Digitale Medien - WiSe 2008/2009

Die Vorlesung stellt Prinzipien dynamischer Webseiten vor. Dazu werden zwei Beispiele für Sriptsprachen behandelt. Etwas ausführlicher, aber bei weitem nicht umfassend, wird JavaScript diskutiert, oberflächlich behandelt wird PHP. Die Darstellung enthält viele konkrete und erprobbare Beispiele. Ergänzend wird erläutert, wie man in HTML Formulare erstellt und wie man auf Inhalte von HTML zugreifen kann (mittels JavaScript-Objekten und über das Document Object Model DOM).

Die Vorlesung führt die Grundidee einer generischen Syntax für komplexe Dokumente aufbauend auf den bisher kennengelernten Formaten sowie mit einem historischen Überblick ein. Anschließend werden die Kernkonzepte von XML anhand einfacher (konstruierter) Beispiele besprochen: Wohlgeformtheit, DTD, Gültigkeit, Namensräume. Die Dokumentdefinition mit XML Schema wird kurz angedeutet. Anschließend werden eine Reihe beispielhafter praktischer Anwendungen beschrieben, nämlich die Formatierung von XML mittels CSS, das Multimediaformat SMIL und das Nachrichtenkanalformat RSS. Abschließend wird ein Ausblick auf fortgeschrittene generische Werkzeuge für XML gegeben, insbesondere auf die Transformationssprache XSLT wird kurz eingegangen.

Zunächst wird erläutert, was Vektorgrafik ist und welchen Zwecken sie dient. Anschließend wird das Format SVG zunächst historisch und dann inhaltlich eingeführt. Die wichtigsten Elemente von SVG werden einzeln anhand von Beispielen besprochen. Abschließend wird ein extrem kurzer Ausblick auf 3D-Vektorgrafik gegeben, anhand der Botation VRML. Technische Bemerkung: Leider wurde bei dieser Vorlesung die Pause (nach ca. einer Stunde) nicht ausgeblendet und ist im Audio-Strom noch enthalten.

Zu Beginn wird eine allgemeine Einführung in die Wahrnehmung von Bewegung gegeben, einschließlich einer kurzen Diskussion räumlichen Sehens. Dann werden die Kernkonzepte für Videokomrpoession eingeführt, mit besonderer Betonung von Differenzbild-Erzeugung und Bewegungskompensation. Darauf aufbauend wird die MPEG-Familie von Video-Standards eingeführt, einschließlich eines Überblicks über den Aufbau des MPEG-Bilddatenstroms. Abschließend werden diverse andere Videoformate kurz behandelt, insbesondere H.261-H.264 und hersteller-spezifische Formate wie AVI oder ASF.

Die Vorlesung befasst sich zunächst mit modernen Verfahren der verlustbehafteten Kompression von Bilddaten, die auf Wavelet-Transormation beruhen, insbesondere JPEG2000. Anschließend werden fortgeschrittene Verfahren der verlustfreien Kompression für Bilddaten behandelt, am konkreten Beispiel JPEG-LS. Dazu gehört auch eine kurze Einführung in die Golomb-Rice-Codierung. Schließlich wird Motion JPEG kurz eingeführt.

Im ersten Teil der Vorlesung werden bekannte Bilddateiformate für Rasterbilder vorgestellt (TIFF, BMP, GIF, PNG), wobei grundlegende Prinzipien solcher Formate betont werden und spezifische Details der individuellen Formate nur am Rande gestreift werden. Im zweiten Teil werden Techniken der verlustbehafteten Kompression von Bildern anhand des JPEG Baseline Process erläutert. Hierzu gehören Chroma-Subsampling, das Konzept der Ortsfrequenz bei Bildern, die zweidimensionale Diskrete Cosinus-Transformation und skalierbare Quantisierung mit Quantisierungsmatrizen. Abschließend werden Grundideen von Progressive JPEG kurz andiskutiert.

Im ersten Teil der Vorlesung werden physikalische und physiologische Grundlagen der Wahrnehmung von Bildern besprochen, insbesondere der Aufbau des menschlichen Auges. Anschließend werden die wichtigsten Farbmodelle eingeführt (allgemeine wie CIE-Lab, hardwarebezogene wie RGB bzw. CMY und physiologisch orientierte wie HSB). Gegen Ende der Vorlesung werden die wichtigsten Grundbegriffe für die Speicherung von Raster-Bilddateien eingeführt, nämlich Bildgröße, Auflösung, Farbtiefe. Die Begriffe Dithering, Alphakanal und Gammakorrektur werden abschließend kurz erläutert.

Im ersten Teil der Vorlesung wird am Beispiel der MPEG-Audio-Kompression relativ detailliert auf verlustbehaftete Audio-Kompression eingegangen. Die Unterschiede der drei klassischen MPEG-Audio-Layer werden erklärt und es wird kurz in weiterführende Standards eingeführt. Anschliessend werden verschiedne andere Audio-Dateiformate (ohne verlustbehaftete Kompression) diskutiert, z.B. WAV und AU. Im letzten Abschnitt der Vorlesung werden Grundprinzipien der Klangsythese eingeführt, wird der elementare Aufbau von Synthesizern beschrieben und wird das Audioformat MIDI beschrieben und demonstriert.

Zur Abrundung des vorhergehenden Kapitels wird kurz auf den Begriff des Filters eingegangen, der insbesondere an Audio-Beispielen erläutert wird.

Im Hauptteil der Vorlesung werden grundlegende Eigenschaften des Mediums Ton besprochen, von den physikalischen Grundlagen bis hin zur Psychoakustik. Wesentliche Schwerpunkte bilden hier genaue Erklärungen zu den Masseinheiten für Lautstärke (Phon und Dezibel) sowie eine Einführung in die Psychoakustik. Das Phänomen der Maskierung (Frequenz- und temporale Maskierung) wird erklärt und demonstriert. Zum Abschluss wird ein Einstieg in die Standards für verlustbehaftete Kompression von Audio gegeben.

Abrundend zum Thema HTML werden noch einige etwas fortgeschrittenere Themen behandelt: Varianten der Einbindung von CSS, Verwendung von Frames einschließlich der Nachteile dieses Konstrukts sowie Alternativen dazu, Einbettung von Mediendateien. Abschließend werden grundsätzliche Design-Dilemmata für Webauftritte kurz andiskutiert, einschließlich der Frage der Barrierefreiheit.

Im zweiten Teil der Vorlesung wird eine knappe, die mathematischen Grundlagen meist nur anschaulich streifende Einführung in Basistechniken der Signalverarbeitung gegeben, insbesondere in die Begriffe des Freuqnzraums (Frequenzspektrum) und der Fourier-Transformation. Auf dieser Basis wird kurz auf das Abtasttheorem zurückgekommen und eine Beweisidee dafür skizziert.