Allgemeine Hinweise zur VL und zum Labor im SoSe 16

MultimediaKommunikationssysteme
Prof. Dr.-Ing. Marcus Purat
Beuth Hochschule für Technik Berlin
Sommersemester 2016
Inhalte des Moduls
Betrachtung von Multimedia-Kommunikation im Sinne
der Übertragung/Speicherung von multimedialen
Inhalten über/auf digitale(n) Medien
GSM UMTS WLAN
DVB
DAB
DRM
Internet LAN ISDN
CD DVD BD SD
Multimedia-Inhalte / Multimedia-Signale:
• vor allem Audio, Video, Sprache, Bilder
• aber auch Grafiken, Texte (hier nicht behandelt)
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Inhalte des Moduls
ggf. A/D-Umsetzung
Coder
Coder
Inhalt des Moduls
Codec-Format
MUX / FORMAT
Container-Format
Digitales Medium
CODEC
=
COder-DECoder
DEMUX / FORMAT
Decoder
Decoder
ggf. D/A-Umsetzung
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-3-
Inhalte des Moduls
Eigenschaften des digitalen Mediums wie
•
Latenz, Kanalkapazität, Echtzeitfähigkeit,
Störanfälligkeit / Robustheit, Synchronisation,
Vermittlungsart (PS/CS), Direktionalität, …
und Anforderungen durch die Anwendung wie
Qualität, Streaming, Dateitransfer,
Nutzerinteraktion, …
beeinflussen die Wahl der digitalen Darstellung
(Codierung) der Multimedia-Inhalte.
•
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Inhalte des Moduls
Verschiedene Codecs / Container unterstützen
•
•
•
•
•
unterschiedliche variable und feste Datenraten
unterschiedliche Qualität
Skalierbarkeit, Hierarchie, Mehrfachbeschreibung
unterschiedliche Latenz-Anforderungen
…
und berücksichtigen
•
•
•
•
unterschiedliche Hard-/Softwarekomplexität
Lizensierungsproblematik
Standardisierung
…
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Inhalte des Moduls
Video
ISO:
MJPEG, MJPEG 2000, MPEG-1, MPEG-2,
MPEG-4, AVC, HVC
ITU-T: H.120, H.261, H.262, H.263, H.264, H.265
Sonst.: AVS, Cinepak, DV, HuffYUV, Indeo,
RealVideo, Sorenson, Theora, VC-1, VPx,
WMV, …
ISO/ITU-T: JPEG, JPEG 2000, JPEG
XR, JPEG LS, JBIG, JBIG2,
PNG, …
Sonst.:
BMP, DjVu, GIF, PCX, TIFF,
…
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Still Image
Inhalte des Moduls
Audio
ISO:
MPEG-1 Layer I/II/III (MP3), MPEG-2 AAC,
HE-AAC, MPEG-4 ALS, MPEG-4 SLS,
MPEG-4 DST
Sonst.: Dolby AC3, Apple Lossless, ATRAC, DRA,
DTS, FLAC, Musepack, RealAudio, SBC,
Vorbis, WavPack, WMA, TrueAudio
ITU-T:
G.711, G.718, G.719, G.722.x,
G.723.x, G.726, G.728, G.729.x
ETSI/3GPP: AMR, AMR-WB, AMR-WB+,
GSM-FR, GSM-EFR, GSM-HR
Sonst.:
Speex, SILK, TwinVQ
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Speech
Inhalte des Moduls
Media Container
3GP, AIFF, ASF, AU, AVI, DMF, EVO, FLV,
Matroska, MPEG-PS, MPEG-TS, MP4, Ogg,
QuickTime, RealMedia, RIFF, VOB, WAV
•
Manche Container nur für spezielle
Multimediainhalte (z.B. Audio)
•
Manche Codec-Formate definieren gleichzeitig auch
das Containerformat (z.B. MP3, DjVu, BMP, …)
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Ziele des Moduls
Vermittlung der grundsätzlichen Funktionsweise, der
Struktur, der Kernelemente und der Anwendungen
von Multimedia-Codecs und Containern, um sie in der
Praxis
•
•
•
für gegebene Anwendungen einsetzen und
optimieren,
für neue Anwendungen weiterentwickeln und
in ihrer Leistungsfähigkeit beurteilen
zu können und gängige Standards zu kennen.
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Organisation des Moduls
2 SWS Seminaristischer Unterricht (SU) mit
Vorlesungs (VL)- und Seminaranteil (S)
2 SWS Laborübungen (LÜ)
Vorlesung
• Grundlegende Begriffe, Theorie und wesentliche
Verfahren der Multimedia-Codierung
Seminar
• Vorträge zu Codierstandards und Anwendungen
Laborübung
• Vertiefung durch praktische Arbeit mit Codecs
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Vorlesung
In der Vorlesung werden die gemeinsamen Aspekte
der Multimediacodierung
• Theoretische Grundlagen der Datenkompression
• Verfahren zur Entropiecodierung
• Verfahren zur Quantisierung
• Transformation, Prädiktion und Teilbandzerlegung
behandelt.
Der Vorlesungsteil erstreckt sich über ca. 12 Blöcke à 2
SWS des seminaristischen Unterrichts und wird durch
begleitende Rechenbeispiele vertieft.
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Seminarvorträge
Die Seminarvorträge behandeln Codec-Standards und
beinhalten Inhalte zu
• Entstehung (wer, warum, wann, …),
• Funktionsweise, Parameter,
• ausgewählte Details spezieller Aspekte,
• Datenstruktur,
• Anwendungen und geeignete Containerformaten
Die Seminarvorträge von ca. 30 Minuten Dauer
erstrecken sich über ca. 4 Blöcke à 2 SWS des
seminaristischen Unterrichts.
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Laborübung
In der in der zweiten Hälfte der VL-Zeit
durchgeführten Laborübung werden die Kenntnisse
über die in den Seminarvorträgen zu behandelnden
Codecs anhand praktischer Untersuchungen erweitert
und vertieft. Die Laborgruppen (2-3 Teilnehmer)
arbeiten daher auch für die Seminarvorträge
zusammen. Die Laborprojekte sollen (Codec-abhängig)
beinhalten:
• Erstellung geeigneter Software
• Modifikation der Software und/oder der Daten
• Untersuchung von Parametereinstellungen
um die Funktionsweise des Codecs zu demonstrieren.
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- 13 -
Laborübung
•
Die Laborübung findet im Raum B451L statt.
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- 14 -
Seminarvorträge / Laborübung
Die Ergebnisse der Untersuchungen im Labor sollen in
den Seminarvortrag mit einfließen (Eigenbeitrag).
Bis zum 19. Mai muss jede Gruppe einen
Themenvorschlag einreichen
Festelgung des Themas in Absprache mit dem
Dozenten bis zum 2. Juni.
Der Fortschritt und die Mitarbeit wird laufend durch
Rücksprachen im Labor mit dem Dozenten überprüft.
Das abschließende Ergebnis der Untersuchungen im
Labor wird in einem Projektbericht dargestellt, Abgabe
bis 22. Juli für 1. PRZ und bis 23. September für 2. PRZ.
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Seminarvorträge / Laborübung
Themen / Codecs (mit frei verfügbarer SW):
• MPEG-4 (Xvid)
• H.264 (X264)
• Theora
• JPEG-2000
• JPEG-LS
• MP3 (Lame)
• FLAC
• Vorbis
• GSM-FR /-HR /-EFR /-AMR
• Speex
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Leistungsnachweise
VL – Leistungsnachweis (60% SU-Note)
• Klausur mit Unterlagen (Termin 9.6., 12:00-14:00)
• Aufgaben vergleichbar mit in VL gerechneten
Übungsaufgaben
Seminar – Leistungsnachweis (40% SU-Note)
• Vortrag (ca. 10-15 min je Student)
• Kriterien: Vollständigkeit, Korrektheit,
Anschaulichkeit, Eigenbeitrag, Vortrags- / Folienstil
Übung – Leistungsnachweis (100% Ü-Note)
• Projektmitarbeit (Rücksprachen), Projektbericht
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Literatur / Umdrucke
•
•
•
•
•
•
•
•
T. Strutz, Bilddatenkompression, Vieweg
J.-R. Ohm, Multimedia Communication Technology,
Springer
Vary/Heute/Hess, Digitale Sprachsignalverarbeitung,
Teubner
A. Kondoz, Digital Speech
U. Zölzer, Digitale Audiosignalverarbeitung, Teubner
Marina Bosi and Richard E. Goldberg, Introduction to
digital audio coding and standards
Richardson, H.264 / MPEG-4 Video Compression
public.beuth-hochschule.de/~purat
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Zeitplan – Sommersemester 2016
Organisation MKS / MKSL im Sommersemester 2016
Lfd. Woche
1
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4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
1)
Kalenderwoche
14
04.04.2015 - 08.04.2015
15
11.04.2015 - 15.04.2015
16
18.04.2015 - 22.04.2015
17
25.04.2015 - 29.04.2015
18
02.05.2015 - 06.05.2015
19
09.05.2015 - 13.05.2015
20
16.05.2015 - 20.05.2015
21
23.05.2015 - 27.05.2015
22
30.05.2015 - 03.06.2015
23
06.06.2015 - 10.06.2015
24
13.06.2015 - 17.06.2015
25
20.06.2015 - 24.06.2015
26
27.06.2015 - 01.07.2015
27
04.07.2015 - 08.07.2015
28
11.07.2015 - 15.07.2015
29
18.07.2015 - 22.07.2015
30
25.07.2015 - 29.07.2015
Datum Termin
07.04.2015 Donnerstag 12-16
14.04.2015 Donnerstag 12-16
21.04.2015 Donnerstag 12-16
28.04.2015 Donnerstag 12-16
05.05.2015 Donnerstag 12-16
12.05.2015 Donnerstag 12-16
Inhalt
Vorlesung (B432)
Vorlesung (B432)
Vorlesung (B432)
Vorlesung (B432)
Feiertag
entfällt wegen Dienstreise
16.06.2015 Donnerstag 12-16
23.06.2015 Donnerstag 12-16
Labor (B451L)
30.06.2015 Donnerstag 12-16
14.07.2015 Donnerstag 12-16
Labor (B451L)
Labor (B451L)
Labor (B451L)
21.07.2015 Donnerstag 12-16
Seminar (B432)
28.07.2015 Donnerstag 12-16
Seminar (B432)
26.05.2015 Donnerstag 12-16
02.06.2015 Donnerstag 12-16
09.06.2015 Donnerstag 12-16
Bis spätestens hier muss Gruppe/Thema
für Seminar/Labor vorgeschlagen werden
(z.B. via eMail)
1
Vorlesung (B432)
Vorlesung (B432)
Klausurvorb. (B432)
Klausur (N.N.)
Labor (B451L)
19.05.2015 Donnerstag 12-16
Prüfungsleistung
07.07.2015 Donnerstag 12-16
Nachholtermin: voraussichtlich Mittwoch, 29. Juni 2016 - Laborübung B453L
© Prof. Dr.-Ing. Marcus Purat
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Bis spätestens hier Gruppe/Thema
Festlegung mit Dozenten
Klausur zur VL (60% SU)
Seminarvortrag (40% SU)
Projektberichte (22.7. / 23.9.) (100% LÜ)