abtastfrequenz, sample size, quantisierung, abtasttheorem, bsp isdn

Transkript

1 MULTIMEDIA 1: DATEN UND FORMATE VO Ein paar der Fragen in Stichpunkten zusammengefasst, weil ich mir das s besser merken knnte. Kein kmpletter Fragenkatalg! Hilft eher beim Auswendiglernen, nicht bei Verständnisprblemen. Autr: davide (PM falls das.dc wer will) N:M:1 Angabe erklären (line sampling) YCbCR Farbmdell (leichte Abwandlung vn Helligkeit-Farbigkeit) Y = Helligkeit Cb = Abweichung blau Cr = Abweichung rt Auge unterscheidet besser: Helligkeit > Farbtn > Farbsättigung DVD: Y dppelt s fein aufgelöst wie Cb und Cr (= Chrma Subsampling) 4:2:2 Chrminanzauflösung hrizntal halbiert (=Studi) 4:2:0 Chrminanzauflösung hrizntal + vertikal halbiert (=TV/Cnsumer) abtastfrequenz, sample size, quantisierung, abtasttherem, bsp isdn Abtastfrequenz = wie häufig wird analges Signal abgetastet Sample Size = Genauigkeit in der Abgetasteter Wert gespeichert wird (8bit = 256 Slts) Quantisierung = zuweisung vn diskretem Zahlenwert zu einer Abtastung Unterscheidung: linear, nichtlinear Abtasttherem (NyquistShannn) = Abtastfrequenz = 2*fmax ISDN: 2 B-Kanäle (64kbit/s), 1 D-Kanal (Steuerung, 16kbit/s) Schalldruckpegel, Lautstärkepegel Schalldruckpegel (db): Wahrnehmungsgemäße Beschreibung der Lautstärke Hörschwelle:Schmerzgrenze = 1:2Mi Aber 0 120dB Ohr: Lautstärkedifferenzen nach lgarithmischem Gesetz Lautstärkepegel (phn) Vergleichsmaß Wieviel db müsste Sinustn mit 1000 Hz haben, um gleich laut zu sein wie Test-schall Unterschiedliche db um gleichen Lautstärkeeindruck zu erzeugen

2 distributin amplifiers und timebase crrectrs Distributin Amplifier = Signalverteiler mit Verstärker Timebase Crrectr = Entfernt Timing Störungen (zb VCR) Unterschied MPEG und JPEG Kdierung JPEG Kdierung: 8x8 Blöcke = Vektr: Dimensin 64 DCT: transfrmatin in Frequenzraum Quantisierung Huffman Cdierung MPG Kdierung (i-frames): i-frame wie Standbild behandelt (keine Referenzen auf andere) 8x8 Blöcke innerhalb vn Macrblck Sehr geringe Kmpressin (mit JPEG Verfahren), da Echtzeitanfrderung Knzept Kmpsitin im MPEG-4 Standard Kmpsitin: Beschreibt Zusammenstellung einer MM-Szene Enthält audi, vide, natürlich, synthetisch, 2d, 3d, etc Bei MPEG-4: Szenenbeschreibung mit BIFS (Binary Frmat fr Scene Descriptin) Hierarchisch => als Graph Blätter = Medienbjekte Facial Animatin und Facial Definitin Parameter Facial Animatin Parameter (FAP): Bereitstellung vn Parametern Beschreiben atmare Bewegungen Unabhängig vm Gesichtsmdell Viel genauer: visemes Gesicht im zusammenhang mit Phnemen Facial Definitin Parameters (FDP) Um Default Gesicht zu kalibrieren Um neue Gesichter (Gemetrie/Textur) zu erstellen D-Frames im Rahmen vn MPEG Nur bei MPEG-1 Intraframe-kdiert (keine Referenzen) Für fastfrward und rewind Nur DC-Kmpnente Benutzt (AC Verwrfen) => nur niedrigste Frequenzen des Bildes

3 Grup f Pictures Grup f Pictures (GOP) Jeder MPEG Film besteht aus aufeinanderflgenden GOPs GOP = aufeinanderflgende Frames (I-, P-, und B-Frames) 2 GOPs: IPPBPPBIPPBPPB I-Frame = intra-cded (Ohne Referenzen) P-Frame = predictive-cded (Diff aus vrigen I der P) B-Frame = bidirectinally predictive-cded (Diff aus vrigen und/der späteren I der P) Datenrate? I-Frames am wenigsten kmprimiert Größere GOPs => weniger I-Frames => kleinere Datenrate Unterschiede Spatial Scalability und SNR Scalability Spatial Scalability: Unterschiedliche Samplingrate SNR Scalability: Gleiche Samplingrate Unterschiedliche Quantisierung Was können sie über einen 8x8 Pixelblck aussagen, der nach der DCT- Transfrmatin nur in den ersten beiden Spalten Werte aufweist, die vn 0 verschieden sind? Im Bild vertikal nur niedrige Frequenzen Verschiedenfarbige Flächen, scharfe Kante Hrizntale Linie Unterschied MPEG 1 und MPEG 2 MPEG-2 zusätzlich: Skalierbare Erweiterungen (Unterschiedliche Auflösungen, Bildqualitäten) Mehr Bildfrmate Verbesserte Bildqualität Präzisin der DCT wählbar Prgressive und Interlaced Framecdierung Was versteht man unter Pre-Ech und w tritt dieses auf? Artefakt bei Audicdierung Vr einem Schlag zu hören Auch Pst-Ech Abhilfe: Unterschiedliche Transfrmatinsblcklängen bei DCT Kürzere Blcklänge bei schnell wechselnden Signalen Huffmann-Kdierung vn DC-Keffizienten Zeichenketten werden durch kürzere Ersetzt Häufig vrkmmende durch möglichst kurze Vrgefertigte Tabellen (zb bei JPEG)

4 Kritische Bandbreite Frequenzbereich in dem Ohr gleichzeitige Töne nicht differenzieren Kann Töne unter 500Hz: kritische Bandbreite 100Hz Töne Über 500Hz: kritische Bandbreite 20% der Frequenz Wichtig für psychakkustische Mdelle Maskierungseffekt Bei ähnlicher Frequenz und unterschiedlicher Lautstärke Leiser tn liegt unter neuer Hörschwellenkruve (unter Maskierungsschwellenwert) Hörschwelle zu jedem Zeitpunkt verschieden (während einem Lied) Psychakusstisches Mdell: brechnet Hörschwelle Erklären Sie kurz den CIE Farbraum Kalibriert andere Fabräume (CMYK, RGB, etc) Kann leistung eines CRT messen Identifikatin und Analyse vn Farben Darstellung der Farben basiertauf menschlicher Wahrnehmung Additive Farbmischung Was ist und wie entsteht Quantisierungsrauschen? Flge des Quantisierungsfehlers = Differenz zwischen analgem und gefundenem diskreten Wert Immer kleiner gleich Quantisierungsintervall/2 Beim Rückwandeln in analges Signal => Quantisierungsrauschen Abhilfe: Kleineres Quantisierungsintervall Bei Linearer Quantisierung: ausmaskieren (wenn Signal-Rausch-Abstand grß genug) Was ist eine Clr Lk-up Table? Weshalb wird sie eingesetzt? Hardwaremäßige Liste vn Wertepaaren Jedem Grauwert wird ein neuer Grauwert zugerdnet Beschreiben Sie kurz CD-i. Beschreiben Sie kurz die wichtigsten Unterschiede zwischen CD-ROM und CD-i. Kmlettes MM-System Medienrganisatin auf der CD Hardware Sftware Vrdefinierte Medienfrmate Audi, Image, Vide, Text Zusatzinfrmatinen zu den Medien

5 Erklären Sie kurz die Begriffe Vide Object Vide Object Plane und Vide Object Layer. In welchem Kntext werden sie verwendet? Bei MPEG-4 Cdierung verwendet Vide Object Plane = Unterteilung eines Frames in Reginen Vide Object = aufeinanderflgende, zusammengehörige Planes (zb Mensch) Vide Object Layer = Infrmatinen für Planes Frm, Bewegung, Textur, Zusammensetzung Erklären Sie kurz die 4 Arten(Mdi) der Makrblck Cdierung vn B-Frames in MPEG-4 Vrwärts Rückwärts Interplarisatin Direkt Welchem Zweck dienen BIFS in MPEG-4? Welche Infrmatinen enthalten sie? Binary Frmat fr Scenes Speichert Szenegraph einer Kmpsitin Kann Objekte: Beschreiben Hierarchisch rdnen An Zeitachse gruppieren Vrteile Hintergrund nur einmal übertragen Passender Cdec für jedes Object Wiederverwendung vn einzelnen Objecten Interaktivität möglich Was sind die Aufgaben des Synchrnizatin Layers in MPEG-4? Timinginfrmatinen Synchrnisatin der kdierten Medien Erklären Sie kurz die Begriffe Cmpnent Vide und Cmpsite Vide. Was Sind Vr und Nachteile? Welche Rlle spielen Cmpnent Vide und Cmpsite Vide für digitale Videfrmate? Cmpnent Trennung in Helligkeit und Farbe (Subsampled 4:2:2) 27MB/s im Prfi Bereich Cmpsite In einem Signal (Subsampled 4:2:2) 14,3MB/s in Haushalten Einfachere Handhabung (Verkabelung) Interferencen Schlechtere Qualität

6 Erklären Sie kurz die Begriffe Tn, Klang und Geräusch. Tn: Einzelne Sinusschwingung Klang: Überlagerung eines Grundtns mit Obertönen Grundtn = Tnhöhe Obertöne = Klangfarbe Geräusch: Kein Grundtn erkennbar Unregelmäßige (aperidische) Schwingung Wrin unterscheiden sich die 2 Frmate vn Vidediscs? Listen Sie kurz Vrund Nachteile dieser Frmate. Welches Frmat war Vrbild für die CD Audi? LaserVisin in 2 Frmaten: Cnstant angular velcity Platte dreht sich mit knstanter Geschwindigkeit Datenrate pr Umdrehung Gleich Dichte nach außen geringer Flexibles Playback (Pause, Still, FF,..) Cnstant Linear Velcity Lineare Geschwindigkeit Nach außen hin Langsamer Dichte überall gleich Bessere Kapazität Schlechtere Zugriffszeit (keine Psitinierung) Vrbild für Audi-CD Erklären Sie kurz die Begriffe Prfiles und Levels im Kntext vn MPEG 2 Prfil Legt Cdierung Fest zb: Prfile: Simple, Main, 4:2:2:, SNR, spatial, high, multiview Sind immer abwärtskmpatibel Decder der Prfil beherrscht, kann Datenstrm verarbeiten Level Innerhalb des Prfils Legen Bildparameter fest (zb Auflösung) Erklären Sie kurz den Begriff Quantisierung im Kntext der Sampling Therie und im Kntext vn Kmprimierungsverfahren. Sampling Spannungsbereich in Quantisierungsintervalle aufgeteilt Abgetastete Werte disrketem Zahlenwert zugerdnet Kmprimierung Jeder wert vn Frequenzmatrix durch Wert in Quantisierungstabelle Dividiert und Gerundet Möglichst viele AC-Keffizienten abschwächen (0 setzen) Hhe Frequenzen vm Auge nicht gut unterscheidbar Quantisierungsmatrix: Werte nehmen nach rechts unten zu Hhe Frequenzen werden Stärker kmprimiert

7 Nennen und erläutern Sie kurz 2 Arten vn Artefakten bei der Audikdierung Pre-Echs (Pst-Echs) Rughness, Duble Speak Fehlanpassung Bei niedrigen Bitraten Bei niedrigen Samplingfrequenzen Was können Sie über die AC und DC Keffizienten der DCT aussagen, wenn im zu transfrmierenden 8x8 Blck eines Bildes 2 Flächen in einer hrizntalen Linie schneiden? Scharfe Schnittkante = höchste Frequenzen Vertikale Linie in DCT-Darstellung DC: spiegelt Grundfarbe wieder (bei Schwarz/Weiß => Grau) AC: erste und zweite Spalten ungleich 0, rest 0 (Überschneidung = Hhe Differenz) Beschreiben Sie kurz die wesentlichen Schritte der MP3 Kdierung. Erklären Sie insbesndere Quantisierung und Kdierung. Aufteilung in Subbänder Anwendung des psychakkustischen Mdells Quantisierung (ptenzförmig: grße Werte mit kleinerer Genauigkeit Cdiert) Kdierung mit Huffmann