Post on 02-Jan-2016
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Perspektiven der MultimediakommunikationKonrad Froitzheim, TU Freiberg, Germany
frz@tu-freiberg.de
• Status quo und die 'öffentliche' Vision
• Technische Grundlagen
• Reality-Check
• Noch eine Vision
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im/Status quo/ Kleine Taxonomie der technischen Kommunikation
Konsum Kooperation
Interaktion
TV Rundfunk
Interactive TV
Video-on-Demand
Teleteaching
Telepräsenz
Telearbeit
Arbeitsprozesse
InformationssystemeTelefon
Telekonferenz
ElektronischePost
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im/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
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im/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
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im/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
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im/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
QuickTime™ and aPhoto - JPEG decompressor
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im/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
MantelHülle
Kern
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im/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
Hz103 105 107 109 1011 1013 1015
twistedpair
Tiefsee-kabel
Koax-kabel Hohlleiter Glasfaser
Infrarot optischeÜbertragung
Mikro-wellen
TVKWMWLW
leitungsgebundene Übertragung
drahtlose Übertragung
SignalPN-codeCode
Signal-Bit
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im/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?
0
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100 1.000 10.00020
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U
…001
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k+1
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k+2
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k+4
t
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t
k+6
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k+7
t
k+7
t
k+8
U(t)
Û(t)
Prädiktor
Δ ΣPrädiktor
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im/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
SiO2SubstratP+Inseln
Element
BIFS
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im/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
FDCTQuantizer
Zigzag Order
and Zero
Suppression
Huffman
Coder
Huffman
Decoder
DeZigzag:
Matrix
Reconstr.
De-
Quantizer
IDCT
Color
Space
Converter
Compressed image data
Color
Space
Converter
x
x
y
y
1
2
2
1
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im/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 bytemittel: ADPCM 32 kbit/s 125 msec 80 byteTelefon: ADPCM 16 kbit/s 250 msec 40 bytemäßig: GSM 13 kbit/s 307 msec 32.5 byteschlecht: hrGSM 4 kbit/s 1 sec 10 byte
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im/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-H0
0,1
0,2
0,3
0,5
0,6
0,7
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0,4
0,8
0,9
1,0
p(fail)
angebotene Last= 10 Erlang
Leitungen
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im/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
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im/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
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imDialogdienste/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
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im/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
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im/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]