Multimedia. Mitä on multimedia? Mediatyypit. Siirtoformaatit. + Teksti + Grafiikka + Audio + Kuva + Video. Petri Vuorimaa 1

Samankaltaiset tiedostot
Mitä on multimedia? Multimedia. Jatkuva-aikainen media. Yleisimmät mediatyypit. Jatkuvan median käsittelyvaiheet. Interaktiivuus

Multimedia. Mitä on multimedia? Mediatyypit. Siirtoformaatit. Teksti Grafiikka Audio Kuva Video

Multimedia. Petri Vuorimaa

Digitaalinen media. Petri Vuorimaa

Mul$media. Jyry Suvilehto Alkuperäiset kalvot Petri Vuorimaa

Digitaalinen audio & video, osa I

Digitaalinen audio & video I

Digitaalinen audio & video, osa I. Johdanto. Digitaalisen audion sovellusalueet. Johdanto. Taajuusalue. Psykoakustiikka. Johdanto Digitaalinen audio

Digitaalinen Audio & Video I

Multimedia. Mitä on multimedia? Mediatyypit. Teksti Grafiikka Audio Kuva Video

Siirtoformaatit. Johdanto. Yleistä. Sovellusalueet. Eri formaatit. Käyttötarkoitukset

Siirtoformaatit. Johdanto Sovellusalueet Vaatimukset Raita- ja oliomalli Reaaliaikainen tiedonsiirto Erilaiset siirtoformaatit Vertailu

Kuvan pakkaus JPEG (Joint Photographic Experts Group)

Johdanto. Agenda. Tuotantoprosessi. Historiallinen kehitys. Konsepti. Tuotantoprosessin vaiheet

AV-muotojen migraatiotyöpaja - video. KDK-pitkäaikaissäilytys seminaari / Juha Lehtonen

1. Perusteita Äänen fysiikkaa. Ääniaalto. Aallonpituus ja amplitudi. Taajuus (frequency) Äänen nopeus

T Multimediatekniikka

Alla olevassa kuvassa on millisekunnin verran äänitaajuisen signaalin aaltomuotoa. Pystyakselilla on jännite voltteina.

Signaalien datamuunnokset. Digitaalitekniikan edut

Signaalien datamuunnokset

AV-muotojen migraatiotyöpaja - ääni. KDK-pitkäaikaissäilytys seminaari / Juha Lehtonen

T DSP: GSM codec

Kuvan- ja videontiivistys. Mikko Nuutinen

Ongelma 1: Onko datassa tai informaatiossa päällekkäisyyttä?

Agenda. Johdanto Tuotantoprosessi Työkalut Esteet Kehittämisalueet. Petri Vuorimaa 1

ELEC-C5070 Elektroniikkapaja (5 op)

Johdanto tieto- viestintäteknologian käyttöön: Äänitystekniikka. Vfo135 ja Vfp124 Martti Vainio

Videotekniikka. Videosignaali Kamerasensorit Värioppi Väritelevisio Laitteisto. Petri Vuorimaa 1

Puheenkoodaus. Olivatpa kerran iloiset serkukset. PCM, DPCM ja ADPCM

9 Multimedian elementtejä: ääni Webissä

Laskuharjoitus 4 ( ): Tehtävien vastauksia

Puhetie, PCM järjestelmä, johtokoodi

Spektri- ja signaalianalysaattorit

Juha Henriksson. Digitaalinen äänentallennus Dr. Juha Henriksson Finnish Jazz & Pop Archive

Videoneuvottelu. Johdanto. Järjestelmät. Telepresensce. Laitteisto. Ryhmäneuvottelut

JOHDATUS TEKOÄLYYN TEEMU ROOS

JOHDATUS TEKOÄLYYN TEEMU ROOS

JOHDATUS TEKOÄLYYN TEEMU ROOS

!?)&/&8-"1)#)7#-2-> ! 2-77""8"'+'0%/+-1#""8"'+'0%2/&-1#""8"'+'0%#)&##-8- !?)&/&8-"1)#)17+'%#-7&> ! 1$4##;*""##4($0%7&8+**)70%2-*8+*)0%#&"'+'%1$4##$6$

IT-OSAAJA, TIETOJENKÄSITTELYN ERIKOISTUMISOPINNOT

JOHDATUS TEKOÄLYYN TEEMU ROOS

puheen laatu kärsii koodauksesta mahdollisimman vähän. puhe pakkautuu mahdollisimman pieneen määrään bittejä.

Tassu Takala pääaineinfo

Matlab-tietokoneharjoitus

Dynamiikan hallinta Lähde: Zölzer. Digital audio signal processing. Wiley & Sons, Zölzer (ed.) DAFX Digital Audio Effects. Wiley & Sons, 2002.

JOHDATUS TEKOÄLYYN TEEMU ROOS

WWW-ohjelmoinnin kokonaisuus. WWW-OHJELMOINTI 1 Merkkauskielet. Merkkauskielten idea. Merkkauskielet (markup languages) Merkkauskielten merkitys

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS

1 Diskreettiaikainen näytteistys. 1.1 Laskostuminen. Laskostuminen

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS

Tietoliikenteen fyysinen kerros. Tietoliikenne kohtaa todellisuuden Kirja sivut 43-93

Vaatimusmäärittely Ohjelma-ajanvälitys komponentti

Numeeriset menetelmät

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

WWW-Sivustojen suunnittelu. Miten WWW toimii. Suunnittelun lähtökohdat

WWW-Sivustojen suunnittelu

Tiedon esitys tietokoneessa. Jyry Suvilehto T Johdatus tietoliikenteeseen ja multimediatekniikkaan kevät 2010

Tiedonsiirron perusteet ja fyysinen kerros. Tietoliikenne kohtaa todellisuuden OSI-mallin alimmainen kerros Kirja sivut 43-93

6. Analogisen signaalin liittäminen mikroprosessoriin Näytteenotto analogisesta signaalista DA-muuntimet 4

8 Multimedian elementtejä: kuva

Kanavointi ja PCM järjestelmä

Valmiustaitoja biokemisteille

Tietoliikennesignaalit & spektri

Samurai helppokäyttöinen ohjelma melun ja värähtelyjen mittauksiin

Kapeakaistainen signaali

Muistio. Att:Videokerho Monitori ry:n jäsenet SUB: ÄÄNI-KUVA- JA VIDEOTIEDOSTOFORMAATIT. 1 Tiedostojärjestelmistä

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

XML prosessori. XML prosessointi. XML:n kirjoittaminen. Validoiva jäsennin. Tapahtumaohjattu käsittely. Tapahtumaohjattu käsittely.

Johdatus rakenteisiin dokumentteihin

1. Määritä pienin näytelauseen ehdon mukainen näytetaajuus taajuus seuraaville signaaleille:

Organization of (Simultaneous) Spectral Components

Numeeriset menetelmät TIEA381. Luento 14. Kirsi Valjus. Jyväskylän yliopisto. Luento 14 () Numeeriset menetelmät / 55

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

Laskuharjoitus 2 ( ): Tehtävien vastauksia

Heikki Helin Metatiedot ja tiedostomuodot

Tiistai klo Jari Eerola

Kompleksiluvut signaalin taajuusjakauman arvioinnissa

A B = 100, A = B = 0. D = 1.2. Ce (1.2 D. C (t D) 0, t < 0. t D. )} = Ae πjf D F{Π( t D )} = ADe πjf D sinc(df)

Digitaalitekniikan matematiikka Luku 1 Sivu 1 (19) Johdatus digitaalitekniikkaan

SGN-4200 Digitaalinen Audio Harjoitustyö-info

Äänen eteneminen ja heijastuminen

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät Välikoe

Kuulohavainnon perusteet

Yleistä. Digitaalisen äänenkäsittelyn perusteet. Tentit. Kurssin hyväksytty suoritus = Harjoitustyö 2(2) Harjoitustyö 1(2)

Verkkosivut perinteisesti. Tanja Välisalo

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

5 Akustiikan peruskäsitteitä

Videosignaali. Videotekniikka. Synkronointi. Kuvasuhde. Resoluutio (jatk.) Resoluutio. Videosignaali Kamerasensorit Värioppi Väritelevisio Laitteisto

ELEC-C Sovellettu digitaalinen signaalinkäsittely. Äänisignaalien näytteenotto ja kvantisointi Dither Oskillaattorit Digitaalinen suodatus

SINULLA ON SISÄLTÖ, ME TARJOAMME KANAVAN

ARVO - verkkomateriaalien arviointiin

Digitaalinen Televisio

Digitaalitekniikan matematiikka Luku 13 Sivu 1 (10) Virheen havaitseminen ja korjaus

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

Järjestelmäarkkitehtuuri (TK081702) AJAX, Asynchronous JavaScript And XML. AJAX, Asynchronous JavaScript And XML

Teknillinen korkeakoulu T Tietojenkäsittelyopin ohjelmatyö. Testitapaukset - Siirtoprotokolla

Tiedonsiirron perusteet ja fyysinen kerros. Tietoliikenne kohtaa todellisuuden OSI-mallin alimmainen kerros "Miten siirretään yksi bitti"

KODAK EIM & RIM VIParchive Ratkaisut

SISÄLLYS - DIGITAALITEKNIIKKA

Onnittelut PRO-JECT-DA-muuntimen hankkimisesta. Lue huolellisesti tämä ohje, jotta kytket laitteen oikein ja saat siten parhaan äänenlaadun.

Transkriptio:

Multimedia Mitä on multimedia? Mediatyypit + Teksti + Grafiikka + Audio + Kuva + Video Siirtoformaatit Petri Vuorimaa 1

Mitä on multimedia? Multimedia = monta mediaa Käyttäjän vuorovaikutus = interaktiivisuus Käsikirjoitus = aika Petri Vuorimaa 2

Yleisimmät mediatyypit Teksti Grafiikka Audio Kuva Video Petri Vuorimaa 3

Jatkuva-aikainen media Animaatiot (virtuaalitodellisuus) Audio Video Miten jatkuva-aikainen media eroaa tavallisesta mediasta? Petri Vuorimaa 4

Jatkuvan median käsittelyvaiheet Kaappaus Esikäsittely A/Dmuunnos Pakkaus Siirto Toisto D/Amuunnos Jälkikäsittely Purku Petri Vuorimaa 5

Interaktiivuus Käyttäjä voi vaikuttaa esityksen kulkuun Interaktiivisuuden taso + käyttöliittymä, sovellus, palvelin, palveluntuottaja Interaktiivisuuden määrä + www-sivu, www-palvelu, video, peli, virtuaalitodellisuus Petri Vuorimaa 6

Aika Esityksen komponentit on sijoiteltu aikaavaruuteen Eri komponentit on synkronoitu (eli tahdistettu) keskenään Esitysjärjestelmä tms. huolehtii, että synkronointi toteutuu (nk. orkestrointi) Petri Vuorimaa 7

Sovellukset Multimediaesitykset + powerpoint Multimediakommunikointi + videoneuvottelu Multimediapalvelut + tilausvideot Integroidut hybridisovellukset + levykauppa Petri Vuorimaa 8

Teksti ASCII Tekstidokumentit + Microsoft Word, Adobe Acrobat Rakenteiset dokumentit + SGML, HTML, XML Hyperteksti + Hypercards Petri Vuorimaa 9

Grafiikka Bittikartta-grafiikka + maalaukset + Microsoft Paint Vektorigrafiikka + piirrokset + OpenGL + Postscript Petri Vuorimaa 10

Äänen fyysiset ominaisuudet Amplitudi + db = 20 log 10 (A/B) + Kuuloraja on 0 db ja kipuraja n. 100-120 db Jakson aika / Taajuus + Hz = 1/s + Kuuloalue on n. 20 Hz - 20 khz Petri Vuorimaa 11

Pulssikoodimodulaatio Äänestä otetaan näytteitä näytetaajuudella Näytetaajuuden pitää olla vähintään kaksi kertaa maksimitaajuus (nk. Nyquist taajuus) Yleisiä näytetaajuuksia 8, 44.1 ja 48 KHz Petri Vuorimaa 12

Pulssikoodimodulaatio (jatk.) Signaalin amplitudi näytteenottohetkellä muutetaan numeroarvoksi + Pulse Code Modulation (PCM) Näytteidenotto aiheuttaa kvantisointivirheen Petri Vuorimaa 13

Taajuusmuunnos Luonnolliset äänet koostuvat tietystä perustaajuudesta ja sen harmonisista monikerroista Ääni voidaan tällöin esittää kätevästi myös taajuusmuodossa Petri Vuorimaa 14

Klarinetin ääni Petri Vuorimaa 15

Taajuusmuoto Petri Vuorimaa 16

Taajuusmuunnos (jatk.) Fourier muunnoksen kertomet esittävät signaalia taajuus-ulottuvuudessa Stationaariset signaalit voidaan esittää tarkasti Fourier-muunnoksen avulla Muuttuvien signaalinen tapauksessa käytetään diskreettiä Fourier-muunnosta Yleensä käytetään Fast Fourier Transformation (FFT) -algoritmia Petri Vuorimaa 17

Psykoakustiikka Kuuloaistin ominaisuudet kannattaa huomioida äänen koodauksessa Ääntä kannattaa tarkastella taajuusulottuvuudessa Kuuloraja riippuu taajuudesta Korva on herkkä spektrin laaksoille ja kukkuloille (ns. formantit) + esim. vokaalien tunnistus Petri Vuorimaa 18

Kuuloraja Petri Vuorimaa 19

Psykoakustiikka (jatk.) Amplitudi Tietylllä taajuudella esiintyvä ääni nostaa kuulorajaa laajemmalla taajuusalueella Taajuus Petri Vuorimaa 20

Pakkausmenetelmät Esim. maskaus-efektiä voidaan hyödyntää koodauksessa Signaali jaetaan taajuusalueisiin, jotka koodataan erikseen (Subband coding) Esim. Mini Disc -levyt (Sony), DCC-kasetit (Philips) ja MPEG-audio Petri Vuorimaa 21

Begin Subband analysis Scale factor calculation Coding of scale factors FFT analysis Calculation of masking and required bit allocation Determination of nontransmitted subbands Adjustment to fixed bit-rate Quantization of samples Coding of samples Coding of bit allocation Formatting and transmission End

Kuvan ja videon koodaus Menetelmät voivat olla hukkaavia tai hukkaamattomia Yleisin hukkaava menetelmä on DCT-muunnos Esim. Huffman koodaus on hukkaamaton Petri Vuorimaa 23

Koodausmenetelmät Kuvien koodaus + JPEG (Joint Photographic Expert Group) Videon koodaus + H.261, H.263 + MPEG (Motion Picture Expert Group) Koodausmenetelmät hyödyntävät yleensä useampi erilaisia koodaustekniikoita Petri Vuorimaa 24

JPEG - Tavoitteet Kompressiosuhde / kuvanlaatu voidaan valita Sopii mihin tahansa kuviin Sekä ohjelmisto että laitteisto Neljä eri moodia: + sekventiaalinen koodaus (alkuperäinen järjestys) + progressiivien koodaus (monivaiheinen koodaus) + hukkaamaton koodaus (täydellinen toisto) + hierarkinen koodaus (monta eri resoluutiota) Petri Vuorimaa 25

JPEG - Arkkitehtuurit Hukkaavissa moodeissa käytetään DCT-koodausta 8 x 8 pikselin lohkoille Sekventiaalisessa moodissa lohkojen DCTkertoimet lähetään lohko kerrallaan Progressiivisessa moodissa kertoimet talletetaan muistiin ja lähetetään ryhmissä Hierarkisessa moodissa valitaan erilaisia resoluutiota koodattavaksi Petri Vuorimaa 26

Sekventiaalinen JPEG Petri Vuorimaa 27

Progressiivinen JPEG Petri Vuorimaa 28

Hierarkinen JPEG Petri Vuorimaa 29

Hukkaamaton JPEG Petri Vuorimaa 30

DCT-koodaus ja kvantisointi Kertoimet voidaan esittää matriisina Kvantisointi tehdään kvantisointitaulukon määräämän taulukon mukaisesti Kertoimet järjestetään Zig-Zag muotoon Näin nolla-kertoimet saadaan koodin loppuun Run-Length -koodaus eliminoi nollat Petri Vuorimaa 31

DCT-koodaus Petri Vuorimaa 32

Staattinen koodaus Käytössä joko Huffman tai aritmeettinen koodaus Huffman koodaus edellyttää erillistä taulukkoa Aritmeettinen koodaus ei tarvitse taulukkoa, mutta vaatii enemmän laskentaa Lisäksi aritmeettisen koodauksen kompressioaste 5-10 % parempi Petri Vuorimaa 33

Hukkaamaton koodaus Hukkaamaton koodaus käyttää ennustusta Käytössä on seitsemän eri vaihtoehtoa + kuinka monta ja mitä pikseliä käytetään Ennustava koodaus pääsee kompressiosuhteeseen 2:1 Petri Vuorimaa 34

JPEG - Tehokkuus 0,25-0,5 bpp: kohtalainen - hyvä laatu 0,5-0,75 bpp: hyvä - erittäin hyvä laatu 0,75-1,5 bpp: erittäin hyvä laatu 1,5-2,00 bpp: ei erotu alkuperäisestä Petri Vuorimaa 35

MPEG Muistuttaa JPEG-menetelmää Lisäksi huomioitu liikkuvan kuvan ominaisuudet + Peräkkäisissä kuvissa on vähän eroja + Kuvissa on liikkuvia objekteja + Kuvasarjat vaihtuvat harvoin Toteutus on tämän takia monimutkaisempi Usein tarvitaan laitteistototeutusta Petri Vuorimaa 36

Liikkeenennustus Peräkkäisistä kuvista etsitään muutoskohdat Lohkoille lasketaan liike-ennusteet Ennusteita kutsutaan liikevektoreiksi ja ne lähetetään osana koodattua informaatiota Petri Vuorimaa 37

Erotuskuvat Ennustetusta ja todellisesta kuvasta lasketaan erotuskuvat Erotuskuvasta lähetetään vain muutoskohdat MPEG-menetelmässä hyödynntetään myös ennustusta kahteen suuntaan: + I = alkuperäiset kuvat + P = eteenpäin ennustus + B = ennustus kahteensuuntaan Petri Vuorimaa 39

MPEG-kuvasarja Petri Vuorimaa 40

Siirtoformaatit Multimediasovellusten yhteistoiminta ja siirto verkossa vaatii yhtenäisiä siirtoformaatteja Siirtoformaatti määrittelee: + ajan, paikan, rakenteen ja toiminnan (proseduurit) Ilman siirtoformaattia yhdellä sovelluksella tuotettua sisältöä ei voi lukea ja käyttää toisella sovelluksella Konversiotyökalut on huono ratkaisu Petri Vuorimaa 41

Sovellusalueet Yhtenäistä siirtoformaattia voidaan käyttää moneen tarkoitukseen: + tallennusformaatti (esim. Macromedia Director) + siirtoformaatti (esim. CD-ROM) + reaaliaikainen siirtoformaatti (esim. digitaalinen tv) + sovellusten välinen tiedonsiirto (esim. ryhmätyö) Petri Vuorimaa 42

Vaatimukset Datamalli: + aika, synkronointi, eri formaatit, osoitus, hyperlinkit, interaktiivisuus Skriptit: + ohjelmointikieli tai graafinen ohjelmointi Kapasiteetti: + määrittely ei yleensä vie paljon tilaa Hakuaika: + purku oltava nopeaa, progressiivinen resoluutio ym. Siirrettävyys: + laitteisto- ja alustariippumattomuus Laajennettavuus: + uudet formaatit, atribuutit jne. Petri Vuorimaa 43

MHEG ISO:n työryhmä Oliopohjainen multi- ja hypermedian siirtoformaatti Tukee interaktiivisuutta ja reaaliaikaista siirtoa Määrittelee lopullisen esitysmuodon Petri Vuorimaa 44

Ominaisuudet Määrittelee joukon alustariippumattomia komponentteja interaktiivisuutta varten Interaktiivuus voidaan toteuttaa kahdella tapaa: + komponentit linkitetään erilaisiin tapahtumiin + käytetää skriptauskieltä Tapahtumat syntyvät ajoitusmäärityksistä tai käyttäjän toimenpiteistä Petri Vuorimaa 45

Ominaisuudet (jatk.) Sekä paikallisen että ajallisen sijainnin määrittely mahdollista Makrojen avulla voidaan määritellä monimutkaisia objekteja malleja käyttäen Sisältää myös tukea reaaliaikaista siirtoa varten Petri Vuorimaa 46

MHEG-luokkahierarkia MH-object Behavior Action Link Script Component Content Interaction Selection Modification Composite Descriptor Macro Macro Definition Macro Use Petri Vuorimaa 47

HTML HTML on myös siirtoformaatti Ominaisuudet ovat rajallisia HTML = rakenteinen dokumentti, linkit + DOM-malli tulossa ECMAScript (JavaScript) = interaktiivisuus Tyylisivut (Cascading Style Sheets) = sijoittelu Synkronointi puuttuu + SMiL tai HTML+TIME standardit tulossa Petri Vuorimaa 48