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23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 1 /46 MPEG 4 Eine Übersicht Einleitung Strukturen Audio Video Extras.

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1 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 1 /46 MPEG 4 Eine Übersicht Einleitung Strukturen Audio Video Extras

2 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 2 /46 Warum MPEG 4? Verbreitung von Multimediaanwendungen interaktives Fernehprogramm Fernsehen übers Internet Mehr Daten an viele verschiedene Geräte Einleitung –Warum? –Erwartungen –Interessen –DivX;-) –History –Realität –Hierarchie –Vergleich –Standart Strukturen Audio Video Extras

3 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 3 /46 Welche Erwartungen? überall kompatibel (Standard) CoDec gut skalierbar Echte Interaktivität CoDec gut adaptierbar auf diverse Eingangsinformationen Einleitung –Warum? –Erwartungen –Interessen –DivX;-) –History –Realität –Hierarchie –Vergleich –Standart Strukturen Audio Video Extras

4 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 4 /46 Nutzerinteressen Video-Pendant zur MP3 Tauschen von DVD-Filmen übers Internet –>Aushebeln von CSS –>Datenreduktion ohne sichtbaren Qualitätsverlust Einleitung –Warum? –Erwartungen –Interessen –DivX;-) –History –Realität –Hierarchie –Vergleich –Standart Strukturen Audio Video Extras

5 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 5 /46 Mythos DivX;-) 1999 hackte Jerome Rota (Gej) den damaligen M$ MPEG4-Codec nicht ISO-kompatibel erzeugt.avis Einleitung –Warum? –Erwartungen –Interessen –DivX;-) –History –Realität –Hierarchie –Vergleich –Standart Strukturen Audio Video Extras

6 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 6 /46 Geschichte Oktober 1998 beim 45ten MPEG- Treffen: MPEG 4 Standard definiert Dezember 1999 beim 50ten MPEG-Treffen: MPEG 4 Version 2 wird bekanntgegeben (abwärtskompatibel) Einleitung –Warum? –Erwartungen –Interessen –DivX;-) –History –Realität –Hierarchie –Vergleich –Standart Strukturen Audio Video Extras

7 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 7 /46 Realität ISO-Standard (nicht kostenlos!) Multimedia-Bitstromformat für –natürliches Audio und Videomaterial –synthetisches Audio und Videomaterial –5KBit/s bis 10MBit/s Sehr umfangreiche Toolsammlung für Video und Audiokompression Einleitung –Warum? –Erwartungen –Interessen –DivX;-) –History –Realität –Hierarchie –Vergleich –Standart Strukturen Audio Video Extras

8 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 8 /46 Hierarchie MPEG4 soll die Vorgänger nicht ersetzen, nur ergänzen Einleitung –Warum? –Erwartungen –Interessen –DivX;-) –History –Realität –Hierarchie –Vergleich –Standart Strukturen Audio Video Extras

9 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 9 /46 Vorab-Vergleich 640x480, 25fps, 500kbit/s Video, 128 kbit/s Audio, beste Qualität Quelle: DVD -> MPEG 1 (TMPGEnc)-> -> MPEG 2 (TMPGEnc)-> -> MPEG 4 (3ivX)-> Einleitung –Warum? –Erwartungen –Interessen –DivX;-) –History –Realität –Hierarchie –Vergleich –Standart Strukturen Audio Video Extras

10 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 10 /46 ISO/IEC ISO/IEC (Systems) Tools: BiFS, Object Descriptors, FlexMux, MP4 File Format, etc. ISO/IEC (Visual) Natürliches und synthetisches Coding, sowie Gesichts und Körperanimation SO/IEC (Audio) Sprach Coding, General Audio Coding, Structured Audio, Text to Speech interface, SO/IEC Einleitung –Warum? –Erwartungen –Interessen –DivX;-) –History –Realität –Hierarchie –Vergleich –Standart Strukturen Audio Video Extras

11 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 11 /46 Grundstrukturen Speichern von Szeneninhalten anstatt von Pixeln Mischkodieren von natürlichen und synthetischen Objekten Szenengraph speichert deren Position vierdimensional Einleitung Strukturen –Szene –Szenengraph –Beispiel –Eigenschaften –Extras –Schichten Audio Video Extras

12 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 12 /46 Bestandteile einer Szene Primitive Objekte Video Objekte (VO)Audio Objekte (AO) natürlichsynthetischnatürlichsynthetisch Einleitung Strukturen –Szene –Szenengraph –Beispiel –Eigenschaften –Extras –Schichten Audio Video Extras

13 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 13 /46 Der Szenengraph Gerichteter, zyklenfreier Graph verfügt über ein Koordinatensystem in das die Objekte eingebettet werden verfügt über eine virtuelle Kamera, die den sichtbaren Ausschnitt festlegt Einleitung Strukturen –Szene –Szenengraph –Beispiel –Eigenschaften –Extras –Schichten Audio Video Extras

14 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 14 /46 Der Szenengraph (nodes) grouping nodes –fassen die Objekte einer Szene zusammen children nodes –Kinder der gn, repräsentieren Objekte bindable children nodes –spezifische Kinder, die in jeder Szene nur eine Instanz haben dürfen sensor nodes –Sensoren für Benutzereingaben Einleitung Strukturen –Szene –Szenengraph –Beispiel –Eigenschaften –Extras –Schichten Audio Video Extras

15 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 15 /46 Beispiel einer Szene Einleitung Strukturen –Szene –Szenengraph –Beispiel –Eigenschaften –Extras –Schichten Audio Video Extras

16 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 16 /46 Passender Szenengraph Einleitung Strukturen –Szene –Szenengraph –Beispiel –Eigenschaften –Extras –Schichten Audio Video Extras

17 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 17 /46 Eigenschaften einer Szene Objekte separat codiert, also manipulierbar –Objekte austauschen, anfügen und löschen –falls Verbindung bidirektional, müssen nur gewünschte Objekte übertragen werden –Wahl der Perspektive (3D-Objekte) oder des Ausschnitts möglich Einleitung Strukturen –Szene –Szenengraph –Beispiel –Eigenschaften –Extras –Schichten Audio Video Extras

18 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 18 /46 MPEG-J Java API in MPEG 4 –steuert den Decoder intelligent –passt z.B. das Video der Hardware des Benutzers an Einleitung Strukturen –Szene –Szenengraph –Beispiel –Eigenschaften –Extras –Schichten Audio Video Extras

19 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 19 /46 BIFS/VRML (ab MPEG 4 v.2) Sprache zur Beschreibung von 3D Objekten VideoObjekte können mit Sensoren versehen werden Java-Code in Skriptnodes Beispiel 1 Beispiel 4 Beispiel 3 Beispiel 2 Einleitung Strukturen –Szene –Szenengraph –Beispiel –Eigenschaften –Extras –Schichten Audio Video Extras

20 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 20 /46 Schichtenmodel Einleitung Strukturen –Szene –Szenengraph –Beispiel –Eigenschaften –Extras –Schichten Audio Video Extras

21 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 21 /46 Schichtenmodell Delivery Layer –DMIF sendet Pointer um richtige Daten zu laden –in elementare Ströme demultiplexen Sync Layer –Sync., Zeitstempel, Fehlerkorrektur Decompression Layer –decodieren, zusammenstellen Einleitung Strukturen –Szene –Szenengraph –Beispiel –Eigenschaften –Extras –Schichten Audio Video Extras

22 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 22 /46 Audiocodierung Natürlich –Sprache –Musik Synthetisch –Text to Speech –MIDI –Structured Audio Orchestra Language Einleitung Strukturen Audio –Übersicht –nat. Sprache –nat. Musik –syn.Sprache –syn. Musik Video Extras

23 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 23 /46 Natürliche Sprache Harmonic Vector eXcitation Code (HVXC) –2-6kBit/s bei 8kHz Code Excitat Linear Prediction (CELP) –6-24kBit/s bei 8 bis 16 kHz Einleitung Strukturen Audio –Übersicht –nat. Sprache –nat. Musik –syn.Sprache –syn. Musik Video Extras

24 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 24 /46 Natürliche Musik MPEG 2 AAC –bei 96 kBit/s vergleichbar zu MP3 mit128 kBit/s –sehr niedrige Bitraten möglich (ab 16 kBit/s) Mp4 Beispiel mit 48 kBit/s Einleitung Strukturen Audio –Übersicht –nat. Sprache –nat. Musik –syn.Sprache –syn. Musik Video Extras Mp3 Beispiel mit 48 kBit/s

25 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 25 /46 Natürliche Musik TwinVQ –bei 96 kBit/s vergleichbar zu MP3 mit128 kBit/s –längere Komprimierungsdauer Einleitung Strukturen Audio –Übersicht –nat. Sprache –nat. Musik –syn.Sprache –syn. Musik Video Extras

26 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 26 /46 Text to Speech Liest Texte vor Reine Schnittstellendefinition ermöglicht es Phoneme zu definieren ermöglicht Animation computergenerierter Gesichter Einleitung Strukturen Audio –Übersicht –nat. Sprache –nat. Musik –syn.Sprache –syn. Musik Video Extras

27 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 27 /46 MIDI Nur Informationen über Instrument, Note, Lautstärke, Dauer etc. werden übertragen Qualität von Instrumentendatenbank abhängig –dadurch unflexibel Nur für Musik einsetzbar Soundbeispiel 3:41min in 67KB Einleitung Strukturen Audio –Übersicht –nat. Sprache –nat. Musik –syn.Sprache –syn. Musik Video Extras

28 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 28 /46 SAOL Structured Audio Orchestra Language (vom MIT Media Laboratory) Verbesserung von MIDI: ausser Noten können auch Instrumente und Samples übertragen werden Einleitung Strukturen Audio –Übersicht –nat. Sprache –nat. Musik –syn.Sprache –syn. Musik Video Extras

29 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 29 /46 Videocodierung Wiederum wird unterschieden zwischen –natürlichen Videoobjekten –synthetischen Videoobjekten Einleitung Strukturen Audio Video –Übersicht –natürlich –synthetisch Extras

30 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 30 /46 Natürliche Videokodierung Für verschiedene Bandbreiten besser skalierbar Einleitung Strukturen Audio Video –Übersicht –natürlich –synthetisch Extras

31 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 31 /46 Shape Coding Es wird in einer Matrix (Bitmap) binär gespeichert, ob ein Bereich zum VO gehört oder nicht –wird zur effektiven Speicherung in 16x16 Blöcke geteilt die verlustfrei oder -behaftet komprimiert werden Mit 255 Werten kann man einen Transparenzgrad speichern (Grey Scale Shape Coding) –DCT Beispiel Einleitung Strukturen Audio Video –Übersicht –natürlich –synthetisch Extras

32 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 32 /46 Motion Coding Wie in MPEG 2 –Zeitliche Redundanz wird verringert –nicht blockbezogen sondern auf Videoobjekte Einleitung Strukturen Audio Video –Übersicht –natürlich –synthetisch Extras

33 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 33 /46 Texture Coding bewegte Texturen –Wie in MPEG 2 –8x8 Block DCT->Quantisieren –Möglichkeit der DCT-Koeffizienten Vorhersage statische Texturen –Abbilden auf Polygone möglich –Wavelet Transformation Vergleich mit JPEG Einleitung Strukturen Audio Video –Übersicht –natürlich –synthetisch Extras

34 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 34 /46 DCT-Prediction Bildgradient entscheidet ob Zeilen oder Spalten vorhergesagt werden. Einleitung Strukturen Audio Video –Übersicht –natürlich –synthetisch Extras

35 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 35 /46 Sprite Coding Hintergrund wird nur einmal übertragen, und relevante Objekte dann gestreamt Wetterkarte Einleitung Strukturen Audio Video –Übersicht –natürlich –synthetisch Extras

36 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 36 /46 Synthetische Videokodierung VRML-Standart integriert facial and body animation 2D-Meshes Einleitung Strukturen Audio Video –Übersicht –natürlich –synthetisch Extras

37 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 37 /46 Facial Animation 84 FDPs beschreiben ein neutrales Gesicht und können dann animiert werden Einleitung Strukturen Audio Video –Übersicht –natürlich –synthetisch Extras

38 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 38 /46 Facial and Body Animation Nur sinnvolle Punkte lassen sich animieren Einleitung Strukturen Audio Video –Übersicht –natürlich –synthetisch Extras

39 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 39 /46 2D-Meshes Über zweidimensionale Objekte kann ein Gitternetz gespannt werden Texturen werden auf Polygone gelegt anstatt auf das ganze Objekt Einleitung Strukturen Audio Video –Übersicht –natürlich –synthetisch Extras

40 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 40 /46 Profile Sehr viele Möglichkeiten um zu komprimieren viele verschiedene Clients viele MP4-Lösungen –> Profile beschränken den Encoder Tools Bitrate Bildgröße max. Anzahl der Objekte –Level 0 / 1 unterstützen bis zu 99 Macroblöcke. –Level 2 / 3 unterstützen bis zu 396 Macroblöcke. Einleitung Strukturen Audio Video Extras –Profile –Sicherheit –Ergebnisse –Beispiele –Ausblick –Quellen

41 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 41 /46 Sicherheit Objekte können mit digitalem Wasserzeichen versehen werden Qualitätsverlust beim kopieren Soll freigiebiges Tauschen einschränken Einleitung Strukturen Audio Video Extras –Profile –Sicherheit –Ergebnisse –Beispiele –Ausblick –Quellen

42 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 42 /46 Ergebnisse Erster Multimediastandard, der natürliche und synthetische Ursprungsdaten in gleichem Maße gut komprimiert Encoder arbeitet inhaltssensitiv, nicht nur Blockbasiert gut skalierbar, also für viele Nutzer interessant auch für Home-Entertainment Bereich verwendbar, da ISO-Standart –wird erst dann auch akzeptiert Einleitung Strukturen Audio Video Extras –Profile –Sicherheit –Ergebnisse –Beispiele –Ausblick –Quellen

43 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 43 /46 Weitere Beispiele -> Video on Demand-> -> Start Up Trailer-> Vergleich:-> Flash(190KB) mit -> BIFS(136KB)-> Einleitung Strukturen Audio Video Extras –Profile –Sicherheit –Ergebnisse –Beispiele –Ausblick –Quellen

44 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 44 /46 Ausblick MPEG 7 - Multimedia Content Description Interface –Toolset um MM-Inhalte zu beschreiben (Metadaten, Strukturen, Beziehungen...) –Einfachere Suche nach MMI im Netz und Datenbanken –Ergänzt MPEG 4 –Beinhaltet keine Kompression Einleitung Strukturen Audio Video Extras –Profile –Sicherheit –Ergebnisse –Beispiele –Ausblick –Quellen

45 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 45 /46 Noch Ausblickender MPEG 21 –umfassende Lösung für Zugriff auf Digitale Medien –beinhaltet anbieten, suchen, kaufen, DRM, etc. Einleitung Strukturen Audio Video Extras –Profile –Sicherheit –Ergebnisse –Beispiele –Ausblick –Quellen

46 23 Januar 2003MPEG 4 Seminararbeit von Martin Goralczyk 46 /46 Quellen Internet –Google –www.m4if.org –www.envivio.com –graphics.cs.uni-sb.de/Courses/ws9900/cg-seminar Einleitung Strukturen Audio Video Extras –Profile –Sicherheit –Ergebnisse –Beispiele –Ausblick –Quellen


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