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multimedia-technik

!. multimedia-technik. prof. dr. peter kneisel. inhalt. Grundlagen Was ist Multimedia Datenkompression Speichermedien Transfersysteme Anwendungen -> Dr. Haas Praktische Anwendungen Audio/Video Graphik/Bild Text/Internet. überblick kapitel 1 was ist multimedia. kurze erläuterung

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Presentation Transcript

  1. ! multimedia-technik prof. dr. peter kneisel

  2. inhalt • Grundlagen • Was ist Multimedia • Datenkompression • Speichermedien • Transfersysteme • Anwendungen • -> Dr. Haas • Praktische Anwendungen • Audio/Video • Graphik/Bild • Text/Internet

  3. überblick kapitel 1 was ist multimedia • kurze erläuterung • involvierte branchen • der medienbegriff • klassifikation • eigenschaften • daten

  4. überblick kapitel 2 datenkompression • bedarfsanalyse • quellen-, entropie- kodierung • grundlegende verfahren • LauflängenkodierungNullunterdrückungVektorquantisierungPattern SubstitutionHuffmann .... • angewandte verfahren • Überblick Audiokompression näheres in Kapitel Audiotechnik • Überblick Videokompression näheres in Kapitel Videotechnik • übersicht

  5. überblick kapitel 3 speichermedien • ...

  6. überblick kapitel 4 transfersysteme • Entwicklung der Telekommunikation • Dienste • Netze • Vermittlungsknoten • Kommunikationsmodelle • Signalisierung • Breitbandkommunikation • Netzmanagement

  7. kapitel 1 was ist multimedia • was, warum, wer • der medienbegriff • definition multimedia • anforderungen multimedia • charakteristik kontinuierliche Medien • zusammenfassung kapitel 1 • übung

  8. 1.1 was, warum und wer • was • kurze erläuterung • warum • pädagogisches • wer • involvierte branchen • zusammenfassung w3

  9. 1.1.1 was • kurze erläuterung • MultiMedia bedeutet aus Benutzersicht:Zur Darstellung von Information wird nicht nur Text oder Graphik oder Tonsondern Text und Graphik und Toneingesetzt • Genauere Definition ... • ... später

  10. 1.1.2 warum • pädagogisches • Durch multimediale Darstellung lassen sich Informationen natürlicher und einprägsamer darstellen Der Mensch behält von dem,was er liest 10% was er hört 20% was er sieht 30% was er liest, hört und sieht 70% was er sagt 80% was er sagt und tut 90%

  11. 1.1.3 wer • involvierte branchen • Telekommunikation • Breitbandkommunikation • IP-Telephonie • Unterhaltungsbranche • "braune Ware": Videorekorder, CD-Player, DVD • Computer/Consolen-Spiele • Studiotechnik • Fernseh- und Rundfunkanstalten • professionelle Audio- und Videotechnik • Verlage • Elektronischen Publizieren • enge Beziehungen zu Filmgesellschaften

  12. ! 1.1.4 zusammenfassung w3 • Zur Darstellung von Information wird Text, Bild und Ton verwendet • Dies erhöht en Aufmerksamkeits- und Merkbarkeitsgrad entscheident • Involviert in die Entwicklungen sind vor allem Telekommunikations- und Unterhaltungsbranche, die Studiotechnik und Verlage.

  13. 1.2 der medienbegriff • perzeptionsmedium • repräsentationsmedium • präsentationsmedium • speichermedium • übertragungsmedium • informationsaustauschmedium • zusammenfassung • schlussfolgerung • kleine übung

  14. Abgeleitet von den menschlichen Sinnen:Wie nimmt der Mensch Informationen auf ? Hören - auditive Medien: Musik Geräusch (Sound) Sprache Sehen - visuelle Medien Einzelbild Bild (Photo) Graphik Bewegtbild Video Animation Text ! 1.2.1 perzeptionsmedium • Fühlen (Braille Schrift), Schmecken, Riechen

  15. 1.2.2 repräsentationsmedium • Abgeleitet von der rechnerinternen Darstellung:Wie wird die Information im Rechner kodiert ? • Beispiele: • Text ASCII, EBCDIC, UNICODE • Audio PCM-linear 16bit, .wav, .voc, .raw, ... • Graphik: Videotext (CEPT), GKS, PICT, Postscript, ... • Einzelbild Fax Gruppe 3, JPEG, GIF, TIFF, ... • Video PAL, SECAM, NTSC, CCIR-601, MPEG, ..

  16. 1.2.3 präsentationsmedium • Abgeleitet vom Hilfsmittel/Gerät zur Ein- und Ausgabe der Information:Worauf/Womit wird die Information ein- bzw. ausgegeben ? • Eingabe: • Tastatur • Kamera • Miktofon • DataGlove • Ausgabe • Papier • Bildschirm • Lautsprecher • Dual Shock Paddle

  17. 1.2.4 speichermedium • Abgeleitet vom verwendeten DatenträgerWorauf/Womit werden Informationen gespeichert ? • Nichtelektronische Speichermedien • Papier • Mikrofilm • ... • Elektronische Speichermedien • Magnetband • Diskette • Festplatte • CD-ROM • ...

  18. 1.2.5 übertragungsmedium • Abgeleitet vom Träger der Information kontinuierlich übertragen kann.Worüber wird Information übertragen ? • Kabelgebundene Übertragung • Koaxialkabel • Hohlwellenleiter • Twisted Pair • Glasfaser • ... • Funkübertragung • Luft • Gas • Luftleerer Raum

  19. 1.2.6 informationsaustauschmedium • Abgeleitet von den Datenträgern, die zur Übertragung von information verwendet werden.Welcher Informationsträger wird zum Austausch von Information zwischen Orten verwendet ? • Indirekte Übertragung mit Hilfe von (Zwischen)-Speichermedien :Papier, Mikrofilm, Diskette, ... • Direkte Übertragung über eine Übertragungsmedium • Koaxialkabel, Glasfaser, Luft, ...

  20. ! 1.2.7 zusammenfassung medienbegriff • PerzeptionsmediumWie nimmt der Mensch Informationen auf ? • RepräsentationsmediumWie wird die Information im Rechner kodiert ? • PräsentationsmediumWorauf/Womit wird die Information ein-/ ausgegeben ? • SpeichermediumWorauf/Womit werden Informationen gespeichert ? • ÜbertragungsmediumWorüber wird Information übertragen ? • InformationsaustauschmediumWelcher Informationsträger wird zum Austausch von Information zwischen Orten verwendet ?

  21. ! 1.2.8 schlussfolgerung DasPerzeptionsmedium (wie nimmt der Mensch die Information auf) kommt dem Begriff Medium im Kontextder Informationsverarbeitung am nächsten.

  22. Wo und wie ist das Fernsehen einzuordnen ? Perzeptionmediumauditiv, visuell: Musik, Sprache, Geräusch, Bild, Graphik, Animation, Video RepräsentationsmediumVideo/Audio (PAL) PräsentationsmediumEingabe (Kamera, Mikrofon), Ausgabe (Bildschirm, Lautsprecher) SpeichermediumMagnetband ÜbertragungsmediumKoaxialkabel, Glasfaser, Luft, luftleerer Raum InformationsaustauschmediumSpeichermedium, Übertragungsmedien 1.2.9 kleine übung

  23. 1.3 definition multimediasystem • darstellungsmodell • darstellungsdimensionen • definition: kombination von medien • definition: unabhängigkeit • definition: kommunikationsfähigkeit • definition: rechnergestütze integration • zusammenfassung definition

  24. 1.3.1 darstellungsmodell • Jedes (Perzeptions-)Medium definiert Darstellungswerte in Darstellungs-räumen, die sich an die fünf Sinne richten • Darstellungsräume • Visuelle DarstellungsräumePapier, Bildschirm, Leinwand • Auditive (akustische) DarstellungsräumeStereophonie, Quadrophonie • Darstellungswerte • Text  Folge von Buchstaben (Pixelbilder) • Sprache  Folge von Druckänderungen

  25. Darstellungsräume können unterschiedliche Dimensionen haben Bildschirm  2 Dimensionen Holographie 3 Dimensionen Quadrophonie 4 Dimensionen Zusätzliche Dimension: diskrete (zeitunabhängige) Medien kontinuierliche (zeitabhängige)Medien Beispiele diskret  Text, Graphik kontinuierlich  Audio, Video ! 1.3.2 darstellungsdimensionen Zeit

  26. 1.3.3 definition: kombination von medien • Qualitative Definition • Ein System, das mehrere bzgl. der Zeitkontinuität unterschiedliche Medien unterstützt • Beispiel • Lern-CDs  Kombination aus Text, Video und Audio • Web-Auftritt Kombination aus Text, Video • Quantitativ Definition • Ein System, welches mehr als ein Medium unterstützt • Beispiel • DTP  Kombination von Text und Graphik • Fernsehen  Kombination aus Video und Audio Der Begriff Multimedia ist eher qualitativals quantitativ zu definieren

  27. T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T 1.3.5 definition: unabhängigkeit • Die Medien müssen unabhängig voneinander zu verarbeiten sein • Gegenbeispiel: Film (Video) mit Untertitel (Text)

  28. Austausch von Informationen über Rechnergrenzen hinweg Gegenbeispiel: Offline Lern-CDs In einem (kommunizierenden) Multimedia-System werden Informationen als Daten mit einem kontinuierlichen und diskreten Medium, digitisiert und in einzelnen Einheiten (Pakete) übertragen 1.3.6 definition: kommunikationsfähigkeit Kommunizierende Multimediasysteme

  29. 1.3.4 definition: rechnergestütze integration Das Multimediasystem muss in der Lage sein, • Medien rechnergesteuert zu verarbeiten • Gegenbeispiel: Videorekorder - Bloße Aufnahme/Wiedergabe von unterschiedlichen Medien ohne Möglichkeit der Verarbeitung • Medien integriert zu verarbeiten • Gegenbeispiel: Tabellenkalkulation setzt unterschiedliche Medien Text, Graphik, Tabellen oft nicht in Bezug • Medien gleichartig zu verarbeiten • Gegenbeispiel: e-Mail Programm: Video, Audio läßt sich oft nicht wie Text bearbeiten und/oder übertragen

  30. ! 1.3.5 zusammenfassung definition Ein Multimediasystem ist durch die rechnergestützte, integrierte Erzeugung, Manipulation, Darstellung, Speicherung und Kommunikation von unabhängigen Informationen gekennzeichnet, die in mindestens einem kontinuierlichen und einem diskreten Medium kodiert sind.

  31. 1.4 anforderungen multimediasystem • synchronisation • datendurchsatz • echtzeit • zusammenfassung anforderungen

  32. Zwischenspeicherbedarf 1.4.1 synchronisation • Asynchrone Übertragung • Keine zeitliche Restriktion • Anwendung: diskrete Medien (z.B. e-mail) • Synchrone Übertragung • Maximale Ende-zu-Ende Verzögerung • Anwendung: Audioübertragung • Isochrone Übertragung • Maximale und Minimale Ende-zu-Ende Verzögerung • Anwendung: Videoübertragung • Plesichrone Übertragung • Exakte Ende-zu-Ende Verzögerung • Anwendung: Breitbandkommunikation

  33. 1.4.2 datendurchsatz • kleine Datendurchsätze (Transferraten) • typisch: 2400bit/sec- 56kbit/sec • Technik: Modem, Telephonnetz • Anwendung: Text • mittlere Datendurchsätze • typisch: 64kbit/sec - 128kbit/sec • Technik: ISDN, europäisches Telephonnetz, GPRS • Anwendung: Text, komprimiertes Audio/Video • Hohe Datendurchsätze • typisch: 10Mbit/sec - 100Mbit/sec • Technik: LAN, B-ISDN (ATM) • Anwendung: Audio, Video • Sehr hohe Datendurchsätze • typisch: > 100Mbit/sec • Technik: LAN, B-ISDN (ATM) • Anwendung: HDTV, HD-Videokonferenzen, VOD

  34. 1.4.3 echtzeit • weiche Echtzeit • zur Übertragung/Verarbeitung von Informationen, auf die nicht "so schnell" reagiert werden muss • harte Echtzeit • zur Übertragung/Verarbeitung von Informationen, auf die innerhalb einer "sehr beschränkten Zeit" reagiert werden muss

  35. ! 1.4.4 zusammenfassung anforderungen Ein Multimediasystem stellt hohe Anforderungen an • Synchronisation • zur korrekten Wiedergabe von Informationen ohne übermäßigen Speicheraufwand der End- und Zwischensysteme • Datendurchsatz • zur korrekten Wiedergabe von Informationen über die Zeit ohne Datenverluste • Echtzeit • zur zeitnahen Wiedergabe von informationen

  36. 1.5 charakteristik kontinuierliche medien • zeitintervall • variation • zusammenhang • zusammenfassung charakteristik • kleine übung

  37. ! t 1.5.1 zeitintervall Charakterisierung nach Zeitintervalle zwischen der vollständig abgeschlossenen Übertragung aufeinander-folgender Informationseinheiten (Paketen) • Konstant / streng periodisch • PCM-kodierte Sprache • Gruppenweise konstant / schwach periodisch • strukturierte Informationseinheiten • Aperiodisch • kooperative/dialogorientierteAnwendungen

  38. ! t 1.5.2 variation Charakterisierung nach Variation der Datenmenge aufeinanderfolgender Informationseinheiten • Gleichbleibend / streng gleichmäßig • unkomprimiertes Audio/Video • Periodisch variierend / schwach gleichmäßig • komprimiertes Video (z.B) MPEG • Erstes Bild vollständig • Nächsten Bilder Differenzen • Danach wieder vollständig • Variierend / Ungleichmäßig • komprimiertes Video • Erstes Bild vollständig • danach nur Differenzen

  39. ! t 1.5.3 zusammenhang Charakterisierung nach Zusammenhang aufeinanderfolgender Pakete • Zusammenhängende Informationen • bezieht sich auf Nutz- und Zusatzinformationen • optimale Auslastung des Betriebsmittels • z.B. 64kbit/s Audio bei ISDN-Gespräch • Unzusammenhängende Informationen • oft Bandbreite Übertragungsmedium höher als Bandbreitenbedarf der information • z.B. Audio über Ethernet

  40. ! 1.5.4 zusammenfassung charakteristik • Charakterisierung nach Zeitintervalle zwischen der vollständig abge-schlossenen Übertragung aufeinander-folgender Informationseinheiten (Paketen) • Charakterisierung nach Variation der Datenmenge aufeinanderfolgender Informationseinheiten • Charakterisierung nach Zusammenhang aufeinanderfolgender Pakete

  41. ! 1.5.5 kleine übung • Digitales FernsehenVideosignal, PAL-Verfahren aufgenommen, im Rechner ohne Kompression digitisiert und über die Luft digital übertragen. • Streng periodisch • streng gleichmäßig • zusammenhängend • Web-FernsehenMPEG kodiertes Videosignal, über 16Mbit/sec Token-Ring übertragen: • schwach periodisch • schwach gleichmäßig • unzusammenhängend

  42. 1.6 zusammenfassung kapitel 1 • was, warum und wer • medienbegriff • schlussfolgerung medienbegriff • definition • anforderungen • charakteristik

  43. ! 1.6.1 was, warum und wer • Zur Darstellung von Information wird Text, Bild und Ton verwendet • Dies erhöht en Aufmerksamkeits- und Merkbarkeitsgrad entscheident • Involviert in die Entwicklungen sind vor allem Telekommunikations- und Unterhaltungsbranche, die Studiotechnik und Verlage.

  44. ! 1.6.2 medienbegriff • PerzeptionsmediumWie nimmt der Mensch Informationen auf ? • RepräsentationsmediumWie wird die Information im Rechner kodiert ? • PräsentationsmediumWorauf/Womit wird die Information ein-/ ausgegeben ? • SpeichermediumWorauf/Womit werden Informationen gespeichert ? • ÜbertragungsmediumWorüber wird Information übertragen ? • InformationsaustauschmediumWelcher Informationsträger wird zum Austausch von Information zwischen Orten verwendet ?

  45. ! 1.6.3 schlussfolgerung medienbegriff DasPerzeptionsmedium (wie nimmt der Mensch die Information auf) kommt dem Begriff Medium im Kontextder Informationsverarbeitung am nächsten.

  46. ! 1.6.4 definition Ein Multimediasystem ist durch die rechnergestützte, integrierte Erzeugung, Manipulation, Darstellung, Speicherung und Kommunikation von unabhängigen Informationen gekennzeichnet, die in mindestens einem kontinuierlichen und einem diskreten Medium kodiert sind.

  47. ! 1.6.5 anforderungen Ein Multimediasystem stellt hohe Anforderungen an • Synchronisation • zur korrekten Wiedergabe von Informationen ohne übermäßigen Speicheraufwand der End- und Zwischensysteme • Datendurchsatz • zur korrekten Wiedergabe von Informationen über die Zeit ohne Datenverluste • Echtzeit • zur zeitnahen Wiedergabe von informationen

  48. ! 1.6.6 charakteristik • Charakterisierung nach Zeitintervalle zwischen der vollständig abge-schlossenen Übertragung aufeinander-folgender Informationseinheiten (Paketen) • Charakterisierung nach Variation der Datenmenge aufeinanderfolgender Informationseinheiten • Charakterisierung nach Zusammenhang aufeinanderfolgender Pakete

  49. ! 1.7 übung Überlegen Sie sich eine "typische" multimediale Anwendung • Versuchen Sie, die Komponenten entsprechend der möglichen Medienklassifikationen einzuordnen. • Begründen Sie, weshalb Ihre Anwendung der Definition eines Multimediasystems entspricht. • Greifen Sie ein kontinuierliches Perzeptionsmedium heraus und charakterisieren Sie es.

  50. kapitel 2 datenkompression • einleitung • kodierverfahren • grundlegende verfahren • angewandte verfahren • zusammenfassung

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