Multimedia
Multimedia ist die Darstellung von Informationen in digitaler Form, bei der verschiedene Medien
(Text, Grafik, Photo, Animation, Ton und Video) integriert sind und der Anwender zwischen dem dargestellten Informationen
über Hyperlinks in selbstbestimmter Reihenfolge interaktiv navigieren kann.
Darstellung von Informationen
Ausgangspunkt und Endziel jeder Multimedia-Produktion ist die Darstellung von Inhalten, die je nach Einsatz-Bereich
Information, Aus- und Weiterbildung und Unterhaltungt enzyklopädischen, didaktischen und/oder unterhaltenden Kriterien
genügen muss.
Digitalisierung
Medien, die ausserhalb des Computers entstanden sind, müssen zuerst in eine für den Computer
verarbeitbare Form umgewandelt werden. Diese Umwandlung wird als Digitalisierung bezeichnet. Dabei
wird das analoge Medium in eine digitale Form übertragen.
Medienintegration
Die verschiedenen beteiligten Medien
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Text
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Grafik
-
Foto
-
Animation
-
Ton
-
Video
werden gleichzeitig zusammen auf dem Bildschirm dargestellt bzw. abgespielt.
Hypertext/Hypermedia
Während beim klassischem Buch oder der klassischen Erzählung die Information entsprechend der
linearen Zeit in einer festen Reihenfolge präsentiert werden, kann beim Hypertext über Referenzen
zwischen den einzelnen Textblöcken hin und her gesprungen werden. Diese Möglichkeit wird oft auch
als interaktiv bezeichnet. Das bekannteste Hypertext-System ist heute das WWW.
Werden nicht nur Text-Informationen, sondern verschiedene Medien verwendet, kann von Hypermedia gesprochen werden.
Links sind die Verbindung zwischen den dargestellten Teilen eines Hypertext- oder Hypermedia-Systems.
Das Navigationssystem wird benutzt, um den Links durch ein Hypertext- oder Hypermedia-System zu folgen.
Multimedia und Internet - Parallelen und Gegensätze
Parallelen:
- Unabhängigkeit von Betriebssystem angestrebt
Gegensätze:
- Datendurchsatz:
Multimedia benötigt mindestens 100 - 900 kBytes (typisch für CD-ROM),
typische Internet-Verbindung heute 1 - 8 kBytes
Sound
Physik des Tons
Schwingungen von Objekten erzeugen Schwingungen in der Luft, diese erzeugen Schwingungen des Trommelfells.
Diese Wellen haben zwei Eigenschaften
- Schwingungen pro Zeiteinheit: Frequenz
entspricht der Tonhöhe gemessen in Schwingungen pro Sekunden = Hertz (Hz)
- Stärke der Schwingungen: Amplitude
entspricht der Lautstärke gemessen in decibels (dB)
Menschen hören zwischen maximal 20Hz und 20kHz, wobei der Hörumfang mit dem Alter abnimmt.
Digitalisierung des Tons
Die Umwandlung der analogen Tonschwingungen in digitale Daten wird als Sampling bezeichnet.
Die Qualiät das Samplings ist abhängig von zwei Faktoren:
- Sampling-Rate (Anzahl Samples pro Sekunde, auch gemessen in Hz)
- Auflösung (Anzahl möglicher Werte pro Sample, meist 8 oder 16 Bits (=256 bzw. 65536 mögliche
Werte, die unterschieden werden können))
Um alle Frequenzen darstellen zu kö, muss die Samplingrate etwas grösser sein als das
Doppelte der höchsten Frequenz (Nyquist-Theorem). Sonst kann es zu künstlichen Frequenzen
kommen (sog. Aliasing). Deshalb ist die Sampling-Rate der Audio-CD 44100Hz und deren Auflösung 16-bit.
Im Moment sind High End-Audio-CDs mit 96kHz und 24-bit in Planung. Je geringer die Sampling-Rate und
die Auflösung ist, desto grösser sind die Abweichungen vom Original. Sehr wichtig ist die
richtige Aussteuerung beim Digitalisieren. Bei zu geringer Aussteuerung werden nur ein Teil der möglichen
Werte verwendet, bei hoher Aussteuerung werden die höchsten Werte abgeschnitten (=Clipping).
Sound-Formate
Wichtige Audio-Formate, die von vielen Applikationen unterstützt werden, sind
- AIFF (Audio Interchange File Format)
Von Apple entwickeltes Format für die Speicherung von digitalen Audiodaten in hoher Qualität. AIFF-C
oder AIFC ist eine Variante mit komprimierten Samples.
- WAVE
Von Microsoft und IBM entwickeltes Format. Es unterstützt eine Reihe von verschiedenen Komprimierungsverfahren.
- QuickTime Audio Movie
Quick Time Movies können Audiodaten kompakt und mit verschiedenen Komprimierungsverfahren speichern. Sie
können überall dort abgespielt werden, wo QuickTime installiert ist.
Daneben gibt es für viele Tonbearbeitungsprogramme eigene Formate.
Grösse der Sound-Daten
Ein wichtiges Kriterium für alle Mediendaten im Internet ist ihre Grösse.
Eine Audio-CD enthält 44100 Samples/sec * 2 Spuren * 2 Bytes (16 bit) = 176 400 Bytes/sec = 172.3kB/sec
Diese Datenmenge ist fürs Internet viel zu gross. Sie muss also reduziert werden:
- Mono statt Stereo
- geringere Sampling-Rate
- geringere Auflösung (Bit-Tiefe)
- Komprimierung
QuickTime
QuickTime ist eine Erweiterung des Betriebssystems, die die Erstellung, die Bearbeitung und das Abspielen von
zeitabhängigen Medien wie Video und Ton auf dem Computer erlaubt.
Die erste Version ist 1991 von Apple für das Mac OS entwickelt worden. Seit einiger Zeit gibt es auch QuickTime
für Windows-Betriebssysteme.
Die Firma Microsoft hat später eine analoge Erweiterung unter dem Namen Video für Windows
(AVI-Format) herausgebracht, doch ist dies auf die Windows-Betriebssysteme beschränkt geblieben. Es ist weniger
weit entwickelt worden als QuickTime und inzwischen eingestellt. Es ist durch ActiveMovie ersetzt worden
und bleibt auf die Windows-Betriebssysteme beschränkt.
Während bisher die Mac-Versionen von QuickTime immer etwas weiter entwickelt waren als die für
die Windows-Betriebssysteme, gibt es die neuen Versionen ab QuickTime 3.0 in identischer Form sowohl für
das MacOS wie für die Windows-Betriebssysteme.
QuickTime besteht aus drei Teilen:
- Movie Toolbox liefert eine Reihe von Funktionen, die es Applikationen erleichtern, mit Movies umzugehen.
- Image Compression Manager liefert den Applikationen ein einheitliches Interface, um Mediendaten zu komprimieren
und dekomprimieren, unabhängig von den verwendeten Algorithmen und Geräten. Er ermöglicht es, neue und verbesserte
Komprimierungsverfahren innerhalb von Applikationen zu verwenden, ohne die Applikation selbst anpassen zu müssen.
- Component Manager ermöglicht es Hardware und Sowftware-Erweiterungen (z.B. neue Komprimierungsverfahren) dem
System ihre Fähigkeiten während der Runtime mitzuteilen. Eine Applikation kann den Component Manager nach einer Digitalisierungskarte
mit bestimmten Fähigkeiten fragen und dieser sucht dann die entsprechenden Komponenten.
QuickTime verwendet ein eigenes Datenformat, das QuickTime - Movie (.mov).
Ein QuickTime Movie ist ein Behälter für einen oder mehrere Spuren (Tracks), die jede Information
über zeitabhängige Daten enthält. Eine QuickTime Spur zeigt auf einen Datenstrom des Speichermediums.
Eine Spur ist im Kern eine Medien-Schnittliste. Sie verwendet das Zeit-Kordinatensystem des Movies und beginnt am Anfang
des Movies, obwohl die Daten dieser Spur vielleicht erst viel später beginnen.
- Video
- Ton
- TimeCode
- Text
- MIDI Musik
- MPEG - DivX
- Sprites
- 3D Media
In neuen Versionen wird es zusätzliche Typen geben.
Das Movie-Format ermöglicht auch ein Poster - ein einzelnes Frame, das das Movie als eine
Art Icon repräsentiert - und ein Preview - eine Vorschau-Sequenz.
Audio-Komprimierung in QuickTime
Es können verschiedene Typen von Codecs (= Komprimierungs-/Dekomprimierungs-Verfahren) unterschieden werden:
- symmetrische Komprimierungsverfahren, bei denen die Komprimierung und die Dekomprimierung gleich lange dauert.
- asymmetrische Verfahren, bei denen die Komprimierung viel länger dauert als die
Dekomprimierung. Ergeben kleinere Datenmengen.
- verlustfreie Komprimierungsverfahren, bei denen die Daten nach der Dekomprimierung identisch sind mit den Daten vor
der Komprimierung.
- Verfahren mit Datenverlusten. Sie ergeben viel kleinere Datenmengen als verlustfreie Verfahren
Wichtige Daten für Sound im Internet
QDesign Music
Ein rechenintensiver Codec, der für niedrige Datenraten optimiert ist.
Dieser Codec erlaubt die Wahl der gewünschten Datenrate.
Faustregel: etwa ein Kilobit pro Kilohertz.
Bsp. 22kHz braucht etwa 22 kbits/sec = 2.5 kBytes/sec
Stereo braucht 25% - 50% mehr Daten als Mono.
Qualcomm PureVoice
Dieser Codec ist optimiert für die Sprachwiedergabe bei sehr kleinen Datenraten.
Schlecht geeignet für andere Arten von Sound.
Meistens mit 8kHz verwendet.
Der Codec hat zwei Optionen:
- Full Rate: 9:1 Kompression
- Half Rate: 19:1 Kompression
IMA 4:1
Ein Codec, der mit 16-bit Audio arbeitet. Basiert auf einem Standard der International Multimedia Association.
Geeignet für CD-ROM.
MP3
MP3 (MPEG 1 Audio Layer 3) ist in letzter Zeit ein Medien-Schlagwort geworden.
MP3 ist ein plattform-unabhängiges Audioformat, das bei einer Komprimierung
bis etwa 1:10 eine beinahe CD-Qualität bietet. Eine Minute MP3 ist etwa
ein MegaByte gross mit der Standard-Datenrate 128 kbit/sec = 16 kBytes/sec.
Achtung:
MP3 ist kein Freeware-Standard. Für den Vertrieb von MP3-komprimierten Tracks
braucht es unter Umständen eine Lizenz. Die Veröffentlichung von MP3-Musikstücken,
die ab einer Audio-CD komprimiert worden sind, auf dem Internet verletzt das Copyrigth und ist illegal.
MP3 ist für die Streaming Technologie nicht geeignet.
Integration von Sound im Internet
Es gibt verschiedene Arten, mit Sound im Internet umzugehen:
- A)
Integration auf eine WebSite
Digitaler Sound (QDesign Music oder Qualcomm PureVoice) mit QuickTime
Für Integration des Sounds "sound.mov" im HTML-Code:
- B)
Progressive Downloads (="HTTP streaming")
Daten können verwendet werden, während sie heruntergeladen werden. Die Teile, die bereits heruntergeladen
sind, können schon verwendet werden. Die Datenrate wird nicht wie beim True Streaming der Datenverbindung angepasst.
Wird in QuickTime auch Fast Start genannt, geschieht bei A automatisch.
Vorteil:
braucht kein spezielles Protokoll. Alle QuickTime-Daten können direkt verwendet werden
Nachteil:
ungeeignet für Realtime-Anwendungen (Übertragung eines Anlasses etc.)
- C)
True Streaming
Die Bandbreite der Daten wird laufend an die Datenverbindung des Users angepasst, die Medien können in Realtime
angehört/angeschaut werden. Die Movies müssen speziell aufbereitet werden.
Die Komprimierung ist eines der wichtigsten Themen bei der Digitalisierung von Videosequenzen.
Sie kann auf verschiedene Wege erfolgen:
- durch Reduktion der Bildgrösse
- durch Reduktion der Anzahl Farben (Farbtiefe)
- durch Reduktion der Anzahl Bilder pro Sekunde
- durch Ausnutzung von Ähnlichkeiten innerhalb eines Bildes
- durch Ausnutzung von Ähnlichkeiten zwischen sich folgenden Bildern
Die Aufbereitung analogen Videomaterial für den Einsatz in Multimedia-Präsentationen
oder für das Web erfolgt in folgenden Schritten:
- Digitalisierung des analogen Materials und erste Komprimierung für das Speichern des digitalisierten Materials
- Editieren: Schnitt, Bearbeitung von Bild und Ton
- Komprimieren des fertigen digitalisierten Materials
Wichtige Codecs für Video im Internet sind:
- Sorenson
- H.261
- H.263
- Photo-JEPG
- Cinepak
Die beste Übersicht über alle Fragen im Zusammenhang mit Codecs liefert:
http://www.icanstream.tv/CodecCentral/
Das Einbinden eines Video-Movies in eine WebSite ist so einfach wie bei einem Audio-Movie.
Für die Integration des Video-Movies "video.mov" im HTML-Code:
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