Perspektiven der Multimediakommunikation Konrad Froitzheim, TU Freiberg, Germany

1. /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim Perspektiven der Multimediakommunikation Konrad Froitzheim, TU Freiberg, Germany frz@tu-freiberg.de • Status quo und die 'öffentliche' Vision • Technische Grundlagen • Reality-Check • Noch eine Vision

2. /Status quo/ Kleine Taxonomie der technischen Kommunikation

3. /Status quo/Dialogkommunikation • Kommunikation in der realen Welt • sehen-und-kommunizieren • Reichweite der Sinne • Soziale Protokolle • Aufdringlichkeit • Unterbrechung • Verbindungskontrolle • anschauen und … • implizites Filtern • Dialogsteuerung • CSMA/CD • warten bis man dran ist • Wirkung beobachten • Telephonie verändert sich • mobil und allgegenwärtig • flat rate • ständige Unterbrechung • • Empfangsbereitschaft • Ort • Tätigkeit • Gemütslage • Verbindungssteuerung • Zahlen, Zahlen, … • Telefonbuch, Anrufliste • lange Startzeit • explizit • Dialogsteuerung primitiv

4. /Status quo/Konsumtive Dienste • Informationsdienste • sehen-und-konsumieren • anreizgetrieben • Papier extrem billig • Radio und TV • Medien • Text • Diagramme und Bilder • Audio, Video • Suche: Mustererkennung • Steuerung • physisch • Nehmen-Lesen-Weglegen • Programmwahl, Zap • Broadcast • Konsumtive Multimediadienste • computerbasiert • 'ubiquitär' • integriert in alle Tätigkeiten • ständig eingeschaltet • • Steuerung = Suche • >1000 Programme? • Links, Linklisten • Programmzeitung ~ Yahoo • Suchmaschinen • • Bewertung • Bsp: blogs • Vertrauenswürdigkeit • Popularität

5. /Status quo/Games • Spiele in der realen Welt • teilnehmen • evtl. bewegen und anstrengen • Reichweite der Sinne • Interagieren • Brettspiele, Quiz • Wettkampf • Mannschaftssport • Steuerung • verabreden, teilnehmen • Regeln • Computerspiel • virtuelle Welten • jederzeit, mühelos • online-Spiele • • Verfügbarkeit • Ort, Zeit • Tätigkeit • Gemütslage • Anonyme Interaktion • Steuerung • Zahlen, Zahlen, … • Chatroom, … • lange Startzeit • explizit

6. /Öffentliche Vision • Größer • höhere Auflösung (HDTV) • Überall • UMTS, 4G, … • W-LAN, Hotspots, … • Videoiger • Videotelefonie, Video-Mail • Handy-TV • Kontrollierter • Firewalls, Inhaltsfilter, … • im Namen der Sicherheit • Konsumorientiert • Gewinnorientiert • Bezahlung pro Konsumvorgang • Detailabrechnung vs. flat-rate

7. /Technische Grundlagen/Kanal • Signalausbreitung im Medium • Geschwindigkeit 200.000 - 250.000 km/s • Dämpfung, Störungen, Reflektionen, Überlagerung, … • => Rauschen, Fehler • Drahtgebundene Übertragung • Kupferkabel, Glasfasern, Waveguides • Glasfaser: Terabit/s • xDSL: Mbit/s, Cat5e: Gbit/s • Broadcast-Funk • zelluläre Struktur • digitales TV: 2-4 Mbit/s pro Kanal • Unicast-Funk: Kbit/s - Mbit/s • Millionen Nutzer • zelluläre Struktur • Zeit und Durchsatz limitiert

8. /Technische Grundlagen/Kanal/Multiplex • Raummultiplex • mehrere Adern im Kabel • viele Kabel • Phased-Array? • Frequenzmultiplex (FDMA) • mehrere (Funk-)Frequenzen • WDM in Glasfasern • Zeitmultiplex (TDMA) • feste Sequenz: ISDN, GSM • statistisch: Paketvermittlung • Codemultiplex (CDMA) • Beispiele • TV und Radio: FDMA • GSM: TDMA (+ FDMA) • UMTS: TDMA oder CDMA (+ FDMA) • Telefonie, ISDN, DSL: Raummultiplex, TDMA, FDMA

9. /Technische Grundlagen/Audio • Aufnahme und Digitalisierung • Mikrofon und Filter • Abtastung und Diskretisierung • 64 kbit/s - 1.5 Mbit/s • Kompression • Differenzkodierung, Prädiktion • gezielt weglassen • mp3: 192 kbit/s • AAC: 64 - 128 kbit/s • GSM, LPC: 2-13 kbit/s • Wiedergabe • Signalrekonstruktion • Fehlerkorrektur • Lautsprecher, Kopfhörer • Surround-Sound?

10. /Technische Grundlagen/Video • Aufnahme • Kamera, Beleuchtung kritisch • Digitalisierung • CCD-Chips mit hoher Auflösung und Rate möglich • Grenzen der Miniaturisierung: Verstärkung und Rauschen • ITU601: 720*625*24*50/2 [Bit/s] ~ 270 MBit/s • HDTV: 1920*1080*24*24 [Bit/s] ~ 1,2 GBit/s • Kompression • Transformation • Verlust akzeptieren • nur Differenzen kodieren • JPEG, MPEG-1/2/4 • ITU-601: 2-4 Mbit/s, HDTV: 17-20 MBit/s • Objekte identifizieren und Szenen zerlegen • Wiedergabe • Bildschirm oder Projektion

11. /Technische Grundlagen/Kompression/Beispiel JPEG • Farbraum • Kamera: RGB • YUV: Unterabtastung Farbraum • Transformation • Ziel: unwichtiges weglassen • Frequenzraum • hohe Frequenzen = Detail • Quantisierung (Runden) • niedrige Frequenzen • hohe Frequenzen • Kodierung • Linearisieren • Nullen unterdrücken • Kode mit variabler Länge

12. /Technische Grundlagen/Übertragung komprimierter Daten • Fehler im Kanal • Überlagerung, Interferenzen etc. • Verfälschung: Bit- und Burstfehler • Paketverlust • Kode = Information + Redundanz • Kompression reduziert Redundanz im Medium • Kodierung versucht Koderate zu verbessern • Störanfälligkeit ~ 1/Redundanz • gezielt Redundanz einführen • Fehlerkorrektur-Kodes • Kompression und Paketisierung • Kompressionspipeline • Bytes für Pakete sammeln • Umlaufzeit • 500 byte 20 msec • sehr gut: mp3 192 kbit/s 21 msec 500 byte • mittel: ADPCM 32 kbit/s 125 msec 80 byte • Telefon: ADPCM 16 kbit/s 250 msec 40 byte • mäßig: GSM 13 kbit/s 307 msec 32.5 byte • schlecht: hrGSM 4 kbit/s 1 sec 10 byte

13. /Reality Check/Mythos Mobilfunk • Funkkanal störanfällig • zelluläres System begrenzt Sendeleistung • mehr Teilnehmer => mehr Störungen • Durchsatz der Funksysteme beschränkt • raffinierte Fehlerkorrektur nötig • geteilte Kapazität • multimediale Inhalte stark komprimiert • Realistisches Nutzungsmuster • viele Benutzer • kurze Benutzungsdauer • Handy-TV • realistisch als Broadcast-Dienst • Satelliten (DMB) und DVB-H

14. /Reality Check/Video für alles • Videotelefon: Live-Bild selten präsentabel • Beleuchtung, Kameraführung • Kleidung, Aufräumen, Schminken, … • Nischen-Märkte • Reisezeit >> Sprechzeit • Großeltern-Abwehr • Konferenzstudios (Polycom etc) • Mobiles Videotelefon • 'animierte Briefmarken' • Display+Kamera+Mikro+Lautsprecher • Produktionskosten hoch • Drehbuch • Aufnahme, Schnitt • Kompression

15. /Dialogdienste/Vision • Flat rate und Überall-Telefonie • Telefon klingelt ständig • Verbindungen werden länger • neue Wege beim Anruf-Management • Erweiterung der 'lokalen' Mechanismen • 'Hans ---- wann fahren wir los? • 'ich möchte mit dem Verkäufer vom Montag sprechen' • Telefone • finden Nummern wie Bookmarks und Google • nehmen Anrufe entsprechend Situation an • Dauerverbindungen mit Aktivierung/Deaktivierung • 3D-Szenen mit Avataren • Blickkontakt • Video kann Illusion verbessern • Anordnung der Stimmen im Raum

16. Dialogdienste/Herausforderungen • Präsentations-Hardware • Projektion, Audio • HUD, auch portabel • 3D-Video, 3D-Sound • Störungen managen • Präsenz in Kommunikationsräumen • Bewertung und Kommunikation von Anrufparametern • Assoziation von Namen|Konzepten und Nummern • Spracherkennung • Durchsuchen aller Kommunikationsvorgänge [Gray: Personal Petabyte] • Suchen im Web und anderen Verzeichnissen [Bush: Memex] • Verbindungen besser managen • Präsenzinformation kommunizieren und visualisieren • Dauerverbindungen

17. /Dialogdienste/Präsenz • Reale Welt • Entfernung [Meter] • Soziale Metriken … • WebSpace [CoBrow, 1996] • Zeit + Ort: Link-Distanz • keywords und content • Project BuddySpace • Präsenz = Ort + Ansprechbarkeit • • Telefon • Kommunikationssituation • Arbeitssituation • Kalender in PC und PDA • Mobiltelefonie • fahren, gehen, rennen, … • physischer and mentaler Stress

18. /Vision/Kommunikation mit Mechanismen der realen Welt • Integration Dialog- und Konsumdienste • Dialog im Web => CoBrow • Suche statt Telefonbuch • Commpage statt Homepage • Kommunikationsraum Holodeck • Ziele als Avatare • natürliche Sprachsteuerung • Dialogsteuerung wie in der realen Welt • Blickkontakt, Ansprechen, … • Kommunikationswohnung • Büro, Spiel, Unterhaltung, Bibliothek, … • Metaverse [Neal Stephenson: Snow Crash]