Συμπίεση και Μετάδοση Πολυμέσων ΒΕΣ 04: Συμπίεση και Μετάδοση Πολυμέσων Νικόλας Τσαπατσούλης Επίκουρος Καθηγητής ΠΔ 407/80 Τμήμα Τεχνολογίας Τηλεπικοινωνιών Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου

Περιεχόμενα Βιβλιογραφία Τι είναι Πολυμέσα; Κατηγορίες Μέσων Πεδία Έρευνας και Ενδιαφέροντος Πολυμέσα και Υπερμέσα Εφαρμογές Πολυμέσων Υλικό Πολυμέσων Λογισμικό Πολυμέσων Μορφές Πληροφορίας

“Face it. Butlers cannot be blind. Secretaries cannot be deaf “Face it. Butlers cannot be blind. Secretaries cannot be deaf. But somehow we take it for granted that computers can be both.” Being Digital, Nicholas Negroponte

Βιβλιογραφία Καγιάφας [2000]: Κεφάλαιο 1, [link] Introduction to Multimedia Systems, Book Chapter in [pdf] Introduction to Multimedia Systems, notes by Theodore Hong in [pdf].

Τι είναι Πολυμέσα; (Ι) Για έναν πωλητή υπολογιστών: Ένα PC με Sound Card, DVD-ROM drive, και με επεξεργαστή με ΄δυνατότητα χειρισμού ειδικών εντολών για πολυμέσα Για έναν παροχέα υπηρεσιών διασκέδασης: Διαδραστική καλωδιακή ή δορυφορική τηλεόραση με εκατοντάδες κανάλια ή Διαδραστική τηλεόραση μέσω του Internet Για ένα φοιτητή Πληροφορικής: Εφαρμογές που χρησιμοποιούν πολλούς μορφές πληροφορίας (κείμενο, ήχο, γραφικά, εικόνες, βίντεο).

Τι είναι Πολυμέσα; (ΙΙ) Πολυμέσα στο χώρο της τεχνολογίας πληροφορίας σημαίνει ‘πολλαπλοί μεσολαβητές’ μεταξύ της πηγής και του παραλήπτη της πληροφορίας ή ‘πολλαπλά μέσα’ μέσω των οποίων η πληροφορία αποθηκεύεται, μεταδίδεται, παρουσιάζεται ή γίνεται αντιληπτή. ή για τον φοιτητή πληροφορικής: Μια διαδραστική (interactive) παρουσίαση μέσω του Η/Υ που περιλαμβάνει τουλάχιστον δύο από τα παρακάτω στοιχεία: κείμενο, ήχο, εικόνες, κινούμενα γραφικά, και βίντεο.

Κατηγορίες Μέσων (Ι) Μέσα (media) είναι ιδιαίτερες και ανεξάρτητες μονάδες πληροφοριών που βασίζονται σε μια από τις βασικές μορφές πληροφορίας κατά την επικοινωνία ανθρώπου υπολογιστή (κείμενο, εικόνες, ήχος, βίντεο). Κατηγορίες μέσων Αποθήκευσης Μετάδοσης Ανταλλαγής Πληροφοριών Παρουσίασης Αναπαράστασης Αντίληψης

Κατηγορίες Μέσων (ΙΙ) Μέσο αποθήκευσης (storage medium): Που θα αποθηκεύονται οι πληροφορίες; Σκληροί δίσκοι CD-ROMs DVD-ROM’s Συστοιχίες Δίσκων (RAID) Μέσο μετάδοσης (transmission medium): Πως μεταδίδεται η πληροφορία; Ασύρματα Ενσύρματα: ομοαξονικά καλώδια (coaxial cables), συστραμμένα ζεύγη καλωδίων (twisted pair cable), οπτικές ίνες (fibre optics cables)

Κατηγορίες Μέσων (ΙΙI) Μέσο ανταλλαγής πληροφοριών (information exchange medium): Μέσω ποιων διαδικασιών και μορφών φορέα μεταδίδεται η πληροφορία από το ένα μέρος στο άλλο; Είδη Δικτύων: Μεταγωγής Κυκλώματος Μεταγωγής Πακέτου Πρωτόκολλα ΑΤΜ TCP/IP ISDN Πρότυπα H321, H322 H323 H320

Κατηγορίες Μέσων (ΙV) Μέσο παρουσίασης (presentation medium): Μέσω ποιου μέσου παρουσιάζεται η πληροφορία από τον Η/Υ ή εισάγεται σε αυτόν; Μέσα εξόδου (π.χ. οθόνη, χαρτί, ηχεία) Μέσα εισόδου (π.χ. πληκτρολόγιο, κάμερα, μικρόφωνο) Μέσο αναπαράστασης (representation medium): Πως αναπαρίσταται κάθε μορφή πληροφορίας στον Η/Υ; Μέσω διαφόρων προτύπων μορφών (formats), π.χ. ASCII για κείμενο JPEG, GIF για εικόνες και γραφικά AVI, MPEG για βίντεο, κλπ.

Κατηγορίες Μέσων (V) Μέσο αντίληψης (perception medium): Πως αντιλαμβανόμαστε τις πληροφορίες; Αισθήσεις: όραση, ακοή, αφή, όσφρηση, γεύση Ιδιαιτερότητες αισθήσεων: Τι μπορούμε να αντιληφθούμε; Με ποιο ρυθμό; Από τι επηρεάζεται η αντίληψη μας;

Πεδία έρευνας (I) Επεξεργασία και κωδικοποίηση πολυμέσων Ανάλυση περιεχομένου Ανάκληση με βάση το περιεχόμενο Ασφάλεια και δικαιώματα Επεξεργασία ήχου / εικόνας / βίντεο Συμπίεση Υποστήριξη συστημάτων πολυμέσων και Δίκτυα Πρωτόκολλα δικτύων Internet Λειτουργικά Συστήματα Βάσεις δεδομένων Quality of Service (QoS)

Πεδία έρευνας (II) Εργαλεία Πολυμέσων και Εφαρμογές Συστήματα Υπερμέσων Διαπροσωπεία Χρήστη (User Interface) Εργαλεία Συγγραφής Πολύτροπη (multimodal) αλληλεπίδραση και ολοκλήρωση Εικονικά περιβάλλοντα Περιβάλλοντα συνεργασίας (Computer Supported Co-operative Work) Εκπαίδευση από απόσταση Ubiquitous Computing

Πολυμέσα και Υπερμέσα Υπερκείμενο (hypertext) Υπερμέσα (hypermedia) Πληροφορία αποκλειστικά σε μορφή κειμένου Παρέχεται η δυνατότητα στο χρήστη να κάνει τις επιλογές του σχετικά με τη διαδρομή που θα ακολουθήσει για να φτάσει στην επιζητούμενη πληροφορία Υπερμέσα (hypermedia) Ανάλογα των υπερκειμένων, τα οποία μπορούν να χειριστούν δεδομένα οποιασδήποτε μορφής (κείμενο, γραφικά, ήχος, βίντεο) Διαλογικά Πολυμέσα (interactive multimedia) Σε αντίθεση με τα απλά πολυμέσα ο χρήστης έχει τη δυνατότητα να επέμβει στην εξέλιξη της εφαρμογής Η αρχιτεκτονική δόμησης των εφαρμογών είναι συνήθως δενδροειδής

Κατηγορίες Εφαρμογών Ανθρώπου προς άνθρωπο (people-to-people) Σύγχρονες Διαπροσωπικές => Βιντεοτηλεφωνία (Videotelephony) Ομαδικής διανομής (one-to-many) => εξ αποστάσεως παρουσιάσεις Συνεργατικά υπολογιστικά συστήματα υποβοήθησης εργασιών (Computer Supported Cooperative Work) (many-to-many) Συνεργατική σχεδίαση Τηλεδιάσκεψη Ασύγχρονες Ηλεκτρονικό ταχυδρομείο Discussion groups Blog Ανθρώπου προς συστήματα (people-to-systems) Διαλογικές Βίντεο κατ’ απαίτηση (Video on Demand) Ομαδικής διανομής Ραδιοτηλεοπτική εκπομπή Webminars

Εφαρμογές (ΙΙ) Ψηφιακή Επεξεργασία Βίντεο και Παραγωγή Ταινιών Ηλεκτρονικές Εφημερίδες / Περιοδικά Online υπηρεσίες (εγκυκλοπαίδειες, παιχνίδια κλπ.) Ηλεκτρονικό εμπόριο Διαδραστική τηλεόραση Εκπαίδευση και επαγγελματική κατάρτιση μέσω πολυμέσων Τηλεδιάσκεψη (Video conferencing) Βίντεο κατ’ απαίτηση (Video on Demand) Διαδραστικές ταινίες

Υλικό Συσκευές σύλληψης Συσκευές αποθήκευσης Δικτυακός εξοπλισμός Video camera Μικρόφωνο Πληκτρολόγιο Συσκευές αποθήκευσης Μνήμες Σκληροί Δίσκοι CD-ROM / DVD-ROM Δικτυακός εξοπλισμός Κάρτες Δικτύου Κόμβοι ATM Δρομολογητές (routers) Συσκευές Επεξεργασίας Επεξεργαστές Set-top-boxes Σταθμοί εργασίας Υλικό DSP Απεικονιστικές Συσκευές Ηχεία, Οθόνες, Εκτυπωτές, Προβολείς δεδομένων

Λογισμικό (I) Επεξεργασίας Γραμματοσειρών και Κειμένου FontLab, Macromedia Fontographer Επεξεργασίας Ήχου Cool Edit, Sound Forge Επεξεργασίας / Δημιουργίας Γραφικών Adobe Illustrator, Macromedia Fireworks Επεξεργασίας Εικόνας Adobe Photoshop, LviewPro

Λογισμικό (II) Κινούμενων και 3D γραφικών Java 3D, DirectX, 3D Studio Max Επεξεργασίας Βίντεο / Σκηνοθεσία Adobe Premiere Adobe AfterEffects Sony Vegas 5.0 Συγγραφής Πολυμεσικών Εφαρμογών Macromedia Flash Macromedia Director Authorware Quest

Γιατί Πολυμεσική Πληροφορία; Σημαντική μείωση στο κόστος παραγωγής και διανομής της πληροφορίας Ενοποίηση διαφορετικών τύπων πληροφορίας και μετατροπή της πληροφορίας σε γνώση Διευκόλυνση των διαδικασιών κατανόησης και απομνημόνευσης. Σε έρευνα που έγινε από τον Szuprowicz βρέθηκε ότι οι άνθρωποι θυμούνται: 20% από ότι βλέπουν 30% από αυτά που ακούν 50% ταυτόχρονα βλέπουν και ακούν 80% όταν υπάρχει αλληλεπίδραση

Μορφές Πολυμεσικής Πληροφορίας (Ι) Κείμενο: Το κείμενο (text) αποτελεί την πιο παλιά μέθοδο επικοινωνίας του ανθρώπου µε τον υπολογιστή. Δύο μορφές: Αμορφοποίητη (unformatted ή plain text), Μορφοποιημένη (formatted ή rich text). Σε αντίθεση µε την πρώτη μορφή η μορφοποιημένη διαθέτει εκτεταμένα σύνολα χαρακτήρων και συμβολοσειρές διαφορετικού μεγέθους και χαρακτήρα Παραδείγματα: Η ιστοσελίδα του μαθήματος Υπερκείμενο

Μορφές Πολυμεσικής Πληροφορίας (ΙΙ) Ήχος Τα Συστήματα Πολυμέσων διαχειρίζονται και ηχητικές πηγές πληροφορίας όπως: Ανθρώπινη φωνή, Μουσικά κομμάτια, Φυσικοί ή συνθετικοί ήχοι. Οι πιο ανεπτυγμένες εφαρμογές στον τομέα αυτό ασχολούνται με την επεξεργασία της ανθρώπινης φωνής, μιας και η τελευταία περιέχει ένα σχετικά περιορισμένο φάσμα συχνοτήτων. Παραδείγματα: Απλός ήχος Μετατόπιση κατά μια οκτάβα Audio Effects MP3

Μορφές Πολυμεσικής Πληροφορίας (ΙΙI) Γραφικά εικόνες οι οποίες παράγονται από τον υπολογιστή και οι οποίες αναπαριστώνται εσωτερικά ως μια συλλογή από πρωτογενή αντικείμενα, όπως γραμμές, οι διάφορου είδους καμπύλες, οι κύκλοι, τα πολύγωνα κλπ., από τα οποία και συντίθενται

Μορφές Πολυμεσικής Πληροφορίας (ΙV) Εικόνες Πίνακες τιμών που περιγράφουν τη φωτεινότητα και το χρώμα του κάθε σημείου της εικόνας που θα παραχθεί. Οι τιμές ενός τέτοιου πίνακα τιμών ονομάζονται ψηφίδες (pixels).

Μορφές Πολυμεσικής Πληροφορίας (V) Βίντεο Η παρουσίαση μίας ακολουθίας εικόνων που περιγράφουν την κίνηση ενός ή περισσοτέρων αντικειμένων δημιουργεί τη ψευδαίσθηση της κίνησης όταν γίνεται με μία ορισμένη ταχύτητα. Κάθε εικόνα σε μια τέτοια ακολουθία εικόνων ονομάζεται frame. Η εντύπωση της συνεχούς κίνησης επιτυγχάνεται με μια συχνότητα προβολής που είναι μεγαλύτερη ή ίση από 15 ή 16 frames ανά δευτερόλεπτο (frames per second ή fps). Η τεχνική αυτή χρησιμοποιείται για τη προβολή εικόνων που έχουν παραχθεί είτε από βιντεοκάμερα (οπότε και μιλάμε για captured motion video) είτε από υπολογιστή με τη βοήθεια γραφικών (οπότε αναφερόμαστε σε συνθετική κίνηση).

Μορφές Πολυμεσικής Πληροφορίας (VΙ) Κινούμενα Γραφικά (computer animation) : Αυτόματη σύνθεση προγραμμάτων που παράγουν ακολουθίες εικόνων. Οι ακολουθίες αυτές περιγράφουν την κίνηση ενός ή περισσοτέρων αντικειμένων. Παραδείγματα