transmissão for passa-faixa e do tipo PSK binária, então o canal deverá ter largura de banda maior que 160 kHz.

Na codificação JPEG baseline, a imagem é segmentada em blocos de 8 × 8 pixels; em seguida, é calculada a média do segmento que é extraída do bloco original, de forma a gerar um processo com média nula; finalmente, é aplicada a transformada discreta de co-senos (DCT) sobre cada bloco. Cada bloco dá origem, então, a uma matriz de coeficientes transformados.

A estrutura básica do MPEG-1, método de compressão de vídeo proposto pelo moving picture experts group (MPEG), é muito similar ao proposto pelo ITU-T, norma H-261. A imagem, seja ela a original ou a diferença entre a imagem original e a predição pelo algoritmo de compensação de movimento, é segmentada em blocos de 16 × 16 pixels (elementos de imagem) e a cada segmento é aplicada a transformada discreta de co-senos. Os blocos são organizados em macroblocos, que são também definidos de maneira análoga à norma H-261. A norma define o tamanho do macrobloco como um valor fixo. O macrobloco é constituído por quinze blocos de 16 × 16 pixels. Sobre o nível de macrobloco, é aplicado o algoritmo de compensação de movimento. Os coeficientes transformados são quantizados e transmitidos para o sistema receptor.

A seqüência de coeficientes quantizados é codificada utilizando-se o algoritmo Runlength e gerando-se uma seqüência intermediária de símbolos. Finalmente, essa seqüência de símbolos é codificada segundo a técnica Lempel- Ziv-Welch (LZV) e pode ser armazenada e(ou) transmitida.

O algoritmo MEPG-3, popularmente conhecido como MP-3, constitui uma evolução da codificação de áudio do MPEG-2 e deu origem a um novo padrão de codificação de áudio, atualmente muito difundido na Internet.

O padrão MPEG-4 provê uma modelagem mais abstrata para a codificação de sinais multimídia. O algoritmo trata a cena multimídia como uma coleção de objetos. Esses objetos podem ser visuais, como, por exemplo, o plano de fundo de uma imagem, ou podem ser aurais, como, por exemplo, a voz, a música e um ruído de fundo. Cada um desses objetos pode ser codificado independentemente por meio de diferentes técnicas, gerando conjuntos elementares de seqüências de bits. Essas seqüências de bits descritivas dos objetos são multiplexadas no sentido de descrever a cena em forma codificada. A linguagem denominada formato binário para cenas (BIPS), que se baseia na modelagem de realidade virtual (VRML), tem sido desenvolvida e aperfeiçoada pelo MPEG para a descrição de cenas.

A compressão de imagens foi enfatizada na última década em face do grande desenvolvimento da Internet e das comunicações digitais. A codificação JPEG (joint picture experts group) é bastante utilizada atualmente e se caracteriza pelo uso de técnicas temporais de compressão de dados, evitando o uso de transformadas para o domínio da freqüência.