O programa proposto tem em consideração o que se pensa serem os aspectos mais relevantes dos sistemas e tecnologias de comunicação audiovisual mas também a actividade desempenhada pela grande maioria dos engenheiros com formação em Telecomunicações nas empresas em Portugal. Levou-se ainda em consideração as matérias leccionadas nas disciplinas anteriores, nomeadamente nas disciplinas como precedência obrigatória, de forma a obter uma boa integração e evolução dos conhecimentos. Refira-se que o programa tem, naturalmente, evoluído ao longo dos anos, fruto não só da experiência de leccionação mas também das mudanças ocorridas na área de influência da disciplina.
Tendo em conta o contexto, os objectivos e os pressupostos descritos na secção anterior, o programa da disciplina de Comunicação de Áudio e Vídeo foi estruturado em três grandes áreas, nomeadamente:
I. Conceitos e técnicas básicas
II. Sistemas, serviços e normas para comunicação audiovisual
III. Sistemas emergentes e tendências de evolução
Esta sequência começa por ensinar aos alunos os conceitos e técnicas básicas das comunicações audiovisuais para entrar depois em cada um dos sistemas mais importantes, de modo mais detalhado. A consideração dos requisitos associados aos sistemas e serviços é importante para que os sistemas não se reduzam a tecnologias mas sejam integrados de forma útil e rentável no mundo real, satifazendo as necessidades dos utentes. Os vários sistemas são apresentados de forma 'cronológica' o que permite aos alunos seguir melhor a evolução tecnológica neste domínio, especialmente em termos de codificação. Dá-se particular relevância às normas internacionais desenvolvidas para cada um dos sistemas e serviços em questão, uma vez que as normas usam normalmente as tecnologias mais relevantes e é com estas tecnologias que os alunos vão ter de trabalhar na vida real, na maioria dos casos. De qualquer forma, os sistemas são analisados funcionalmente e as tecnologias motivadas o que deverá permitir aos alunos perceber facilmente tecnologias alternativas.
Finalmente, apresentam-se aos alunos sistemas, tecnologias e tendências emergentes de modo a permitir-lhes mais facilmente, mesmo após o fim do Mestrado, acompanhar os desenvolvimentos tecnológicas na área. Como seria de esperar, a quase totalidade dos sistemas estudados é digital (com excepção de um capítulo inicial sobre televisão analógica) já que a digitalização é hoje um facto incontornável. Sempre que seja adequado, analisar-se-á a especificidade do caso Português.
A disciplina tem uma perspectiva integradora ou seja na abordagem dos vários sistemas e serviços audiovisuais vão sendo referidos aspectos da Teoria da Informação, modulação, codificação de canal, tráfego, rede, etc, tentando que os alunos percebam também o modo como os vários módulos de uma arquitectura e logo as várias tecnologias se relacionam e integram.
O programa encontra-se estruturado para um total de 14 semanas úteis de aulas. Em cada semana existem duas aulas teóricas de 1,5 horas onde se faz a exposição teórica da matéria e uma aula de laboratório ou prática de 1,5 horas onde se exploram simuladores de sistemas de codificação ou se resolvem problemas relacionados com os conceitos e técnicas expostos nas aulas teóricas.
Assim, o programa da disciplina de Comunicação de Áudio e Vídeo seja estruturado do modo indicado na tabela seguinte; para cada capítulo da matéria, indicam-se os tópicos principais a considerar e a bibliografia aconselhada.
BIBLIOGRAFIA (ver também a lista de material de estudo)
· Considerações gerais sobre informação de áudio/fala e imagem/vídeo.
· Evolução dos sistemas e comunicações audiovisuais.
· Novos desafios da tecnologia e serviços audiovisuais.
Ø Digital Pictures – Representation, Compression and Standards, A. Netravali, B. Haskell, Plenum Press, 1995
Ø Vision, D. Marr, W.H. Freeman and Company, 1982
Ø Understanding Vision, R. Watt, Academic Press, 1991
Ø Introduction to Digital Audio Coding and Standards, M. Bosi, R. E. Goldberg, The Springer International Series in Engineering and Computer Science, 2003
· Estudo das noções básicas ligadas à representação da informação de áudio e vídeo.
· Amostragem e quantificação no contexto dos sistemas audiovisuais.
· O sistema visual e auditivo humanos. A importância do utente nas comunicações audiovisuais.
· Redundância, irrelevância e codificação.
· Qualidade e métodos de avaliação de qualidade.
Ø Fundamentals of Digital Image Processing, A. K. Jain, Prentice Hall, 1989
Ø Digital Video Processing, M. Tekalp, Prentice Hall, 1995
Imagem Digital: 1ª Geração
· Sistemas de imagem fotográfica. Requisitos funcionais.
· Codificação de imagens fotográficas digitais.
· Codificação por transformada. A transformada Discrete Cosine Transform (DCT).
· Norma JPEG para a codificação de imagens fotográficas multinível ou a cores.
· Estudo dos vários modos de codificação JPEG: sequencial, progressivo, hierárquico e sem perdas.
Ø JPEG: Still Image Data Compression Standard, W. Pennebaker, J. Mitchell, Kluwer Academic Publishers, 1993
Ø Image and Video Compression Standards: Algorithms and Architectures, V. Bhaskaran and K. Konstantinides, Kluwer Academic Publishers, 1995
Ø Digital Image Compression Techniques, M. Rabbani, P. W. Jones, SPIE Press, Tutorial texts on Optical Engineering, 1991
Comunicações Pessoais: 1ª Geração
· Sistemas de videotelefonia e de videoconferência. Requisitos funcionais.
· Terminais H.320. Multiplexagem e sincronização.
· Codificação de imagens em movimento. Codificação de diferenças, detecção e compensação de movimento e codificação por transformada aplicada ao vídeo.
· Norma H.261 para a codificação de imagens videotelefónicas e de videoconferência.
· Impacto dos erros de canal na transmissão de videotelefonia e videoconferência.
Ø Videoconferencing and Videotelephony, R. Schaphorst, Artech House, 1996
Ø Multimedia Communications, F. Halsall, Addison-Wesley, 2001
Ø Multimedia Systems, Standards, and Networks, A. Puri & T. Chen, Marcel Dekker, Inc., 2000
Gravação Digital de Vídeo: 1ª Geração
· Gravação digital de vídeo. Principais suportes de gravação. Requisitos funcionais.
· Facilidades de gravação: acesso aleatório e modos rápidos.
· Norma MPEG-1: motivação e objectivos.
· MPEG-1 Sistema: multiplexagem e sincronização.
· MPEG-1 Vídeo: compensação de movimento bidireccional e a meio-pixel.
· MPEG-1 Áudio: ferramentas básicas de codificação de áudio, noções de mascaramento, codificação perceptiva, camadas de codificação.
· MP3: tecnologia e impactos.
Ø MPEG Video Compression Standard, J.Mitchell, W. Pennebaker, C. Fogg, D. LeGall, Chapman & Hall, 1996
Ø Video Coding: an Introduction to Standard Codecs, M. Ghanbari, IEE Press, 1999
Televisão Digital: 1ª Geração
· Sistemas digitais de televisão. Requisitos funcionais.
· Vários sistemas de televisão digital.
· Codificação de fonte: a norma MPEG-2; motivação e objectivos.
· MPEG-2 Sistema: multiplexagem e sincronização, transport streams e program streams.
· MPEG-2 Vídeo: codificação de vídeo entrelaçado e codificação escalável; perfis e níveis.
· MPEG-2 Áudio: diferenças em relação ao MPEG-1 Áudio.
· A televisão digital em Portugal.
Ø Digital Television: MPEG-1, MPEG-2 and principles of the DVB system, H. Benoit, Arnold, 1997
Ø Digital Video Broadcasting, U. Reimers, Springer Verlag, 2001
Ø Digital Video: an Introduction to MPEG-2, B. Haskell, A. Puri, A. Netravali, Chapman & Hall, 1997
Ø Digital Video Broadcasting, R. de Bruin, J. Smits, Artech House, 1998
Codificação Avançada de Vídeo
· Sistemas audiovisuais avançados. Requisitos funcionais.
· A norma H.264/AVC.
· Codificação escalável. A norma SVC.
· A norma HEVC.
Ø H.264 and MPEG-4 Video Compression, I. Richardson, John Wiley & Sons, 2003
Ø Introduction to Digital Audio Coding and Standards, M. Bosi and R. Goldberg, Klewer Academic Publishers, 2003