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MPEG-4 Overview Michael Hübner 706771 Semantic Media Showcase – Universität Potsdam November 2003.

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Präsentation zum Thema: "MPEG-4 Overview Michael Hübner 706771 Semantic Media Showcase – Universität Potsdam November 2003."—  Präsentation transkript:

1 MPEG-4 Overview Michael Hübner Semantic Media Showcase – Universität Potsdam November 2003

2 Semantic Media Showcase - MPEG 4 2 starkes Zusammenwachsen von Computer, Fernsehen und Telekommunikation in den letzten Jahren Informationen aus dem Internet sollen überall, jederzeit und egal womit abrufbereit sein Interaktivere Gestaltung von Fernsehen (Video On Demand - VoD, Änderungen von Handlungsabläufen durch Nutzer) Qualität der Information durch unterschiedliche Übertragungs- geschwindigkeiten bestimmt: -Fernsehen durch Kabel bzw. Satelliten mehrere MBit/s (unidirektional) -Computer durch ISDN-Kanal maximal 64 kBit/s bzw. DSL maximal 768 kBit/s -Mobilfunk durch Handys nur noch 9,6 KBit/s Warum MPEG-4

3 Semantic Media Showcase - MPEG 4 3 Standard für Multimediaanwendungen (derzeit viele verschiedene, z.T. inkompatible Standards Einheitliches Format zum Austausch von Audio- und Videoinformationen in den Bereichen: -gute Skalierbarkeit auf En- und Decoder Seite -Inhaltsbasierter Datenzugriff -Hohes Maß an Interaktivität -Darstellungsmöglichkeit von natürlichen und synthetischen Audio- und Videoinformationen MPEG - 4 soll dies alles erfüllen Warum MPEG-4 (Fort.)

4 Semantic Media Showcase - MPEG 4 4 Geschichte von MPEG-4 MPEG-4 ist ein ISO/IEC Standard (ISO/IEC 14496), entwickelt von MPEG (Moving Picture Experts Group) Als Version verabschiedet, 2000 folgt Version 2 (geringe Erweiterungen, abwärtskompatibel) Vorgänger waren MPEG-1 und MPEG-2 erfüllen nur unzureichend oben genannte Erwartungen 3 Felder: Digitales Fernsehen, interaktive grafische Applikationen und interaktives Multimedia (im World Wide Web, für Verteilung von Inhalten und Zugang zu Inhalten) ISO/IEC (Systems): Tools (z.B. File Format, Descriptors, etc.) ISO/IEC (Visual): nat. & syn.Coding, Animations ISO/IEC (Audio): Sprach Coding, General Audio Coding

5 Semantic Media Showcase - MPEG 4 5 Was ist MPEG-4 ist keine Ersetzung von MPEG-1 & MPEG-2 ist Ergänzung der bisherigen MPEG-Standards kein einheitliches Kompressionsverfahren festgelegt, Tools von verschiedenen Audio- und Videokompressionsverfahren Einheiten aus akustischem, visuellem oder audiovisuellem Inhalt, sog. media objects (natürliche & synthetische Objekte) beschreibt durch Komposition der Objekte eine audiovisuelle Szene Multiplexen und Synchronisieren der Daten der Objekte zum Transport über geeignete Netzwerke (QoS anhand der Art der Objekte) Interaktion Endnutzer audio- visuellen Szene

6 Semantic Media Showcase - MPEG 4 6 MPEG-4 Struktur Kodieren & Decodieren einer Szene bzw. Szeneninhalts, bisherige Codecs arbeiten mit einer Pixelmatrix Szenen (audio-visuell), werden aus mehreren einfachen (primitiven) media objects (natürliche und synthetische) Primitive media objects: -unbewegte Bilder (still images), z.B. fester Hintergrund -Videoobjekte (video objects), z.B. sprechende Person ohne den Hintergrund, ohne Ton -Audioobjekte (audio objects), z.B. Stimme zu einer Person, Hintergrundgeräusche, Musik -Text, Grafiken, animierte künstliche Gesichter & Personen, synthetische Klänge

7 Semantic Media Showcase - MPEG 4 7 MPEG-4 Struktur (Fort.) Szenengraph beschreibt Szene (ist auch primitives media object) -platzieren von media objects in einem Koordinatensystem -Verändern der geometrischen oder akustischen Erscheinung eines media objects -Kompositionvon einfachen media objects zu gemischten media objects wichtig beim Decoding -interaktives Ändern an beliebigen Stellen innerhalb der Szene durch den Endnutzer Konzept für Interaktion bzw. Szenenbeschreibung und Komposition beruhen auf der Virtual Reality Modeling language (VRML)

8 Semantic Media Showcase - MPEG 4 8 MPEG-4 Beispiel 2D-Video-Objekt 3D-Video-Objekt Audio (Hintergrund- musik) (syn.) Audio (Geräusche) (natt.) 2D Hintergrund Video oder Bild

9 Semantic Media Showcase - MPEG 4 9 MPEG-4 Encoding Szenegraph enthält Information über die Komposition der media objects Objekte (inkl. Szenengraph) werden separat komprimiert und zu einem Datenstrom (mp4-Datei) zusammengefasst

10 Semantic Media Showcase - MPEG 4 10 MPEG-4 Decoding

11 Semantic Media Showcase - MPEG 4 11 Audio-visuelle Szene

12 Semantic Media Showcase - MPEG 4 12 Tools zur Komprimierung Natürliches Audio -Sprachkodierung für Mobilfunk & Internettelephonie HVXC (Harmonic Vector eXcitation Code) & CELP (Code Excitat Linear Prediction) -reine Musikkodierung MPEG - 2 AAC (Advanced Audio Coding) & TwinVQ (Transform-domain Weighted Interleave Vector Quantization) Synthetisches Audio -Text zu Sprache (Text to Speech - TTS) -Integration des MIDI-Standard (Musical Digital Interface) -Structured Audio Orchestra Language (SAOL) Sprache zur Beschreibung synthetischer Musik

13 Semantic Media Showcase - MPEG 4 13 Tools zur Komprimierung (Fort.) Natürliches Video -Shape Coding Binary und Gray Scale Shape Coding -Motion estimation und compensation in aufeinanderfolgenden Bildern einer Szene ändert sich der Inhalt wenig Speicherung aufeinanderfolgender Bilder nicht nötig -Texture Coding diskrete Kosinustransformation (DCT) & Quantisierungsprozess -Sprite Coding statisches Hintergrundbild, Verlust geringer Bewegungen Synthetisches Video - Erweiterung der VRML -facial animation Darstellung und Animation von Gesichtern -body animation Darstellung und Animation von Körpern -2D-meshes Darstellung und Animation von 2D-Gittermodellen

14 Semantic Media Showcase - MPEG 4 14 Und noch mehr Tools Profiles -Profile: Simple, Advanced... Bitraten, Tools, Max. der Objekte etc. MPEG-J -Ansteuerung von Decodern mit Java-Code -Szenengraph API, Ressourcen Manager API, Media Decoder API, Network API Digitale Wasserzeichen -Objekte mit digitalem Wasserzeichen versehen -Qualitätsverlust beim Kopieren -Soll freigiebiges Tauschen einschränken

15 Semantic Media Showcase - MPEG 4 15 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 MPEG 21 -umfassende Lösung für Zugriff auf Digitale Medien -beinhaltet anbieten, suchen, kaufen

16 Semantic Media Showcase - MPEG 4 16 Quellennachweis & Links Quellennachweis -Michael Repplinger: Seminar Computergraphik "Digitale Medien" Thema Überblick über den neuen MPEG-4 Standard Fachbereich Informatik, Universität des Saarlandes Januar 2000 unter seminar/Ausarbeitung/Michael.Repplinger/index.html seminar/Ausarbeitung/Michael.Repplinger/index.html -Rob Koenen: MPEG-4 Overview - (Seoul Version); Seoul, March 1999 unter Bildnachweis -Beispielbilder aus Corel Draw 8 Objects & Photos Links -http://www.research.ibm.com/mpeg4 Authoring-Tools + Demoshttp://www.research.ibm.com/mpeg4 -http://www.m4if.org/mpeg4 MPEG-4 Industry Forumhttp://www.m4if.org/mpeg4

17 Semantic Media Showcase - MPEG 4 17 Links (Fort.) CELP Sprachkodierung MIDI und Complete MIDI 1.0 Detailed Specification MIDI 1.0 Detailed Specification MPEG-2 AAC SAOL TwinVQ


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