Glossar — [00_Glossar]

Glossareinträge für Modul4

Status: v. —

Motivation und Überblick — [01_01]

Ziel der Kompression ist es, durch verschiedene Verfahren das Datenvolumen digitaler Dateien zu reduzieren. Multimediadaten (Video, Bilder, Audio) benötigen beträchtlichen Speicherplatz. Durch Kompression, das heißt gezielte Reduktion der Datengröße, können auch digitale Audio-, Video und Bilddaten einerseits gespeichert werden, andererseits können sie über verschiedenste Medien übertragen werden. Diese Lerneinheit definiert grundlegende Begriffe und bietet einen Überblick zur Klassifizierung der grundlegenden Datenkompressionstechniken.

Status: v.2005-01-07 — Final for Review #2

Entropiekodierung — [02_02]

Die Entropie bezeichnet den mittleren Informationsgehalt einer Nachricht. Der Informationsgehalt eines Zeichens hängt von der Auftrittswahrscheinlichkeit ab und ist umso größer, je kleiner die Auftrittwahrscheinlichkeit ist. Entropiekodierung ist auf alle Daten gleichermaßen anwendbar. In dieser Lerneinheit werden auf Entropie basierende Codierungstechniken, die oft zur Kompression mulitmedialer Daten verwendet werden, genauer beschrieben: Lauflängenkodierung, LZ und LZW Codierung, Huffmancodierung.

Status: v.2005-01-05 — One applet missing - Does not validate!

Transformationskodierung — [02_03]

Die Transformationskodierung ist ein wichtiges Werkzeug für all jene Komprimierungsalgorithmen, die zur Datenreduktion wissenschaftliche Kenntnisse über perzeptuelle Eigenschaften unserer Sinnesorgane nutzen. So weiß man, dass unser Auge gegenüber bestimmten Kontrasten besonders empfindlich ist, andere wieder werden von unserem Auge nicht so genau oder überhaupt nicht wahrgenommen . Unser Gehör wiederum nimmt verschiedene Töne bzw Tonkombinationen unterschiedlich genau wahr. Diese Lerneinheit demonstriert mit Hilfe von Bild- und Hörbeispielen die Effektivität von Transformationsalgorithmen.Neben der Erläuterung der grundlegenden Theorie, die hinter einer Transformaitonskodierung steckt, werden exemplarisch einige bekannte Transformationen kurz vorgestellt.

Status: v.2004-11-29 — Final

Fouriertransformation — [02_04]

Im Jahr 1822 entwickelte der französische Physiker Jean-Baptiste Joseph de Fourier die Fourierreihe. Von ihr leiten sich das Fourierintegral, die Fouriertransformation und das Frequenzspektrum ab. Die Fouriertransformation bildet heute die elementare Grundlage verschiedenster Signalanalyseverfahren. In dieser Lerneinheit wird neben den zum Verständnis notwendigen Grundlagen speziell auf die Bedeutung der Fouriertransformation für die Datenkomprimierung eingegangen, Vor- und Nachteile erläutert.

Status: v.2005-01-07 — Does not Validate!

Wavelets — [02_05]

Die Wavelettransformation ist ein Mitte der 80ger Jahre entwickeltes mathematisches Werkzeug. Sie ist optimiert zur lokalen (=zeitlich oder örtlich) Analyse von instationären Signalen, die schnelle Signalanstiege enthalten. Sie baut auf der Short Time Fouriertransformation auf, wobei durch die Einführung von neuen Basisfunktionen, den „Wavelets“, Nachteile, die bei einer STFT Analyse auftreten, beseitigt werden konnten. Neben den notwendigen Grundlagen zum Verständnis der Wavelettransformation wird in dieser Lerneinheit auf die Bedeutung für die Audio- und Bildkodierung eingegangen. Inhalt für LOD 2

Status: v.2004-12-13 — Final for 2004-09-19-

Grundlagen der perzeptuellen Audiokodierung — [03_08]

Die Psychoakustik beschäftigt sich mit den in unserem Bewußtsein auftretenden Hörerscheinungen. Sie versucht, die psychischen Empfindungen, die durch akustische Reize ausgelöst werden, qualitativ und quantitativ zu erfassen, zu beschreiben und zu erklären. Sie gibt Aufschluss darüber, was wir hören und was nicht . In der Audiocodierungstechnik bedient man sich der Psychoakustik, um nur wirklich hörbare Informationen eines Audiosignals codieren zu müssen. Diese Lerneinheit erklärt die für die Audiokodierung wichtigen Hörphänomene Hörbereich, Maskierungseffekt und kritische Bandbreite. Weiters wird der Begriff "Quantisierungsrauschen" eingeführt und dessen psychoakustische Wirkung auf das menschliche Gehör erörtert.

Status: v.2005-01-05 — Audiofiles not in Greybox yet

Grundlagen der digitalen Audiotechnik — [03_09]

Diese Lerneinheit bietet einen Überblick über digitales Audio. Es werden die Vorteile gegenüber analogem Audio erörtert und das Prinzip der Abtastung und der Quantisierung beschrieben, Vor- und Nachteile der linearen und nicht linearen Quantisierung erläutert. Weiters gibt es einen Überblick über mögliche Darstellungsformen eines Audiosignals (Frequenzbereich, Spektogramm, Zeitbereich).

Status: v.2005-01-17 — Eventuell 3 zusätzliche zeichnungen,links to m01, 2 , audio samples and applets missing - does not validate!

Der MPEG-1 Audiostandard — [03_10]

Diese Lerneinheit befasst sich mit jenem Teil des MPEG-1 Standards, der die Audiokomprimierung beschreibt. Es werden die Ziele, die besonderen Features und die Layer Struktur des Standards erörtert.

Status: v.2004-11-04 — Final for Review #2

Subbandtechnik bei Audiokodierungstechnik — [03_11]

Um die Erkenntnisse aus der Psychoakustik in effektive Datenreduktion ummünzen zu können, muss das Audiosignal erst in einer passenden Form dargestellt werden. Die Subbandtechnik berücksichtigt, dass unser Gehör den speziellen Charakter eines akustischen Ereignisses vorwiegend in dessen Spektralbereich erkennt. In der Lerneinheit wird beschrieben, wie ein Audiosignal mittels einer Filterbank in Subbands aufgeteilt wird und jedes Subband separat auf psychoakustische Eigenschaften hin untersucht wird. Als weitere Technik zur Datenkompression wird das "Companding", welche die Subbandtechnik effektiver macht, beschrieben.

Status: v.2004-11-05 — Final

MPEG Audiokodierungsprinzip — [03_12]

In dieser Lerneinheit werden die Grundprinzipien jener MPEG Audiocodierungstechnik beschrieben, die die perzeptuellen Eigenschaften unseres Gehörs für Datenkomprimierung nutzen. Ausgehend von einem einfach aufgebauten MPEG Decoder wird die Funktionsweise des Psychoakustischen Modells , die von MPEG verwendete 32-stufige Filterbank, die Technik der Skalierung und das im MPEG Standard festgelegte Datenstromformat näher erläutert.

Status: v.2004-11- 05 — Final for Review #2 - Captions missing

MP3 — [03_13]

MP3 ist der komplexeste Layer des MPEG Audiostandards. Aufbauend auf den MPEG Audiocodierungsprinzipien beschreibt diese Lerneinheit die technischen Erweiterungen von MP3 gegenüber den beiden einfacheren Layern I und II. Es werden die von MP3 verwendete Hybridfilterbank, die spezielle Hybridkodierung und die Besonderheit der variablen Datenratensteuerung beschrieben. Abschließend gibt es einen Überblick über die verschiedenen durch MPEG Audiokompression eingeführten Artefakte.

Status: v.2004-11-05 — Final for Review #2 - Audio sample and captions missing

MPEG-2 Audio/AAC — [03_14]

AAC steht für "Advanced Audio Coding" und wird im MPEG-2 Standard beschrieben. Die Besonderheiten von AAC sind seine modulare Aufbauweise, durch die eine große Flexibilität für die verschiedensten Anwendungen gewährleistet ist, und die Module selbst, die verantwortlich sind für die große Qualitätssteigerung gegenüber MP3.

Status: v.2004-11-04 — Final for Review #2 - captions missing

MPEG-4 Audio — [03_15]

MPEG-4 beschreibt neben Kodierung von natürlichen Audio auch die von synthetischen Klängen. Weiters führt MPEG-4 den Begriff „Strukturelles Audio“ ein, welches ein Audiosignal als eine Komposition verschiedener Audioobjekte (Sprache, Musik etc.) betrachtet. Die Lerneinheit bietet einen Überblick über die von MPEG-4 eingeführten Tools, als Beispiel der von MPEG-4 neu eingeführten Sprachkodierung wird ein CELP Kodierer näher betrachtet.

Status: v.2004-11-04 — Final for Review #2 -1 PDA Abb. fehl1 (Grafik MPEG-4 audio)

AC-3 — [03_16]

AC-3 ist ein von der Firma Dolby unabhängig von MPEG entwickelter Audiodecoder. Seine Stärken liegen in der Kodierung von Mehrkanalstereofonie. Ähnlichkeiten zu Audio MPEG bestehen bei der Filterbank und der prinzipiellen Arbeitsweise des psychoakustischen Modells, unterschiedlich sind hingegen die Technik der Bitzuweisung und die Mehrkanalkodierung.

Status: v.2004-11-04 — Final for Review #2 -

Grundlagen der perzeptuellen Bildkodierung — [04_17]

Die Aufgabe der Bildcodierung ist die Reduktion der zu übertragenden Datenmenge. Eine Entwicklungstendenz ist das Erzielen immer höherer Reduktionsfaktoren unter Ausnutzung von Inhaltsmerkmalen der Bilder. Weiters können bei der Kompression gewisse Eigenschaften der menschlichen Wahrnehmung ausgenutzt werden, indem man gewisse Details, die die menschliche Wahrnehmung sowiese nicht verarbeiten könnte erst gar nicht codiert. So lassen sich komprimiertere Darstellungen erzeugen ohne auf ein anspruchsvolles Ergebnis verzichten zu müssen. Dieses Kapitel behandelt die Grundlagen der menschlichen Wahrnehmung bezüglich des Sehsinns (Gesichtsinns), die Empfindlichkeit des Auges hinsichtlich Helligkeit, Kontrast und Farbe und deren Auswirkungen auf die Bildcodierung, u.a. durch die Technik der Unterabtastung (Subsampling).

Status: v.2005-01-20 — Final for Review #2 -

JPEG Standard — [04_18]

Anfang der achtziger Jahre wurde innerhalb der ISO eine Arbeitsgruppe, die Photographics Experts Group (JPEG), mit dem Ziel gebildet, die Entwicklung eines Verfahrens zur Datenreduktion von digitalen Bildern voranzutreiben. Heute ist der JPEG der weltweit dominierende Standard für digitale Bilder. Die Lerneinheit beschreibt die Keyfeatures und die vier möglichen Modi des Standards, und erklärt an Hand des Blockschaltbildesüberblicksmäßig die Funktionsweise des JPEG Encoders bzw des Decoders.

Status: v.2005-01-17 — Final

JPEG Bildvorbereitung — [04_19]

In dieser Lerneinheit werden Vorbereitungsschritte beschrieben, die notwendig sind, um ein Bild als JPEG codieren zu können: Blockzerlegung, Farbraumtransformation, Diskrete Kosuinustransformation. Weiters wird der Begriff "Frequenz" in Zusammenhang mit Bildcodierung erläutert.

Status: v.2005-01-07 — Captions missing

JPEG Kodierungstechnik — [04_20]

Der JPEG Standard definiert drei Modi der verlustbehafteten Kodierung: Sequentielle, progressive und hierarchische Kodierung. Jeder Modus ist für bestimmte Anwendungen gedacht. Allen drei Techniken sind der erste Schritt der JPEG Kodierung, die Bildvorbereitung (siehe LU19 "JPEG Bildvorbereitung"), und die Art der Quantisierung der DCT Koeffizienten gemeinsam. Unterschiedlich sind aber die Kodierung der quantisierten DCT Koeffizienten.

Status: v.2005-01-17 — Captions missing

Waveletbasierte Bildkodierung — [04_21]

In den letzten Jahren war bezüglich Bildkompression immer mehr und mehr von Wavelets und Wavelettransformation die Rede. Die erste Institution, die Wavelets schließlich in die Praxis eingeführt hat, ist das FBI. Fingerabdrücke werden dort bereits mittels einer waveletbasierten Kompressionstechnik kodiert und archiviert. Auch der neue Bildkodierungsstandard JPEG2000, der mittelfristig den zurzeit allgegenwärtigen JPEG Standard ablösen soll, basiert auf der Wavelettransformation. Diese Lerneinheit versucht mit Bildbeispielen und Java Applets das Prinzip der waveletbasierten Bildkodierung leicht verständlich zu machen.

Status: v.2005-01-07 — Final for Review #2 - , and links to anchors within m04 missing

JPEG2000 Standard — [04_22]

Das neue Bildformat JPEG 2000 ist eine Gemeinschaftsentwicklung zwischen der Universität von British Columbia, dem Unternehmen Image Power und der ISO. JPEG 2000 soll sowohl die verlustbehaftete, wie auch die verlustfreie Komprimierung ermöglichen. Bildinformationen können komprimiert und unkomprimiert gespeichert werden und die Fehlerquote soll deutlich niedriger liegen als bei seinem Vorgänger, dem JPEG Standard. Diese Lerneinheit gibt einen Überblick über den Standard und dessen Aufbau. Weiters werden die prinzipiellen Unterschiede zum JPEG Standard erläutert.

Status: v.2004-11-04 — Final for Review #2

JPEG2000 Kodierungstechnik — [04_23]

Bei der Erarbeitung der JPEG2000 Kodierungstechnik hatte man nicht nur optimales Kompressionsverhalten als Ziel. Aus Erfahrungen mit dem alten JPEG Standard hat sich eine lange Liste an Verbesserungsvorschlägen und Wünschen nach zusätzlichen Features ergeben. Möglichst vielen dieser Wünsche nachzukommen, war daher das Hauptziel für den neuen Standard. In dieser Lerneinheit wird die Architektur des JPEG2000 Encoders beschrieben, der einen Datenstrom erzeugt, der sämtliche Features des JPEG2000 Standards darstellen kann (unter anderem auch verlustbehaftet, verlustlos). Es wird die Technik des Embedded Coding beschrieben, und die Vorteile,die sich aus dieser kodierungstechnik ergeben.

Status: v.2005-01-17 — Final for Review #2 - captions missing

Vergleich von Komprimierungsvefahren — [04_25]

Diese Lerneinheit bietet einen Überblick über heute gängige Bildkompressionstechniken jenseits von JPEG und JPEG2000. Es werden die grundlegenden Prinzipien von GIF, PNG TIFF und BMP erläutert und ihre Vor- und Nachteile aufgezeigt.

Status: v.2004-11-04 — final

JPEG versus JPEG 2000 — [04_26]

Der JPEG 2000 Standard soll die Vorherrschaft des momentan vorherrschenden JPEG Standards ablösen und selbst zum neuen Standard für Bildkompression werden. Doch wie effizient ist er wirklich? Diese Lerneinheit soll eine Vergleichsmöglichkeit zwischen den beiden Standards bieten, sowohl auf mathematischen bzw. computertechnischen Kennzahlen, als auch durch den einfachen optischen Vergleich mehrerer mit verschiedenen Verfahren kodierten Bildern.

Status: v.2005-01-17 — Captions missing

Der MPEG-1 Standard — [05_28]

MPEG-1 wurde 1993 von der ISO als internationaler Standard verabschiedet. Darin wird die Kodierung von Filmen inclusiver Tonspur(en) beschrieben, die es ermöglicht, Videos auf einer Compact Disc zu speichern. Der Standard ist auf eine Datenrate (Bild und Ton) um die 1,5 Mbit/s optimiert, dies ist im Bereich der Datenrate einer herkömmlichen Audio-CD.

Status: v.2004-11-04 — Final for Review #2 - Links to m01 (PAL/NTSC; Farbunterabtastung) missing

MPEG Video Kodierungsprinzip — [05_29]

Videosequenzen bestehen aus einer großen Anzahl aufeinander folgender Standbilder. Will man Videosequenzen digital speichern und wiedergeben, kann man jedes Bild separat kodieren und die Videosequenz als Folge dieser kodierten Bilder darstellen. Die sich daraus ergebende Datenmenge ist aber enorm. MPEG Video nutzt zur Datenreduktion örtliche und zeitliche Redundanzen

Status: v.2005-01-17 — Captions missing, 2 dead links

Frames in MPEG Video — [05_30]

Im MPEG Video Standard sind 4 Arten von Frames definiert. In dieser Lerneinheit werden die Funktionen, die Features, die Schwächen und Stärken von I-, P-, B- und D-Frames beschrieben. Weiters werden die im MPEG Video Standard verwendeten Inter- und Intrakodierungstechniken ausführlich erläutert.

Status: v.2005-01-17 — Final

Der MPEG-2 Standard — [05_31]

Diese Lerneinheit gibt einen kurzen Überblick über den MPEG-2 Standard. Es werden dessen Ziele und seine Erweiterungen gegenüber dem MPEG-1 Standard beschrieben und eine Auflistung der 9 Teile des Standards geboten. Eine tiefere Gliederung des MPEG-2 Standard/Video findet man in der Lerneinheit Levels und Profiles, in der Lerneinheit MPEG-2 AAC wird MPEG-2/Audio beschrieben.

Status: v.2004-08-30 — Final for Review #2

MPEG-2 Levels und Profiles — [05_32]

Der MPEG-2 Standard deckt ein derartig großes Feld an Anwendungen ab, daß es keinen Sinn macht, für jede Anwendung den Geräten (Kodierer, Decoder) Konformität mit dem gesamten MPEG-2 Standard abzuverlangen. Daher unterteilt man den Standard in Untergruppen. Diese Untergruppen werden durch Profiles and Levels beschrieben.

Status: v.2004-10-14 — Final for Review #2 -

MPEG-2 Interlaced Kodierung — [05_33]

Auf Grund historischer Entwicklungen der Fernsehtechnik handelt es sich bei Videomaterial, das von elektronischen Fernsehkameras aufgezeichnet worden ist, um interlaced Video. Interlaced Videos weisen besondere Eigenschaften auf, die eine qualitativ hoch stehende MPEG Kodierung nicht zulassen. Der MPEG-2 Standard bietet nun einen speziellen Kodierungsmodus, der eine effektive MPEG Kodierung ermöglicht. So kann auch interlaced Videomaterial in voller Qualität in digitalen Medien verwendet werden.

Status: v.2004-11-09 — Captions missing

Bewegungsschätzung und -kompensation, Teil 1 — [05_34]

Um zeitliche Redundanzen einer Videosequenz für dessen Komprimierung zu nutzen, verwendet MPEG Video die Technik der Bewegungskompensation. In dieser Lerneiheit werden die Begriffe Bewegungsschätzung und -kompensation definiert und das Block-Matching Verfahren vorgestellt.

Status: v.2005-01-07 — Captions missing, one link dead

Bewegungsschätzung und -kompensation, Teil 2 — [05_35]

Es gibt verschiedene Techniken, um basierend auf dem Blockmatchingverfahren die Position eines bestimmten Makroblockes aus einem Bild in einem Referenzbild wieder zu finden. In dieser Lerneinheit wird stellvertretend die Vollschrittsuche und die Mehrschritt bzw Dreischrittsuche erklärt.

Status: v.2005-01-07 — Captions missing, one link dead

Der MPEG-4 Standard — [05_36]

MPEG-4 ist ein internationaler Standard, der viele Neuerungen für die Video- und Audiokomprimierung beinhaltet. Durch die Verwendung von objektorientierten Prinzipien zur Beschreibung und Zusammensetzung einer visuellen Szene im Gegensatz zur einfachen Übertragung von Videoframes, wie dies in MPEG-2 der Fall war, wird die Größe einer solchen Datei um Vielfaches vermindert. Dadurch eröffnen sich viele neue Möglichkeiten der Darstellung von multimedialen Inhalten, auch die Interaktivität wird bedeutend erhöht. Im Folgenden werden die einzelnen Teile des Standards beschrieben und ebenso wird auch genau auf die Szenenbeschreibung eingegangen.

Status: v.2004-10-14 — Final for Review #2 - summary and captions missing

MPEG-4 Visual — [05_37]

Der Visual-Teil des MPEG-4 Standards (ISO/IEC 14496-2) beinhaltet verschiedene Technologien um Visuelles darzustellen. Dabei sind Tools zur Kodierung von Textur von stehenden Bildern und die Animation von Gesichtern und Körpern standardisiert. Der Visual-Teil erstreckt sich über ein weites Feld von Applikationen, von solchen mit niedriger Bitrate für mobile Geräte über TV-Qualität bis zu Applikationen in Studios mit sehr hoher Auflösung und Qualität.

Status: v.2004-10-14 — Final for Review #2 - captions and applets missing (DOUBLE <Data> BUG WITH EXPORTER IN LAST-1 CorPU!!!)

Video und Videoobjects Planes — [05_38]

Die Kodierung von Videos in MPEG-4 basiert auf Objekten. Die aufeinanderfolgenden Frames einer Bildsequenz werden zu Video Object Planes, also quasi Flächen, in denen die Videoobjekte eine begrenzte Zeit lang existieren. In dieser Lerneinheit wird die Kodierung der verschiedenen Arten von Videoobjekten genau erläutert und auch auf die dabei verwendeten Kompressionsverfahren eingegangen.

Status: v.2004-10-14 — Final for Review #2 - 3 PDA Abb fehlen, captions and LOD3 missing; better tagging required

Standards für Videokonferenzen — [05_40]

H.261 ist ein Standard zur Videokompression, welcher 1990 entwickelt wurde. Der nachfolgende und verbesserte Standard ist H.263, welcher im Standard H.324 enthalten ist. H.263 ist vom Prinzip der Kodierung gleich, allerdings wurden einige Möglichkeiten zur Verbesserung der Performanz hinzugefügt. H.324 wurde entwickelt, um Video, Audio und Datenübertragung für Videokonferenzen über analoge Leitungen möglich zu machen.

Status: v.2004-10-14 — Final for Review #2 - final

Für Robert: falsch eingegeben, bitte löschen!! — [applet40301]

12:52:05 robert Exp $ // // $Source: /home/mlearn/cvs/Core/Templates/master.dwt,v $ // $Revision: 1.1 $ // $Name: $ // $Date: 2004/07/13 12:52:05 $ // $Author: robert $ header("Content-Type: text/html; charset=utf-8"); echo '' . "\n"; $_library = 'libraries/core.inc.php'; if (is_file('./' . $_library)) { include_once $_library; } else { $_library = 'system/core/' . $_library; for ($i = 0; $i < 10; $i++) { if (is_file($_library)) { include_once $_library; break; } else { $_library = sprintf('../%s', $_library); } } } ?> Fouriertransformation

Status: v. —

Für Robert: falsch eingegeben, bitte löschen!! — [applet40306]

12:52:05 robert Exp $ // // $Source: /home/mlearn/cvs/Core/Templates/master.dwt,v $ // $Revision: 1.1 $ // $Name: $ // $Date: 2004/07/13 12:52:05 $ // $Author: robert $ header("Content-Type: text/html; charset=utf-8"); echo '' . "\n"; $_library = 'libraries/core.inc.php'; if (is_file('./' . $_library)) { include_once $_library; } else { $_library = 'system/core/' . $_library; for ($i = 0; $i < 10; $i++) { if (is_file($_library)) { include_once $_library; break; } else { $_library = sprintf('../%s', $_library); } } } ?> Applet: Fourierreihe

Status: v. —

(empty)