Johdanto Mitä on multimedia Multimediajärjestelmät Palvelun laatu Synkronointi / orkestrointi Standardit Sovellukset Konvergenssi Arvoketju Petri Vuorimaa 1 Mitä on multimedia? 1. Monta mediaa 2. Vuorovaikutus 3. Aika Petri Vuorimaa 2 Monta mediaa Eri medioita +teksti + grafiikka + animaatio +kuva + ääni +video Luonnolliset lähteet / keinotekoiset Vuorovaikutus Itsenäinen / verkotettu sovelllus Vuorovaikutuksen taso + käyttöliittymä, sovellus, palvelu Vuorovaikutuksen määrä + sähköposti, tilausvideo, videoneuvottelu, videopeli, virtuaalitodellisuus Petri Vuorimaa 3 Petri Vuorimaa 4 Aika Eri medioiden tahdistus + synchronous + esim. huulisynkronointi Median sisäinen ajoitus + isochronous + esim. videokuva Yleensä sovelluksilla on ajallinen ulottuvuus +esim. juoni Hypermedia Eri medioita Rajallisesti vuorovaikutusta Ei ajallista ulottuvuutta Ei synkronointia Hyperlinkit Petri Vuorimaa 5 Petri Vuorimaa 6 1
Mikä on multimediajärjestelmä? 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 Jatkuva-aikainen media Audio ja video ovat jatkuva-aikaisia medioita Data koostuu peräkkäisistä näytteistä Näytteet toistettava tiukkojen aikarajojen sisällä ja tietomäärät ovat suuria Tämä vaatii paljon tietojärjestelmän osilta + Prosessori (nykyinen teho ei riitä) + Tiedostojärjestelmä (nyt optimoitu tilan suhteen) + Tietoverko (nyt optimoitu datapurskeita varten) Petri Vuorimaa 7 Petri Vuorimaa 8 Tarvittavat teknologiat Luokittelu Hajautettu olio-ohjelmointi Hypermedia-dokumenttit Multimedian pakkausstandardit Ohjelmoitikielet (skriptit) Siirtoformaatit Ohjelmointirajapinnat Käyttöjärjestelmät Verkkoprotokollat ja -arkkitehtuurit Verkkomalli Informaatiomalli Kommunikaatiomalli Informaatiojärjestelmät Kommunikaatiojärjestelmät Hajautettumalli Petri Vuorimaa 9 Petri Vuorimaa 10 Hajautettu-malli Informaatio-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 Yleistä multimediadokumentin mallia ei ole olemassa + XML on lupaavin formaatti Hyperlinkit vähimmäisvaatimus Muita keskeisiä ominaisuuksia: + ajallisten suhteiden määrittäminen + interaktiivisuus + toiminnalliset komponentit Petri Vuorimaa 11 Petri Vuorimaa 12 2
Verkko-malli Monipalveluverkot Yleiset puhelinverkot +ISDN + BISDN (Cell Relay, ATM) Internet +Virrat(streamit) +Kaistanvaraus + Multicast Petri Vuorimaa 13 Konferenssi-malli Tietokonepohjainen puhelin ja kommuninaatio ovat yhdentymässä Nykyiset OSI-malli ja TCP/IP sopivat huonosti monen osapuolen multimediakommunikointiin Nykyiset sovellukset (sähköposti, ikkunointi) integroituvat kokonaisuuteen huonosti Tulevaisuudessa ei ole sijaa erillisille ratkaisuille + nykyiset sovellukset on suunniteltava niin, että ne perustuvat multimediakommunikaation käyttöön Petri Vuorimaa 14 Palvelunlaatu Resurssien varaus tärkeää (laatuparametrit - QoS) Osa sovelluksista vaatii tietyn tasoista 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 Quality of Service (QoS) Tiedonsiirron vaatimukset määritellään palvelunlaatu (QoS)-parametrien avulla: + esim. viive, virhetaajuus, kapasiteetti Palvelun käyttäjä neuvottelee laatuparametrit ennen palvelun käyttöä palvelun tarjoajan kanssa Neuvottelussa käytetään ylintä protokollatasoa Parametrit välitetään alemmille tasoille Petri Vuorimaa 15 Petri Vuorimaa 16 Laatuparametrit Kaista Viive Huojunta Virheet Taattu / paras yritys Laatuparametrien käyttö Neljä tapaa valvoa laatuparametrien toteutumista: + 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 Petri Vuorimaa 17 Petri Vuorimaa 18 3
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 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 Petri Vuorimaa 19 Petri Vuorimaa 20 Orkestrointi Useiden resurssien varausten ohjaus yhtäaikaa Jokainen resurssin ohjausyksikkö ohjaa omaa resurssiaan Esim: + tiedostojärjestelmä: pääsy tiedostoihin + verkko: liikenteen ohjaus + muisti: puskureiden kulutus + prosessointi: säikeiden ja prosessien skedulointi Standardit Hajautettu multimedia edellyttää järjestelmän eri komponenttien ja tiedon yhteensopivuutta Yhteensopivuus vahvistetaan standardien avulla Standardeja tuottavat standardointielimet, kauppalliset ryhmittymät ja yksittäiset valmistajat Kaksi mallia: viralliset / de facto -standardit Ehdotusten kilpailuttaminen ja de facto - standardien virallistamien Petri Vuorimaa 21 Petri Vuorimaa 22 Standardointialueet Standardien luokittelu maanpäälinen Televisio satelliitti kaapeli UMTS Internet LAN langaton matkapuhelin Yleinen puhelinverkko yleinen dataverkko käyttäjä toiminto ISO/ITU ryhmä valmistaja tekijä rakenteiset SGML HTML dokumentit tuottaja hajautettu CORBA DCOM ohjelmointi valmistaja siirtoformaatti MHEG MIME Quicktime verkko siirtoverkko ATM Ethernet kustantaja mediaformaatti MPEG MIDI DVI Petri Vuorimaa 23 Petri Vuorimaa 24 4
Multimedian sovellusalueita Etäopetus Sähköinen kaupankäynti Uutiset, viihde Paikkatietojärjestelmät Terveydenhuolto Viestintä Etäopetus Tietoliikenteen hyödyntäminen opetusvälineenä Hyper- ja multimedia opiskelumateriaalina Yhteydenpito opettajien ja opiskelijoiden välillä Hallintorutiinit Education + Entertainmet = Edutainment Jousto-opiskelu Esimerkki: virtuaalinen yliopisto Petri Vuorimaa 25 Petri Vuorimaa 26 Sähköinen kaupankäynti Paljon muutakin kuin pelkkä sähköinen maksuväline Sovellusalueet: pankkitoiminta, julkaisutoiminta, ostospaikat Soveltamismahdollisuudet: myynti ja markkinointi, tuotanto, jakelu, hallinto Esimerkki: pankit, huutokaupat, sähköiset kirjat, levyt, ja liput Uutiset, viihde Julkaisutoiminta Internetissä Sisältö: uutiset, artikkelit, palvelut, viihde Rahoitus: mainostulot, sisältömaksut, lisäarvopalvelut Tavoitteet: markkinointi, perehtyminen uuteen mediaan Esimerkki: mediatalojen ja operaattoreiden portaalit Petri Vuorimaa 27 Petri Vuorimaa 28 Paikkatietojärjestelmät Elektroniset kartat ja lisäarvopalvelut Sisältö: kartat, piirrustukset, kuvat Käyttö: arkistointi, suunnittelu, haut Toteutus: tietokanta, verkko, työasemat Esimerkki: keltaiset sivut, hakemistot Terveydenhuolto Sähköiset terveydenhuollon palvelut Käyttökohteet: tiedotus, neuvonta, call-center, potilastietojärjestelmät, diagnisointi Toteutus: hajautetut tietojärjestelmät, tietoverkko, päätelaitteet (työasemat, www, langaton, jne.) Haasteet: tietojärjestelmien koko, tiedon määrä, laatuvaatimukset, helppokäyttöisyys, tietosuoja Petri Vuorimaa 29 Petri Vuorimaa 30 5
Viestintä Kehittyneet puhelinpalvelut Käyttökohteet: Internet-puhelut, videopuhelut, videoneuvottelut, ryhmätyösovellukset, virtuaalimaailmat Toteutus: ITU-T & valmistajakohtaiset standardit Ongelmat: kustannukset, palvelun laatu, käytettävyys Konvergenssi 1. Tietotekniikka + multimedia-pc 2. Tietoliikenne + puhelut, lisäarvopalvelut, dataliikenne, Internet 3. Viihde-elektroniikka + radio, televisio, lisälaitteet, vuorovaikutteiset palvelut Petri Vuorimaa 31 Petri Vuorimaa 32 Markkinat Konvergenssi Tietokoneet Tietoliikenne Viihdeelektroniikka videoneuvottelu videopuhelut interaktiivinen tv kannettava PC matkapuhelin televisio, VCR tietokoneet tietoliikenne viihde-elektron. LAN & WAN Puhelin- ja matkapuhelinverkko Kaapeli-tv & maanpäälinen radio- ja tvverkko LAN & WAN puhelinverkko tv-verkko Ethernet POTS, ISDN anal. Kaapeli FDDI, ATM B-ISDN FTTC/FTTH Petri Vuorimaa 33 Petri Vuorimaa 34 Päätelaitteet Myös päätelaitteet konvergoituvat Samoja sovelluksia voidaan käyttää eri päätelaitteissa Ubiquitous computing Päätelaitteita: + Multimedia-PC + Set-Top-Box (STB) + 3. sukupolven matkapuhelimet (UMTS) Multimedia PC Vakiovarusteita: + äänikortti + kaiuttimet + 3D-grafiikkakortti + DVD + MPEG2 + verkkoliityntä + USB (Firewire) Trendi: käyttöliittymä integroituu Internettiin + www-selain alustana sovelluksille + www-selain = windows Petri Vuorimaa 35 Petri Vuorimaa 36 6
Set-Top-Box Perustoiminnot: + digitaalisen television dekoodaus + salauksen purku Lisäominaisuudet: + Multimedia Home Platform (MHP) Java-ympäristö + Internet-yhteys, www-selain + xdsl tai kaapelimodeemi + kovalevy Petri Vuorimaa 37 3. sukupolven matkapuhelimet Evoluutio: GSM, GPRS, EDGE, UMTS Perusominaisuudet: + rajoitetut laajakaista-yhteydet + kalenteri, laskin, ym. Sovellukset + tietojen synkronointi, Infrapuna-linkki + Internet (XHTML, Multimedia Messaging, WAP) Lisäominaisuudet: + Bluetooth + puheen ja kirjoitusmerkkien tunnistus Petri Vuorimaa 38 Vertailu Arvoketju MM-PC STB UMTS prosessori +++ ++ + muisti +++ ++ + massamuisti +++ +/- - video ++ +++ + lähetyskanava ++ +++ + paluukanava + + + Tuottaja Puhelin Pakkaaja Siirtäjä Maanpäälinen televisio Jakelija Kaapeli- ja satelliitti-tv Kuluttaja Petri Vuorimaa 39 Petri Vuorimaa 40 Internet-arvoketju Puhelin Tuottaja Palvelu Pakkaaja Siirtäjä Kauppapaikka Runkoverkko Jakelija ISP Kuluttaja Käyttäjä Paikallis- ja kaukopuhelut huono tulonlähde + kilpailu syö katteet Langaton puhelinliikenne merkittävä tulonlähde + merkittävä osa puheluista ja dataliikenteestä Multimedia vaatii suuria investointeja + reitittimet ja modeemit tuotava tilaajakeskukseen Optinen kuitu osaksi kunnallistekniikkaa + kunnat tarjoavat peruspalvelut kuten viemäriverkon Petri Vuorimaa 41 Petri Vuorimaa 42 7
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? 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? Petri Vuorimaa 43 Petri Vuorimaa 44 Sisällöntuottajat Erikoistua vai ryhtyä sisällönhankkijaksi? Mitä jakelukanavia pitäisi käyttää? Miten hallita kunkin jakelukanavan erikoispiirteet? Laitevalmistajat Viihde-elektroniikka ja tietokoneet lähentyvät toisiaan Mistä hankkia ohjelmointi- ja tietoliikenneosaaminen? Miten hallita tuotteiden lyhenevät elinkaaret + suunnittelu + tuotanto + asiakasuskollisuus Petri Vuorimaa 45 Petri Vuorimaa 46 Viranomaiset Toimiluvat + tietoliikenne + radio- ja televisioyhtiöt Kuluttajansuoja + sähköiset henkilötiedot + anonymiteetti + sähköinen kaupankäynti Omistusoikeudet + copyright-oikeudet + suojaus, salaus Lieveilmiöt + rikollisuus Petri Vuorimaa 47 8