Johdanto (luennon sisältö)

Transkriptio

1 Johdanto (luennon sisältö) Mitä on multimedia? määritelmä, komponentit, hypermedia Multimedia-järjestelmät jatkuva-aikainen media, tarvittavat teknologiat, luokittelu, palvelunlaatu, synkronointi/orkestrointi, standardointi Multimedian hyödyntäminen sovellusalueet, konvergenssi, päätelaitteet, arvoketju 1

2 Mitä on multimedia? Tannenbaum: Vuorovaikutteinen tietokoneavusteinen esitys, joka sisältää vähintään kaksi seuraavista mediaelementeistä: teksti, ääni, kuva, video ja animaatio Vuorimaa: 1. Monta mediaa 2. Vuorovaikutus 3. Aika 2

3 Media Media Modaliteetti Dynaamisuus Lähde Teksti Visuaalinen Kerta Keinotekoinen Kuva Visuaalinen Kerta Luonnollinen Grafiikka Visuaalinen Kerta Keinotekoinen Animaatio Visuaalinen Jatkuva Keinotekoinen Ääni Auraalinen Jatkuva Luonnollinen/ Keinotekoinen Video Visuaalinen Jatkuva Luonnollinen 3

4 Vuorovaikutus Vuorovaikutustapa: passiivinen, reaktiivinen, proaktiivinen, tuottava Vuorovaikutuksen taso: käyttöliittymä, sovellus, palvelu, toinen käyttäjä Vuorovaikutuksen määrä: tilausvideo, sähköposti, videoneuvottelu, videopeli, virtuaalitodellisuus 4

5 Aika Eri medioiden tahdistus synchronous esim. huulisynkronointi Median sisäinen ajoitus isochronous esim. videokuva Yleensä sovelluksilla on ajallinen ulottuvuus esim. juoni 5

6 Hypermedia Eri medioita Rajallisesti vuorovaikutusta Hyperlinkit Ei ajallista ulottuvuutta Ei synkronointia 6

7 Multimediajärjestelmät (aliluvun sisältö) Jatkuva-aikainen media Tarvittavat teknologiat Luokittelu Palvelunlaatu Synkronointi/orkestrointi Standardointi 7

8 Mitä ovat multimediajärjestelmät? Uudet multimedian datatyypit sopivat huonosti yhteen nykyisten tietojärjestelmien kanssa Tarvitaan enemmän tehokkuutta ja laatua Järjestelmät täytyy pystyä suunnittelemaan korkeammalla abstraktiotasolla Globaalit heterogeeniset verkot vaativat myös tehokkaita toteutusteknologioita 8

9 Jatkuva-aikainen media Audio ja video jatkuva-aikaisia medioita data koostuu peräkkäisistä näytteistä näytteet toistettava tiukkojen aikarajojen sisällä ja tietomäärät ovat suuria Tämä vaatii paljon tietojärjestelmän osilta prosessori (enemmän laskentatehoa) tiedostojärjestelmä (näytteiden tasainen haku) käyttöjärjestelmät (reaaliaikaisuus) tietoverko (lyhyet viiveet) 9

10 Tarvittavat teknologiat Hajautettu olio-ohjelmointi Hypermedia-dokumenttit Multimedian pakkausstandardit Skriptauskielet Siirtoformaatit Ohjelmointirajapinnat Käyttöjärjestelmät Verkkoprotokollat ja -arkkitehtuurit Laitteistoratkaisut 10

11 Luokittelu Verkkomalli Informaatiomalli Kommunikaatiomalli Informaatiojärjestelmät Kommunikaatiojärjestelmät Hajautettumalli 11

12 Informaatio-malli Yleistä multimediadokumentin mallia ei ole olemassa XML on lupaavin formaatti Hyperlinkit vähimmäisvaatimus Muita keskeisiä ominaisuuksia: ajallisten suhteiden määrittäminen interaktiivisuus toiminnalliset komponentit 12

13 Hajautettu-malli Sovellus Ohjauskieli Ohjelmointirajapinta Orkestrointi Media Järjestelmä Laitteisto käyttöliittymä, median/laitteiston ohjaus, tiedonsiirto, oliot resurssien jako, synkronointi, metaskedulointi hajautetut objektit, laitteisto, konferenssi, ikkunointi, hypermedia verkon siirtoprotokollat, tiedotojärjestelmät, reaaliaika-skedulointi verkko, muistijärjestelmä, koodaus/dekoodaus 13

14 Konferenssi-malli Tietokonepohjainen puhelin ja kommuninaatio ovat yhdentymässä Nykyiset OSI-malli ja TCP/IP sopivat huonosti multimediakommunikointiin Nykyiset sovellukset integroituvat kokonaisuuteen huonosti Tulevaisuudessa ei ole sijaa erillisille ratkaisuille 14

15 Tietoverkko-malli Monipalveluverkot Yleiset puhelinverkot ISDN BISDN (Cell Relay, ATM) Internet Virrat (streamit) Kaistanvaraus Multicast 15

16 Palvelunlaatu Osa sovelluksista vaatii tiettyä laatutasoa ja osalle riittää paras mahdollinen Sovellusta käynnistettäessä pyydetään laatutasoa Palvelun tarjoaja tarkistaa resurssit ja myöntää laatutason Ohjaus huolehtii median sisäisestä (isochronous) ja ulkoisesta (intramedia) synkroinoinnista 16

17 Quality of Service (QoS) Tiedonsiirron vaatimukset määritellään palvelunlaatu (QoS)-parametrien avulla: esim. viive, virhetaajuus, kapasiteetti Palvelun käyttäjä neuvottelee ensin laatuparametrit palvelun tarjoajan kanssa Neuvottelussa käytetään ylintä protokollatasoa Parametrit välitetään alemmille tasoille 17

18 Laatuparametrit Kaista Viive Huojunta Virheet Taattu / paras yritys 18

19 Laatuparametrien käyttö Laatuparametrejä voidaan valvoa: tarkka arvo (puskurointi vaikeaa) arvio (mallinnus) raja-arvo (raja-arvojen sumeus) havainto (laatuluokat määritellään mittausten perusteella) Tarvitaan menetelmiä QoS-parametrien määrittelyä ja sopimista varten eri yksiköiden ja abstraktiotasojen välillä 19

20 Multimediajärjestelmien hallinta Tarkka sisäinen ja ulkoinen synkronointi edelllyttää ohjausta haku, siirto, prosessointi ja esitys Resurssien ohjaus vaatii eri komponenttien välistä neuvottelua Eri resurssien ohjausyksiköiden samanaikaista ohjausta kutsutaan orkestroinniksi 20

21 Synkronointi Jatkuva-aikaisen median synkronointi: synkronointi on tehtävä tiukkojen rajojen puitteissa tarvittaessa voidaan turvautua näytteen toistoon tai jättää näyte väliin Synkronointi muuttuu tarkemmaksi syvemmällä järjestelmässä Viiveiden on pysyttävä vakiona tarvitaan puskurointia 21

22 Orkestrointi Useiden resurssien ohjaus yhtäaikaa Jokainen resurssilla on oma ohjausyksikkö Esim: tiedostojärjestelmä: pääsy tiedostoihin verkko: liikenteen ohjaus muisti: puskureiden kulutus prosessointi: säikeiden ja prosessien skedulointi 22

23 Standardointi Multimedia edellyttää järjestelmän eri komponenttien ja tiedon yhteensopivuutta Yhteensopivuus vahvistetaan standardeilla Standardeja määrittelevät standardointielimet, kauppalliset ryhmittymät ja yksittäiset valmistajat Kaksi mallia: viralliset / de facto -standardit Ehdotusten kilpailuttaminen ja de facto -standardien virallistamien 23

24 Standardointialueet maanpäälinen UMTS matkapuhelin Televisio Internet Yleinen puhelinverkko satelliitti kaapeli LAN langaton yleinen dataverkko 24

25 Keskeisiä standardeja Teknologia-alue Standardi Tyyppi Organisaatio Käyttö-tarkoitus Hajautettu olioohjelmointi Java De Facto, Java Community Ohjelmointikieli, kaupallinen Process (JCP) erilaiset profiilit ja ohjelmointirajapinnat Hypermedia Pakkaus-standardit Merkintäkielet Virallinen JPEG- ja MPEG -koodekit Virallinen Skriptaus-kielet ECMA Virallinen World Wide Web Consortium (W3C) International Standardization Organisation (ISO) ECMA International WWW-sivut ja XML-pohjainen tiedonsiirto Kuva-, audio- ja videokoodekit WWW-sivuilla käytetty skriptauskieli 25

26 Keskeisiä standardeja (jatk.) Teknologia-alue Standardi Tyyppi Organisaatio Käyttö-tarkoitus Siirtoformaatit MHEG Virallinen International Mm. Englannin Standardization digitaalisen Organisation television Ohjelmointirajapinnat (ISO) MHP Kaupallinen, DVB, ETSI virallinen Käyttö-järjestelmät Linux De Facto Linux-yhteisö tekstitelevisio Digisovittimien Java-ohjelmointiympäristö Palvelimien ja päätelaitteiden käyttö-järjestelmä 26

27 Tärkeimmät standardointielimet Internet Engineering Task Force (IETF) International Standardization Organization (ISO) International Telecommunication Union (ITU) Open Mobile Alliance (OMA) Third Generation Partnership Project (3GPP) European Telecommunicatons Standards Institute (ETSI) The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Java Community Process (JCP) World Wide Web Consortium (W3C) Digital Video Broadcasting (DVB) 27

28 Multimedian hyödyntäminen (aliluvun sisältö) Sovellusalueet Konvergenssi Päätelaitteet Arvoketju 28

29 Multimedian sovellusalueet Etäopetus Sähköinen kaupankäynti Uutiset, viihde Paikkatietojärjestelmät Terveydenhuolto Viestintä 29

30 Etäopetus Multimedian hyödyntäminen opetuksessa Hyper- ja multimedia opiskelumateriaalina Yhteydenpito opettajien ja opiskelijoiden välillä Hallintorutiinit Education + Entertainmet = Edutainment Jousto-opiskelu Esimerkki: virtuaalinen yliopisto 30

31 Sähköinen kaupankäynti Ostostapahtuma koostuu eri vaiheista: Attention, Interest, Desire & Action (AIDA) Multimediaa voidaan hyödyntää yhdessä tai useammassa vaiheessa Logistiikalla tarkoitetaan tuotteiden toimittamista kuluttajalle Radio Frequency Identification (RFID) mahdollistaa tuotteiden paikantamisen 31

32 Uutiset, viihde Sisältöä voidaan jaella useiden erilaisten digitaalisten jakelukanavien kautta uutiset, artikkelit, palvelut, viihde Sisällön toimittamista varten on tuotanto- ja jakelujärjestelmät Rahoitus: mainostulot, sisältömaksut, lisäarvopalvelut sisältö voidaan myös paketoida osaksi palvelupakettia 32

33 Paikkatietojärjestelmät Elektroniset kartat ja lisäarvopalvelut Sisältö: kartat, piirrustukset, kuvat Käyttö: arkistointi, suunnittelu, haut Toteutus: tietokanta, verkko, työasemat Esimerkki: keltaiset sivut, hakemistot 33

34 Terveydenhuolto Sähköiset terveydenhuollon palvelut tiedotus, neuvonta, call-center, potilastietojärjestelmät, diagnoosi sähköinen potilaskertomus Toteutus: hajautetut tietojärjestelmät, tietoverkko, päätelaitteet, mittalaitteet väestön ikääntyminen Haasteet: tietojärjestelmien koko, tiedon määrä, laatu, käytettävyys, tietosuoja 34

35 Viestintä Kehittyneet puhelinpalvelut Käyttökohteet: Internet-puhelut, videopuhelut, videoneuvottelut, ryhmätyösovellukset, virtuaalimaailmat Toteutus: ITU-T & valmistajakohtaiset standardit Ongelmat: kustannukset, palvelun laatu, käytettävyys 35

36 Digitaalisen median konvergenssi 1. Tietotekniikka multimedia-pc 2. Tietoliikenne puhelut, lisäarvopalvelut, dataliikenne, Internet 3. Viihde-elektroniikka radio, televisio, lisälaitteet, vuorovaikutteiset palvelut 36

37 Markkinat Tietokoneet Tietoliikenne Viihdeelektroniikka LAN & WAN Puhelin- ja matkapuhelinverkko Kaapeli-tv & maanpäälinen radio- ja tvverkko 37

38 Konvergenssi videoneuvottelu videopuhelut interaktiivinen tv kannettava PC matkapuhelin televisio, VCR tietokoneet tietoliikenne viihde-elektron. LAN & WAN puhelinverkko tv-verkko Ethernet POTS, ISDN anal. Kaapeli FDDI, ATM B-ISDN FTTC/FTTH 38

39 Päätelaitteet Myös päätelaitteet konvergoituvat Samoja sovelluksia voidaan käyttää eri päätelaitteissa Ubiquitous computing Päätelaitteita: Multimedia-PC Set-Top Box (STB) 3. sukupolven matkapuhelimet (UMTS) 39

40 Multimedia PC Vakiovarusteita: äänikortti + kaiuttimet 3D-grafiikkakortti + DVD + MPEG2 verkkoliityntä USB (Firewire) Trendi: käyttöliittymä integroituu Internettiin www-selain alustana sovelluksille merkintäkieliin pohjautuvat käyttöliittymät 40

41 Set-Top Box Perustoiminnot: digitaalisen television dekoodaus salauksen purku sähköinen ohjelmaopas (EPG) Lisäominaisuudet: Multimedia Home Platform (MHP) paluukanava (modeemi, xdsl tai kaapelimodeemi) kovalevy 41

42 3. sukupolven matkapuhelimet Evoluutio: GSM, GPRS, EDGE, UMTS Perusominaisuudet: rajoitetut laajakaista-yhteydet kalenteri, laskin, ym. sovellukset tietojen synkronointi, Infrapuna, Bluetooth Internet (XHTML, MMS ja WAP) Ohjelmointiympäristö: Symbian, MIDP 42

43 Vertailu MM-PC STB UMTS prosessori muisti massamuisti +++ +/- - video lähetyskanava paluukanava

44 Arvoketju Puhelin Kaapeli- ja satelliitti-tv Tuottaja Pakkaaja Siirtäjä Jakelija Kuluttaja Maanpäälinen televisio 44

45 Internet-arvoketju Tuottaja Pakkaaja Siirtäjä Jakelija Kuluttaja Palvelu Kauppapaikka Runkoverkko ISP Käyttäjä 45

46 Puhelin Paikallis- ja kaukopuhelut huono tulonlähde Langaton puhelinliikenne merkittävä tulonlähde Multimedia vaatii suuria investointeja Optinen kuitu osaksi kunnallistekniikkaa? 46

47 Kaapeli- ja satelliitti-tv Interaktiivisuus on uusi haaste kaapeliverkko kaksisuuntaiseksi modeemit Digitaalisuus lisää kapasiteettia uudet palvelut Päätelaitteet uusittava kuka omistaa päätelaitteet? kuka huolehtii päätelaitteiden päivityksestä? 47

48 Maanpäälinen televisio Nykyinen lähetyskapasiteetti ei riitä kilpailussa Tuotanto- ja lähetysketju purettava osiin Uudet jakelukanavat otettava käyttöön Millä saadaan kuluttajat hankkimaan päätelaitteet? Miten päätelaitteet saadaan helppokäyttöisiksi? Minkälaisia palveluja pitäisi toteuttaa? 48

49 Sisällöntuottajat Erikoistua vai ryhtyä sisällönhankkijaksi? Mitä jakelukanavia pitäisi käyttää? Miten hallita kunkin jakelukanavan erikoispiirteet? 49

50 Laitevalmistajat Viihde-elektroniikka ja tietokoneet lähentyvät toisiaan Mistä hankkia ohjelmointi- ja tietoliikenneosaaminen? Miten hallita tuotteiden lyhenevät elinkaaret suunnittelu tuotanto asiakasuskollisuus 50

51 Viranomaiset Toimiluvat tietoliikenne radio- ja televisioyhtiöt Kuluttajansuoja sähköiset henkilötiedot anonymiteetti sähköinen kaupankäynti 51 Omistusoikeudet copyright-oikeudet suojaus, salaus Lieveilmiöt rikollisuus